CN208433750U - 一种峰值电压保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种峰值电压保护电路，属于电源电路技术领域。它解决了现有电源电压异常时（过高）会损坏负载的问题。本保护电路包括电源保护电路，还包括热敏电阻PR1、分压取样电路、比较器电路、滤波电容C1和包含有继电器K的继电器控制电路,继电器K包括执行开关S，热敏电阻PR1与执行开关S并联连接，输出端与负载RT连接，负载RT另一端接地，滤波电容C1一端与热敏电阻PR1与执行开关S的输出端连接，另一端接地，分压取样电路生成基准参考电压和采集电压并分别输出给上述比较器电路中比较器的同相输入端和反相输入端，继电器控制电路根据上述控制信号控制执行开关S开启或关闭。本保护电路具有防止电源电压异常损坏负载的优点。

Description

一种峰值电压保护电路

技术领域

本实用新型属于电源电路技术领域，涉及一种峰值电压保护电路。

背景技术

太阳能水泵是一种利用太阳能转换成电能、再由电能转换成机械能做工抽水的设备，用于农林灌溉、家庭抽水或其他各种工农业需要把低水位的地方提升到高水位的地方或者低水压的改为高水压的地方。

其水泵动力源采用清洁能源—太阳能，并由无刷直流电机来驱动水泵工作，当插错电源或太阳能电压突高突低工作过程中电源电压异常时，可能会出现输入给无刷直流电机的电压远高于无刷直流电机的额定电压，从而会导致电机驱动器立即烧毁。

实用新型内容

本实用新型的目的为了解决现有的技术存在的上述问题，提出了一种峰值电压保护电路。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种峰值电压保护电路，包括电源保护电路，其特征在于：还包括热敏电阻PR1、分压取样电路、比较器电路、滤波电容C1和包含有继电器K的继电器控制电路,所述继电器K包括执行开关S，所述热敏电阻PR1与执行开关S并联连接且输入端与上述电源保护电路连接，输出端与负载RT连接，负载RT另一端接地，所述滤波电容C1一端与上述热敏电阻PR1与执行开关S的输出端连接，另一端接地，所述分压取样电路生成基准参考电压和采集电压并分别输出给上述比较器电路中比较器的同相输入端和反相输入端，所述比较器电路根据比较上述基准参考电压和采集电压大小输出控制信号给继电器控制电路，所述继电器控制电路根据上述控制信号控制执行开关S开启或关闭。

在上述的一种峰值电压保护电路中，所述的电源保护电路包括保险丝FUSE、瞬态抑制电阻RV1和无极性保护电路BR1，所述无极性保护电路BR1包括四个二极管，分别为第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，第一二极管的负极为第一AC端且与第二二极管的正极连接，第二二极管的负极为V+输出端且与第三二极管的负极连接，第三二极管的正极为第二AC端且与第四二极管的负极连接，第四二极管的正极接地且与第一二极管的正极连接，保险丝FUSE的一端接电源输入端DC，另一端接第一AC端，所述瞬态抑制电阻RV1两端分别接第一AC端和第二AC端，所述第二AC端接电源输入端GND，所述V+输出端接上述热敏电阻PR1与执行开关S并联后的输入端。

在上述的一种峰值电压保护电路中，所述的分压取样电路包括采集电路和基准电路，所述采集电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R6和电容C2，定义电阻R6的一端为电压采集端，电阻R6的另一端接地，电阻R1一端接上述热敏电阻PR1与执行开关S并联后的输出端，另一端接电阻R2一端，电阻R2另一端接上述电压采集端，所述电容C2的两端分别接地和上述电压采集端，所述的电阻R1、电阻R2和电阻R6的电阻值比为51:51:1；所述基准电路包括电阻R7、电阻R8、电容C4、电容C5和电容C6，定义电阻R8的一端为电压基准端，电阻R8的另一端接地，电阻R7一端接VCC5V端，另一端接电压基准端，电容C4两端分别接地和上述电压基准端，电容C5和电容C6各自两端分别接地和VCC5V端，所述电阻R7和电阻R8的电阻值比为4.3:12。

