一種儲能元件斷電自動放電電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型揭示了一種儲能元件斷電自動放電電路，所述自動放電電路包括：交流斷電偵測單元、控制信號發生單元及放電單元；所述交流斷電偵測單元通過兩個二極管及電阻耦合于儲能元件的兩端，用以判斷交流電是否斷開；所述控制信號發生單元與交流斷電偵測單元、放電單元連接，如果控制信號發生單元從交流斷電偵測單元獲取交流電斷開的信號，則控制放電單元為儲能元件放電。本實用新型提出的儲能元件斷電自動放電電路，既能保證X電容等儲能元件的放電安全，又能減少甚至避免儲能元件放電電阻帶來的功耗浪費。
【專利說明】一種儲能元件斷電自動放電電路
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電子電路【技術領域】，涉及一種自動放電電路，尤其涉及一種儲能元件斷電自動放電電路。
【背景技術】
[0002]在家用電器的使用過程中，X電容通常位于電源的輸入端子之間，用于過濾EMI噪聲。由于它們可以在交流電斷電后長時間儲存高壓電能，因此容易構成安全威脅。
[0003]安全規范規定X電容必須并聯放電電阻，以便對X電容進行放電。但是放電電阻會在交流電接通后產生恒定的功率損耗，以放電電阻2ΜΩ為例，在交流輸入電壓為250V時，放電電阻帶來的持續功耗為35mV，這是造成空載及待機輸入功耗的重要因素。
[0004]有鑒于此，如今迫切需要設計一種新的、針對X電容的放電方式，以便克服現有方式的上述缺陷。
實用新型內容
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是:提供一種儲能元件斷電自動放電電路，既能保證儲能元件的放電安全，又能減少甚至避免儲能元件放電電阻帶來的功耗浪費。
[0006]為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案:
[0007]一種儲能元件斷電自動放電電路，所述自動放電電路包括:交流斷電偵測單元、控制信號發生單元及放電單元；所述儲能元件為X電容；
[0008]所述交流斷電偵測單元通過兩個二極管及電阻耦合于X電容的兩端，用以判斷交流電是否斷開；所述控制信號發生單元與交流斷電偵測單元、放電單元連接；
[0009]所述交流斷電偵測單元包括兩個二極管、一個電阻、兩個反相器、異或門；上述兩個二極管及電阻耦合于X電容的兩端；兩個二極管的一端分別連接所述電阻，電阻連接兩個反相器，反相器連接異或門；
[0010]所述控制信號發生單元用以根據交流斷電偵測單元提供的脈沖信號或低電平信號來為放電開關提供控制信號；
[0011]所述控制信號發生單元包括第一電流源(302)、第二電流源(303)、電容(304);
[0012]所述放電單元包括MOS開關及其保護電路，在開關控制信號(310)的控制下，當交流電斷開時，對X電容進行放電控制。
[0013]—種儲能元件斷電自動放電電路，所述自動放電電路包括:交流斷電偵測單元、控制信號發生單元及放電單元；
[0014]所述交流斷電偵測單元通過兩個二極管及電阻耦合于儲能元件的兩端；所述控制信號發生單元與交流斷電偵測單元、放電單元連接。
[0015]作為本實用新型的一種優選方案，所述交流斷電偵測單元包括兩個二極管、一個電阻、兩個反相器、異或門；
[0016]上述兩個二極管及電阻耦合于儲能元件的兩端；儲能元件兩端的交流信號(201)經過兩個二極管和一個電阻后，連接兩個反相器；所述兩個反相器為兩個閾值不同的反相器，反相器連接異或門。
[0017]作為本實用新型的一種優選方案，所述交流斷電偵測單元包括:
[0018]半波整流模塊，用以將儲能元件兩端的交流信號轉換為半波整流信號；
[0019]兩個方波轉換模塊，連接半波整流模塊，用以將半波整流模塊輸出的正弦波轉換為兩個方波信號；
[0020]脈沖信號產生模塊，連接方波轉換模塊，用以將兩個方波信號轉換為周期為正弦波周期的脈沖信號。
[0021]作為本實用新型的一種優選方案，所述控制信號發生單元用以根據交流斷電偵測單元提供的脈沖信號或低電平信號來為放電開關提供控制信號。
