CN205450144U - 放电测试辅助电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及放电测试辅助电路,包括峰值采样电路、断电控制电路,所述峰值采样电路的输入端与电源端相连,断电控制电路包括断电驱动电路和控制开关,控制开关用于连接在受测产品电输入端与电源之间,断电驱动电路的输入端与峰值采样电路的输出端相连,断电驱动电路的输出端接至控制开关的控制端,断电驱动电路包括互锁电路,互锁电路在脉冲信号的触发下输出一恒定电压信号,控制控制开关的断开与闭合状态,互锁电路的输入端作为断电驱动电路的输入端,互锁电路的输出端作为断电驱动电路的输出端。当互锁电路输入脉冲信号时,由于互锁电路本身互锁作用又使其输出状态一直保持在输入峰值时状态,从而保证恒定电压输出,控制控制开关关断。

Description

放电测试辅助电路
技术领域
本实用新型涉及一种可测试电输入端子放电时间的装置,尤其涉及一种能通过峰值跟踪来测试电输入端子放电时间的辅助电路。
背景技术
如果不使用工具就可以断开的插头或类似器件,拔出这种器件会导致导体(例如插头脚)外露,由于在电路正常工作时,电路中的电容会储存电荷,拔除电输入端子后,若人体触碰该端子,则电容就会通过人体放电,产生触电危险。IEC61800-5-1规定:拔除电输入端子后,端子放电时间应当不超过1s,否则这样的导体至少采用IP2X或IPXXB的直接接触防护。产品如变频器的电输入端子放电时间不能超过1s,因此测量电输入端子的放电时间是有必要的。
当产品输入电压达到峰值时断电,其电路电容存储的电荷达到最大,电输入端子的放电时间最长,此为最不利的情况,为找出最不利的情况,目前行业内测量输入端子放电时间都是通过不停的断开输入电源,使用示波器抓取电输入端口的放电电压波形。这种做法通常需要几十次才能抓取到合适的波形,特别浪费时间,且不停的上下电对机器的损伤也很大。
在专利申请号为201310285362.5专利名称为:一种电气产品插头放电测试的辅助装置的授权专利中公开了一种放电测试的辅助装置,该专利采用了峰值采样电路获取电路峰值,并由峰值断电调节电路在峰值处产生断电信号,从而输出到峰值开关驱动电路,控制断电继电器电路的关断,从而断开输入电源进行断电测试。该装置的峰值断电调节电路需要调整电容器的外接电阻的阻值,使尖峰信号达到峰值点时,达到阈值信号从而使反相器产生关断电信号。该装置需要对外接电阻进行调节,其调节程序比较复杂,另外,不能在第一时间就捕捉到峰值信号,电容需要充电一段时间才能进行测试,增加了测试时间。
发明内容
为了解决上述技术问题,本实用新型提供了一种放电测试辅助电路,该电路不需要进行复杂的调试过程,能够在第一时间捕捉到峰值,并产生开关信号,且电路结构简单。
基于以上技术目的,本发明的技术方案是:
放电测试辅助电路,包括峰值采样电路、断电控制电路,所述峰值采样电路的输入端与电源端相连,用于采样电源电压信号并输出脉冲信号,所述断电控制电路包括断电驱动电路和控制开关,所述控制开关用于连接在受测产品电输入端与电源之间,以控制受测产品的通断电,所述断电驱动电路的输入端与所述峰值采样电路的输出端相连,所述断电驱动电路的输出端接至控制开关的控制端,所述断电驱动电路包括互锁电路,所述互锁电路在所述脉冲信号的触发下输出一恒定电压信号,控制所述控制开关的断开与闭合状态,所述互锁电路的输入端作为断电驱动电路的输入端,互锁电路的输出端作为断电驱动电路的输出端。
基于以上技术目的,本发明提供的进一步技术方案是:所述互锁电路包括第一开关管和第二开关管,所述第一开关管的控制端与第二开关管的输出端相连且作为互锁电路的输入端,所述第一开关管的输入端与第二开关管的控制端相连,所述第一开关管的输出端接地,所述第二开关管的输入端作为互锁电路的输出端且通过第七电阻接至一外接电源,当所述第一开关管导通时,所述第二开关管随之导通,且两开关管一直处于导通状态。
