CN217362577U

CN217362577U - 一种滞回过压保护电路

Info

Publication number: CN217362577U
Application number: CN202122783100.4U
Authority: CN
Inventors: 李耀聪; 潘叶江
Original assignee: Vatti Co Ltd
Current assignee: Vatti Co Ltd
Priority date: 2021-11-12
Filing date: 2021-11-12
Publication date: 2022-09-02
Anticipated expiration: 2031-11-12

Abstract

本实用新型公开了一种滞回过压保护电路，包括降压整流电路、滞回比较电路和开关电路，其中：滞回比较电路的输入端经由降压整流电路与交流电网连接，滞回比较电路的输出端经由开关电路与电器连接，其中：滞回比较电路包括滞回比较器，滞回比较器的输入端与一可调电阻的滑动端连接，可调电阻的两个固定端分别与降压整流电路的正、负输出端连接，滞回比较器的输出端与开关电路的输入端连接。本实用新型根据交流电网电压波动情况，实现了对电器是否接入的有效控制，防止了在交流电网不稳定时电器发生损坏。

Description

一种滞回过压保护电路

技术领域

本实用新型涉及一种过压保护电路，尤指一种滞回过压保护电路。

背景技术

市场上的电器在接入市电交流电网使用的过程中，常常会受到电网电压波动的影响，严重时还可能会导致电器损坏。针对这种电网电压不稳定的现象，业界已出现了许多保护电路，这些保护电路大多是采取电阻分压的方式来检测市电的瞬时电流，从而对电器提供相关的安全保护措施。但是，从实际实施中可以发现，这种保护电路存在以下缺点：1、电流采样、识别及采取措施的过程迟缓，即对电网电压波动的响应速度慢；2、采样受地电位波动干扰，存在误差，可靠性降低；3、需要额外的MCU，无形增加了成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种滞回过压保护电路，其根据交流电网电压波动情况，实现了对电器是否接入的有效控制，防止了在交流电网不稳定时电器发生损坏。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种滞回过压保护电路，其特征在于：它包括降压整流电路、滞回比较电路和开关电路，其中：滞回比较电路的输入端经由降压整流电路与交流电网连接，滞回比较电路的输出端经由开关电路与电器连接，其中：滞回比较电路包括滞回比较器，滞回比较器的输入端与一可调电阻的滑动端连接，可调电阻的两个固定端分别与降压整流电路的正、负输出端连接，滞回比较器的输出端与开关电路的输入端连接。

本实用新型的优点是：

本实用新型根据交流电网电压波动情况，实现了对电器是否接入交流电网的有效控制，防止了在交流电网不稳定，即交流电网电压超过过压保护阀值时电器发生损坏，并且可根据实际需要来灵活设定过压保护阀值的大小，对交流电网电压波动响应速度快，且可避免在交流电网不稳定时电器发生频繁通断电现象，稳定可靠，成本低，适于推广。

附图说明

图1是本实用新型滞回过压保护电路一较佳实施例的电路原理图。

图2是滞回原理说明图。

附图标记说明：

10-降压整流电路，11-阻容降压电路，12-交流半波整流电路，20-滞回比较电路，21-滞回比较器，30-开关电路，31-双向开关，32-触发电路，U1-比较器，R1-降压电阻，R2-安全电阻，R3-限流电阻，R4-第一分压电阻，R5-第二分压电阻，R6-可调电阻，C1-降压电容，EC1-整流电容，D1-降压二极管，D2-整流二极管，ZD2-稳压二极管，Q1-MOS管，Q2-双向可控硅

具体实施方式

如图1所示，本实用新型滞回过压保护电路包括降压整流电路10、滞回比较电路20和开关电路30，其中：滞回比较电路20的输入端经由降压整流电路10与交流电网(220V AC)连接，滞回比较电路20的输出端经由开关电路30与电器(图中未示出)连接，其中：滞回比较电路20包括滞回比较器21，滞回比较器21的输入端与一可调电阻R6的滑动端连接，可调电阻R6的两个固定端分别与降压整流电路10的正、负输出端连接，滞回比较器21的输出端与开关电路30的输入端连接。

