CN207114616U - 一种电解电容均压、过压检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电解电容均压、过压检测电路，包括第一电解电容、第一串联电阻组、第一可调电阻、第一稳压二极管、第一三极管、第二电解电容、第二串联电阻组、第二可调电阻、第二稳压二极管、第二三极管、微控制器。第一可调电阻/第二可调电阻分别对第一/第二电解电容分压，并将分压信号分别加载在第一/第二稳压二极管。第一/第二稳压二极管被分压信号击穿时，第一/第二三极管导通。微控制器探测到第一/第二三极管的输出信号时，发送过流保护信号给主回路，切断主回路，实现对电解电容的过压探测和保护。

Description

一种电解电容均压、过压检测电路

技术领域

本实用新型涉及电解电容技术领域，尤其涉及一种电解电容均压、过压检测电路。

背景技术

电解电容是以金属箔为正极、金属箔的绝缘氧化层为电介质、电解质作为阴极主要部分的电容。电解电容因其单位体积的电容量大、价格低等优点被广泛应用于家用电器和电子产品中。

因为三相交流电经过整流后的直流母线电压较高，母线电容通常需要采用几个电容串联，一般是采用几个相同电解电容串联来实现对直流母线电压分压。但是，电解电容之间的内阻差异会导致各个电解电容上电压并不一致，严重的情况下可能导致其中一个电解电容的电压超过耐压值，烧毁电解电容。

目前，针对电解电容分压不均的问题，行业的通用做法是在每个电解电容两端并联阻值相同的电阻，且该电阻的阻值比电解电容的阻值小，以此来实现电解电容均压。但是，对于电解电容分压不均的检测以及电解电容过压电路的关断却没有提出一种有效的方案。

发明内容

本实用新型旨在提供一种电解电容均压、过压检测电路，排除电解电容分压不均造成的安全隐患。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下的技术方案：

一种电解电容均压、过压检测电路，包括第一电解电容、第一串联电阻组、第一可调电阻、第二电解电容、第二串联电阻组、第二可调电阻、微控制器；所述第一电解电容与第二电解电容串联；所述第一电解电容的正极与直流母线连接，负极与第二电解电容的正极连接；所述第二电解电容的负极接地；

所述第一串联电阻组和第一可调电阻串联后与第一电解电容并联；所述第一串联电阻组的一端与第一电解电容的正极连接，另一端与第一可调电阻的一端连接；所述第一可调电阻的另一端与第一电解电容的负极连接；所述第二串联电阻组和第二可调电阻串联后与第二电解电容并联；所述第二串联电阻组的一端与第二电解电容的正极连接，另一端与第二可调电阻的一端连接；所述第二可调电阻的另一端与第二电解电容的负极连接；

其特征在于：所述电解电容均压、过压检测电路还包括第一稳压二极管、第一电阻、第一三极管、第二稳压二极管、第二电阻、第二三极管；所述第一稳压二极管的负极与第一串联电阻组和第一可调电阻的公共端连接，正极与第一三极管的基极连接；所述第一电阻连入第一稳压二极管正极和第一三级发射级之间；所述第一三极管的发射级与第一电解电容负极连接；所述第二稳压二极管的负极与第二串联电阻组和第二可调电阻的公共端连接，正极与第二三极管的基极连接；所述第二电阻连入第二稳压二极管的正极和第二三极管的发射级之间；所述第二三极管的发射级与第二电解电容的负极连接。

进一步地，所述第一串联电阻组和第一可调电阻串联后的串联电阻值比第一电解电容的电阻值小；所述第二串联电阻组和第二可调电阻串联后的串联电阻值比第二电解电容的电阻值小；所述第一串联电阻组和第一可调电阻串联后的串联电阻值与第二串联电阻组和第二可调电阻串联后的串联电阻值相等；所述第一串联电阻组和第二串联电阻组中的电阻数量、电阻阻值由直流母线的电压决定；所述第一稳压二极管的击穿电压由第一可调电阻和第一串联电阻组的阻值比例关系、第一电解电容的耐压值决定；所述第二稳压二极管的击穿电压由第二可调电阻和第二串联电阻组的阻值比例关系、第二电解电容的耐压值决定。

