CN219892939U - 欠压保护电路及电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种欠压保护电路及电器，所述欠压保护电路包括串联连接在待保护电路中的切换开关、与所述切换开关连接的控制电路、以及一侧连接到所述待保护电路并为所述控制电路提供检测电压的采样电路，在所述待保护电路上的电压超出预设电压范围时，所述控制电路控制所述切换开关断开，以进行欠压保护。与现有技术相比，本实用新型提供了一种纯硬件的欠压保护电路，能够在母线输入电压过低时，自动断掉电压输入，从而保护电路，相比于传统的控制方式，可靠性更高，且成本更低。

Description

欠压保护电路及电器

技术领域

本实用新型涉及电器的欠压保护，特别是一种欠压保护电路及电器。

背景技术

在电力、通讯、工业、民用等领域，输入欠压保护是产品设计时需要考虑的重要内容之一。输入电源的多样化和用电设备需求的提高，对输入欠压保护控制装置提出了更高的要求。

电器使用过程中，电压过大或者电压过小都会导致产品损坏，大部分生产商会选择使用比较电路收集电压输出端的电信号，然后反馈回到单片机中，通过单片机对电压输出端的电压进行控制进行保护，这种控制方式存在电路复杂、不利于生产加工、成本较高，体积大等缺点。

目前，在空调应用领域中，常用欠压保护的解决方法是通过采样电阻对整流后的电压进行采样，反馈信号给驱动芯片，再通过dsp控制回路对电路进行保护，这种保护方法在保护过程中需要一定的反馈时间，导致未能成功保护，损坏主板。

因此，如何设计一种欠压保护电路及电器，能在母线输入电压过低时快速断掉电压输入，从而保护电路。

实用新型内容

针对现有技术中，电压保护方法存在电路复杂，反馈时间长的问题，本实用新型提出了一种欠压保护电路及电器。

本实用新型的技术方案为，提出了一种欠压保护电路，包括串联连接在待保护电路中的切换开关、与所述切换开关连接的控制电路、以及一侧连接到所述待保护电路并为所述控制电路提供检测电压的采样电路，在所述待保护电路上的电压超出预设电压范围时，所述控制电路控制所述切换开关断开，以进行欠压保护。

进一步，所述采样电路包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、滑动变阻器R4；

所述电阻R1一端连接到所述待保护电路中，所述电阻R1的另一端依次串联所述电阻R2、所述电阻R3、所述滑动变阻器R4后接地，所述控制电路的输入端连接到所述电阻R3与所述滑动变阻器R4之间。

进一步，所述控制电路包括：施密特触发器INV1、反相器INV2、电阻R5、开关管Q1、开关管Q2；

所述施密特触发器INV1的输入端作为所述控制电路的输入端连接到所述电阻R3与所述滑动变阻器R4之间，所述施密特触发器INV1的输出端连接到所述反相器INV2的输入端，所述反相器INV2的输出端连接到所送开关管Q1的第三端，所述开关管Q1的第一端串联所述电阻R5后接入电源V3，所述开关管Q1的第二端接地，所述开关管Q2的第三端连接到所述开关管Q1的第一端与所述电阻R5之间，所述开关管Q2的第一端接入电源V2，所述开关管Q2的第二端接地。

进一步，所述切换开关为继电器K1，所述继电器K1的控制端串联到所述开关管Q2与所述电源V2之间，所述继电器K1的受控端串联在所述待保护电路中。

进一步，所述控制电路的输入电压为：Vin＝R4*U1/(R1+R2+R3+R4)；

其中，Vin为所述控制电路的输入电压，U1为所述待保护电路上的电压，R1为所述电阻R1的阻值，R2为所述电阻R2的阻值，R3为所述电阻R3的阻值，R4为所述滑动变阻器R4的阻值。

进一步，所述电阻R1、所述电阻R2、所述电阻R3的阻值相同，所述采样电路通过调节所述滑动变阻器R4的阻值，以设定所述预设电压范围。

进一步，当所述待保护电路上电压超出所述预设电压范围时，所述控制电路中开关管Q2截止，所述继电器K1的受控端断开，以使所述待保护电路断电。

进一步，所述开关管Q1和所述开关管Q2采用三极管。

本实用新型还提出了一种电器，所述电器具有上述欠压保护电路。

进一步的，所述电器为空调。

与现有技术相比，本实用新型至少具有如下有益效果：

本实用新型提出了一种硬件的欠压保护电路，通过采样电路获取待保护电路中的电压，并通过切换开关控制待保护电路是否正常上电，从而起到保护作用。相比于传统的控制方式，本实用新型由于采用了硬件电路，其电路结构更加简单，且电路的可靠性更高，反应能力更快，避免了反应时间过长导致保护失效的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型整体的电路拓扑示意图；