进一步来说，如图1，较佳的设计是，滞回比较器21包括比较器U1，比较器U1的反相输入端经由一限流电阻R3与可调电阻R6的滑动端连接，比较器U1的同相输入端分两路，一路经由第一分压电阻R4与参考电源连接，另一路经由第二分压电阻R5与比较器U1的输出端连接，比较器U1的电源端连接高电平电源而地端连接低电平电源，其中：

限流电阻R3的电阻值应与第一分压电阻R4的电阻值相等；参考电源的电压值Vref应大于等于当交流电网的电压达到过压保护阈值时可调电阻R6的滑动端向滞回比较器21输出的电压值，即滞回比较器输入电压V0；通过下式计算出的电压值Vf等于当交流电网的电压为静态工作值220V时可调电阻R6的滑动端向滞回比较器21输出的电压值，即滞回比较器输入电压V0，以此来设计第一分压电阻R4和第二分压电阻R5的电阻值大小：电压值Vf＝参考电源的电压值Vref×第一分压电阻R4的电阻值/(第一分压电阻R4的电阻值+第二分压电阻R5的电阻值)。

在实际实施时，通常地，高电平电源的电压值Vcc设计为应大于令MOS管Q1的栅源极导通的电压值即可，低电平电源的电压值Vss设计为0V，即接地即可。

在实际设计中，如图1，降压整流电路10包括阻容降压电路11和交流半波整流电路12，交流电网(220V AC)依次经由主要产生降压作用的阻容降压电路11、主要产生交直流转换作用的交流半波整流电路12与滞回比较电路20的输入端连接。

进一步来说，阻容降压电路11包括降压电阻R1、降压电容C1和降压二极管D1，降压电阻R1与降压电容C1并联后再与降压二极管D1串联连接于交流电网的火线端ACL与零线端ACN之间，其中，降压二极管D1的正极与交流电网的零线端ACN连接而负极与降压电阻R1的相应一端连接，降压二极管D1的正、负极分别作为阻容降压电路11的正、负输出端。

进一步来说，交流半波整流电路12包括整流电容EC1和整流二极管D2，整流二极管D2的正极与阻容降压电路11的负输出端连接，整流二极管D2的负极与整流电容EC1的正极连接，整流电容EC1的负极与阻容降压电路11的正输出端连接，整流电容EC1的正、负极分别作为交流半波整流电路12的正、负输出端。

如图1，开关电路30包括双向开关31和触发电路32，双向开关31的两个接线端分别连接交流电网的零线端ACN、新零线端ACN_1，双向开关31的触发端经由触发电路32与滞回比较器21的输出端连接，其中，交流电网的火线端ACL与新零线端ACN_1作为本实用新型滞回过压保护电路的输出端来与电器连接。

进一步来说，双向开关31优选设计为双向可控硅Q2。

进一步来说，触发电路32包括MOS管Q1(通常选用P型MOS管)，MOS管Q1的栅极与滞回比较器21的输出端连接，MOS管Q1的源极经由安全电阻R2与降压整流电路10的正输出端连接，MOS管Q1的漏极与交流电网的零线端ACN连接。

另外，在实际实施时，MOS管Q1的栅极连接一稳压二极管ZD2为宜。

在实际设计中，开关电路30还可设计为其它形式的开关，不受局限。

下面以220V交流电网(静态工作值为220V)，过压保护阀值设定为256V为例，对本实用新型的工作原理进行说明。

在这里，设定可调电阻R6的滑动端置于中间位置，可调电阻R6、固定电阻R3、第一分压电阻R4的电阻值为1KΩ，第二分压电阻R5的电阻值为6KΩ，参考电源的电压值Vref、高电平电源的电压值Vcc为+7V，低电平电源的电压值Vss为0V(接地)。

如图1和图2，首先，交流电网输出的电压输入降压整流电路10进行AC-DC的降压与整流，具体为：

阻容降压电路11先对交流电网输出电压进行降压，在此利用了降压电容C1在交流低频50Hz条件下阻抗较大、电流较小的特性。然后，降压二极管D1输出的电压VD1输入交流半波整流电路12进行交流到直流的转换。

