过电压保护电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种过电压保护电路。该过电压保护电路包括用于跟外部电网电路耦合的浪涌吸收电路、与浪涌吸收电路耦合的电源电路；与电源电路耦合的过压检测电路、与过压检测电路和电源电路耦合的比较电路以及与比较电路耦合的用于控制保护器件动作的执行电路。本实用新型通过浪涌吸收电路对过压保护电路进行保护，通过过压检测电路和比较电路对采集的电网电压进行判断，一旦超过保护阈值则由执行电路控制脱扣线圈动作，切断电网，从而保护用电设备不被高电压损坏。本实用新型的技术方案电路简单、抗干扰能力强。
【专利说明】
过电压保护电路
技术领域
[0001]本实用新型涉及低压电器领域，更具体的说，涉及一种过电压保护电路。
【背景技术】
[0002]由于两相电是从三相电某一相线跟零线组合得到，因此，电网电压常常会存在因接线失误将380V电压施加在230V电路上或电网不稳定造成电源过电压，烧毁断路器下端用电负载的情况。现有市场上对供电线路的过电压保护产品的电子电路存在调试难度高、合格率低、抗干扰能力差的特点。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种电路简单、抗干扰能力强的过电压保护电路。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案:
[0005]—种过电压保护电路，包括用于跟外部电网电路耦合的浪涌吸收电路1、与浪涌吸收电路I耦合的电源电路2;与电源电路2耦合的过压检测电路3、与过压检测电路3和电源电路2耦合的比较电路4以及与比较电路4耦合的用于控制保护器件动作的执行电路5。
[0006]优选的，所述浪涌吸收电路I包括压敏电阻RVl。
[0007]优选的，所述电源电路2包括整流电路，与整流电路耦合的降压电路，与降压电路耦合的稳压电路，稳压电路向比较电路4输出比较的基准电压Vref，并输出基准电源Vcc。
[0008]优选的，所述稳压电路包括串联的第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4;还包括基准电源集成电路ICl;基准电源集成电路ICl的阴极和阳极分别与串联的第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4的两端连接，所述基准电源集成电路ICl的参考端耦合到第三电阻R3和第四电阻R4之间；所述第二电阻R2和第三电阻R3之间耦合到比较电路4输出比较的基准电压Vref，基准电源集成电路ICl与第二电阻R2连接的阴极输出基准电源Vcc。
[0009]优选的，所述的整流电路为全桥整流电路DBl，所述的降压电路包括第一电阻Rl，所述的电源电路2还包括滤波用的第一电容Cl;第一电阻Rl—端与全桥整流电路DBl正极连接，另一端与第二电阻R2—端连接，第二电阻R2另一端经第三电阻R3和第四电阻R4连接到全桥整流电路DBl负极，第一电容Cl两端与串联的第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4的两端并联。
[0010]优选的，所述过压检测电路3包括串接在电源电路2的整流电路的正极和负极之间的第五电阻R5和第六电阻R6，第五电阻R5和第六电阻R6之间親合到比较电路4输出米样电压Va，在第五电阻R5和第六电阻R6之间串联有与脱扣机构联动的第一开关SI。
[0011]优选的，所述过压检测电路3还包括分别与第六电阻R6两端并联的稳压管Dl和第二电容C2。
[0012]优选的，所述比较电路4包括比较器单元，比较器单元包括第一比较器IC2A和第二比较器IC2B，所述第一比较器IC2A的同向输入端耦合到过压检测电路3输出的采样电压Va，其反向输入端耦合到电源电路2输出的基准电压Vref;第一比较器IC2A的输出端耦合到第二比较器IC2B同向输入端;第二比较器IC2B的反向输入端耦合到基准电压Vref;第一比较器IC2A的控制端分别耦合到基准电源Vcc和接地端;所述第二比较器IC2B的输出端通过第七电阻R7与所述执行电路5耦合。
[0013]优选的，所述比较电路4的第一比较器IC2A和第二比较器IC2B之间还设有上电保护电路，上电保护电路包括在电源上电的瞬间使第二比较器IC2B的同向输入端电压Vb处于一个短暂的低电平的第八电阻R8和第三电容C3;所述第八电阻R8—端耦合到基准电源Vcc，所述第三电容C3串联在所述第八电阻R8的另一端和接地端之间；所述第一比较器IC2A的输出端耦合到所述第八电阻R8与第三电容C3之间。
