過電壓保護電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種過電壓保護電路。該過電壓保護電路包括用于跟外部電網電路耦合的浪涌吸收電路、與浪涌吸收電路耦合的電源電路；與電源電路耦合的過壓檢測電路、與過壓檢測電路和電源電路耦合的比較電路以及與比較電路耦合的用于控制保護器件動作的執行電路。本實用新型通過浪涌吸收電路對過壓保護電路進行保護，通過過壓檢測電路和比較電路對采集的電網電壓進行判斷，一旦超過保護閾值則由執行電路控制脫扣線圈動作，切斷電網，從而保護用電設備不被高電壓損壞。本實用新型的技術方案電路簡單、抗干擾能力強。
【專利說明】
過電壓保護電路
技術領域
[0001]本實用新型涉及低壓電器領域，更具體的說，涉及一種過電壓保護電路。
【背景技術】
[0002]由于兩相電是從三相電某一相線跟零線組合得到，因此，電網電壓常常會存在因接線失誤將380V電壓施加在230V電路上或電網不穩定造成電源過電壓，燒毀斷路器下端用電負載的情況。現有市場上對供電線路的過電壓保護產品的電子電路存在調試難度高、合格率低、抗干擾能力差的特點。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種電路簡單、抗干擾能力強的過電壓保護電路。
[0004]為實現上述目的，本實用新型采用了如下技術方案:
[0005]—種過電壓保護電路，包括用于跟外部電網電路耦合的浪涌吸收電路1、與浪涌吸收電路I耦合的電源電路2;與電源電路2耦合的過壓檢測電路3、與過壓檢測電路3和電源電路2耦合的比較電路4以及與比較電路4耦合的用于控制保護器件動作的執行電路5。
[0006]優選的，所述浪涌吸收電路I包括壓敏電阻RVl。
[0007]優選的，所述電源電路2包括整流電路，與整流電路耦合的降壓電路，與降壓電路耦合的穩壓電路，穩壓電路向比較電路4輸出比較的基準電壓Vref，并輸出基準電源Vcc。
[0008]優選的，所述穩壓電路包括串聯的第二電阻R2、第三電阻R3和第四電阻R4;還包括基準電源集成電路ICl;基準電源集成電路ICl的陰極和陽極分別與串聯的第二電阻R2、第三電阻R3和第四電阻R4的兩端連接，所述基準電源集成電路ICl的參考端耦合到第三電阻R3和第四電阻R4之間；所述第二電阻R2和第三電阻R3之間耦合到比較電路4輸出比較的基準電壓Vref，基準電源集成電路ICl與第二電阻R2連接的陰極輸出基準電源Vcc。
[0009]優選的，所述的整流電路為全橋整流電路DBl，所述的降壓電路包括第一電阻Rl，所述的電源電路2還包括濾波用的第一電容Cl;第一電阻Rl—端與全橋整流電路DBl正極連接，另一端與第二電阻R2—端連接，第二電阻R2另一端經第三電阻R3和第四電阻R4連接到全橋整流電路DBl負極，第一電容Cl兩端與串聯的第二電阻R2、第三電阻R3和第四電阻R4的兩端并聯。
[0010]優選的，所述過壓檢測電路3包括串接在電源電路2的整流電路的正極和負極之間的第五電阻R5和第六電阻R6，第五電阻R5和第六電阻R6之間親合到比較電路4輸出米樣電壓Va，在第五電阻R5和第六電阻R6之間串聯有與脫扣機構聯動的第一開關SI。
[0011]優選的，所述過壓檢測電路3還包括分別與第六電阻R6兩端并聯的穩壓管Dl和第二電容C2。
