继电器保护电路及灯具的制作方法

本发明涉及继电器保护电路，特别是涉及一种响应速度高、功耗小的继电器保护电路及灯具。

背景技术：

市面上的调光电源通常采用一个继电器控制10-20个灯具的通断，因此，通过继电器的功率很大。由于主功率电源回路容值比较大，导致开机瞬间，如果主回路继电器吸合时触点两端电压较高，将使得吸合瞬态电流达到上百安培。这时很容易将触点烧熔，并出现粘连，大大降低了继电器的使用寿命。

为解决这一问题，可以使用过零检测电路，让继电器在过零点附近吸合，可大大降低吸合瞬态电流，达到提高继电器的使用寿命及解决粘连问题。常见的过零检测电路有非隔离电路和隔离电路。非隔离电路常采用晶体管控制输出过零信号，其存在的问题是电阻消耗功率大，三极管的响应速度慢。隔离电路常采用光耦合器获得过零信号，其弊端除了电阻的消耗功率大外，还有光耦的过零点响应速度慢，同时受光耦的导通电流所限，能够检测到的交流信号幅度范围较窄。常规零点检测电路的弊端导致过零点常常检测不准，不能有效的保护继电器。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种响应速度高、功耗小的继电器保护电路。

一种继电器保护电路，包括分压模块、电压限幅模块及方波输出模块；

所述分压模块的输入端接交流电源、第一输出端和第二输出端对应接所述方波输出模块的第一输入端和第二输入端；所述电压限幅模块的两端分别接所述分压模块第一输出端和所述方波输出模块第一输入端的公共连接点、及所述分压模块第二输出端和所述方波输出模块第二输入端的公共连接点；所述方波输出模块的输出端接所述继电器；所述分压模块用于将输入电压按预定比例分 压后输出给所述方波输出模块；所述电压限幅模块用于将所述方波输出模块的输入电压限定在额定电压；所述方波输出模块用于根据输入的电压信号周期性的输出方波信号。

在其中一个实施例中，所述分压模块包括电阻R1和电阻R2，所述电阻R1一端接交流电源，另一端接所述方波输出模块的第一输入端；所述电阻R2一端接交流电源，另一端接所述方波输出模块的第二输入端。

在其中一个实施例中，所述分压模块用于将输入电压按1:100的预定比例分压。

在其中一个实施例中，所述电压限幅模块包括二极管D1和二极管D2；所述二极管D1和所述二极管D2串联，所述二极管D1负极和所述二极管D2正极的公共连接点接所述分压模块第一输出端和所述方波输出模块第一输入端的公共连接点，所述二极管D1正极和所述二极管D2负极的公共连接点接所述分压模块第二输出端和所述方波输出模块第二输入端的公共连接点。

在其中一个实施例中，所述二极管D1的型号为IN4148；所述二极管D2的型号为IN4148。

在其中一个实施例中，所述方波输出模块包括比较器U1A，所述比较器U1A的同相输入端、反相输入端、输出端对应为所述方波输出模块的第一输入端、第二输入端和输出端。

在其中一个实施例中，所述方波输出模块还包括电阻R3、电阻R4，所述电阻R3的一端接所述比较器U1A的同相输入端，另一端接地；所述电阻R4的一端接所述比较器U1A的反相输入端，另一端接地。

在其中一个实施例中，所述电阻R3的阻值与所述电阻R4的阻值相等。

此外，还提供一种灯具。

一种灯具，包括上述继电器保护电路及继电器，所述继电器保护电路连接所述继电器，所述继电器用于连接所述灯具，所述继电器保护电路用于控制所述继电器的导通与断开，所述继电器用于控制所述灯具的点亮与熄灭。

上述继电器保护电路及灯具通过分压模块将输入电压按预定比例分压后输 出给方波输出模块，因此，方波输出模块能够产生标准的方波。具体的，在交流电的正半周比较器输出高电平，在交流电的负半周比较器输出低电平。电压限幅模块能够使方波输出模块的输入电压在方波输出模块的共模电压范围之内。时间误差仅取决于方波输出模块电平跳变的响应速度和差分电平分辨率，因此，在选定预定比例及方波输出模块后就能够获得较高的响应速度，且功率损耗小。因而，在检测方波信号的上升沿和下降沿就能准确获得零点电压信号，此时驱动继电器闭合或者关断，就能避免继电器触点烧熔，提高继电器的使用寿命。

附图说明

图1为继电器保护电路的模块图；

图2为继电器保护电路的原理图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，为继电器保护电路的模块图。

一种继电器保护电路，包括分压模块101、电压限幅模块102及方波输出模块103。

所述分压模块101的输入端接交流电源、第一输出端和第二输出端对应接所述方波输出模块103的第一输入端和第二输入端；所述电压限幅模块102的两端分别接所述分压模块101第一输出端和所述方波输出模块103第一输入端的公共连接点、及所述分压模块101第二输出端和所述方波输出模块103第二输入端的公共连接点；所述方波输出模块103的输出端接所述继电器；所述分压模块101用于将输入电压按预定比例分压后输出给所述方波输出模块103；所述电压限幅模块102用于将所述方波输出模块103的输入电压限定在额定电压；所述方波输出模块103用于根据输入的电压信号周期性的输出方波信号。

