CN204190611U - 一种储能元件断电自动放电电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型揭示了一种储能元件断电自动放电电路，所述自动放电电路包括：交流断电侦测单元、控制信号发生单元及放电单元；所述交流断电侦测单元通过两个二极管及电阻耦合于储能元件的两端，用以判断交流电是否断开；所述控制信号发生单元与交流断电侦测单元、放电单元连接，如果控制信号发生单元从交流断电侦测单元获取交流电断开的信号，则控制放电单元为储能元件放电。本实用新型提出的储能元件断电自动放电电路，既能保证X电容等储能元件的放电安全，又能减少甚至避免储能元件放电电阻带来的功耗浪费。
Description
技术领域
本实用新型属于电子电路技术领域，涉及一种自动放电电路，尤其涉及一种储能元件断电自动放电电路。
背景技术
在家用电器的使用过程中，X电容通常位于电源的输入端子之间，用于过滤EMI噪声。由于它们可以在交流电断电后长时间储存高压电能，因此容易构成安全威胁。
安全规范规定X电容必须并联放电电阻，以便对X电容进行放电。但是放电电阻会在交流电接通后产生恒定的功率损耗，以放电电阻2MΩ为例，在交流输入电压为250V时，放电电阻带来的持续功耗为35mV，这是造成空载及待机输入功耗的重要因素。
有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的、针对X电容的放电方式，以便克服现有方式的上述缺陷。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种储能元件断电自动放电电路，既能保证储能元件的放电安全，又能减少甚至避免储能元件放电电阻带来的功耗浪费。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种储能元件断电自动放电电路，所述自动放电电路包括：交流断电侦测单元、控制信号发生单元及放电单元；所述储能元件为X电容；
所述交流断电侦测单元通过两个二极管及电阻耦合于X电容的两端，用以判断交流电是否断开；所述控制信号发生单元与交流断电侦测单元、放电单元连接；
所述交流断电侦测单元包括两个二极管、一个电阻、两个反相器、异或门；上述两个二极管及电阻耦合于X电容的两端；两个二极管的一端分别连接所述电 阻，电阻连接两个反相器，反相器连接异或门；
所述控制信号发生单元用以根据交流断电侦测单元提供的脉冲信号或低电平信号来为放电开关提供控制信号；
所述控制信号发生单元包括第一电流源(302)、第二电流源(303)、电容(304)；
所述放电单元包括MOS开关及其保护电路，在开关控制信号(310)的控制下，当交流电断开时，对X电容进行放电控制。
一种储能元件断电自动放电电路，所述自动放电电路包括：交流断电侦测单元、控制信号发生单元及放电单元；
所述交流断电侦测单元通过两个二极管及电阻耦合于储能元件的两端；所述控制信号发生单元与交流断电侦测单元、放电单元连接。
作为本实用新型的一种优选方案，所述交流断电侦测单元包括两个二极管、一个电阻、两个反相器、异或门；
上述两个二极管及电阻耦合于储能元件的两端；储能元件两端的交流信号(201)经过两个二极管和一个电阻后，连接两个反相器；所述两个反相器为两个阈值不同的反相器，反相器连接异或门。
作为本实用新型的一种优选方案，所述交流断电侦测单元包括：
半波整流模块，用以将储能元件两端的交流信号转换为半波整流信号；
两个方波转换模块，连接半波整流模块，用以将半波整流模块输出的正弦波转换为两个方波信号；
脉冲信号产生模块，连接方波转换模块，用以将两个方波信号转换为周期为正弦波周期的脉冲信号。
作为本实用新型的一种优选方案，所述控制信号发生单元用以根据交流断电侦测单元提供的脉冲信号或低电平信号来为放电开关提供控制信号。
作为本实用新型的一种优选方案，所述控制信号发生单元包括第一电流源(302)、第二电流源(303)、电容(304)；第一电流源(302)为交流断电侦测单元的输出信号(301)所控制；
所述电容(304)的输出信号经过由施密特触发器和异或门组成的处理模块 (309)。
作为本实用新型的一种优选方案，所述放电单元包括MOS开关及其保护电路，在开关控制信号(310)的控制下，当交流电断开时，对储能元件进行放电控制。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型提出的储能元件断电自动放电电路，在正常接通电源的情况下，该集成放电电路仅消耗微瓦级功率，是原有X电容放电电阻所耗费功耗的1％。当电源切断后，该集成放电电路能够完成X电容放电电阻的放电功能。这样既能保证X电容等储能元件的放电安全，又能避免X电容放电电阻带来的功耗浪费。
由于需要考虑功耗问题，目前通用的X电容放电电阻采用的阻值较大，其放电电流较小，为了达到在安全规定时间内将X电容电荷泄放完全的作用，用户可以选用的X电容容值受到很大限制。但采用本实用新型提出的集成X电容断电自动放电电路后，瞬间放电电流可以增大到原有X电容放电电阻的5～10倍，客户可以采用更大容值的X电容，从而可以在节能的前提下优化其设备性能。