[0022]作為本實用新型的一種優選方案，所述控制信號發生單元包括第一電流源(302)、第二電流源(303)、電容(304);第一電流源(302)為交流斷電偵測單元的輸出信號(301)所控制；
[0023]所述電容(304)的輸出信號經過由施密特觸發器和異或門組成的處理模塊(309)ο
[0024]作為本實用新型的一種優選方案，所述放電單元包括MOS開關及其保護電路，在開關控制信號(310)的控制下，當交流電斷開時，對儲能元件進行放電控制。
[0025]本實用新型的有益效果在于:
[0026]本實用新型提出的儲能元件斷電自動放電電路，在正常接通電源的情況下，該集成放電電路僅消耗微瓦級功率，是原有X電容放電電阻所耗費功耗的1%。當電源切斷后，該集成放電電路能夠完成X電容放電電阻的放電功能。這樣既能保證X電容等儲能元件的放電安全，又能避免X電容放電電阻帶來的功耗浪費。
[0027]由于需要考慮功耗問題，目前通用的X電容放電電阻采用的阻值較大，其放電電流較小，為了達到在安全規定時間內將X電容電荷泄放完全的作用，用戶可以選用的X電容容值受到很大限制。但采用本實用新型提出的集成X電容斷電自動放電電路后，瞬間放電電流可以增大到原有X電容放電電阻的5?10倍，客戶可以采用更大容值的X電容，從而可以在節能的前提下優化其設備性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1為本實用新型自動放電電路的組成示意圖。
[0029]圖2為本實用新型自動放電電路中交流斷電偵測單元的電路示意圖。
[0030]圖3為本實用新型自動放電電路中交流斷電偵測單元的信號處理示意圖。
[0031]圖4為本實用新型自動放電電路中控制信號發生單元的電路示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖詳細說明本實用新型的優選實施例。
[0033]實施例一
[0034]請參閱圖1，本實用新型揭示了一種儲能元件斷電自動放電電路，所述自動放電電路包括依次連接的交流斷電偵測單元1、控制信號發生單元2及放電單元3。本實施例中，儲能元件為X電容，當然，也可以為其他儲能元件。
[0035]所述交流斷電偵測單元I通過兩個二極管及電阻耦合于X電容的兩端，用以判斷交流電是否斷開；所述控制信號發生單元2與交流斷電偵測單元1、放電單元3連接，如果控制信號發生單元2從交流斷電偵測單元I獲取交流電斷開的信號，則控制放電單元3為X電容放電。
[0036]請參閱圖2，圖中101為儲能元件、102為儲能元件斷電自動放電電路、103為該電路中的交流斷電偵測單元的集成部分、104為控制信號發生單元、105為放電MOS開關。其中所述交流斷電偵測單元I包括兩個二極管、一個電阻及交流斷電偵測單元的集成部分103，其中交流斷電偵測單元的集成部分103包括兩個反相器和異或門。上述兩個二極管及電阻親合于X電容的兩端。
[0037]上述交流斷電偵測單元的工作原理請結合圖3，X電容兩端的交流信號201經過兩個二極管和一個電阻處理后，輸入交流斷電偵測單元的交流信號為半波整流信號202。所述兩個反相器為兩個閾值不同的反相器，其閾值分別為Vl和V2，其中Vl大于V2 ;利用該兩個反相器將輸入正弦波(即上述半波整流信號202)轉換為兩個方波信號204、205，由于這兩個方波信號204、205為同一個正弦波產生，所以其具有相同的相位和周期，僅僅是上升沿和下降沿發生的時間有一定差異。兩個方波信號204、205經過異或門處理得到周期為正弦波周期的脈沖信號206。這個脈沖信號的特點是:當交流電斷電時，脈沖信號消失；當交流電正常供應時，脈沖信號發生，并且與交流電相同周期，其脈沖寬度由兩個反相器的閾值控制；由此，得到偵測交流電通電與否，并輸出相應信號。
[0038]所述控制信號發生單元用以根據交流斷電偵測單元提供的脈沖信號或低電平信號來為放電開關提供控制信號；其中，當交流電通電時，交流斷電偵測單元提供脈沖信號，當交流電斷電時提供低電平信號。
[0039]圖2中104為控制信號發生單元，其具體組成請參閱圖4，所述控制信號發生單元包括第一電流源302、第二電流源303、電容304。第一電流源302為交流斷電偵測單元的輸出信號所控制，當輸出信號為高電平時，第一電流源302打開，向電容304充電；第二電流源303為恒流源，其控制信號為恒定高電平。以上兩個電流源中，第一電流源302的電流值遠大于第二電流源303的電流值。