进一步地，所述第一串联电阻组和第二串联电阻组的阻值相等；所述第一可调电阻和第二可调电阻的阻值相等；所述第一稳压二极管和第二稳压二极管的击穿电压相等。

进一步地，所述电解电容均压、过压检测电路还包括第一电容与第二电容；所述第一电容与第一电阻并联连接；所述第二电容与第二电阻并联连接。

进一步地，所述电解电容均压、过压检测电路还包括第一光耦合器和第二光耦合器；所述第一光耦合器中的发光二极管正极与直流母线连接，负极与第一三极管的集电极连接；所述第一光耦合器的一个输出端与微控制器连接，另一个输出端接地；所述第二光耦合器中的发光二极管正极与第一电解电容的负极连接，负极与第二三极管的集电极连接；所述第二光耦合器的一个输出端与微控制器连接，另一个输出端接地。

进一步地，所述电解电容均压、过压检测电路还包括上拉电阻；所述上拉电阻的一端分别与第一光耦合器和第二光耦合器的未接地输出端连接，另一端与微控制器连接。

进一步地，所述电解电容均压、过压检测电路还包括第三电容和第四电容；所述第三电容两端分别与第一光耦合器的两个输出端连接；所述第四电容两端分别与第二光耦合器的两个输出端连接。

进一步地，所述电解电容均压、过压检测电路还包括第一并联电阻组、第二并联电阻组；所述第一并联电阻组连入直流母线与第一光耦合器的发光二极管正极之间；所述第二并联电阻组连入第一电解电容负极与第二光耦合器的发光二极管正极之间；所述第一并联电阻组和第二并联电阻组中的电阻数量、电阻阻值由直流母线电压决定。

进一步地，所述电解电容均压、过压检测电路还包括第三电阻和第四电阻；所述第三电阻连入第一光耦合器的发光二极管正极与第一电解电容负极之间；所述第四电阻连入第二光耦合器的发光二极管正极与第二电解电容负极之间。

本实用新型有益效果：

由以上技术方案可知，本实用新型采用串联电阻组和可调电阻对电解电容进行分压，根据电解电容的耐压值以及可调电阻和串联电阻组之间的比例关系，选择具有对应击穿电压的稳压二极管，利用稳压二极管驱动三极管，三极管驱动光耦合器，最后由微控制器探测光耦合器的输出信号即可得知电解电容处于过压状态，并且发送过流保护信号切断主回路，实现对串联电解电容的均压、过压的探测及保护。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍。下面描述中的附图仅仅是本实用新型中的实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1是本实用新型的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型进行详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案、优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，一种电解电容均压、过压检测电路，包括第一电解电容E1、第一串联电阻组、第一可调电阻R7、第一稳压二极管ZR2、第一电阻R21、第一电容C1、第一三极管Q5、第一光耦合器PC1、第一并联电阻组、第三电容C3、第三电阻R22、第二电解电容E2、第二串联电阻组、第二可调电阻R14、第二稳压二极管ZR3、第二电容C2、第二电阻R29、第二三极管Q6、第二光耦合器PC2、第二并联电阻组、第四电容C4、第四电阻R30、上拉电阻R31、微控制器(未示出)。

其中，第一串联电阻组、第一可调电阻R7组成对第一电解电容E1的均压采样电路。第二串联电阻组、第二可调电阻R14组成了对第二电解电容E2的均压采样电路。第一稳压二极管ZR2和第一电阻R21组成对第一电解电容E1的过压触发电路，驱动第一三极管Q5导通。第二稳压二极管ZR3和第二电阻R29组成对第二电解电容E2的过压触发电路，驱动第二三极管Q6导通。

如图1所示，第一电解电容E1与第一串联电阻组、第一可调电阻R7以及第二电解电容E2与第二串联电阻组、第二可调电阻R14的连接关系如下：第一电解电容E1与第二电解电容E2串联；第一电解电容E1的正极与直流母线连接；第一电解电容E1的负极与第二电解电容E2的正极连接；第二电解电容E2的负极接地；第一串联电阻组和第一可调电阻R7串联后与第一电解电容E1并联；第一串联电阻组的一端与第一电解电容E1的正极连接，另一端与第一可调电阻 R7的一端连接；第一可调电阻R7的另一端与第一电解电容E1的负极连接；第二串联电阻组和第二可调电阻R14串联后与第二电解电容E2并联；第二串联电阻组一端与第二电解电容E2的正极连接，另一端与第二可调电阻R14的一端连接；第二可调电阻R14的另一端与第二电解电容E2的负极连接。

第一电解电容E1与第一串联电阻组、第一可调电阻R7以及第二电解电容 E2与第二串联电阻组、第二可调电阻R14的数值关系如下：第一串联电阻组和第一可调电阻R7串联后的串联电阻值比第一电解电容E1的电阻值小；第二串联电阻组和第二可调电阻R14串联后的串联电阻值比第二电解电容E2的电阻值小；第一串联电阻组和第一可调电阻R7的串联电阻值与第二串联电阻组和第二可调电阻R14的串联电阻值相等。在本实施例中，第一串联电阻组和第二串联电阻组的阻值相等，第一可调电阻R7和第二可调电阻R14的阻值相等。第一串联电阻组和第二串联电阻组中的电阻数量、电阻阻值由直流母线电压DC_P决定。