[0014]优选的，所述执行电路5包括串接在电网交流电源正极和接地端的脱扣线圈KA、二极管D2和可控硅SCR;所述可控硅SCR的控制端与比较电路4连接;所述可控硅SCR的控制端和接地端之间还串接有第四电容C4。
[0015]本实用新型通过浪涌吸收电路对过压保护电路进行保护，通过过压检测电路和比较电路对采集的电网电压进行判断，一旦超过保护阈值则由执行电路控制脱扣线圈动作，切断电网，从而保护用电设备不被高电压损坏。本实用新型的技术方案电路简单、抗干扰能力强。电源电路整流后，用一颗基准电源ICl实现输出一个稳定的基准电源和一个基准电压，结构简单可靠性高。过压检测电路是由两个分压电阻对电网电压进行分压取样，用一个电容对分压取样后的信号进行滤波处理，提高电路的抗干扰能力;过压检测电路中还串入一个与脱扣器机构联动的开关，在脱扣器脱扣后断开取样电路，使比较电路不再输出触发信号，确保脱扣线圈不会长期通电而烧毁。由两个比较器组成比较电路，对过压检测电路的取样信号和电源电路提供的基准电压进行比较，当取样的信号大于基准电压时，输出触发信号;在两个比较器的中间加入一级上电保护电路，确保电源上电时电路不会误动作。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型过电压保护电路的原理框图；
[0017]图2是本实用新型过电压保护电路的电路原理示意图。
[0018]其中:1:浪涌吸收电路;2:电源电路;3:过压检测电路;4:比较电路;5:执行电路；Rl:第一电阻;R2:第二电阻;R3:第三电阻;R4:第四电阻;R5:第五电阻;R6:第六电阻;R7:第七电阻;R8:第八电阻;Cl:第一电容;C2:第二电容;C3:第三电容;C4:第四电容;RVl:压敏电阻；DBl;全桥整流电路；ICl:基准电源集成电路；S1:第一开关；Dl:稳压管；D2: 二极管；IC2A:第一比较器;IC2B:第二比较器;KA:脱扣线圈；SCR:可控硅。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图1、2给出的实施例，进一步说明本实用新型的过电压保护电路的【具体实施方式】。本实用新型的过电压保护电路不限于以下实施例的描述。
[0020]本实施方式的过电压保护电路包括用于跟外部电网电路耦合的浪涌吸收电路1、与浪涌吸收电路I耦合的电源电路2;与电源电路2耦合的过压检测电路3、与过压检测电路3和电源电路2耦合的比较电路4以及与比较电路4耦合的用于控制保护器件动作的执行电路5。本实用新型通过浪涌吸收电路对过压保护电路进行保护，通过过压检测电路和比较电路对采集的电网电压进行判断，一旦超过保护阈值则由执行电路控制脱扣线圈动作，切断电网，从而保护用电设备不被高电压损坏。本实用新型的技术方案电路简单、抗干扰能力强。
[0021]具体的，所述浪涌吸收电路I包括压敏电阻RVl，压敏电阻RVl连接在电源输入端的两端。当电网上出现浪涌电压时，压敏电阻RVl对浪涌电压进行吸收，保护后面的电子电路。
[0022]所述电源电路2包括整流电路，与整流电路耦合的降压电路，与降压电路耦合的稳压电路，稳压电路向比较电路4输出比较的基准电压Vref，并输出基准电源Vcc为过电压保护电路提供工作电源。所述稳压电路包括串联的第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4;还包括基准电源集成电路ICl;基准电源集成电路ICl的阴极和阳极分别与串联的第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4的两端连接，所述基准电源集成电路ICl的参考端耦合到第三电阻R3和第四电阻R4之间；所述第二电阻R2和第三电阻R3之间耦合到比较电路4输出比较的基准电压Vref，基准电源集成电路ICl与第二电阻R2连接的阴极输出基准电源Vcc。所述的整流电路为全桥整流电路DBl，所述的降压电路包括第一电阻Rl，所述的电源电路2还包括滤波用的第一电容Cl;第一电阻Rl—端与全桥整流电路DBl正极连接，另一端与第二电阻R2—端连接，第二电阻R2另一端经第三电阻R3和第四电阻R4连接到全桥整流电路DBl负极，第一电容Cl两端与串联的第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4的两端并联。基准电源集成电路ICl可以采用市面上成熟的IC来实现，如TL431。