[0040]在交流電持續供電的時候，電容304充電端的將會被充到高電平，其過程為圖4中的標記305對應的信號段。當電容304被充到高電平后，只要交流斷電偵測單元輸出的脈沖信號不停止，其就一直保持高電平狀態，其過程為圖4中的標記306對應的信號段。但當交流電斷開時，第一電流源302的脈沖控制信號變為低電平，第一電流源302截止；此時只有第二電流源303持續放電，電容304的充電端信號變化如標記307表示的信號段，直到電容304電荷被全部釋放，進入圖4中的標記308代表的階段。
[0041]所述電容304的輸出信號(305、306、307和308組成的輸出信號)經過由施密特觸發器和異或門組成的處理模塊309，產生放電開關控制信號310，該信號為在交流電供電斷開后發生一定寬度的高電平脈沖信號。
[0042]所述放電單元3包括MOS開關及其保護電路，在開關控制信號310的控制下，當交流電斷開時，對X電容進行放電控制。
[0043]以上介紹了本實用新型自動放電電路的組成，本實用新型在揭示上述電路的同時，還揭示一種上述自動放電電路的自動放電方法；所述自動放電方法包括如下步驟:
[0044]【步驟SI】交流斷電偵測步驟:交流斷電偵測單元判斷交流電是否斷開，并向控制信號發生單元反饋偵測信息。具體包括:
[0045]步驟Sll、X電容兩端的交流信號經過兩個二極管和一個電阻后，輸入交流斷電偵測單元的交流信號為半波整流信號；
[0046]步驟S12、利用兩個反相器將輸入正弦波轉換為兩個方波信號，由于這兩個方波信號為同一個正弦波產生，所以其具有相同的相位和周期，僅僅是上升沿和下降沿發生的時間有一定差異；
[0047]步驟S13、兩個方波信號經過異或門處理得到周期為正弦波周期的脈沖信號；這個脈沖信號的特點是:當交流電斷電時，脈沖信號消失；當交流電正常供應時，脈沖信號發生，并且與交流電相同周期，其脈沖寬度由兩個反相器的閾值控制；由此，得到偵測交流電通電與否，并輸出相應信號。
[0048]【步驟S2】放電控制步驟:如果控制信號發生單元從交流斷電偵測單元獲取交流電斷開的信號，則控制放電單元為X電容放電。具體包括:
[0049]第一電流源為交流斷電偵測單元的輸出信號所控制，當輸出信號為高電平時，第一電流源打開，向電容充電；第二電流源為恒流源，其控制信號為恒定高電平；
[0050]在交流電持續供電的時候，電容充電端的將會被充到高電平；當電容被充到高電平后，只要交流斷電偵測單元輸出的脈沖信號不停止，其就一直保持高電平狀態；
[0051]但當交流電斷開時，第一電流源的脈沖控制信號變為低電平，電流源截止；此時只有第二電流源持續放電，直到電容電荷被全部釋放；
[0052]所述電容的輸出信號經過由施密特觸發器和異或門組成的處理模塊，產生放電開關控制信號，該信號為在交流電供電斷開后發生一定寬度的高電平脈沖信號。
[0053]實施例二
[0054]本實用新型揭示一種儲能元件斷電自動放電電路，所述自動放電電路包括:交流斷電偵測單元、控制信號發生單元及放電單元；
[0055]所述交流斷電偵測單元用以判斷交流電是否斷開；如通過兩個二極管及電阻(也可以是其他元件)耦合于儲能元件的兩端來判斷。
[0056]所述控制信號發生單元與交流斷電偵測單元、放電單元連接，如果控制信號發生單元從交流斷電偵測單元獲取交流電斷開的信號，則控制放電單元為儲能元件放電。
[0057]本實施例中，所述交流斷電偵測單元可以包括:半波整流模塊、兩個方波轉換模塊、脈沖信號產生模塊。半波整流模塊用以將X電容兩端的交流信號轉換為半波整流信號；兩個方波轉換模塊用以將半波整流模塊輸出的正弦波轉換為兩個方波信號；脈沖信號產生模塊用以將兩個方波信號轉換為周期為正弦波周期的脈沖信號。
[0058]綜上所述，本實用新型提出的儲能元件斷電自動放電電路，在正常接通電源的情況下，該集成放電電路僅消耗微瓦級功率，是原有X電容放電電阻所耗費功耗的1%。當電源切斷后，該集成放電電路能夠完成X電容放電電阻的放電功能。這樣既能保證X電容等儲能元件的放電安全，又能避免X電容放電電阻帶來的功耗浪費。
