CN208272629U - 一种窗口电压及防反接保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种窗口电压及防反接保护电路，包括电压输入+、电压输出+、电压输入‐、电压输出‐、第一二极管、第二二极管、恒流源电路、元件保护电路、欠压关断电路、过压关断电路，所述电压输入+连接第一二极管，所述第一二极管输出端一路连接恒流源电路，另一路连接元件保护电路，所述恒流源电路通过第一电阻连接继电器；所述继电器的输出端另一路连接欠压关断电路，所述元件保护电路一路连接欠压关断电路，其另一路连接过压关断电路，所述元件保护电路、欠压关断电路、过压关断电路输出端分别连接电压输入‐。本方案实现电源防反接、防电压过高、防电压过低，保护电路上仪表仪器或设备安全。

Description

一种窗口电压及防反接保护电路

技术领域

本实用新型涉及电源电压技术领域，具体涉及一种窗口电压及防反接保护电路。

背景技术

许多电路不允许反接，而短路则更是绝大部分电路需要绝对避免的状况，因为在短路和反接状态下瞬间电流很大、火花很大，容易损坏输出接头，在大电流情况下不能实现瞬间、实时保护，从而可能造成电路故障、不能正常工作、元件烧毁甚至导致火灾等情况。

尤其是现在的仪器仪表或设备的电源对输入电源电压有特别高的要求，在接入不正确电压或极性接错的情况下，就会造成仪器仪表或设备遭受不可恢复的损坏。如果没有窗口电压及反接保护，当用电设备输入电压过低时，设备可能会异常工作，甚至损坏；当用电设备输入电压过高或者电源极性接反时，会导致设备遭受不可恢复的损坏。因此如何解决这一问题，成为了现有技术的一个攻关课题。

实用新型内容

为解决上述缺陷，本实用新型的目的是提供一种窗口电压及防反接保护电路，不仅解决电源电压接入不正确或极性接反情况下，造成仪器仪表或设备损坏的问题，尤其解决了当用电设备输入电压过高或过低造成仪表仪器或设备非正常工作，甚至烧坏的问题，实现电路防反接、防电压过高、防电压过低，使用效果好，值得推广。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种窗口电压及防反接保护电路，包括电压输入+、电压输出+、电压输入-、电压输出-、第一二极管、第二二极管、恒流源电路、元件保护电路、欠压关断电路、过压关断电路，所述电压输入+与电压输出+、电压输入-与电压输出-之间分别设有开关，所述开关闭合由继电器控制，所述电压输入+连接第一二极管，所述第一二极管输出端一路连接恒流源电路，另一路连接元件保护电路，所述恒流源电路通过第一电阻连接继电器，以限制继电器的电流，防止继电器的线圈因电流过大而烧毁；所述继电器的输出端一路与第一电阻的输出端之间设有第二二极管，所述继电器的输出端另一路连接欠压关断电路；所述元件保护电路一路连接欠压关断电路，其另一路连接过压关断电路，所述元件保护电路、欠压关断电路、过压关断电路输出端分别连接电压输入-。

进一步的，所述恒流源电路包括第四电阻、第三稳压二极管、第三三极管，所述第一二极管与第三三极管发射极之间电路上设有第四电阻，所述第一二极管与第三三极管基极之间设有第三稳压二极管。

进一步的，所述元件保护电路包括第五电阻、第四三极管、光耦，所述光耦的3脚一路连接第四三极管的基极，其另一路连接第五电阻。

进一步的，所述欠压关断电路包括第二稳压二极管、第二电阻、第二三极管，所述第四三极管集电极连接第二稳压二极管输出端，所述第二稳压二极管输入端连接第二电阻，所述第二电阻连接第二三极管的基极。

进一步的，所述过压关断电路包括第一稳压二极管、第三电阻、第一三极管，所述光耦的2脚连接第一稳压二极管的输出端，所述第一稳压二极管通过第三电阻连接第一三极管基极。

与现有技术相比，本实用新型采用第一二极管的设计，防止电源接反，当在输入电源接反（即“输入+”接负极，“输入-”接正极）的情况下，第一二极管电压反偏，不导通，所以继电器不吸合，输出电压为0V，保证后级电路的安全；采用元件保护电路的设计，是用来在输入电源电压过高（此时电路因输入电源电压过高而切断电路输出）的情况下，切断第二稳压二极管与第二电阻的供电，防止第二稳压二极管与第二电阻因功耗过大而烧毁；采用欠压关断电路的设计，是用来当输入电源电压低于窗口电压低端关断阈值时，第二稳压二极管截止，第二三极管因基极无电流而关断，继电器MC1断开，输出电压为0V，起到了当输入电压低于窗口电压低端阈值时，而关断输出，保护后级电路的功能；采用过压关断电的设计，是用来当输入电源电压高于窗口电压高端关断阈值时，第一稳压二极管导通，第一三极管因基极有电流而导通，把第二三极管的基极拉低，第二三极管因基极无电流而关断，继电器MC1断开，输出电压为0V，起到了当输入电压高于窗口电压高端阈值时，而关断输出，保护后级电路的功能。