图2为本实用新型在待保护电路中电压正常时的工作流程图；

图3为本实用新型在待保护电路中电压飞正常时的工作流程图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。

由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本实用新型的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本实用新型的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

下面结合附图以及实施例对本实用新型的原理及结构进行详细说明。

电器使用过程中，电压过大或者电压过小都会导致产品损坏，大部分生产商会选择使用比较电路收集电压输出端的电信号，然后反馈回到单片机中，通过单片机对电压输出端的电压进行控制进行保护，这种控制方式存在电路复杂、不利于生产加工、成本较高，体积大等缺点。本实用新型的思路在于，提供一种硬件的欠压保护电路，通过采样电路获取待保护电路上的电压，并在待保护电路上的电压超出预设电压范围时，切断切换开关，从而起到欠压保护的目的。

具体的，本实用新型提出的欠压保护电路，包括：切换开关、控制电路、采样电路等三个部分，其中切换开关串联在待保护电路中，使得切换开关能够直接控制待保护电路的通断状态，控制电路与切换开关连接，主要用于控制切换开关的通断状态，从而达到保护的目的。

采样电路的一侧连接到待保护电路中，另一侧连接到控制电路中，使其能够通过与待保护电路连接的一侧去采样待保护电路上的电压，并通过与控制电路连接的一侧传输采样到的电压给控制电路，控制电路根据该电压大小控制切换开关的通断状态，以实现欠压保护。

请参见图1，本实用新型提出的采样电路包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、滑动变阻器R4；

其中，电阻R1一端连接到待保护电路中，电阻R1的另一端依次串联电阻R2、电阻R3、滑动变阻器R4后接地，控制电路的输入端连接到电阻R3与滑动变阻器R4之间。

采样电路1主要用于获取待保护电路中的电压，并同时设定预设电压范围，其预设电压范围利用电阻R1、电阻R2、电阻R3对滑动变阻器R4的分压得到。具体工作原理为，由于控制电路连接到滑动变阻器R4与电阻R3之间，因此控制电路的输入电压也即为滑动变阻器R4上的电压，设待保护电路上的电压为U1，根据欧姆定律可以确定，采样电路上的电流I＝U1/(R1+R2+R3+R4)，进一步可以计算出滑动变阻器R4上的电压，也即控制电路的输入电压为Vin＝R4*U1/(R1+R2+R3+R4)；

其中Vin为控制电路的输入电压，U1为待保护电路上的电压，R1电阻R1的阻值，R2为电阻R2的阻值，R3为电阻R3的阻值，R4为滑动变阻器R4的阻值。

将其化简可以得到，Vin＝U1/[(R1+R2+R3)/R4+1]，由于电阻R1、电阻R2、电阻R3均为固定阻值的电阻，因此控制电路的输入电压仅与滑动变阻器R4的阻值相关，且滑动变阻器R4的阻值越大，控制电路的输入电压越大。因此，通过调节滑动变阻器R4的阻值，即可调节控制电路的输入电压，从而完成不同电压下的欠压保护，如保护电路上的电压为300V，因此可以通过调节滑动变阻器R4的阻值以进行分压，使控制电路的输入电压为施密特触发器INV1的正常工作电压，一般为175-265V，也即预设电压范围。设定该预设电压范围后，固定滑动变阻器R4的阻值，当待保护电路出现欠压问题时，此时控制电路的输入电压会低于该预设电压范围，施密特触发器INV1将发生翻转，进而控制切换开关断开，起到欠压保护作用。

这里，采用电阻R1、电阻R2、电阻R3进行分压，而非单独采用一个电阻进行分压，是由于电阻具有耐压指标，在这里使用多个阻值串联可以有效防止电压被击穿。为便于进行分压控制，本实用新型中设置电阻R1、电阻2、电阻R3的阻值相同。

请参见图1，本实用新型中控制电路包括：施密特触发器INV1、反相器INV2、电阻R5、开关管Q1、开关管Q2；

其中，施密特触发器INV1的输入端作为控制电路的输入端连接到电阻R3与滑动变阻器R4之间，施密特触发器INV1的输出端连接到反相器INV2的输入端，反相器INV2的输出端连接到所送开关管Q1的第三端，开关管Q1的第一端串联电阻R5后接入电源V3，开关管Q1的第二端接地，开关管Q2的第三端连接到开关管Q1的第一端与电阻R5之间，开关管Q2的第一端接入电源V2，开关管Q2的第二端接地。

