一种直流电源欠压保护模块的制作方法

本发明欠压保护技术领域，更具体地，涉及一种直流电源欠压保护模块。

背景技术：

在电源供给过程中，发生欠压时，容易导致用电设备的损坏。

相关的现有技术中，CN 102222887一种欠压监视电路，其简单的串联型电压检测存在当输入电压波动较大时，可能产生激烈的跳变，进而影响系统运行；并且其信号输出采用电磁继电器，安装方向需采用垂直安装以增加可靠性。

CN 203788176 U 公开了一种具有欠压监测功能的报警系统电源电路，包括多个集成电路，结构复杂。

以上现有技术均未考虑欠压后其余用电设备的运行。

技术实现要素：

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供在电源欠压时保持正常电源输出一段时间，使短时欠压时用电设备能正常工作，并可给出欠压信号，在故障时进行欠压记录。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

提供一种直流电源欠压保护模块，包括储能电路以及检测欠压信号的信号检测电路；所述储能电路的输入端用于外接直流电源，输出端用于外接用电设备；信号检测电路包括稳压电路、基准电路、分压电路、滞环比较电路以及信号输出电路；稳压电路的输入端连接储能电路的输出端，稳压电路输出端通过基准电路与滞环比较电路的一个输入端连接，为滞环比较电路提供稳定的基准电压信号；分压电路连接滞环比较电路的另一个输入端，为滞环比较电路提供比较电压信号；滞环比较电路通过比较基准电压信号和比较电压信号，输出欠压信号到信号输出电路；信号输出电路外接用电设备信号处理单元，对欠压信号进行处理。

本发明包括了储能电路和信号检测电路，将本发明应用于直流电源和用电设备之间，起到短时维持正常供电，保护用电设备，并输出欠压信号，使得欠压故障得以记录的作用。

进一步地，所述储能电路包括共阴极的双二极管D1、充电电阻R13、极性电容C3、放电电阻R14；双二极管D1的一个阳极作为储能电路的一个输入端外接直流电源正极，另一个阳极连接极性电容C3的正极，极性电容C3的负极作为储能电路的另一个输入端外接直流电源的负极；双二极管D1的公共阴极与充电电阻R13的一端连接，充电电阻R13的另一端与极性电容C3的正极连接；放电电阻R14与极性电阻C3并联连接；双二极管D1的公共阴极以及极性电容C3的负极分别作为储能电路的两个输出端外接用电设备。

本发明采用储能电路，在直流电源正常供电时，可以存储电能；在欠压时，通过电容的放电功能，能够短时不间断向信号检测电路及外接用电设备供电。本储能电路的前端采用双二极管，能有效防止能量回流。

进一步地，所述分压电路包括电阻R2和电阻R3；电阻R2的一端外接直流电源正极，另一端连接电阻R3，电阻R3的另一端外接直流电源负极；电阻R2和电阻R3的连接点作为分压电路的输出端。本发明通过分压电路为滞环比较电路提供比较电压。

进一步地，所述稳压电路包括电容C1、电阻R1、稳压二极管V2；电容C1的两端分别与储能电路的两个输出端连接；稳压二极管V2的一端与电容C1的一端连接，稳压二极管V2的另一端通过电阻R1与电容C1的另一端连接；稳压二极管V2与电阻R1的连接点作为稳压电路的输出端。稳压电路为信号检测电路提供稳定的电压。

进一步地，所述基准电路包括电压基准元件V4和电阻R4；电压基准元件V4的阴极接直流电源负极，阳极直接或通过电阻与其参考端连接后，与电阻R4的一端连接，其参考端作为基准电路的输出端；电阻R4的另一端作为基准电路的输入端与稳压电路的输出端连接。基准电路为滞环比较电路提供基准电压。

进一步地，所述滞环比较电路包括比较器N1A、电阻R6、电阻R8和电阻R10；比较器N1A的负极引脚引脚接电源负极，正极引脚接稳压电路的输出端，N1A同相输入引脚通过电阻R10连接分压电路的输出端，并且通过电阻R8连接N1A的输出引脚，反相输入引脚通过电阻R6连接基准电路的输出端。