综上所述，本实用新型不仅在电源接反时，保证输出电压为0V，而且在输入电源电压高于或低于窗口电压高低端关断阈值时且极性没有接反的情况下，保证输出电压也为0V，起到防止电路电源接反、电压过高或过低而引起仪表仪器或设备烧坏的问题，实现电源防反接、防电压过高、防电压过低，保护电路上仪表仪器或设备安全，使用效果好，值得推广。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

参看附图1所示，一种窗口电压及防反接保护电路，包括电压输入+、电压输出+、电压输入-、电压输出-、第一二极管D1、第二二极管D2、恒流源电路、元件保护电路、欠压关断电路、过压关断电路，所述电压输入+与电压输出+、电压输入-与电压输出-之间分别设有开关，所述开关闭合由继电器MC1控制，所述电压输入+连接第一二极管D1，所述第一二极管D1输出端一路连接恒流源电路，另一路连接元件保护电路，所述恒流源电路通过第一电阻R1连接继电器MC1，以限制继电器MC1的电流，防止继电器MC1的线圈因电流过大而烧毁，所述第一电阻 R1 的作用是替第三三极管 Q3 分掉一些电压，以降低第三三极管 Q3 的功耗，防止第三三极管 Q3 过热而烧毁；所述继电器MC1的输出端一路与第一电阻R1的输出端之间设有第二二极管D2，所述继电器MC1的输出端另一路连接欠压关断电路，所述二极管D2是继电器MC1线圈的续流二极管，防止继电器MC1在断开的时候，继电器MC1线圈的自感电压过高而击穿损坏其它器件；所述元件保护电路一路连接欠压关断电路，其另一路连接过压关断电路，所述元件保护电路、欠压关断电路、过压关断电路输出端分别连接电压输入-。

所述“输入+”与“输入-”，在一定的电压范围内（比如12～24V直流）以及极性不接反（即“输入+”接正极，“输入-”接负极）的情况下，右边的“输出+”与“输出-”输出相应的电压（12～24V直流，“输正+”为正极，“输出-”为负极）。在电源电压低于12V（此值可以修改电路参数进行设定）、高于24V（此值可以修改电路参数进行设定）或者极性接反的情况下，右边的“输出+”与“输出-”输出的电压为0V，即“输出+”与“输出-”之间的电压为0V。

所述第一二极管D1的作用是防电源接反。在输入电源接反（即“输入+”接负极，“输入-”接正极）的情况下，二极管D1电压反偏，不导通，所以继电器不吸合，输出电压为0V，保证后级电路的安全；

所述恒流源电路包括第四电阻R4、第三稳压二极管Z3、第三三极管Q3，所述第一二极管D1与第三三极管Q3发射极之间电路上设有第四电阻R4，所述第一二极管D1与第三三极管Q3基极b之间设有第三稳压二极管Z3。所述恒流源电路以限制流过继电器 MC1 的电流，防止继电器MC1的线圈因电流过大而烧毁。限制的电流可以由以下公式计算得出：

Imax = ( UZ3 - 0.7 V ) / R4

其中，Imax 是最大输出电流，UZ3 是第三稳压二极管 Z3 的稳压值，0.7 V是第三三极管Q3的基极b与发射极e之间的压降（约为 0.7 V，是个常数），R4 为第四电阻 R4 的阻值。

所述元件保护电路包括第五电阻R5、第四三极管Q4、光耦P1，所述光耦P1的3脚一路连接第四三极管Q4的基极b，其另一路连接第五电阻R5。所述元件保护电路是用来在输入电源电压过高（此时电路因输入电源电压过高而切断电路输出）的情况下，切断第二稳压二极管Z2与第二电阻R2的供电，防止第二稳压二极管Z2与第二电阻R2因功耗过大而烧毁。

