CN213693140U - 一种新型高压保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型高压保护电路，包括数字监控模块、可控硅保护电路，所述数字监控模块用于监控高压电源的电压信号，其输出端连接至可控硅保护电路；所述可控硅保护电路包括：可控硅Q1、二极管D1，所述可控硅Q1的1号引脚经电阻R2连接至控制输入端，可控硅Q1的2号引脚连接至控制输入端，可控硅Q1的2号引脚与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极连接至可控硅Q1的1号引脚；可控硅Q1的2号引脚、5号引脚两端并联高阻值电阻；电容C1与电阻R3串联后并联在高阻值电阻两端；所述可控硅的5号引脚接地；所述可控硅Q1的2号引脚与D1的正极之间引出接线端子连接高压电源。

Description

一种新型高压保护电路

技术领域

本实用新型涉及高压保护电路领域，特别涉及一种电弧等离子体高压电源的高压保护电路。

背景技术

电弧等离子体发生器是一种典型的等离子体产生器件，是目前实现产生稳定等离子体的装置之一。电弧等离子体高压电源是保障电弧等离子体发生器稳定产生等离子体的主要模块，其纹波的大小直接关系到产生等离子体的稳定性。电弧等离子体高压电源主要由高压转换电路、整流电路、高压直流电源稳压电路、可控硅保护电路和数字保护电路组成。目前的高压保护电路大多采用三极管作为保护电路前端控制器件，但在实际测试中发现该器件反应速度较慢，不能快速有效的起到保护作用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型高压保护电路，用于实现对于高压电源以及负载的保护。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种新型高压保护电路，包括数字监控模块、可控硅保护电路，所述数字监控模块用于监控高压电源的电压信号，其输出端连接至可控硅保护电路；所述可控硅保护电路包括：可控硅Q1、二极管D1，所述可控硅Q1的1号引脚经电阻R2连接至控制输入端，可控硅Q1的2号引脚连接至控制输入端，可控硅Q1的2号引脚与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极连接至可控硅Q1的1号引脚；可控硅Q1的2号引脚、5号引脚两端并联高阻值电阻；电容C1与电阻R3串联后并联在高阻值电阻两端；所述可控硅的5号引脚接地；所述可控硅Q1的2号引脚与D1的正极之间引出接线端子连接高压电源。

所述可控硅保护电路数量为多个，多个可控硅保护电路之间连接关系包括：相邻的可控硅保护电路通过其中一个可控硅保护电路的可控硅的2号引脚连接另一个可控硅保护电路的可控硅的5号引脚，从而形成收尾连接的多个可控硅保护电路，并在尾部的可控硅保护电路的可控硅的5号引脚接地。

所述数字监控模块包括数字采集电路、数字比较电路，所述数字采集电路用于采集所需要保护的高压电路采集点的电压数据，其输出端连接数字比较电路，所述数字比较电路用于将采集的电压与预设电压比较后输出控制信号至可控硅保护电路的控制输入端，用于驱动可控硅保护电路的工作。

所述数字比较电路包括运算放大器电路，通过运算放大器电路中的比较器对采集的电压与预设电压进行比较后输出控制信号。

本实用新型的优点在于：电路结构简单，保护可靠，可以对高压电源进行有效保护；采用可控硅来进行控制，启动速度快安全可靠。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本实用新型可控硅保护电路图；

图2为本实用新型的数字监控模块的电路示意图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

本申请通过试验最终决定使用可控硅保护电路和数字保护电路组成了一套高压保护电路，从而达到快速保护电弧等离子体高压电源和负载的作用。如图1所示，一种新型高压保护电路，包括数字监控模块、可控硅保护电路，数字监控模块用于监控高压电源的电压信号，其输出端连接至可控硅保护电路；所述可控硅保护电路包括：可控硅Q1、二极管D1，所述可控硅Q1的1号引脚经电阻R2连接至控制输入端，可控硅Q1的2号引脚连接至控制输入端，可控硅Q1的2号引脚与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极连接至可控硅Q1的1号引脚；可控硅Q1的2号引脚、5号引脚两端并联高阻值电阻；电容C1与电阻R3串联后并联在高阻值电阻两端；所述可控硅的5号引脚接地；所述可控硅Q1的2号引脚与D1的正极之间引出接线端子连接高压电源。