[0012]優選的，所述比較電路4包括比較器單元，比較器單元包括第一比較器IC2A和第二比較器IC2B，所述第一比較器IC2A的同向輸入端耦合到過壓檢測電路3輸出的采樣電壓Va，其反向輸入端耦合到電源電路2輸出的基準電壓Vref;第一比較器IC2A的輸出端耦合到第二比較器IC2B同向輸入端;第二比較器IC2B的反向輸入端耦合到基準電壓Vref;第一比較器IC2A的控制端分別耦合到基準電源Vcc和接地端;所述第二比較器IC2B的輸出端通過第七電阻R7與所述執行電路5耦合。
[0013]優選的，所述比較電路4的第一比較器IC2A和第二比較器IC2B之間還設有上電保護電路，上電保護電路包括在電源上電的瞬間使第二比較器IC2B的同向輸入端電壓Vb處于一個短暫的低電平的第八電阻R8和第三電容C3;所述第八電阻R8—端耦合到基準電源Vcc，所述第三電容C3串聯在所述第八電阻R8的另一端和接地端之間；所述第一比較器IC2A的輸出端耦合到所述第八電阻R8與第三電容C3之間。
[0014]優選的，所述執行電路5包括串接在電網交流電源正極和接地端的脫扣線圈KA、二極管D2和可控硅SCR;所述可控硅SCR的控制端與比較電路4連接;所述可控硅SCR的控制端和接地端之間還串接有第四電容C4。
[0015]本實用新型通過浪涌吸收電路對過壓保護電路進行保護，通過過壓檢測電路和比較電路對采集的電網電壓進行判斷，一旦超過保護閾值則由執行電路控制脫扣線圈動作，切斷電網，從而保護用電設備不被高電壓損壞。本實用新型的技術方案電路簡單、抗干擾能力強。電源電路整流后，用一顆基準電源ICl實現輸出一個穩定的基準電源和一個基準電壓，結構簡單可靠性高。過壓檢測電路是由兩個分壓電阻對電網電壓進行分壓取樣，用一個電容對分壓取樣后的信號進行濾波處理，提高電路的抗干擾能力;過壓檢測電路中還串入一個與脫扣器機構聯動的開關，在脫扣器脫扣后斷開取樣電路，使比較電路不再輸出觸發信號，確保脫扣線圈不會長期通電而燒毀。由兩個比較器組成比較電路，對過壓檢測電路的取樣信號和電源電路提供的基準電壓進行比較，當取樣的信號大于基準電壓時，輸出觸發信號;在兩個比較器的中間加入一級上電保護電路，確保電源上電時電路不會誤動作。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型過電壓保護電路的原理框圖；
[0017]圖2是本實用新型過電壓保護電路的電路原理示意圖。
[0018]其中:1:浪涌吸收電路;2:電源電路;3:過壓檢測電路;4:比較電路;5:執行電路；Rl:第一電阻;R2:第二電阻;R3:第三電阻;R4:第四電阻;R5:第五電阻;R6:第六電阻;R7:第七電阻;R8:第八電阻;Cl:第一電容;C2:第二電容;C3:第三電容;C4:第四電容;RVl:壓敏電阻；DBl;全橋整流電路；ICl:基準電源集成電路；S1:第一開關；Dl:穩壓管；D2: 二極管；IC2A:第一比較器;IC2B:第二比較器;KA:脫扣線圈；SCR:可控硅。
【具體實施方式】
[0019]以下結合附圖1、2給出的實施例，進一步說明本實用新型的過電壓保護電路的【具體實施方式】。本實用新型的過電壓保護電路不限于以下實施例的描述。
[0020]本實施方式的過電壓保護電路包括用于跟外部電網電路耦合的浪涌吸收電路1、與浪涌吸收電路I耦合的電源電路2;與電源電路2耦合的過壓檢測電路3、與過壓檢測電路3和電源電路2耦合的比較電路4以及與比較電路4耦合的用于控制保護器件動作的執行電路5。本實用新型通過浪涌吸收電路對過壓保護電路進行保護，通過過壓檢測電路和比較電路對采集的電網電壓進行判斷，一旦超過保護閾值則由執行電路控制脫扣線圈動作，切斷電網，從而保護用電設備不被高電壓損壞。本實用新型的技術方案電路簡單、抗干擾能力強。