在上述的一种峰值电压保护电路中，所述的电阻R1、电阻R2和电阻R6各自的电阻值分别为510K、510K和10K；所述电阻R7和电阻R8各自的电阻值分别为4.3K和12K。

在上述的一种峰值电压保护电路中，所述的比较器电路包括比较器、电阻R5和电容C3，所述比较器的同相输入端接上述的电压基准端，反相输入端接上述的电压采集端，电源V+端接VCC5V，电源V-端接地，所述电容C3一端接地，另一端接比较器输出端Vout，所述电阻R5一端接VCC5V，另一端接比较器输出端Vout。

在上述的一种峰值电压保护电路中，所述的继电器控制电路包括热敏电阻R3、热敏电阻R4、三极管Q1、电阻R12和上述的继电器K，所述热敏电阻R3的一端接三极管Q1的基极，另一端接上述的比较器输出端Vout，所述热敏电阻R4的两端分别接地和三极管Q1的基极，三级管Q1的发射极接地，所述电阻R12一端接三极管Q1的集电极，另一端接继电器K，继电器K连接有+15V电源电压。

与现有技术相比，本峰值电压保护电路提供了一种保护电路，在输入的电源电压出现异常情况时（输入的电源电压过高），能够自动断开继电器K，让热敏电阻PR1来承压升温升阻，以降低负载（比如无刷直流电机）的电压，防止负载出故障（比如电机烧毁），对负载起到自动保护作用。

附图说明

图1是本保护电路的具体电路图。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

太阳能水泵是一种利用太阳能转换成电能、再由电能转换成机械能做工抽水的设备，用于农林灌溉、家庭抽水或其他各种工农业需要把低水位的地方提升到高水位的地方或者低水压的改为高水压的地方。其水泵动力源采用清洁能源—太阳能，并由无刷直流电机来驱动水泵工作，当插错电源或工作过程中电源电压异常时，可能会出现输入给无刷直流电机的电压远高于无刷直流电机的额定电压，从而会导致电机驱动器立即烧毁。

太阳能新能源是一种环保的新能源，应用广泛，太阳能电池板（Solar panel）是通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置。但太阳能电池板转换输出的电源电压较为不稳定，有时电压会较高，导致电源电压异常，当接入太阳能电源时，其电压峰值较高，这样如果直接输入给无刷直流电机的话，会导致无刷直流电机烧毁。因此，为了解决这个问题，如图1所示，设计了本保护电路，使太阳能电池板输出的电源电压通过该保护电路供电给无刷直流电机工作，从而使得当太阳能电池板输出的电源电压过高时，该保护电路自动断开继电器K，让热敏电阻PR1来承压升温升阻以降低无刷直流电机上的电压来保护无刷直流电机。

本保护电路包括电源保护电路、热敏电阻PR1、分压取样电路、比较器电路、滤波电容C1和包含有继电器K的继电器控制电路。电源保护电路包括保险丝FUSE、瞬态抑制电阻RV1和无极性保护电路BR1，无极性保护电路BR1包括四个二极管，分别为第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，第一二极管的负极为第一AC端且与第二二极管的正极连接，第二二极管的负极为V+输出端且与第三二极管的负极连接，第三二极管的正极为第二AC端且与第四二极管的负极连接，第四二极管的正极接地且与第一二极管的正极连接，保险丝FUSE的一端接电源输入端DC，另一端接第一AC端，瞬态抑制电阻RV1两端分别接第一AC端和第二AC端，第二AC端接电源输入端GND。

继电器K包括执行开关S，热敏电阻PR1与执行开关S并联连接且输入端与上述V+输出端连接，输出端与负载RT连接，本实施例中的负责RT为水泵的无刷直流电机，负载RT另一端接地。滤波电容C1一端与热敏电阻PR1与执行开关S的输出端连接，另一端接地。