由基准电路和分压电路提供滞环比较电路的两个电压值，基准电压值Uref，比较电压值Ui，通过比较器N1A进行比较，输出欠压信号。本发明中，为了避免电压的不断跳变，通过电阻R8构成滞环控制。滞环比较电路使下降门槛值和恢复门槛值存在一定压降。

所述信号检测电路还包括滤波电路；滞环比较电路的输出端通过滤波电路与信号输出电路连接。

所述滤波电路包括电容C2、电阻R5、电阻R9、电阻R11以及二极管V1；电阻R9的一端作为滤波电路的输入端与滞环比较电路的输出端连接，另一端连接电阻R11的一端、电容C2的一端以及电阻R5的一端；电阻R11的另一端串联连接二极管V1，二极管V1的阴极连接滤波电路的输入端，电容C2的另一端接电源负极，电阻R5的另一端作为滤波电路的输出端。对比较器输出的欠压信号进行输出滤波，增强电路的抗干扰性能。

进一步地，所述信号输出电路包括稳压管V3、MOS管V5、发光二极管V6、电阻R12、电阻R7以及光耦继电器K1；电阻R12与发光二极管V6串联连接，电阻R12的另一端连接储能电路的正输出端口，以及通过电阻R7连接光耦继电器K1的输入端，发光二极管V6的阴极连接光耦继电器K1的另一个输入端以及连接MOS管V5的漏极；MOS管V5的栅极连接稳压管V3的一端，还连接滤波电路的输出端；MOS管V5的源极以及稳压管V3的另一端均与直流电源负极相连；光耦继电器K1的输出端外接信号处理单元。实现欠压时发光二极管灭，并输出欠压信号，电压恢复时发光二极管亮，输出电压正常信号。

本发明中，信号输出电路中采用光耦继电器，其具有无机械出点，不会出现触电磨损，使用寿命无限；无动作声音，体积小，安全可靠。相对现有技术的继电器，安装更方便，更可靠。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

（1）本发明集成储能电路和信号检测电路于一体，可在发生欠压时短时内不间断输出电源，避免突然欠压导致的设备损坏；且欠压后用电设备有时间记录故障并对故障进行处理，有效保护了用电设备；

（2）本发明在储能电路中的前端采用双二极管，可有效防止能量回流；信号检测电路中，基准电路采用稳压管提供基准电压，提高基准精确度；检测欠压时采用滞环比较，使电压下降和恢复门槛值存在一定压降，避免输出信号的不断跳变；并且比较器输出后端增加滤波电路，增强了输出电压稳定性；采用光耦继电器输出欠压信号，可任意方向安装；

（3）各电路简洁，结构简单。

附图说明

图1为本发明一种直流电源欠压保护模块具体实施例的架构图。

图2为本发明一种直流电源欠压保护模块具体实施例的具体实现电路图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图1所示，为本发明一种直流电源欠压保护模块的具体实施例的架构图。参见图1本发明一种直流电源欠压保护模块，包括储能电路1以及检测欠压信号的信号检测电路；所述储能电路1的输入端用于外接直流电源8，输出端用于外接用电设备10；信号检测电路包括稳压电路3、基准电路4、分压电路2、滞环比较电路5以及信号输出电路7；稳压电路3的输入端连接储能电路1的输出端，稳压电路3输出端通过基准电路4与滞环比较电路的5一个输入端连接，为滞环比较电路5提供稳定的基准电压信号；分压电路2连接滞环比较电5路的另一个输入端，为滞环比较电路5提供比较电压信号；滞环比较电路5通过比较基准电压信号和比较电压信号，输出欠压信号到信号输出电路7；信号输出电路7外接用电设备的信号处理单元9，对欠压信号进行处理。