对于静态工作值，即交流220V，在交流电压正半周，降压二极管D1正向稳压导通，输出直流电压VD1＝12V，在交流电压负半周，降压二极管D1反向稳压导通，输出直流电压VD1＝-0.7V。进而，当VD1＝12V时，整流电容EC1上的电压VEC1≈12V，当VD1＝-0.7V时，由于整流二极管D2反向截止，但整流电容EC1的电压不会发生突变，因此，此时VEC1≈12V。由此实现了AC-DC的整流。

对于过压保护阀值256V，同样经过降压整流电路10进行AC-DC的降压整流，同理计算得到VEC1≈256×12/220≈14V。

然后，整流电容EC1上的电压VEC1施加在可调电阻R6上，可调电阻R6采样而向滞回比较器21输入电压V0。

对于静态工作值220V，V0＝0.5×VR6＝0.5×VEC1＝6V。

对于过压保护阀值256V，V0＝0.5×VR6＝0.5×VEC1＝7V。

上式中，VR6为整个可调电阻R6的电压。

于是可知，滞回比较器21输入电压V0在静态工作值点与过压保护阀值点之间的差值为7-6＝1V，因此以此设计滞回功能来实现滞回区域。

若交流电网输出的电压从低于220V的状态逐渐升高：

当交流电网输出的电压＜220V AC时，根据虚短虚断原则，滞回比较器21的输入端的电压V0＜6V，比较器U1的同相输入端的电压为7V×R5/(R5+R6)＝6V，于是，V0小于同相输入端的电压6V，因此，滞回比较器21输出电压V1为7V。

当交流电网输出的电压上升到大于256V AC时，根据虚短虚断原则，滞回比较器21的输入端的电压V0＞7V，比较器U1的同相输入端的电压为7V×R5/(R5+R6)＝6V，于是，V0大于同相输入端的电压6V，因此，滞回比较器21输出电压V1为0V。

由此，根据滞回比较器21的滞回功能，滞回比较器21输出电压V1最终按照图2所示实线箭头变化。

若交流电网输出的电压从高于256V的状态逐渐降低：

当交流电网输出的电压＞256V AC时，根据虚短虚断原则，滞回比较器21的输入端的电压V0＞7V，比较器U1的同相输入端的电压为7V×R5/(R5+R6)＝6V，于是，V0大于同相输入端的电压6V，因此，滞回比较器21输出电压V1为0V。

当交流电网输出的电压降低到小于220V AC时，根据虚短虚断原则，滞回比较器21的输入端的电压V0＜6V，比较器U1的同相输入端的电压为7V×R5/(R5+R6)＝6V，于是，V0小于同相输入端的电压6V，因此，滞回比较器21输出电压V1为7V。

由此，根据滞回比较器21的滞回功能，滞回比较器21输出电压V1最终按照图2所示虚线箭头变化。

至此，形成图2所示的滞回区域，滞回比较器21对采样电压V0实现了回差式输出。

然后，通过双向可控硅Q2在交流电网输出的电压超过过压保护阀值256V时对电器实现切断保护，具体来说：

当滞回比较器21输出电压V1为7V时，MOS管Q1不导通，双向可控硅Q2的触发极电压等于VEC1，呈高电平，于是双向可控硅Q2导通，此时电器被接入交流电网正常使用。

当滞回比较器21输出电压V1为0V时，MOS管Q1饱和导通，双向可控硅Q2的触发极电压等于MOS管Q1的漏源极电压Vds_Q1≈0V，呈低电平，于是双向可控硅Q2截止，此时电器与交流电网断开，本实用新型对电器呈现输出保护状态。