[0021]具體的，所述浪涌吸收電路I包括壓敏電阻RVl，壓敏電阻RVl連接在電源輸入端的兩端。當電網上出現浪涌電壓時，壓敏電阻RVl對浪涌電壓進行吸收，保護后面的電子電路。
[0022]所述電源電路2包括整流電路，與整流電路耦合的降壓電路，與降壓電路耦合的穩壓電路，穩壓電路向比較電路4輸出比較的基準電壓Vref，并輸出基準電源Vcc為過電壓保護電路提供工作電源。所述穩壓電路包括串聯的第二電阻R2、第三電阻R3和第四電阻R4;還包括基準電源集成電路ICl;基準電源集成電路ICl的陰極和陽極分別與串聯的第二電阻R2、第三電阻R3和第四電阻R4的兩端連接，所述基準電源集成電路ICl的參考端耦合到第三電阻R3和第四電阻R4之間；所述第二電阻R2和第三電阻R3之間耦合到比較電路4輸出比較的基準電壓Vref，基準電源集成電路ICl與第二電阻R2連接的陰極輸出基準電源Vcc。所述的整流電路為全橋整流電路DBl，所述的降壓電路包括第一電阻Rl，所述的電源電路2還包括濾波用的第一電容Cl;第一電阻Rl—端與全橋整流電路DBl正極連接，另一端與第二電阻R2—端連接，第二電阻R2另一端經第三電阻R3和第四電阻R4連接到全橋整流電路DBl負極，第一電容Cl兩端與串聯的第二電阻R2、第三電阻R3和第四電阻R4的兩端并聯。基準電源集成電路ICl可以采用市面上成熟的IC來實現，如TL431。
[0023]電網交流電源經全橋整流電路DBl進行整流，經降壓電路的電阻Rl進行降壓，再經第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4及基準電源集成電路ICl進行穩壓，第一電容Cl對穩壓后的電源進行濾波，以給電路提供一個穩定的基準電源Vcc，在第二電阻R2和第三電阻R3之間引出一個基準電壓Vref，作為比較電路4的比較用的基準電壓Vref。電源電路整流后，用一顆基準電源ICl實現輸出一個穩定的基準電源和一個基準電壓，結構簡單可靠性高。過壓檢測電路是由兩個分壓電阻對電網電壓進行分壓取樣，用一個電容對分壓取樣后的信號進行濾波處理，提高電路的抗干擾能力。
[0024]所述過壓檢測電路3包括串接在電源電路2的整流電路的正極和負極之間的第五電阻R5和第六電阻R6，第五電阻R5和第六電阻R6之間耦合到比較電路4輸出采樣電壓Va，在第五電阻R5和第六電阻R6之間串聯有與脫扣機構聯動的第一開關SI。所述過壓檢測電路3還包括分別與第六電阻R6兩端并聯的穩壓管Dl第二電容C2。
[0025]電網電壓經全橋整流電路DBl整流后，由第五電阻R5和第六電阻R6進行分壓，由第二電容C2進行濾波后獲得一個與電網電壓成在比例關系的采樣電壓Va，作為比較電路4進行過電壓判斷的依據，穩壓管Dl對采樣電壓Va進行鉗壓，保護過高的采樣電壓損壞比較電路4。與脫扣機構聯動的第一開關串入第五電阻R5和第六電阻R6中，當電路因過電壓保護斷開后，第一開關SI斷開第五電阻R5和第六電阻R6的取樣回路，使Va電平為低電平，小于電源提供的基準電壓Vref，比較電路4輸出低電平，可控硅SCR在電源電壓過零點的時候關斷，確保脫扣線圈KA不會長時間通電而燒毀。