分压取样电路包括采集电路和基准电路，采集电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R6和电容C2，定义电阻R6的一端为电压采集端，电阻R6的另一端接地，电阻R1一端接上述热敏电阻PR1与执行开关S并联后的输出端，另一端接电阻R2一端，电阻R2另一端接上述电压采集端，所述电容C2的两端分别接地和上述电压采集端，电阻R1、电阻R2和电阻R6的电阻值比为51:51:1，具体的电阻R1、电阻R2和电阻R6的具体电阻值分别为510K、510K和10K，那么计算得出，当热敏电阻PR1与执行开关S并联后的输出端输出的电压为380V时，也就是输入给负责RT电压为380V时，其电压采集端上的电压为3.689V，当热敏电阻PR1与执行开关S并联后的输出端输出的电压为379V时, 其电压采集端上的电压为3.679V；基准电路包括电阻R7、电阻R8、电容C4、电容C5和电容C6，定义电阻R8的一端为电压基准端，电阻R8的另一端接地，电阻R7一端接VCC5V端，另一端接电压基准端，电容C4两端分别接地和上述电压基准端，电容C5和电容C6各自两端分别接地和VCC5V端，电阻R7和电阻R8的电阻值比为4.3:12，具体的，电阻R7和电阻R8的具体电阻值分别为4.3K和12K，那么计算得出，其电压基准端上的基准参考电压为3.68V。

比较器电路包括比较器、电阻R5和电容C3，比较器的同相输入端接上述的电压基准端，反相输入端接上述的电压采集端，电源V+端接VCC5V，电源V-端接地，电容C3一端接地，另一端接比较器输出端Vout，电阻R5一端接VCC5V，另一端接比较器输出端Vout。

继电器控制电路包括热敏电阻R3、热敏电阻R4、三极管Q1、电阻R12和上述的继电器K，所述热敏电阻R3的一端接三极管Q1的基极，另一端接上述的比较器输出端Vout，所述热敏电阻R4的两端分别接地和三极管Q1的基极，三级管Q1的发射极接地，所述电阻R12一端接三极管Q1的集电极，另一端接继电器K，继电器K连接有+15V电源电压。

太阳能电源通过输入端DC、GND连接太阳能电池板，然后经过保险管FUSE做过电流保护，输出电压经过压敏电阻RV1做瞬态尖峰抑制后输出给无极性保护电路BR1做无极性保护，经过无极性保护的电压分两路输出给负载，一路到开关电源，提供给所有用电系统用电，另一路经过热敏电阻PR1然后经电阻R1、电阻R2、电阻R6、电容C2分压、滤波后的采集电压输出给比较器的负相输入端做比较运算；VCC5V经过电阻R7、电阻R8和电容C4分压取样、滤波后得到基准参考电压3.68V，初始状态为其电源电压正常，热敏电阻PR1与执行开关S并联后的输出端输出的电压低于380V时，也就是输入给负责RT电压低于380V时，比如379V,其电压采集端上的采集电压为3.679V,小于基准参考电压3.68V，那么比较器的输出端Vout输出高电平，此电压经过热敏电阻R3控制三极管Q1基极，此时三极管Q1基极输入为高电压，三极管Q1导通，继电器K1开启，执行开关S导通，将热敏电阻PR1短路，其无极性保护电路BR1的V+输出端输出的电压直接输出给负责RT；当出现异常，其热敏电阻PR1与执行开关S并联后的输出端输出的电压不低于380V时，也就是输入给负载RT电压不低于380V时，比如381V，其电压采集端上的采集电压为3.699V，大于基准参考电压3.68V，那么比较器的输出端Vout输出低电平，此电压经过热敏电阻R3控制三极管Q1基极，此时三极管Q1基极输入为低电压，三极管Q1截止，继电器K1关闭，执行开关S关闭，那么无极性保护电路BR1的V+输出端输出的电压通过热敏电阻PR1降压后输出给负载RT，其热敏电阻PR1起到承压升温升阻的作用，从而降压，使输出给负载RT的电压低于380V，从而很好地保护负载RT，在本实施例中也就是很好地保护水泵上的无刷直流电机，防止其受损坏。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种峰值电压保护电路，包括电源保护电路，其特征在于：还包括热敏电阻PR1、分压取样电路、比较器电路、滤波电容C1和包含有继电器K的继电器控制电路,所述继电器K包括执行开关S，所述热敏电阻PR1与执行开关S并联连接且输入端与上述电源保护电路连接，输出端与负载RT连接，负载RT另一端接地，所述滤波电容C1一端与上述热敏电阻PR1与执行开关S的输出端连接，另一端接地，所述分压取样电路生成基准参考电压和采集电压并分别输出给上述比较器电路中比较器的同相输入端和反相输入端，所述比较器电路根据比较上述基准参考电压和采集电压大小输出控制信号给继电器控制电路，所述继电器控制电路根据上述控制信号控制执行开关S开启或关闭。