所述电解电容均压、过压检测电路检测电解电容过压的原理如下：第一/第二电解电容E1/E2电压超过耐压值时，对应第一/第二稳压二极管ZR2/ZR3两端电压达到击穿电压；第一/第二稳压二极管ZR2/ZR3被击穿后分别驱动第一/第二三极管Q5/Q6导通；第一/第二三极管Q5/Q6分别驱动第一/第二光耦合器 PC1/PC2；微控制器探测第一/第二光耦合器PC1/PC2的输出端，判断第一/第二电解电容E1/E2是否处于过压状态；当微控制器探测到第一/第二光耦合器 PC1/PC2有输出信号时，微控制器输出过流保护信号CAP OVER，切断主回路。

如图1所示，第一稳压二极管ZR2和第一三极管Q5以及第二稳压二极管ZR3 和第二三极管Q6的连接关系如下：第一稳压二极管ZR2的负极与第一串联电阻组和第一可调电阻R7的公共端连接，正极与第一三极管Q5的基极连接。第二稳压二极管ZR3的负极与第二串联电阻组和第二可调电阻R14的公共端连接，正极与第二三极管Q6的基极连接。第一三极管Q5的发射级与第一电解电容E1 的负极连接，集电极与第一光耦合器PC1中的发光二极管负极连接。第二三级管Q6的发射级与第二电解电容E2的负极连接，集电极与第二光耦合器PC2中的发光二极管负极连接。

第一稳压二极管ZR2的击穿电压等于第一电解电容E1耐压值乘以系数后的值，这个系数等于第一可调电阻R7作为被除数，第一可调电阻R7与第一串联电阻组串联后的串联电阻值作为除数，进行除法运算所得。第二稳压二极管ZR3 的击穿电压等于第二电解电容E2耐压值乘以系数后的值，此时的系数等于第二可调电阻R14作为被除数，第二可调电阻R14与第二串联电阻组串联后的串联电阻值作为除数，进行除法运算所得。在本实施例中，第一稳压二极管ZR2的击穿电压和第二稳压二极管ZR3的击穿电压相等。

如图1所示，第一电容C1与第一电阻R21并联，对第一稳压二极管ZR2输出的信号执行滤波处理后输出到第一三极管Q5的基极。第二电容C2与第二电阻R29并联，对第二稳压二极管ZR3输出的信号执行滤波处理后输出到第二三极管Q6的基极。

如图1所示，第一并联电阻组连入直流母线与第一光耦合器PC1的发光二极管正极之间；第二并联电阻组连入第一电解电容E1的负极与第二光耦合器PC2 的发光二极管正极之间。第三电阻R22连入第一光耦合器PC1的发光二极管正极与第一电解电容E1的负极之间；第四电阻R30连入第二光耦合器PC2的发光二极管正极与第二电解电容E2负极之间。第一并联电阻组和第二并联电阻组的电阻数量、电阻阻值，第三电阻R22、第四电阻R30的数值由直流母线电压DC_P 决定。

如图1所示，第一光耦合器PC1中的发光二极管正极与第一并联电阻组的一端连接，负极与第一三极管Q5的集电极连接。第一光耦合器PC1中的一个输出端与上拉电阻R31的一端连接，另一个输出端接地。第二光耦合器PC2中的发光二极管正极与第二并联电阻组的一端连接，负极与第二三极管Q6的集电极连接。第二光耦合器PC2中的一个输出端与上拉电阻R31的一端连接，另一个输出端接地。

如图1所示，第三电容C3的两端分别与第一光耦合器PC1的两个输出端口连接，对第一光耦合器PC1输出的信号执行滤波处理。第四电容C4的两端分别与第二光耦合器PC2的两个输出端口连接，对第二光耦合器PC2输出的信号执行滤波处理。上拉电阻R31的一端分别与第一光耦合器PC1、第二光耦合器PC2 的未接地输出端连接，另一端与微控制器连接。微控制器探测第一光耦合器PC1 或第二光耦合器PC2的输出信号时，发送过流保护信号CAPOVP给主回路，切断主回路，实现对第一电解电容E1和第一电解电容E2的过压保护。