[0026]所述比較電路4的兩個輸入端分別與電源電路2和過壓檢測電路3電路連接，電源電路2為比較電路4提供基準電壓Vref，過壓檢測電路3為比較電路4提供采樣電壓Va。所述比較電路4包括比較器單元，所述比較器單元的同向輸入端耦合到過壓檢測電路3輸出的采樣電壓Va;所述比較器單元的反向輸入端耦合到電源電路2輸出的基準電壓Vref。比較器單元包括第一比較器IC2A、第二比較器IC2B和第七電阻R7，所述第一比較器IC2A的同向輸入端耦合到所述第一開關SI遠離第五電阻R5的一端，其反向輸入端耦合到所述第二電阻R2和第三電阻R3之間；第一比較器IC2A的輸出端耦合到第二比較器IC2B同向輸入端;第二比較器IC2B的反向輸入端耦合到基準電壓(Vref)即所述第二電阻R2和第三電阻R3之間；第一比較器IC2A的控制端分別耦合到基準電源Vcc和接地端;所述第二比較器IC2B的輸出端通過第七電阻R7與所述執行電路5耦合。在第一比較器IC2A和第二比較器IC2B之間還設有上電保護電路，上電保護電路包括在電源上電的瞬間使第二比較器IC2B的同向輸入端電壓Vb處于一個短暫的低電平的第八電阻R8和第三電容C3;所述第八電阻R8—端耦合到基準電源Vcc，所述第三電容C3串聯在所述第八電阻R8的另一端和接地端之間；所述第一比較器IC2A的輸出端耦合到所述第八電阻R8與第三電容C3之間。第三電阻R8和第四電容C4的選擇，應使在電源上電的瞬間，第二比較器IC2B的同向輸入端電壓Vb處于一個短暫的低電平，使Vb電平小于電源提供的基準電壓Vref，確保上電時電路不會誤動作。
[0027]執行電路5包括串接在電網交流電源正極和接地端的脫扣線圈KA、二極管D2和可控硅SCR;所述可控硅SCR的控制端與比較電路4連接，所述第二比較器IC2B的輸出端通過第七電阻R7耦合到所述可控硅SCR的控制端;所述可控硅SCR的控制端和接地端之間還串接有第四電容C4。
[0028]由集成電路第一比較器IC2A和第二比較器IC2B作為比較電路。當電網電壓正常時，與第一比較器IC2A相連的Va小于電源提供的基準電壓Vref，集成電路第一比較器IC2A輸出低電壓，即集成電路第二比較器IC2B的同向輸入端電壓Vb為低電平，第二比較器IC2B也輸出低電平，可控硅SCR不被觸發；當電網電壓高于設定值時，與第一比較器IC2A相連的Va高于電源提供的基準電壓Vref，第二比較器IC2B輸出高電壓，經第三電容C3濾波后，Vb為高電平，第二比較器IC2B也輸出高電平，可控硅SCR被觸發。可控硅SCR被觸發觸發以后，電源經脫扣線圈KA、二極管D2和可控硅SCR構成回路，脫扣線圈KA動作，切斷電網電源，保護用電設備。第六電阻R6和第四電容C4起抗干擾作用。
[0029]可選的，本實用新型電源電路的整流電路也可以用穩壓二極管或其它穩壓電路來進行穩壓。比較電路也可以用分立元件搭或用專用電壓檢測器作為比較電路。
[0030]以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種過電壓保護電路，其特征在于:包括用于跟外部電網電路耦合的浪涌吸收電路(I)、與浪涌吸收電路(I)耦合的電源電路(2);與電源電路(2)耦合的過壓檢測電路(3)、與過壓檢測電路(3)和電源電路(2)耦合的比較電路(4)以及與比較電路(4)耦合的用于控制保護器件動作的執行電路(5)。2.根據權利要求1所述的過電壓保護電路，其特征在于:所述浪涌吸收電路(I)包括壓敏電阻(RVl)。3.根據權利要求1所述的過電壓保護電路，其特征在于:所述電源電路(2)包括整流電路，與整流電路耦合的降壓電路，與降壓電路耦合的穩壓電路，穩壓電路向比較電路(4)輸出比較的基準電壓(Vref)，并輸出基準電源(Vcc)。4.