基于以上技术目的,本发明提供的进一步技术方案是:所述第一开关管的控制端与输出端之间经第九电阻相连,所述第二开关管的控制端与输入端之间经第八电阻相连。
基于以上技术目的,本发明提供的进一步技术方案是:所述第一开关管为NPN型三极管,所述第二开关管为PNP型三极管,所述NPN型三极管的基极作为控制端,所述NPN型三极管的集电极作为输入端,所述NPN型三极管的发射极作为输出端,所述PNP型三极管的基极作为控制端,所述PNP型三极管的发射极作为输入端,所述PNP型三极管的集电极作为输出端。
基于以上技术目的,本发明提供的进一步技术方案是:所述第一开关管为N沟道MOS管,所述第二开关管为P沟道MOS管,所述N沟道MOS管的栅极作为控制端,所述N沟道MOS管的漏极作为输入端,所述N沟道MOS管的源极作为输出端,所述P沟道MOS管的栅极作为控制端,所述P沟道MOS管的漏极作为输入端,所述P沟道MOS管的源极作为输出端。
基于以上技术目的,本发明提供的进一步技术方案是:所述峰值采样电路包含第一运放和第二运放,所述第一运放的输入端作为所述峰值采样电路的输入端,且与电源相连,用于采集电源电压信号并进行调制,所述第二运放构成一电压比较器,用于将所述调制后的电源电压信号与一阈值电压比较并输出一脉冲信号。
基于以上技术目的,本发明提供的进一步技术方案是:所述电压比较器的阈值电压由一调压电路提供,通过调节所述调压电路为所述电压比较器提供所需的阈值电压。
基于以上技术目的,本发明提供的进一步技术方案是:所述控制开关为带常开触点的动合型继电器,所述继电器的线圈的一端作为控制开关的控制端且与所述互锁电路的输出端相连,所述继电器的线圈的另一端接地,所述继电器的触点端连接在受测产品电输入端与电源之间。
基于以上技术目的,本发明提供的进一步技术方案是:所述控制开关包含一带常开触点的动合型继电器和一接触器,所述继电器的线圈的一端作为控制开关的控制端且与所述互锁电路的输出端相连,所述继电器的线圈的另一端接地,所述接触器的触点端连接在受测产品电输入端与电源之间,所述接触器的线圈端、所述继电器的触点端串联后接入一交流电压源两端。
基于以上技术目的,本发明提供的进一步技术方案是:所述受测产品为变频器、伺服驱动器、UPS。
有益效果
由于采用互锁电路,整个电路结构简单,所需部件较少,一旦峰值采样电路捕捉到电源电压峰值并产生脉冲信号,即能启动互锁电路,断开控制开关,此过程无需经过复杂调试,只需将该电路接入电源端口并使之导通即可进行测试。
附图说明:
图1为本实用新型放电测试辅助电路电路框图;
图2为本实用新型放电测试辅助电路电路原理图;
图3为本实用新型放电测试辅助电路中第一运放的输入电压波形图及输出电压波形图;
图4为本实用新型放电测试辅助电路中第一运放的输出电压波形图及第二运放的输出电压波形图;
图5为本实用新型示波器捕获到一峰值并由该峰值开始放电的过程示意图;
具体实施方式:
为了使本实用新型的目的、技术方案的原理及优点更加清晰,以下结合附图及具体实施方案,对本实用新型进行进一步详细说明。在本实施方式中,所描述的具体实施方案仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
实施例
如图1所示,放电测试辅助电路,用于测试电气受测产品与电源断开后的放电时间,它包括峰值采样电路10、断电控制电路20,所述所述峰值采样电路10的输入端与电源相连,用于采样输入电压信号并输出脉冲信号,断电控制电路20包括断电驱动电路和控制开关202,所述控制开关202连接在受测产品电输入端与电源之间,用于控制电路的通断,所述断电驱动电路的输入端与所述峰值采样电路10的输出端相连,所述断电驱动电路的输出端接至控制开关202的控制端,所述的断电驱动电路包括互锁电路201,所述互锁电路201在所述脉冲信号的触发下输出一恒定电压信号,控制所述控制开关202的断开与闭合状态,所述互锁电路201的输入端作为断电驱动电路的输入端,互锁电路201的输出端作为断电驱动电路的输出端。对于具体的实施方式,所述互锁电路201包括第一开关管和第二开关管,所述第一开关管的控制端与第二开关管的输出端相连且作为互锁电路201的输入端,所述第一开关管的输入端与第二开关管的控制端相连,所述第一开关管的输出端接地,所述第二开关管的输入端作为互锁电路201的输出端且通过第七电阻接至一外接电源,当所述第一开关管导通时,所述第二开关管随之导通。且两开关管一直处于导通状态。