[0023]电网交流电源经全桥整流电路DBl进行整流，经降压电路的电阻Rl进行降压，再经第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4及基准电源集成电路ICl进行稳压，第一电容Cl对稳压后的电源进行滤波，以给电路提供一个稳定的基准电源Vcc，在第二电阻R2和第三电阻R3之间引出一个基准电压Vref，作为比较电路4的比较用的基准电压Vref。电源电路整流后，用一颗基准电源ICl实现输出一个稳定的基准电源和一个基准电压，结构简单可靠性高。过压检测电路是由两个分压电阻对电网电压进行分压取样，用一个电容对分压取样后的信号进行滤波处理，提高电路的抗干扰能力。
[0024]所述过压检测电路3包括串接在电源电路2的整流电路的正极和负极之间的第五电阻R5和第六电阻R6，第五电阻R5和第六电阻R6之间耦合到比较电路4输出采样电压Va，在第五电阻R5和第六电阻R6之间串联有与脱扣机构联动的第一开关SI。所述过压检测电路3还包括分别与第六电阻R6两端并联的稳压管Dl第二电容C2。
[0025]电网电压经全桥整流电路DBl整流后，由第五电阻R5和第六电阻R6进行分压，由第二电容C2进行滤波后获得一个与电网电压成在比例关系的采样电压Va，作为比较电路4进行过电压判断的依据，稳压管Dl对采样电压Va进行钳压，保护过高的采样电压损坏比较电路4。与脱扣机构联动的第一开关串入第五电阻R5和第六电阻R6中，当电路因过电压保护断开后，第一开关SI断开第五电阻R5和第六电阻R6的取样回路，使Va电平为低电平，小于电源提供的基准电压Vref，比较电路4输出低电平，可控硅SCR在电源电压过零点的时候关断，确保脱扣线圈KA不会长时间通电而烧毁。
[0026]所述比较电路4的两个输入端分别与电源电路2和过压检测电路3电路连接，电源电路2为比较电路4提供基准电压Vref，过压检测电路3为比较电路4提供采样电压Va。所述比较电路4包括比较器单元，所述比较器单元的同向输入端耦合到过压检测电路3输出的采样电压Va;所述比较器单元的反向输入端耦合到电源电路2输出的基准电压Vref。比较器单元包括第一比较器IC2A、第二比较器IC2B和第七电阻R7，所述第一比较器IC2A的同向输入端耦合到所述第一开关SI远离第五电阻R5的一端，其反向输入端耦合到所述第二电阻R2和第三电阻R3之间；第一比较器IC2A的输出端耦合到第二比较器IC2B同向输入端;第二比较器IC2B的反向输入端耦合到基准电压(Vref)即所述第二电阻R2和第三电阻R3之间；第一比较器IC2A的控制端分别耦合到基准电源Vcc和接地端;所述第二比较器IC2B的输出端通过第七电阻R7与所述执行电路5耦合。在第一比较器IC2A和第二比较器IC2B之间还设有上电保护电路，上电保护电路包括在电源上电的瞬间使第二比较器IC2B的同向输入端电压Vb处于一个短暂的低电平的第八电阻R8和第三电容C3;所述第八电阻R8—端耦合到基准电源Vcc，所述第三电容C3串联在所述第八电阻R8的另一端和接地端之间；所述第一比较器IC2A的输出端耦合到所述第八电阻R8与第三电容C3之间。第三电阻R8和第四电容C4的选择，应使在电源上电的瞬间，第二比较器IC2B的同向输入端电压Vb处于一个短暂的低电平，使Vb电平小于电源提供的基准电压Vref，确保上电时电路不会误动作。
[0027]执行电路5包括串接在电网交流电源正极和接地端的脱扣线圈KA、二极管D2和可控硅SCR;所述可控硅SCR的控制端与比较电路4连接，所述第二比较器IC2B的输出端通过第七电阻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间还串接有第四电容C4。
[0028]由集成电路第一比较器IC2A和第二比较器IC2B作为比较电路。当电网电压正常时，与第一比较器IC2A相连的Va小于电源提供的基准电压Vref，集成电路第一比较器IC2A输出低电压，即集成电路第二比较器IC2B的同向输入端电压Vb为低电平，第二比较器IC2B也输出低电平，可控硅SCR不被触发；当电网电压高于设定值时，与第一比较器IC2A相连的Va高于电源提供的基准电压Vref，第二比较器IC2B输出高电压，经第三电容C3滤波后，Vb为高电平，第二比较器IC2B也输出高电平，可控硅SCR被触发。可控硅SCR被触发触发以后，电源经脱扣线圈KA、二极管D2和可控硅SCR构成回路，脱扣线圈KA动作，切断电网电源，保护用电设备。第六电阻R6和第四电容C4起抗干扰作用。