在本实施例中，分压模块101用于将交流电源的输入电压按预定比例分压，因此，能够为后续的方波输出模块103提供统一的参考基准，分别从方波输出模块103的第一输入端、第二输入端连接到接地点。

电压限幅模块102用于将方波输出模块103的输入电压限定在共模电压范围之内。

方波输出模块103用于根据分压模块101分压后的电压信号输出方波信号，而继电器通过捕捉方波输出模块103输出电平的上升沿或下降沿，从而控制自身的导通或断开，达到保护继电器的目的。

上述继电器保护电路通过分压模块101将输入电压按预定比例分压后输出给方波输出模块103，因此，方波输出模块103能够产生标准的方波。具体的，在交流电的正半周比较器输出高电平，在交流电的负半周比较器输出低电平。电压限幅模块102能够使方波输出模块的输入电压在方波输出模块103的共模电压范围之内。时间误差仅取决于方波输出模块103电平跳变的响应速度和差分电平分辨率，因此，在选定预定比例及方波输出模块103后就能够获得较高的响应速度，且功率损耗小。因而，在检测方波信号的上升沿和下降沿就能准确获得零点电压信号，此时驱动继电器闭合或者关断，就能避免继电器触点烧熔，提高继电器的使用寿命。

如图2所示，为继电器保护电路的原理图。

分压模块101包括电阻R1和电阻R2，所述电阻R1一端接交流电源，另一端接所述方波输出模块103的第一输入端；所述电阻R2一端接交流电源，另一端接所述方波输出模块103的第二输入端。

分压模块101用于将输入电压按1:100的预定比例分压。

电压限幅模块102包括二极管D1和二极管D2；所述二极管D1和所述二极管D2串联，所述二极管D1负极和所述二极管D2正极的公共连接点接所述分压模块101第一输出端和所述方波输出模块103第一输入端的公共连接点，所述二极管D1正极和所述二极管D2负极的公共连接点接所述分压模块101第二输出端和所述方波输出模块103第二输入端的公共连接点。

二极管D1的型号为IN4148；二极管D2的型号为IN4148。

方波输出模块103包括比较器U1A，所述比较器U1A的同相输入端、反相输入端、输出端对应为所述方波输出模块103的第一输入端、第二输入端和输出端。

方波输出模块103还包括电阻R3、电阻R4，所述电阻R3的一端接所述比较器U1A的同相输入端，另一端接地；所述电阻R4的一端接所述比较器U1A的反相输入端，另一端接地。

电阻R3的阻值与所述电阻R4的阻值相等。

一种灯具，包括上述继电器保护电路及继电器，继电器保护电路连接继电器，继电器用于连接所述灯具，继电器保护电路用于控制继电器的导通与断开，继电器用于控制灯具的点亮与熄灭。

基于上述所有实施例，继电器保护电路的工作原理如下：

交流电源的输入交流电压峰值311V，采用电阻分压模式，电阻分压比例为1:100。为了能够对比较器U1A、电阻R3和电阻R4组成的差分放大电路提供统一的参考基准，分别从差分输入的+端和-端引一个大电阻到测试系统的“地”，因为是单电源放大考虑到比较器U1A的共模输入信号范围0-(VCC-1.5V)，由于二极管限幅，二极管两端电压最多0.7V，又因为对于去其中间电平连接到地，+端和-端对地输入的电压范围为-0.35V到+0.35V，比较器的输入信号在其共模 电压范围之内。对于交流信号的变化，通过及时捕捉比较器U1A输出电平的上升沿或下降沿，从而控制继电器的通断时机，达到保护继电器的目的。

在实际应用中，使用运放器LM358来代替比较器U1A，其偏置电流为50nA，串接1M的电阻，满足偏置电流的电压为50nA×1M＝50mV。按照ST-LM358资料，其开环频率响应1KHz以下可以达到100db，因此理论上输入1mV的电平依然可以识别，和前边假设相比取50mV，asin(50mV/311)/2/pi/50＝500ns，运放器的SR为0.6V/us，假设转换到4V，需要7us。因此使用运放器LM358的绝对误差为7.5us，而实际上由于每个器件的共性，因此在同步上偏差小于1.5us。相比于交流电的周期20ms，这个误差可以忽略不计，因此本发明电路对交流电的零点捕捉准确性高，能有效的保护继电器。

上述继电器保护电路采用比较器U1A的比较功能来产生标准的方波。在交流电的正半周比较器输出高电平，在交流电的负半周比较器输出低电平。本发明的时间误差仅取决于比较器U1A电平跳变的响应速度和差分电平分辨率，因此只要选择合适的比较器就能获得很高的响应速度，同时本发明电阻功率损耗小，电路简单。只要检测方波信号的上升沿和下降沿就能准确获得零点电压信号，此时驱动继电器闭合或者关断，就能避免继电器触点烧熔，提高继电器的使用寿命。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。