由于采用互锁电路201对控制开关202进行控制,当峰值采样电路10采样到电源侧交流电压峰值时输出脉冲信号,且该脉冲信号的输出峰值点与该交流电压峰值点相对应,该脉冲信号峰值处的高电平信号启动互锁电路201,使控制开关202关断,由于整个测试辅助电路的响应时间,即可认为控制开关202在输入交流电压峰值处断开。由于互锁电路201本身的互锁作用又使其输出状态一直保持在第一个输入高电平时的状态,从而保证恒定的电压输出,即使脉冲信号发生变化,即互锁电路201输入端信号发生变化,其输出端电压仍恒定,从而使控制开关202一直处于断开状态,保证充足的放电时间,使电输入端子完成放电过程。
进一步地,所述第一开关管的控制端与输出端之间经第九电阻R9相连,所述第二开关管的控制端与输入端之间经第八电阻R8相连。第八电阻R8与第九电阻R9起到抗干扰的作用。
优选地,在本实施例中,所述第一开关管为NPN型三极管Q1,所述第二开关管为PNP型三极管Q2,所述NPN型三极管Q1的基极作为控制端,所述NPN型三极管Q1的集电极作为输入端,所述NPN型三极管Q1的发射极作为输出端,所述PNP型三极管Q2的基极作为控制端,所述PNP型三极管Q2的发射极作为输入端,所述PNP型三极管Q2的集电极作为输出端。对于其他实施例也可以将PNP型三极管Q2换为P沟道MOS管,以P沟道MOS管的栅极作为控制端,以P沟道MOS管的漏极作为输入端,以P沟道MOS管的源极作为输出端,同时将NPN型三极管换为N沟道MOS管,以N沟道MOS管的栅极作为控制端,N沟道MOS管的漏极作为输入端,N沟道MOS管的源极作为输出端。
优选地,在本实施例中,所述控制开关202包含一带常开触点的动合型继电器K1和一接触器K2,所述继电器K1的线圈的一端作为控制开关202的控制端且与所述互锁电路201的输出端相连,所述继电器K1的线圈的另一端接地,接触器K2的触点端连接在受测产品电输入端与交流电压源之间,所述接触器K2的线圈端、所述继电器的触点端串联后接入一交流电压源两端,藉由继电器K1控制接触器K2的通断,从而控制受测产品电输入端与电源之间的通断。在其他实施例中,所述控制开关202也可只包含动合型继电器,所述继电器的触点端接入受测产品电输入端与交流电压源之间,所述继电器的线圈的一端作为控制开关202的控制端且与所述互锁电路201的输出端相连,所述继电器的线圈的另一端接地。
所述峰值采样电路10包含第一运放U1和第二运放U2,所述第一运放U1的输入端作为所述峰值采样电路10的输入端且与电源相连,用于采集输入电源电压信号并进行缩小,所述第二运放U2为一电压比较器,用于将所述缩小的电源电压信号与一阈值电压比较并输出一脉冲信号。具体地,所述第一运放U1的两输入端分别通过第一电阻R1和第二电阻R2与受测产品电输入端相连,且所述第一运放U1的反相输入端与输出端之间通过第三电阻R3相连,所述第二运放U2的第一输入端与第一运放U1的输出端相连,所述第二运放U2的第二输入端接入一阈值电压,所述阈值电压由一调压电路提供,所述调压电路包含串联在一电压源和地之间的第四电阻R4和第五可调电阻R5,且第四电阻R4和第五可调电阻R5的公共端与所述第二运放U2的第二输入端相连,通过调节第五可调电阻R5,可以改变第四电阻R4和第五可调电阻R5的分压情况,从而为第二运放U2提供所需的阈值电压。