控制电路的具体工作原理为，当施密特触发器INV1接收的电压在预设电压范围内时，其输出状态不会翻转，也即待保护电路处于正常电压时，施密特触发器INV1保持高电平的输出给反相器INV2，反相器INV2整形后输出低电平，由于反相器INV2连接到开关管Q1的第三端，其会使得开关管Q1处于截止状态，此时电源V3通过电阻R5直接连接到开关管Q2的第三端，开关管Q2的第三端处于高电平，使得开关管Q2处于导通状态。

反之，当待保护电路超出预设电压范围时，施密特触发器INV1会发生翻转，其输出低电平给反相器INV2，反相器INV2整形后输出高电平，使得开关管Q1的第三端上电，开关管Q1处于导通状态，此时电源V3相当于通过电阻R5直接导向地，使得传输给开关管Q2的电平被拉低为低电平，开关管Q2处于截止状态。

这里，采用施密特触发器INV1与反相器INV2的方案，相比于利用比较器进行控制的方案，其控制的可靠性更高。施密特触发器INV1只在两个电平之间进行翻转，在其基础上增加反相器UNV2进行整形，能够保证输出的电平无纹波以及毛刺干扰，保证继电器K1不会出现误触发的情况。同样的，采用级联控制的开关管Q1和开关管Q2的组合方式，能够保证控制信号的稳定产生，不会出现误保护问题。此外，由于开关管(本实用新型中采用三极管)的耐电流较小，不能适用于高压、大电流回路的控制，因此控制电路中最后需要通过继电器K1来控制待保护电路的通断状态。该方案相比于直接采用单个开关管进行控制的方案，可靠性得到明显提升，同时也避免了开关管烧毁等安全问题的发生。

电阻R5主要起到限流作用，用于避免控制电路中电流过高损坏开关管Q1或开关管Q2的问题。

进一步的，在本实用新型其他实施例中，可以采用带有一些迟滞的触发器，其能够防止由于输入信号速度过慢导致的不必要的翻转。

为实现控制电路对待保护电路的控制效果，本实用新型中采用继电器作为切换开关，请参见图1，本实用新型中的切换开关为继电器K1，其控制端串联在开关管Q2与电源V2之间、受控端串联在待保护电路中。

由于继电器K1的控制端串联在开关管Q2与电源V2之间，因此开关管Q2的导通状态直接控制继电器K1的控制端的上电与否，具体的，当开关管Q2导通时，继电器K1的控制端上电，此时继电器K1的受控端在其控制端的控制下正常闭合，此时待保护电路工作在正常状态。反之，当开关管Q2截止时，也即在待保护电路上的电压超出预设电压范围时，继电器K1的控制端断电，无法控制其受控端闭合，此时继电器K1的受控端断开，由于其受控端串联在待保护电路中，在继电器K1的受控端断开后，其会使待保护电路形成断路，从而避免电压超出预设电压范围造成的影响，进行欠压保护。

进一步的，在继电器K1的控制端的两端还并联有二极管D1，其二极管D1的正极连接到电源V2、负极连接到继电器K1的控制端与开关管Q2的第一端之间。这里二极管D1用于消耗继电器K1的控制端上的多余能量，进一步避免继电器K1误触发的问题。

优选的，本实用新型中开关管Q1和开关管Q2可以采用三极管进行替代，其成本更低，且控制可靠性高。在其他实施例中，也可以采用MOS管进行控制，其导通压降更低，损耗更少。

更进一步的，本实用新型中欠压保护电路应用于空调的驱动电路中，采样电路和切换开关均连接在空调的驱动电路中整流电路部分之后，如图1所示，AC-L为空调的火线，N为零线，整流电路为四个二极管构成的全桥电路，在该全桥电路后端连接由母线电容和电机M，用于供电使用，采样电路和切换开关连接在滤波电路与母线电容之间。

下面对本实用新型整体的工作原理进行说，请参见图2，在正常电压范围下：空调的驱动电路输出的电压经过滤波电路和整流电路(图1中四个二极管组成的桥式电路)后传输到采样电路，V1为设定的预设电压，其一般处于175V-265V之间，当空调的驱动电路上的电压大于V1时(若判定为否，则表明空调的驱动电路处于欠压状态，此时需要切换到欠压保护状态)，表明驱动电路并无欠压问题(本实用新型中主要考虑欠压保护，因此只用判断驱动电路的电压是否低于V1即可)，此时施密特触发器INV1接收到的电压正常，其翻转器不翻转，并为反相器INV2输出高电平信号，经过反相器INV2整形后，输出低电平给开关管Q1的第三端，使得开关管Q1截止，此时电源V3直接为开关管Q2的第三端供电，使得开关管Q2导通，此时电源V2通过开关管Q2形成回路，并为串联在开关管Q2与电源V2之间的继电器K1的控制端供电，继电器K1的控制端上电后，其会控制其受控端闭合，此时空调的驱动电路处于正常工作状态。