附图说明
图1为本实用新型自动放电电路的组成示意图。
图2为本实用新型自动放电电路中交流断电侦测单元的电路示意图。
图3为本实用新型自动放电电路中交流断电侦测单元的信号处理示意图。
图4为本实用新型自动放电电路中控制信号发生单元的电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。
实施例一
请参阅图1，本实用新型揭示了一种储能元件断电自动放电电路，所述自动放电电路包括依次连接的交流断电侦测单元1、控制信号发生单元2及放电单元3。本实施例中，储能元件为X电容，当然，也可以为其他储能元件。
所述交流断电侦测单元1通过两个二极管及电阻耦合于X电容的两端，用以判断交流电是否断开；所述控制信号发生单元2与交流断电侦测单元1、放电单元3连接，如果控制信号发生单元2从交流断电侦测单元1获取交流电断开的信号，则控制放电单元3为X电容放电。
请参阅图2，图中101为储能元件、102为储能元件断电自动放电电路、103为该电路中的交流断电侦测单元的集成部分、104为控制信号发生单元、105为放电MOS开关。其中所述交流断电侦测单元1包括两个二极管、一个电阻及交流断电侦测单元的集成部分103，其中交流断电侦测单元的集成部分103包括两个反相器和异或门。上述两个二极管及电阻耦合于X电容的两端。
上述交流断电侦测单元的工作原理请结合图3，X电容两端的交流信号201经过两个二极管和一个电阻处理后，输入交流断电侦测单元的交流信号为半波整流信号202。所述两个反相器为两个阈值不同的反相器，其阈值分别为V1和V2，其中V1大于V2；利用该两个反相器将输入正弦波(即上述半波整流信号202)转换为两个方波信号204、205，由于这两个方波信号204、205为同一个正弦波产生，所以其具有相同的相位和周期，仅仅是上升沿和下降沿发生的时间有一定差异。两个方波信号204、205经过异或门处理得到周期为正弦波周期的脉冲信号206。这个脉冲信号的特点是：当交流电断电时，脉冲信号消失；当交流电正常供应时，脉冲信号发生，并且与交流电相同周期，其脉冲宽度由两个反相器的阈值控制；由此，得到侦测交流电通电与否，并输出相应信号。
所述控制信号发生单元用以根据交流断电侦测单元提供的脉冲信号或低电平信号来为放电开关提供控制信号；其中，当交流电通电时，交流断电侦测单元提供脉冲信号，当交流电断电时提供低电平信号。
图2中104为控制信号发生单元，其具体组成请参阅图4，所述控制信号发生单元包括第一电流源302、第二电流源303、电容304。第一电流源302为交流断电侦测单元的输出信号所控制，当输出信号为高电平时，第一电流源302打开，向电容304充电；第二电流源303为恒流源，其控制信号为恒定高电平。以上两个电流源中，第一电流源302的电流值远大于第二电流源303的电流值。
在交流电持续供电的时候，电容304充电端的将会被充到高电平，其过程为 图4中的标记305对应的信号段。当电容304被充到高电平后，只要交流断电侦测单元输出的脉冲信号不停止，其就一直保持高电平状态，其过程为图4中的标记306对应的信号段。但当交流电断开时，第一电流源302的脉冲控制信号变为低电平，第一电流源302截止；此时只有第二电流源303持续放电，电容304的充电端信号变化如标记307表示的信号段，直到电容304电荷被全部释放，进入图4中的标记308代表的阶段。
所述电容304的输出信号(305、306、307和308组成的输出信号)经过由施密特触发器和异或门组成的处理模块309，产生放电开关控制信号310，该信号为在交流电供电断开后发生一定宽度的高电平脉冲信号。
所述放电单元3包括MOS开关及其保护电路，在开关控制信号310的控制下，当交流电断开时，对X电容进行放电控制。
以上介绍了本实用新型自动放电电路的组成，本实用新型在揭示上述电路的同时，还揭示一种上述自动放电电路的自动放电方法；所述自动放电方法包括如下步骤：
【步骤S1】交流断电侦测步骤：交流断电侦测单元判断交流电是否断开，并向控制信号发生单元反馈侦测信息。具体包括：
步骤S11、X电容两端的交流信号经过两个二极管和一个电阻后，输入交流断电侦测单元的交流信号为半波整流信号；
步骤S12、利用两个反相器将输入正弦波转换为两个方波信号，由于这两个方波信号为同一个正弦波产生，所以其具有相同的相位和周期，仅仅是上升沿和下降沿发生的时间有一定差异；
步骤S13、两个方波信号经过异或门处理得到周期为正弦波周期的脉冲信号；这个脉冲信号的特点是：当交流电断电时，脉冲信号消失；当交流电正常供应时，脉冲信号发生，并且与交流电相同周期，其脉冲宽度由两个反相器的阈值控制；由此，得到侦测交流电通电与否，并输出相应信号。
【步骤S2】放电控制步骤：如果控制信号发生单元从交流断电侦测单元获取交流电断开的信号，则控制放电单元为X电容放电。具体包括：