下面结合图2说明本发明的电路的工件原理,在本实施例中,以受测产品为变频器为例,在其他实施例中,受测产品也可以是伺服驱动器、UPS等输入电源为交流电源的产品。如图2所示,一种放电测试辅助电路包括峰值采样电路10和断电控制电路20,其中,峰值采样电路10包含第一运放UI和第二运放U2。三相电网通过一接触器K2接入变频器输入端;第一运放UI任取三相电输入的两相电压V1并对其进行一定比例的缩小,将缩小的电压V2输送给第二运放U2,同时,在该两相线之间接入一示波器,以监控输入电压波形。如图3所示为V1的波形与缩小后V2的波形;第二运放U2构成一电压比较器,其一输入端接V2,另一输入端接基准电压,该基准电压即为阈值电压,该基准电压V3可按照需要调节可调电阻R5而进行调节,需将V3调节到接近V2峰值时即可,由此能较为准确地采集到V2的峰值,比较V2和V3,当V2接入同相输入端,V3设定为略小于V2正峰值,若V2未超过V3,输出一低电平信号,当V2超过V3时,即V2在正峰值附近时,输出电平发生转换,输出一高电平信号,由此,当V2接近峰值或者达到峰值时,V2大于V3,在此区间内会产生一个矩形脉冲波,如图4所示;当然,也可将V2接入反相输入端,此时需将V3设定为略大于V2负峰值,判断结果正好相反,即V2小于V3时,输出为高电平信号,即在V2在负峰值附近时,输出电平发生转换,输出一高电平信号;对于互锁电路201,当有一个脉冲信号进入该互锁电路201时,NPN型三极管Q1的b极获取一电压,此时,NPN型三极管Q1的b极电压高于e极(接地)电压,NPN型三极管Q1导通,由于PNP型三极管Q2的b极与NPN型三极管Q1的c极相连,PNP型三极管Q2的e极通过R7接入电源端,因此,PNP型三极管Q2的e极电压高于b极电压,PNP型三极管Q2导通,NPN型三极管Q1导通导致PNP型三极管Q2导通,而PNP型三极管Q2导通将继续保持NPN型三极管Q1导通,如此形成互锁电路201;控制开关由继电器K1和接触器K2构成,其中,K1为带常开触点的动合型继电器,K1的线圈一端与PNP型三极管Q2的e端相连,另一端接地,当NPN型三极管Q1、PNP型三极管Q2未导通时,线圈两端电压为电源电压,此时,K1的触点闭合,当NPN型三极管Q1、PNP型三极管Q2导通时,线圈两端电压为NPN型三极管Q1的e-b压降与PNP型三极管Q2的c-e压降之和,一般不超过1.5V,此时,K1的触点断开,同时,由于K1的触点端与K2的线圈端串联,当于K1的触点闭合时,K2线圈通电,K2触点闭合,电网正常给变频器输电,当于K1的触点断开时,K2线圈未通电,K2触点断开,即变频器输电端子断开,此时,示波器中的波形如图5所示,示波器捕获到一峰值并由该峰值开始放电的过程,由最后一个电压峰值到电压将为0的时间即为最长的放电时间,也即最坏的情况;
同时,放电测试辅助电路中还接有一手动开关SW1,该手动开关SW1连接在峰值采样电路10与断电控制电路20之间,将该放电测试辅助电路接入端子的过程中该手动开关SW1一直断开,只有当开始测试时才将SW1闭合,电路正常运行。
其过程大致为:测试前,手动开关SW1断开,NPN型三极管Q1、PNP型三极管Q2不导通,继电器K1线圈电压为24V,继电器K1吸合,外接输入继电器吸合,变频器正常上电。手动开关SW1关闭,此时通过放大电路将采样到的电压V1缩小得到V2的电压,如图3所示。通过可调电阻将阈值电压V3调节到与V2接近,这样就得到了一个如图4所示的脉冲信号。由于该脉冲信号的脉冲宽度很窄,且测试电路的响应时间很短,可近似认为该脉冲信号的峰值点与输入电压峰值点相同,即可以看做是一个截取变频器输入电压波峰值的脉冲信号,该脉冲信号输入到互锁电路201,互锁电路201在峰值点处的高电平的触发下导通,输出一恒定低电压,使继电器K1处于断开状态,从而断开接触器,使变频器断电,由于互锁电路201一旦被触发导通,无论输入信号如何变化,该电路的输出电压恒定,使变频器在输入电压峰值处断电且一直处于断电状态,电输入端子充分放电且在示波器上形成一个完整的放电波形,如图5所示。