可控硅保护电路数量为多个，多个可控硅保护电路之间连接关系包括：相邻的可控硅保护电路通过其中一个可控硅保护电路的可控硅的2号引脚连接另一个可控硅保护电路的可控硅的5号引脚，从而形成收尾连接的多个可控硅保护电路，并在尾部的可控硅保护电路的可控硅的5号引脚接地。数字监控模块包括数字采集电路、数字比较电路，所述数字采集电路用于采集所需要保护的高压电路采集点的电压数据，其输出端连接数字比较电路，所述数字比较电路用于将采集的电压与预设电压比较后输出控制信号至可控硅保护电路的控制输入端，用于驱动可控硅保护电路的工作。如图1所示，为三个可控硅保护电路，从上到下依次称之为电路1、电路2、电路3，电路1中的可控硅Q1的5号引脚连接电路2的可控硅Q2的2号引脚，电路2中的5号引脚连接电路3中的可控硅Q3的2号引脚，而电路3的Q3的5号引脚接地；TR1、TR2、TR3分别为控制输入端，数字监控模块经过比较后输出的控制信号分别经过TR1、TR2、TR3输入到电路中，用于控制可控硅的导通与否；GY1作为高压输入端，用于连接高压电源的供电输出端，高压电源的供电输出端为负载供电，当出现电压波动时，数字监控模块对电压进行比较，来控制可控硅的导通，从而控制高压经过可控硅保护电路进行泄放，从而保护负载。在高压电源处于正常状态时，可控硅保护电路处于不工作状态，从而保证高压电源为负载供电。

如图2所，数字监控模块电路包括运算放大器电路，通过运算放大器电路中的比较器对采集的电压与预设电压进行比较后输出控制信号。

数字保护电路监控高压电源各关键点的电压信号，将电路中电压信号与设置的标准参考电压进行对比，并对异常信号生产相应的控制信号，控制信号作用于可控硅保护电路中的3组可控硅动作，可控硅保护电路导通，从而达到保护负载的作用。

为了提高高压保护电路的灵敏度，数字保护电路中使用了运算放大器LM339，每个比较器有两个输入端和一个输出端。用作比较两个电压时，任意一个输入端加一个固定电压做参考电压，另一端加待比较的信号电压。当“+”端电压高于“-”端时。输出管截止，相当于输出端开路；当“-”端电压高于“+”端时。输出管饱和，相当于输出端接低电位。

通过LM339输出端产生不同的高低电位来进一步控制后端的数字逻辑芯片，从而控制可控硅保护电路通断，达到保护负载的作用。

本实用新型与现有技术相比，既能快速有效的保护高压电源和负载，大大提高了负载在使用及测试中的寿命。同时也可以将这种高压保护电路用于其他类似高压电源中。

结合图1所示，一种数字保护电路，由四个插座、五个芯片(U1 U4:SN7401；U5:LM339；U3:SN7422；U5:SN7474)、二十个电阻、一个可调电阻、七个电容、两个发光二极管、四个二极管、一个三极管、一个复位按钮组成。各元器件具体连接见图1。

结合图2所示，一种可控硅保护电路，由五个插座、十五个电阻、三个电容、三个二极管、三个可控硅组成。各元器件具体连接见图2。

本实施例的工作原理如下：

此电路是由数字保护电路和可控硅保护电路组成。

调节可调电阻RV1设置标准的参考电压，然后与运算放大器U5(LM339)的同相输入端“+”5脚和7脚连接，实际电压通过插座(X1和X2)与运算放大器U5(LM339)的反相输入端“-”4脚和6脚连接。同相输入端和反相输入端的电压进行比较：