请参见图3，在欠压状态下：空调的驱动电路输出的电压经过滤波电路和整流电路后传输到采样电路，此时驱动电路上的电压小于V1(若判定为否，则表明此时空调的驱动电路上的电压正常，则不进行欠压保护)，施密特触发器INV1触发，其内部的翻转器发生翻转，并向反相器INV2输出低电平，反相器INV2整形后会开关管Q1的第三端输出高电平，此时开关管Q1导通，电源V3输出的电流直接经过开关管Q1导向地，从而使得开关管Q2的第三端接收到低电平信号，此时开关管Q2处于截止状态，继电器K1的控制端无法接收到电源V2输出的电压，处于断电状态，此时继电器K1的受控端恢复到断开状态，使得空调的驱动电路处于断路状态，避免欠压状态下对空调造成的影响，起到欠压保护的效果。

本实用新型还提出了一种电器，其具有上述欠压保护电路。

进一步的，上述电器为空调。

与现有技术相比，本实用新型提出了一种硬件的欠压保护电路，通过采样电路获取待保护电路中的电压，并通过切换开关控制待保护电路是否正常上电，从而起到保护作用。相比于传统的控制方式，本实用新型由于采用了硬件电路，其电路结构更加简单，且电路的可靠性更高，反应能力更快，避免了反应时间过长导致保护失效的问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.欠压保护电路，其特征在于，包括串联连接在待保护电路中的切换开关、与所述切换开关连接的控制电路、以及一侧连接到所述待保护电路并为所述控制电路提供检测电压的采样电路，在所述待保护电路上的电压超出预设电压范围时，所述控制电路控制所述切换开关断开，以进行欠压保护；

所述采样电路包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、滑动变阻器R4；

所述电阻R1一端连接到所述待保护电路中，所述电阻R1的另一端依次串联所述电阻R2、所述电阻R3、所述滑动变阻器R4后接地，所述控制电路的输入端连接到所述电阻R3与所述滑动变阻器R4之间；

所述控制电路包括：施密特触发器INV1、反相器INV2、电阻R5、开关管Q1、开关管Q2；

所述施密特触发器INV1的输入端作为所述控制电路的输入端连接到所述电阻R3与所述滑动变阻器R4之间，所述施密特触发器INV1的输出端连接到所述反相器INV2的输入端，所述反相器INV2的输出端连接到所送开关管Q1的第三端，所述开关管Q1的第一端串联所述电阻R5后接入电源V3，所述开关管Q1的第二端接地，所述开关管Q2的第三端连接到所述开关管Q1的第一端与所述电阻R5之间，所述开关管Q2的第一端接入电源V2，所述开关管Q2的第二端接地；

所述切换开关为继电器K1，所述继电器K1的控制端串联到所述开关管Q2与所述电源V2之间，所述继电器K1的受控端串联在所述待保护电路中。

2.根据权利要求1所述的欠压保护电路，其特征在于，所述控制电路的输入电压为：Vin=R4*U1/（R1+R2+R3+R4）；

其中，Vin为所述控制电路的输入电压，U1为所述待保护电路上的电压，R1为所述电阻R1的阻值，R2为所述电阻R2的阻值，R3为所述电阻R3的阻值，R4为所述滑动变阻器R4的阻值。

3.根据权利要求1所述的欠压保护电路，其特征在于，所述电阻R1、所述电阻R2、所述电阻R3的阻值相同，所述采样电路通过调节所述滑动变阻器R4的阻值，以设定所述预设电压范围。

4.根据权利要求1所述的欠压保护电路，其特征在于，当所述待保护电路上电压超出所述预设电压范围时，所述控制电路中开关管Q2截止，所述继电器K1的受控端断开，以使所述待保护电路断电。

5.根据权利要求1所述的欠压保护电路，其特征在于，所述开关管Q1和所述开关管Q2采用三极管。

6.电器，其特征在于，所述电器具有如权利要求1至5任意一项权利要求所述的欠压保护电路。

7.根据权利要求6所述的电器，其特征在于，所述电器为空调。