2.根据权利要求1所述的峰值电压保护电路，其特征在于，所述的电源保护电路包括保险丝FUSE、瞬态抑制电阻RV1和无极性保护电路BR1，所述无极性保护电路BR1包括四个二极管，分别为第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，第一二极管的负极为第一AC端且与第二二极管的正极连接，第二二极管的负极为V+输出端且与第三二极管的负极连接，第三二极管的正极为第二AC端且与第四二极管的负极连接，第四二极管的正极接地且与第一二极管的正极连接，保险丝FUSE的一端接电源输入端DC，另一端接第一AC端，所述瞬态抑制电阻RV1两端分别接第一AC端和第二AC端，所述第二AC端接电源输入端GND，所述V+输出端接上述热敏电阻PR1与执行开关S并联后的输入端。

3.根据权利要求2所述的峰值电压保护电路，其特征在于，所述的分压取样电路包括采集电路和基准电路，所述采集电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R6和电容C2，定义电阻R6的一端为电压采集端，电阻R6的另一端接地，电阻R1一端接上述热敏电阻PR1与执行开关S并联后的输出端，另一端接电阻R2一端，电阻R2另一端接上述电压采集端，所述电容C2的两端分别接地和上述电压采集端，所述的电阻R1、电阻R2和电阻R6的电阻值比为51:51:1；所述基准电路包括电阻R7、电阻R8、电容C4、电容C5和电容C6，定义电阻R8的一端为电压基准端，电阻R8的另一端接地，电阻R7一端接VCC5V端，另一端接电压基准端，电容C4两端分别接地和上述电压基准端，电容C5和电容C6各自两端分别接地和VCC5V端，所述电阻R7和电阻R8的电阻值比为4.3:12。

4.根据权利要求3所述的峰值电压保护电路，其特征在于，所述的电阻R1、电阻R2和电阻R6各自的电阻值分别为510K、510K和10K；所述电阻R7和电阻R8各自的电阻值分别为4.3K和12K。

5.根据权利要求3或4所述的峰值电压保护电路，其特征在于，所述的比较器电路包括比较器、电阻R5和电容C3，所述比较器的同相输入端接上述的电压基准端，反相输入端接上述的电压采集端，电源V+端接VCC5V，电源V-端接地，所述电容C3一端接地，另一端接比较器输出端Vout，所述电阻R5一端接VCC5V，另一端接比较器输出端Vout。

6.根据权利要求5所述的峰值电压保护电路，其特征在于，所述的继电器控制电路包括热敏电阻R3、热敏电阻R4、三极管Q1、电阻R12和上述的继电器K，所述热敏电阻R3的一端接三极管Q1的基极，另一端接上述的比较器输出端Vout，所述热敏电阻R4的两端分别接地和三极管Q1的基极，三级管Q1的发射极接地，所述电阻R12一端接三极管Q1的集电极，另一端接继电器K，继电器K连接有+15V电源电压。