以上所述仅是本实用新型的优选实施例，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种电解电容均压、过压检测电路，包括第一电解电容、第一串联电阻组、第一可调电阻、第二电解电容、第二串联电阻组、第二可调电阻、微控制器；所述第一电解电容与第二电解电容串联；所述第一电解电容的正极与直流母线连接，负极与第二电解电容的正极连接；所述第二电解电容的负极接地；

所述第一串联电阻组和第一可调电阻串联后与第一电解电容并联；所述第一串联电阻组的一端与第一电解电容的正极连接，另一端与第一可调电阻的一端连接；所述第一可调电阻的另一端与第一电解电容的负极连接；所述第二串联电阻组和第二可调电阻串联后与第二电解电容并联；所述第二串联电阻组的一端与第二电解电容的正极连接，另一端与第二可调电阻的一端连接；所述第二可调电阻的另一端与第二电解电容的负极连接；

其特征在于：所述电解电容均压、过压检测电路还包括第一稳压二极管、第一电阻、第一三极管、第二稳压二极管、第二电阻、第二三极管；所述第一稳压二极管的负极与第一串联电阻组和第一可调电阻的公共端连接，正极与第一三极管的基极连接；所述第一电阻连入第一稳压二极管正极和第一三级管发射级之间；所述第一三极管的发射级与第一电解电容负极连接；所述第二稳压二极管的负极与第二串联电阻组和第二可调电阻的公共端连接，正极与第二三极管的基极连接；所述第二电阻连入第二稳压二极管的正极和第二三极管的发射级之间；所述第二三极管的发射级与第二电解电容的负极连接。

2.根据权利要求1所述的电解电容均压、过压检测电路，其特征在于：所述第一串联电阻组和第一可调电阻串联后的串联电阻值比第一电解电容的电阻值小；所述第二串联电阻组和第二可调电阻串联后的串联电阻值比第二电解电容的电阻值小；所述第一串联电阻组和第一可调电阻串联后的串联电阻值与第二串联电阻组和第二可调电阻串联后的串联电阻值相等；所述第一串联电阻组和第二串联电阻组中的电阻数量、电阻阻值由直流母线的电压决定；所述第一稳压二极管的击穿电压由第一可调电阻和第一串联电阻组的阻值比例关系、第一电解电容的耐压值决定；所述第二稳压二极管的击穿电压由第二可调电阻和第二串联电阻组的阻值比例关系、第二电解电容的耐压值决定。

3.根据权利要求2所述的电解电容均压、过压检测电路，其特征在于：所述第一串联电阻组和第二串联电阻组的阻值相等；所述第一可调电阻和第二可调电阻的阻值相等；所述第一稳压二极管和第二稳压二极管的击穿电压相等。

4.根据权利要求1或2或3所述的电解电容均压、过压检测电路，其特征在于：还包括第一电容与第二电容；所述第一电容与第一电阻并联连接；所述第二电容与第二电阻并联连接。

5.根据权利要求4所述的电解电容均压、过压检测电路，其特征在于：还包括第一光耦合器和第二光耦合器；所述第一光耦合器中的发光二极管正极与直流母线连接，负极与第一三极管的集电极连接；所述第一光耦合器的一个输出端与微控制器连接，另一个输出端接地；所述第二光耦合器中的发光二极管正极与第一电解电容的负极连接，负极与第二三极管的集电极连接；所述第二光耦合器的一个输出端与微控制器连接，另一个输出端接地。

6.根据权利要求5所述的电解电容均压、过压检测电路，其特征在于：还包括上拉电阻；所述上拉电阻的一端分别与第一光耦合器和第二光耦合器的未接地输出端连接，另一端与微控制器连接。

7.根据权利要求5所述的电解电容均压、过压检测电路，其特征在于：还包括第三电容和第四电容；所述第三电容两端分别与第一光耦合器的两个输出端连接；所述第四电容两端分别与第二光耦合器的两个输出端连接。

8.根据权利要求5或6或7所述的电解电容均压、过压检测电路，其特征在于：还包括第一并联电阻组、第二并联电阻组；所述第一并联电阻组连入直流母线与第一光耦合器的发光二极管正极之间；所述第二并联电阻组连入第一电解电容负极与第二光耦合器的发光二极管正极之间；所述第一并联电阻组和第二并联电阻组中的电阻数量、电阻阻值由直流母线电压决定。

9.根据权利要求8所述的电解电容均压、过压检测电路，其特征在于：还包括第三电阻和第四电阻；所述第三电阻连入第一光耦合器的发光二极管正极与第一电解电容负极之间；所述第四电阻连入第二光耦合器的发光二极管正极与第二电解电容负极之间。