以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述,只是用于帮助理解本实用新型,并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员,依据本实用新型的思想,还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.放电测试辅助电路,包括峰值采样电路、断电控制电路,所述峰值采样电路的输入端与电源端相连,用于采样电源电压信号并输出脉冲信号,所述断电控制电路包括断电驱动电路和控制开关,所述控制开关用于连接在受测产品电输入端与电源之间,以控制受测产品的通断电,所述断电驱动电路的输入端与所述峰值采样电路的输出端相连,所述断电驱动电路的输出端接至控制开关的控制端,其特征在于:所述断电驱动电路包括互锁电路,所述互锁电路在所述脉冲信号的触发下输出一恒定电压信号,控制所述控制开关的断开与闭合状态,所述互锁电路的输入端作为断电驱动电路的输入端,互锁电路的输出端作为断电驱动电路的输出端。
2.根据权利要求1所述的放电测试辅助电路,其特征在于:所述互锁电路包括第一开关管和第二开关管,所述第一开关管的控制端与第二开关管的输出端相连且作为互锁电路的输入端,所述第一开关管的输入端与第二开关管的控制端相连,所述第一开关管的输出端接地,所述第二开关管的输入端作为互锁电路的输出端且通过第七电阻接至一外接电源,当所述第一开关管导通时,所述第二开关管随之导通,且两开关管一直处于导通状态。
3.根据权利要求2所述的放电测试辅助电路,其特征在于:所述第一开关管的控制端与输出端之间经第九电阻相连,所述第二开关管的控制端与输入端之间经第八电阻相连。
4.根据权利要求3所述的放电测试辅助电路,其特征在于:所述第一开关管为NPN型三极管,所述第二开关管为PNP型三极管,所述NPN型三极管的基极作为控制端,所述NPN型三极管的集电极作为输入端,所述NPN型三极管的发射极作为输出端,所述PNP型三极管的基极作为控制端,所述PNP型三极管的发射极作为输入端,所述PNP型三极管的集电极作为输出端。
5.根据权利要求3所述的放电测试辅助电路,其特征在于:所述第一开关管为N沟道MOS管,所述第二开关管为P沟道MOS管,所述N沟道MOS管的栅极作为控制端,所述N沟道MOS管的漏极作为输入端,所述N沟道MOS管的源极作为输出端,所述P沟道MOS管的栅极作为控制端,所述P沟道MOS管的漏极作为输入端,所述P沟道MOS管的源极作为输出端。
6.根据权利要求1至5中任意一项权利要求所述的放电测试辅助电路,其特征在于:所述峰值采样电路包含第一运放和第二运放,所述第一运放的输入端作为所述峰值采样电路的输入端,且与电源相连,用于采集电源电压信号并进行调制,所述第二运放构成一电压比较器,用于将所述调制后的电源电压信号与一阈值电压比较并输出一脉冲信号。
7.根据权利要求6所述的放电测试辅助电路,其特征在于:所述电压比较器的阈值电压由一调压电路提供,通过调节所述调压电路为所述电压比较器提供所需的阈值电压。
8.根据权利要求1所述的放电测试辅助电路,其特征在于:所述控制开关为带常开触点的动合型继电器,所述继电器的线圈的一端作为控制开关的控制端且与所述互锁电路的输出端相连,所述继电器的线圈的另一端接地,所述继电器的触点端连接在受测产品电输入端与电源之间。
9.根据权利要求1所述的放电测试辅助电路,其特征在于:所述控制开关包含一带常开触点的动合型继电器和一接触器,所述继电器的线圈的一端作为控制开关的控制端且与所述互锁电路的输出端相连,所述继电器的线圈的另一端接地,所述接触器的触点端连接在受测产品电输入端与电源之间,所述接触器的线圈端、所述继电器的触点端串联后接入一交流电压源两端。
10.如权利要求9所述的放电测试辅助电路,其特征在于:所述受测产品为变频器、伺服驱动器、UPS。
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