[0029]可选的，本实用新型电源电路的整流电路也可以用稳压二极管或其它稳压电路来进行稳压。比较电路也可以用分立元件搭或用专用电压检测器作为比较电路。
[0030]以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种过电压保护电路，其特征在于:包括用于跟外部电网电路耦合的浪涌吸收电路(I)、与浪涌吸收电路(I)耦合的电源电路(2);与电源电路(2)耦合的过压检测电路(3)、与过压检测电路(3)和电源电路(2)耦合的比较电路(4)以及与比较电路(4)耦合的用于控制保护器件动作的执行电路(5)。2.根据权利要求1所述的过电压保护电路，其特征在于:所述浪涌吸收电路(I)包括压敏电阻(RVl)。3.根据权利要求1所述的过电压保护电路，其特征在于:所述电源电路(2)包括整流电路，与整流电路耦合的降压电路，与降压电路耦合的稳压电路，稳压电路向比较电路(4)输出比较的基准电压(Vref)，并输出基准电源(Vcc)。4.根据权利要求3所述的过电压保护电路，其特征在于:所述稳压电路包括串联的第二电阻(R2)、第三电阻(R3)和第四电阻(R4);还包括基准电源集成电路(ICl);基准电源集成电路(ICl)的阴极和阳极分别与串联的第二电阻(R2)、第三电阻(R3)和第四电阻(R4)的两端连接，所述基准电源集成电路(ICl)的参考端耦合到第三电阻(R3)和第四电阻(R4)之间；所述第二电阻(R2)和第三电阻(R3)之间耦合到比较电路(4)输出比较的基准电压(Vref)，基准电源集成电路(ICl)与第二电阻(R2)连接的阴极输出基准电源(Vcc)。5.根据权利要求4所述的过电压保护电路，其特征在于:所述的整流电路为全桥整流电路(DBl)，所述的降压电路包括第一电阻(Rl)，所述的电源电路(2)还包括滤波用的第一电容(Cl);第一电阻(Rl)—端与全桥整流电路(DBl)正极连接，另一端与第二电阻(R2)—端连接，第二电阻(R2)另一端经第三电阻(R3)和第四电阻(R4)连接到全桥整流电路(DBl)负极，第一电容(Cl)两端与串联的第二电阻(R2)、第三电阻(R3)和第四电阻(R4)的两端并联。6.根据权利要求2-5任一所述的过电压保护电路，其特征在于:所述过压检测电路(3)包括串接在电源电路(2)的整流电路的正极和负极之间的第五电阻(R5)和第六电阻(R6)，第五电阻(R5)和第六电阻(R6)之间耦合到比较电路(4)输出采样电压(Va)，在第五电阻(R5)和第六电阻(R6)之间串联有与脱扣机构联动的第一开关(SI)。7.根据权利要求6所述的过电压保护电路，其特征在于:所述过压检测电路(3)还包括分别与第六电阻(R6)两端并联的稳压管(Dl)和第二电容(C2)。8.根据权利要求1或7所述的过电压保护电路，其特征在于:所述比较电路(4)包括比较器单元，比较器单元包括第一比较器(IC2A)和第二比较器(IC2B)，所述第一比较器(IC2A)的同向输入端耦合到过压检测电路(3)输出的采样电压(Va)，其反向输入端耦合到电源电路(2)输出的基准电压(Vref);第一比较器(IC2A)的输出端耦合到第二比较器(IC2B)同向输入端;第二比较器(IC2B)的反向输入端耦合到基准电压(Vref);第一比较器(IC2A)的控制端分别耦合到基准电源(Vcc)和接地端;所述第二比较器(IC2B)的输出端通过第七电阻(R7)与所述执行电路(5)耦合。9.根据权利要求8所述的过电压保护电路，其特征在于:所述比较电路(4)的第一比较器(IC2A)和第二比较器(IC2B)之间还设有上电保护电路，上电保护电路包括在电源上电的瞬间使第二比较器(IC2B)的同向输入端电压(Vb)处于一个短暂的低电平的第八电阻(R8)和第三电容(C3);所述第八电阻(R8)—端耦合到基准电源(Vcc)，所述第三电容(C3)串联在所述第八电阻(R8)的另一端和接地端之间;所述第一比较器(IC2A)的输出端耦合到所述第八电阻(R8)与第三电容(C3)之间。10.根据权利要求1或8所述的过电压保护电路，其特征在于:所述执行电路(5)包括串接在电网交流电源正极和接地端的脱扣线圈(KA)、二极管(D2)和可控硅(SCR);所述可控硅(SCR)的控制端与比较电路(4)连接;所述可控硅(SCR)的控制端和接地端之间还串接有第四电容(C4)。
【文档编号】H02H3/20GK205453084SQ201521098174
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月25日
【发明人】司莺歌, 徐应军, 唐皓, 杨奎
【申请人】浙江正泰电器股份有限公司