(1)实际电压(反相输入端电压)小于参考电压(同相输入端电压)时，U5(LM339)的输出管1脚和2脚截止，相当于输出端开路。U5(LM339)的输出端1脚和2脚与U2(SN7474)的4脚和10脚(/PRE)连接，U2(SN7474)的4脚和10脚(/PRE)为高电平。U2(SN7474)的13脚(/CLR)一直是高电平，U2(SN7474)的输出脚5和8(/Q)为高电平，U2(SN7474)的输出脚6和9(Q)为低电平；U3(SN7422)的输入脚1和2为高电平，4和5也为高电平，输出端6脚为低电平。U4(SN7401)的2脚为低电平，输出1脚为高电平，输入5脚为高电平，输出4脚为高电平，输入8脚和9脚为高电平，输出10脚为低电平。三极管Q5(BD237)不导通，电路正常工作；

(2)当实际电压(反相输入端电压)大于参考电压(同相输入端电压)时，U5(LM339)的输出管1脚和2脚截止，输出管饱和，相当于输出端接低电位，U5(LM339)的输出端1脚和2脚与U2(SN7474)的4脚和10脚(/PRE)连接，U2(SN7474)的4脚和10脚(/PRE)为低电平。U2(SN7474)的13脚(/CLR)一直是高电平，U2(SN7474)的输出脚5和8(/Q)为低电平，U2(SN7474)的输出脚6和9(Q)为高电平；U3(SN7422)的输入脚1和2为高电平，4和5也为低电平，输出端6脚为高电平。U4(SN7401)的2脚为高电平，输出1脚为低电平，输入5脚为低电平，输出4脚为低电平，输入8脚和9脚为低电平，输出10脚为高电平。三极管Q5(BD237)导通，可控硅保护电路开始工作，高压电源停止工作。

(3)可控硅保护电路电源正常工作的时候，三个可控硅Q1、Q2、Q3不导通。当高电平信号经过GY1时，三个可控硅Q1、Q2、Q3导通，高压被释放，从而保护高压电源。

图(1)中的四个二极管1N4148(D3-D6)的作用是保护芯片U5(LM339)的输出级。发光二极管(D1和D2)的作用是当发生保护时亮起报警。复位按钮(SW5)的作用是发生保护后，重新启动电源。

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种新型高压保护电路，其特征在于：包括数字监控模块、可控硅保护电路，所述数字监控模块用于监控高压电源的电压信号，其输出端连接至可控硅保护电路；所述可控硅保护电路包括：可控硅Q1、二极管D1，所述可控硅Q1的1号引脚经电阻R2连接至控制输入端，可控硅Q1的2号引脚连接至控制输入端，可控硅Q1的2号引脚与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极连接至可控硅Q1的1号引脚；可控硅Q1的2号引脚、5号引脚两端并联高阻值电阻；电容C1与电阻R3串联后并联在高阻值电阻两端；所述可控硅的5号引脚接地；所述可控硅Q1的2号引脚与D1的正极之间引出接线端子连接高压电源。

2.如权利要求1所述的一种新型高压保护电路，其特征在于：所述可控硅保护电路数量为多个，多个可控硅保护电路之间连接关系包括：相邻的可控硅保护电路通过其中一个可控硅保护电路的可控硅的2号引脚连接另一个可控硅保护电路的可控硅的5号引脚，从而形成收尾连接的多个可控硅保护电路，并在尾部的可控硅保护电路的可控硅的5号引脚接地。

3.如权利要求1所述的一种新型高压保护电路，其特征在于：所述数字监控模块包括数字采集电路、数字比较电路，所述数字采集电路用于采集所需要保护的高压电路采集点的电压数据，其输出端连接数字比较电路，所述数字比较电路用于将采集的电压与预设电压比较后输出控制信号至可控硅保护电路的控制输入端，用于驱动可控硅保护电路的工作。

4.如权利要求3所述的一种新型高压保护电路，其特征在于：所述数字比较电路包括运算放大器电路，通过运算放大器电路中的比较器对采集的电压与预设电压进行比较后输出控制信号。

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