所述欠压关断电路包括第二稳压二极管Z2、第二电阻R2、第二三极管Q2，所述第四三极管Q4集电极c连接第二稳压二极管Z2输出端，所述第二稳压二极管Z2输入端连接第二电阻R2，所述第二电阻R2连接第二三极管Q2的基极b。所述欠压关断电路用来设定窗口电压的低端关断阈值，当输入电源电压低于“UD1+UZ2+0.7V”时（其中，UD1 是第一二极管 D1 的管压降，约为0.7V，UZ2 是第二稳压二极管 Z2 的稳压值，0.7 V是第二三极管Q2的基极b与发射极e之间的压降），第二稳压二极管 Z2截止，第二三极管Q2因基极b无电流而关断，继电器MC1断开，输出电压为0V。起到了当输入电压低于窗口电压低端阈值时，而关断输出，保护后级电路的功能。

所述过压关断电路包括第一稳压二极管Z1、第三电阻R3、第一三极管Q1，所述光耦P1的2脚连接第一稳压二极管Z1的输出端，所述第一稳压二极管Z1通过第三电阻R3连接第一三极管Q1基极b。所述过压关断电路用来设定窗口电压的高端关断阈值，当输入电源电压高于“UD1+UP1+UZ1+0.7V”时（其中，UD1 是第一二极管 D1 的管压降，约为0.7V，UP1 是光耦P1内部发光二极管的管压降，约为1.2V，UZ1 是第一稳压二极管 Z1 的稳压值，0.7 V是第一三极管Q1的基极b与发射极e之间的压降），第一稳压二极管 Z1导通，第一三极管Q1因基极b有电流而导通，把第二三极管Q2的基极b拉低，第二三极管Q2因基极b无电流而关断，继电器MC1断开，输出电压为0V。起到了当输入电压高于窗口电压高端阈值时，而关断输出，保护后级电路的功能。

综上所述，当输入电源电压高于“UD1+UZ2+0.7V”、低于“UD1+UP1+UZ1+0.7V”且极性没有接反的情况下，第一稳压二极管 Z1截止，第一三极管Q1因基极b无电流而关断，第二稳压二极管 Z2导通，第二三极管Q2因基极b有电流而导通，继电器MC1导通，输出端电压等于输入端电压（输出电压在“UD1+UZ2+0.7V”到“UD1+UP1+UZ1+0.7V”之间，即“UZ2+1.4V”到“UZ1+2.6V”之间），起到了窗口电压输出并且防极性反接的作用。本实用新型通过更换不同稳压值的第二稳压二极管Z2与第一稳压二极管Z1的参数，来改变输出电压的窗口，窗口电压“UZ2+1.4V”到“UZ1+2.6V”之间。

以上所描述的仅为本实用新型的较佳实施例，上述具体实施例不是对本实用新型的限制，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种窗口电压及防反接保护电路，其特征在于：包括电压输入+、电压输出+、电压输入-、电压输出-、第一二极管、第二二极管、恒流源电路、元件保护电路、欠压关断电路、过压关断电路，所述电压输入+与电压输出+、电压输入-与电压输出-之间分别设有开关，所述开关闭合由继电器控制，所述电压输入+连接第一二极管，所述第一二极管输出端一路连接恒流源电路，另一路连接元件保护电路，所述恒流源电路通过第一电阻连接继电器，以限制继电器的电流，防止继电器的线圈因电流过大而烧毁；所述继电器的输出端一路与第一电阻的输出端之间设有第二二极管，所述继电器的输出端另一路连接欠压关断电路；所述元件保护电路一路连接欠压关断电路，其另一路连接过压关断电路，所述元件保护电路、欠压关断电路、过压关断电路输出端分别连接电压输入-。

2.根据权利要求1所述的一种窗口电压及防反接保护电路，其特征在于：所述恒流源电路包括第四电阻、第三稳压二极管、第三三极管，所述第一二极管与第三三极管发射极之间电路上设有第四电阻，所述第一二极管与第三三极管基极之间设有第三稳压二极管。

3.根据权利要求1所述的一种窗口电压及防反接保护电路，其特征在于：所述元件保护电路包括第五电阻、第四三极管、光耦，所述光耦的3脚一路连接第四三极管的基极，其另一路连接第五电阻。

4.根据权利要求3所述的一种窗口电压及防反接保护电路，其特征在于：所述欠压关断电路包括第二稳压二极管、第二电阻、第二三极管，所述第四三极管集电极连接第二稳压二极管输出端，所述第二稳压二极管输入端连接第二电阻，所述第二电阻连接第二三极管的基极。

5.根据权利要求3所述的一种窗口电压及防反接保护电路，其特征在于：所述过压关断电路包括第一稳压二极管、第三电阻、第一三极管，所述光耦的2脚连接第一稳压二极管的输出端，所述第一稳压二极管通过第三电阻连接第一三极管基极。