根據權利要求3所述的過電壓保護電路，其特征在于:所述穩壓電路包括串聯的第二電阻(R2)、第三電阻(R3)和第四電阻(R4);還包括基準電源集成電路(ICl);基準電源集成電路(ICl)的陰極和陽極分別與串聯的第二電阻(R2)、第三電阻(R3)和第四電阻(R4)的兩端連接，所述基準電源集成電路(ICl)的參考端耦合到第三電阻(R3)和第四電阻(R4)之間；所述第二電阻(R2)和第三電阻(R3)之間耦合到比較電路(4)輸出比較的基準電壓(Vref)，基準電源集成電路(ICl)與第二電阻(R2)連接的陰極輸出基準電源(Vcc)。5.根據權利要求4所述的過電壓保護電路，其特征在于:所述的整流電路為全橋整流電路(DBl)，所述的降壓電路包括第一電阻(Rl)，所述的電源電路(2)還包括濾波用的第一電容(Cl);第一電阻(Rl)—端與全橋整流電路(DBl)正極連接，另一端與第二電阻(R2)—端連接，第二電阻(R2)另一端經第三電阻(R3)和第四電阻(R4)連接到全橋整流電路(DBl)負極，第一電容(Cl)兩端與串聯的第二電阻(R2)、第三電阻(R3)和第四電阻(R4)的兩端并聯。6.根據權利要求2-5任一所述的過電壓保護電路，其特征在于:所述過壓檢測電路(3)包括串接在電源電路(2)的整流電路的正極和負極之間的第五電阻(R5)和第六電阻(R6)，第五電阻(R5)和第六電阻(R6)之間耦合到比較電路(4)輸出采樣電壓(Va)，在第五電阻(R5)和第六電阻(R6)之間串聯有與脫扣機構聯動的第一開關(SI)。7.根據權利要求6所述的過電壓保護電路，其特征在于:所述過壓檢測電路(3)還包括分別與第六電阻(R6)兩端并聯的穩壓管(Dl)和第二電容(C2)。8.根據權利要求1或7所述的過電壓保護電路，其特征在于:所述比較電路(4)包括比較器單元，比較器單元包括第一比較器(IC2A)和第二比較器(IC2B)，所述第一比較器(IC2A)的同向輸入端耦合到過壓檢測電路(3)輸出的采樣電壓(Va)，其反向輸入端耦合到電源電路(2)輸出的基準電壓(Vref);第一比較器(IC2A)的輸出端耦合到第二比較器(IC2B)同向輸入端;第二比較器(IC2B)的反向輸入端耦合到基準電壓(Vref);第一比較器(IC2A)的控制端分別耦合到基準電源(Vcc)和接地端;所述第二比較器(IC2B)的輸出端通過第七電阻(R7)與所述執行電路(5)耦合。9.根據權利要求8所述的過電壓保護電路，其特征在于:所述比較電路(4)的第一比較器(IC2A)和第二比較器(IC2B)之間還設有上電保護電路，上電保護電路包括在電源上電的瞬間使第二比較器(IC2B)的同向輸入端電壓(Vb)處于一個短暫的低電平的第八電阻(R8)和第三電容(C3);所述第八電阻(R8)—端耦合到基準電源(Vcc)，所述第三電容(C3)串聯在所述第八電阻(R8)的另一端和接地端之間;所述第一比較器(IC2A)的輸出端耦合到所述第八電阻(R8)與第三電容(C3)之間。10.根據權利要求1或8所述的過電壓保護電路，其特征在于:所述執行電路(5)包括串接在電網交流電源正極和接地端的脫扣線圈(KA)、二極管(D2)和可控硅(SCR);所述可控硅(SCR)的控制端與比較電路(4)連接;所述可控硅(SCR)的控制端和接地端之間還串接有第四電容(C4)。
【文檔編號】H02H3/20GK205453084SQ201521098174
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月25日
【發明人】司鶯歌, 徐應軍, 唐皓, 楊奎
【申請人】浙江正泰電器股份有限公司