信号检测电路还包括滤波电路6；滞环比较电路5的输出端通过滤波电路6与信号输出电路7连接。

在具体实施过程中，直流电源欠压保护模块可以采用如图2所示的具体电路实现。

储能电路1包括共阴极的双二极管D1、充电电阻R13、极性电容C3、放电电阻R14；双二极管D1的一个阳极作为储能电路1的一个输入端外接直流电源8的正极，另一个阳极连接极性电容C3的正极，极性电容C3的负极作为储能电路1的另一个输入端外接直流电源的负极；双二极管D1的公共阴极与充电电阻R13的一端连接，充电电阻R13的另一端与极性电容C3的正极连接；放电电阻R14与极性电阻C3并联连接；双二极管D1的公共阴极以及极性电容C3的负极分别作为储能电路1的两个输出端外接用电设备10。

分压电路2包括电阻R2和电阻R3；电阻R2的一端外接直流电源8正极，另一端连接电阻R3，电阻R3的另一端外接电源负极；电阻R2和电阻R3的连接点作为分压电路2的输出端。

稳压电路3包括电容C1、电阻R1、稳压二极管V2；电容C1的两端分别与储能电路1的两个输出端连接；稳压二极管V2的一端与电容C1的一端连接，稳压二极管V2的另一端通过电阻R1与电容C1的另一端连接；稳压二极管V2与电阻R1的连接点作为稳压电路3的输出端，为信号检测电路提供稳定的15V电压。

基准电路4包括电压基准元件V4和电阻R4；电压基准元件V4的阴极接直流电源8负极，阳极与其参考端连接后，与电阻R4的一端连接，其参考端作为基准电路4的输出端；电阻R4的另一端作为基准电路的输入端与稳压电路3的输出端连接。

滞环比较电路5包括比较器N1A、电阻R6、电阻R8和电阻R10；比较器N1A的负极引脚引脚接电源负极，正极引脚接稳压电路的输出端，N1A同相输入引脚通过电阻R10连接分压电路的输出端，并且通过电阻R8连接N1A的输出引脚，反相输入引脚通过电阻R6连接基准电路4的输出端。

滤波电路6包括电容C2、电阻R5、电阻R9、电阻R11以及二极管V1；电阻R9的一端作为滤波电路6的输入端与滞环比较电路5的输出端连接，另一端连接电阻R11的一端、电容C2的一端以及电阻R5的一端；电阻R11的另一端串联连接二极管V1，二极管V1的阴极连接滤波电路6的输入端，电容C2的另一端接直流电源8负极，电阻R5的另一端作为滤波电路6的输出端。

信号输出电路7包括稳压管V3、MOS管V5、发光二极管V6、电阻R12、电阻R7以及光耦继电器K1；电阻R12与发光二极管V6串联连接，电阻R12的另一端连接储能电路1的正输出端口，以及通过电阻R7连接光耦继电器K1的输入端，发光二极管V6的阴极连接光耦继电器K1的另一个输入端以及连接MOS管V5的漏极；MOS管V5的栅极连接稳压管V3的一端，还连接滤波电路6的输出端；MOS管V5的源极以及稳压管V3的另一端均与直流电源负极相连；光耦继电器K1的输出端外接信号处理单元9。

经过分压电路2分压后的输入滞环比较电路的比较电压Ui与由基准电路提供的基准电压Uref在滞环比较电路中进行比较，对滞环比较电路设置相应的参考值以判断是否欠压。滞环比较电路输出信号经过滤波后，MOS管V5根据其栅极输入电压值导通或截止；观察发光二极管V6判断是否欠压，通过光耦继电器K1外接用电设备中的信号处理单元9，记录欠压情况。

当直流电源8正常供电时，储能电路1通过充电电阻R13和极性电容C3进行充电储能；MOS管V5导通，发光二极管亮，光耦继电器K1的引脚3和引脚4连通，输出正常电压信号。

当直流电源8发生欠压时，储能电路1通过放电电阻R14和极性电容C3，短时间内会持续向用电设备以及信号检测电路提供电能。滞环比较电路5判断欠压，输出欠压信号经过滤波电路6滤出杂波后，信号输出电路7中的MOS管V5截止，发光二极管V6灭，光耦继电器的引脚3和引脚4断开，并输出欠压信号给外接的信号处理单元9进行欠压信号记录。当电压恢复时发光二极管V6亮，光耦继电器K1输出正常电压信号。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。