[0059]由于需要考慮功耗問題，目前通用的X電容放電電阻采用的阻值較大，其放電電流較小，為了達到在安全規定時間內將X電容電荷泄放完全的作用，用戶可以選用的X電容容值受到很大限制。但采用本實用新型提出的集成X電容斷電自動放電電路后，瞬間放電電流可以增大到原有X電容放電電阻的5?10倍，客戶可以采用更大容值的X電容，從而可以在節能的前提下優化其設備性能。
[0060]這里本實用新型的描述和應用是說明性的，并非想將本實用新型的范圍限制在上述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領域的普通技術人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領域技術人員應該清楚的是，在不脫離本實用新型的精神或本質特征的情況下，本實用新型可以以其它形式、結構、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實現。在不脫離本實用新型范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進行其它變形和改變。
【權利要求】
1.一種儲能元件斷電自動放電電路，其特征在于，所述自動放電電路包括:交流斷電偵測單元、控制信號發生單元及放電單元；所述儲能元件為X電容； 所述交流斷電偵測單元通過兩個二極管及電阻耦合于X電容的兩端，用以判斷交流電是否斷開；所述控制信號發生單元與交流斷電偵測單元、放電單元連接； 所述交流斷電偵測單元包括兩個二極管、一個電阻、兩個反相器、異或門；上述兩個二極管及電阻耦合于X電容的兩端；兩個二極管的一端分別連接所述電阻，電阻連接兩個反相器，反相器連接異或門； 所述控制信號發生單元用以根據交流斷電偵測單元提供的脈沖信號或低電平信號來為放電開關提供控制信號； 所述控制信號發生單元包括第一電流源(302)、第二電流源(303)、電容(304); 所述放電單元包括MOS開關及其保護電路，在開關控制信號(310)的控制下，當交流電斷開時，對X電容進行放電控制。
2.—種儲能元件斷電自動放電電路，其特征在于，所述自動放電電路包括:交流斷電偵測單元、控制信號發生單元及放電單元； 所述交流斷電偵測單元通過兩個二極管及電阻耦合于儲能元件的兩端；所述控制信號發生單元與交流斷電偵測單元、放電單元連接。
3.根據權利要求2所述的儲能元件斷電自動放電電路，其特征在于: 所述交流斷電偵測單元包括兩個二極管、一個電阻、兩個反相器、異或門； 上述兩個二極管及電阻耦合于儲能元件的兩端；儲能元件兩端的交流信號(201)經過兩個二極管和一個電阻后，連接兩個反相器；所述兩個反相器為兩個閾值不同的反相器，反相器連接異或門。
4.根據權利要求2所述的儲能元件斷電自動放電電路，其特征在于: 所述交流斷電偵測單元包括: 半波整流模塊，用以將儲能元件兩端的交流信號轉換為半波整流信號； 兩個方波轉換模塊，連接半波整流模塊，用以將半波整流模塊輸出的正弦波轉換為兩個方波信號； 脈沖信號產生模塊，連接方波轉換模塊，用以將兩個方波信號轉換為周期為正弦波周期的脈沖信號。
5.根據權利要求2所述的儲能元件斷電自動放電電路，其特征在于: 所述控制信號發生單元用以根據交流斷電偵測單元提供的脈沖信號或低電平信號來為放電開關提供控制信號。
6.根據權利要求5所述的儲能元件斷電自動放電電路，其特征在于: 所述控制信號發生單元包括第一電流源(302)、第二電流源(303)、電容(304);第一電流源(302)為交流斷電偵測單元的輸出信號(301)所控制； 所述電容(304)的輸出信號經過由施密特觸發器和異或門組成的處理模塊(309)。
7.根據權利要求2所述的儲能元件斷電自動放電電路，其特征在于: 所述放電單元包括MOS開關及其保護電路，在開關控制信號(310)的控制下，當交流電斷開時，對儲能元件進行放電控制。
【文檔編號】H02M1/44GK204190611SQ201420511795
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月5日 優先權日:2014年9月5日
【發明者】任永青 申請人:芯礪微(上海)電子科技有限公司