而滞回区域的设计使得交流电网的电压在256V左右变动，呈不稳定状态的时候，电器不会发生频繁通断电的现象，从而有效避免了电器发生损坏。

本实用新型的优点是：

1、本实用新型采取了阻容方式采样，解决了已有单纯依靠电阻分压方式采样带来的问题，避免了采样受地电位波动的影响，确保了采样的准确。

2、本实用新型采取的阻容方式采样在实现AC-DC降压整流的基础上，降低了成本，可对交流电网的电压波动实现快速响应。

3、本实用新型采用滞回比较器有效提高了抗干扰能力，避免在交流电网不稳定时电器发生频繁通断电现象而发生损坏。

4、本实用新型采用双向可控硅对电器是否接入交流电网进行接通与切断控制，反应速度快，避免了电器发生隐形损坏。

5、本实用新型无需额外的MCU，易实现，安全可靠，成本低。

6、本实用新型可用于各种电器，如吸油烟机、蒸烤箱等。

以上所述是本实用新型较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。

Claims

1.一种滞回过压保护电路，其特征在于：它包括降压整流电路、滞回比较电路和开关电路，其中：滞回比较电路的输入端经由降压整流电路与交流电网连接，滞回比较电路的输出端经由开关电路与电器连接，其中：滞回比较电路包括滞回比较器，滞回比较器的输入端与一可调电阻的滑动端连接，可调电阻的两个固定端分别与降压整流电路的正、负输出端连接，滞回比较器的输出端与开关电路的输入端连接。

2.如权利要求1所述的滞回过压保护电路，其特征在于：

所述滞回比较器包括比较器，比较器的反相输入端经由一限流电阻与所述可调电阻的滑动端连接，比较器的同相输入端分两路，一路经由第一分压电阻与参考电源连接，另一路经由第二分压电阻与比较器的输出端连接，比较器的电源端连接高电平电源而地端连接低电平电源，其中：限流电阻与第一分压电阻的电阻值相等；参考电源的电压值大于等于当所述交流电网的电压达到过压保护阈值时所述可调电阻的滑动端向所述滞回比较器输出的电压值；通过下式计算出的电压值等于当所述交流电网的电压为静态工作值220V时所述可调电阻的滑动端向所述滞回比较器输出的电压值：

电压值＝参考电源的电压值×第一分压电阻的电阻值/(第一分压电阻的电阻值+第二分压电阻的电阻值)。

3.如权利要求2所述的滞回过压保护电路，其特征在于：

所述降压整流电路包括阻容降压电路和交流半波整流电路，所述交流电网依次经由产生降压作用的阻容降压电路、产生交直流转换作用的交流半波整流电路与所述滞回比较电路的输入端连接。

4.如权利要求3所述的滞回过压保护电路，其特征在于：

所述阻容降压电路包括降压电阻、降压电容和降压二极管，降压电阻与降压电容并联后再与降压二极管串联连接于所述交流电网的火线端与零线端之间，其中，降压二极管的正极与所述交流电网的零线端连接而负极与降压电阻的相应一端连接，降压二极管的正、负极分别作为所述阻容降压电路的正、负输出端。

5.如权利要求4所述的滞回过压保护电路，其特征在于：

所述交流半波整流电路包括整流电容和整流二极管，整流二极管的正极与所述阻容降压电路的负输出端连接，整流二极管的负极与整流电容的正极连接，整流电容的负极与所述阻容降压电路的正输出端连接，整流电容的正、负极分别作为所述交流半波整流电路的正、负输出端。

6.如权利要求2所述的滞回过压保护电路，其特征在于：

所述开关电路包括双向开关和触发电路，双向开关的两个接线端分别连接所述交流电网的零线端、新零线端，双向开关的触发端经由触发电路与所述滞回比较器的输出端连接，其中，所述交流电网的火线端与新零线端作为所述滞回过压保护电路的输出端。

7.如权利要求6所述的滞回过压保护电路，其特征在于：

所述双向开关为双向可控硅。

8.如权利要求6所述的滞回过压保护电路，其特征在于：

所述触发电路包括MOS管，MOS管的栅极与所述滞回比较器的输出端连接，MOS管的源极经由安全电阻与所述降压整流电路的正输出端连接，MOS管的漏极与所述交流电网的零线端连接。

9.如权利要求8所述的滞回过压保护电路，其特征在于：

所述MOS管的栅极连接一稳压二极管。

10.如权利要求8所述的滞回过压保护电路，其特征在于：

所述高电平电源的电压值大于令所述MOS管的栅源极导通的电压值，所述低电平电源的电压值为0V。