第一电流源为交流断电侦测单元的输出信号所控制，当输出信号为高电平 时，第一电流源打开，向电容充电；第二电流源为恒流源，其控制信号为恒定高电平；
在交流电持续供电的时候，电容充电端的将会被充到高电平；当电容被充到高电平后，只要交流断电侦测单元输出的脉冲信号不停止，其就一直保持高电平状态；
但当交流电断开时，第一电流源的脉冲控制信号变为低电平，电流源截止；此时只有第二电流源持续放电，直到电容电荷被全部释放；
所述电容的输出信号经过由施密特触发器和异或门组成的处理模块，产生放电开关控制信号，该信号为在交流电供电断开后发生一定宽度的高电平脉冲信号。
实施例二
本实用新型揭示一种储能元件断电自动放电电路，所述自动放电电路包括：交流断电侦测单元、控制信号发生单元及放电单元；
所述交流断电侦测单元用以判断交流电是否断开；如通过两个二极管及电阻(也可以是其他元件)耦合于储能元件的两端来判断。
所述控制信号发生单元与交流断电侦测单元、放电单元连接，如果控制信号发生单元从交流断电侦测单元获取交流电断开的信号，则控制放电单元为储能元件放电。
本实施例中，所述交流断电侦测单元可以包括：半波整流模块、两个方波转换模块、脉冲信号产生模块。半波整流模块用以将X电容两端的交流信号转换为半波整流信号；两个方波转换模块用以将半波整流模块输出的正弦波转换为两个方波信号；脉冲信号产生模块用以将两个方波信号转换为周期为正弦波周期的脉冲信号。
综上所述，本实用新型提出的储能元件断电自动放电电路，在正常接通电源的情况下，该集成放电电路仅消耗微瓦级功率，是原有X电容放电电阻所耗费功耗的1％。当电源切断后，该集成放电电路能够完成X电容放电电阻的放电功能。这样既能保证X电容等储能元件的放电安全，又能避免X电容放电电阻带来的功 耗浪费。
由于需要考虑功耗问题，目前通用的X电容放电电阻采用的阻值较大，其放电电流较小，为了达到在安全规定时间内将X电容电荷泄放完全的作用，用户可以选用的X电容容值受到很大限制。但采用本实用新型提出的集成X电容断电自动放电电路后，瞬间放电电流可以增大到原有X电容放电电阻的5～10倍，客户可以采用更大容值的X电容，从而可以在节能的前提下优化其设备性能。
这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
Claims (7)
1.一种储能元件断电自动放电电路，其特征在于，所述自动放电电路包括：交流断电侦测单元、控制信号发生单元及放电单元；所述储能元件为X电容；
所述交流断电侦测单元通过两个二极管及电阻耦合于X电容的两端，用以判断交流电是否断开；所述控制信号发生单元与交流断电侦测单元、放电单元连接；
所述交流断电侦测单元包括两个二极管、一个电阻、两个反相器、异或门；上述两个二极管及电阻耦合于X电容的两端；两个二极管的一端分别连接所述电阻，电阻连接两个反相器，反相器连接异或门；
所述控制信号发生单元用以根据交流断电侦测单元提供的脉冲信号或低电平信号来为放电开关提供控制信号；
所述控制信号发生单元包括第一电流源(302)、第二电流源(303)、电容(304)；
所述放电单元包括MOS开关及其保护电路，在开关控制信号(310)的控制下，当交流电断开时，对X电容进行放电控制。
2.一种储能元件断电自动放电电路，其特征在于，所述自动放电电路包括：交流断电侦测单元、控制信号发生单元及放电单元；
所述交流断电侦测单元通过两个二极管及电阻耦合于储能元件的两端；所述控制信号发生单元与交流断电侦测单元、放电单元连接。
3.根据权利要求2所述的储能元件断电自动放电电路，其特征在于：
所述交流断电侦测单元包括两个二极管、一个电阻、两个反相器、异或门；
上述两个二极管及电阻耦合于储能元件的两端；储能元件两端的交流信号(201)经过两个二极管和一个电阻后，连接两个反相器；所述两个反相器为两个阈值不同的反相器，反相器连接异或门。
4.根据权利要求2所述的储能元件断电自动放电电路，其特征在于：
所述交流断电侦测单元包括：
半波整流模块，用以将储能元件两端的交流信号转换为半波整流信号；
两个方波转换模块，连接半波整流模块，用以将半波整流模块输出的正弦波转换为两个方波信号；
脉冲信号产生模块，连接方波转换模块，用以将两个方波信号转换为周期为正弦波周期的脉冲信号。
5.根据权利要求2所述的储能元件断电自动放电电路，其特征在于：
所述控制信号发生单元用以根据交流断电侦测单元提供的脉冲信号或低电平信号来为放电开关提供控制信号。
6.根据权利要求5所述的储能元件断电自动放电电路，其特征在于：
所述控制信号发生单元包括第一电流源(302)、第二电流源(303)、电容(304)；第一电流源(302)为交流断电侦测单元的输出信号(301)所控制；
所述电容(304)的输出信号经过由施密特触发器和异或门组成的处理模块(309)。
7.根据权利要求2所述的储能元件断电自动放电电路，其特征在于：
所述放电单元包括MOS开关及其保护电路，在开关控制信号(310)的控制下，当交流电断开时，对储能元件进行放电控制。
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