专利名称：电源插座保护电路的制作方法
技术领域：
本发明关于一种电源插座的保护电路，特别是关于一种具有交流电源插座的保护 电路。
背景技术：
AC (alternating current,交流)电源插座通常输出220VAC或IIOVac等对人体有 危险的电压，所以对于安全要求高的场合如车用AC交流电压输出插座，常会采用一些特殊 的防护措施，如悬浮供电、插入口加防护盖、AC电源插座内部带微动开关等。但即便采取了 这些防护措施，当儿童双手分别用类似金属筷棒同时插入AC电源插座就会造成触电(等同 于电器插入)，这种意外目前还没有有效的防范技术。综上所述，可知先前技术的交流电源插座存在用手将类似金属筷棒插入交流电源 插座会造成触电而没有对此进行采取有效防范措施的问题，因此实有必要提出改进的技术 手段，来解决此一问题。
发明内容
为克服上述现有技术存在的用手将类似金属筷棒插入电源插座会造成触电的缺 点，本发明的主要目的在于提供一种电源插座保护电路，其通过采用负载自动侦测电路对 连接于交流电源插座的负载进行自动侦测及起动按钮的配合使用，使得只有在侦测到负载 并且同时起动按钮按下时，才启动高压交流电源输出，保证了交流电源插座在儿童接触时 的安全性。为达上述及其它目的，本发明一种电源插座保护电路，包含开关控制电路，用于输出高功率高压交流电压，其输入端连接一直流电源或一交 流电源，输出端连接至至该负载自动侦测电路；负载自动侦测电路，其输入端连接至该开关控制电路，输出端连接至该电源插座 的输出端，用于检测该电源插座的输出端是否连接有负载；以及起动按钮，连接于该开关控制电路，并产生开关启动信号；其中，该负载自动侦测电路还连接至该开关控制电路，并反馈一负载信号至该开 关控制电路，由该负载信号与该起动按钮共同控制该开关控制电路是否输出高压交流电 压。进一步地，当该负载信号为高电平且该起动按钮闭合时，该开关控制电路正常工 作，输出该高功率高压交流电压，只要负载信号存在，起动按钮释放断开后，高功率高压交 流电压仍保持输出；反之，则该开关控制电路不输出该高功率高压交流电压。进一步地，当该负载自动侦测电路侦测到该电源插座的输出端连接有负载时，该 负载信号为高电平。进一步地，当该开关控制电路的输入端连接该直流电源时，该开关控制电路为一 直流/交流逆变器。
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另一方面，当该开关控制电路的输入端连接该交流电源时，该开关控制电路至少 包括起动电路，其输入端连接于该负载自动侦测电路与该起动按钮，用于将该负载自 动侦测电路反馈的负载信号与该开关启动信号进行控制处理后，输出一控制信号；以及交流输出控制电路，连接于该交流电源与该负载自动侦测电路之间，并与该起动 电路连接，该交流输出控制电路在该控制信号的控制下，控制是否输出该高功率高压交流 电压，其中，该控制信号只有在该负载信号与该开关启动信号同时存在时，输出才开始 有效，并在该起动按钮释放后仍然有效，只有在该负载信号消失后才会失效。进一步地，当该负载信号为高电平且该起动按钮闭合时，该起动电路输出高电平 的控制信号，该高电平的控制信号控制该交流输出控制电路输出该高功率高压交流电压。该交流输出控制电路进一步包括辅助电源，提供该起动电路电源；开关控制三极管，该开关控制三极管基极通过一第三电阻与该起动电路连接，集 电极连接一继电器，发射极接地；继电器，连接于该开关控制三极管与该辅助电源之间，当该开关控制三极管导通 时，该继电器线圈产生电流；第一电阻与第一开关并联连接于该交流电源的第一输入端与该负载自动侦测电 路之间；以及第二电阻与第二开关并联连接于该交流电源的第二输入端与该负载侦测电路之 间，其中，当该继电器线圈产生电流时，该第一开关与该第二开关吸合，当该继电器线 圈无电流时，该第一开关与该第二开关断开。进一步地，该开关控制电路具有第一输出端与第二输出端，该第一输出端与该负 载自动侦测电路之间接有第一二极管，该第一二极管正极接地，负极接于该交流输出控制 电路的第一输出端；该第二输出端于该负载自动侦测电路之间接有一第二二极管，该第 二二极管正极接地，负极接于该交流输出控制电路的第二输出端。进一步地，该继电器的线包上连接一反向保护二极管，该反向保护二极管正极与 该集电极相连。进一步地，该开关控制三极管的基极与地之间还连接一第四电阻。进一步地，该第一电阻与该第二电阻为不低于IlOkQ的高阻。与现有技术相比，本发明一种电源插座保护电路通过负载自动侦测电路反馈负载 信号至开关控制电路，并将起动按钮与开关控制电路连接，使得开关控制电路由负载信号 与起动按钮共同控制是否正常工作以输出高功率高压交流电压，该负载信号与起动按钮产 生的控制信号只有在负载和起动按钮信号同时存在时，输出才开始有效(控制AC输出)，并 在启动按钮释放后仍然有效，只有在负载信号消失后才会失效(控制AC输出关闭)，而单独 按启动按钮无负载信号时无法启动AC输出，这样保证了仅单人双手同时接触交流电源插 座的交流输出金属片时，其无法同时按起动按钮，而当按起动按钮时，单人又无法同时接触 AC输出来产生负载信号，这样AC输出也就无法启动，保证了电源插座在儿童接触时的安全性。
图1为本发明电源插座保护电路的电路结构示意图；图2为本发明电源插座保护电路第一较佳实施例的电路结构图；图3为本发明电源插座保护电路第二较佳实施例的电路结构图。
具体实施例方式以下通过特定的具体实例并结合
本发明的实施方式，本领域技术人员可 由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同 的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离 本发明的精神下进行各种修饰与变更。图1为本发明电源插座保护电路的电路结构示意图。如图1所示，本发明一种电 源插座保护电路，包括开关控制电路101，开关控制电路101具有连接至一直流电源或交 流电源(DC/AC输入)的第一输入端mi与第二输入端IN2，其通过第一输出端OUTl与第二 输出端0UT2连接至一负载自动侦测电路；负载自动侦测电路102，其输入端连接至开关控 制电路101，输出端连接至电源插座的输出端，用于检测该电源插座的输出端是否连接有负 载，同时，负载自动侦测电路102还与开关控制电路101相连接，当该电源插座的输出端连 接有负载时，该负载自动侦测电路102反馈一高电平的负载信号至该开关控制电路，对于 负载自动侦测电路102的具体电路结构，已于专利申请号为200912058678. 9的专利申请中 详细揭露，在此不予赘述；以及设置于插座面板上的一起动按钮103，连接于该开关控制电 路101，其中，开关控制电路101由该负载信号与该起动按钮共同控制，即，输入至开关控制 电路101的直流电压或交流电压经过开关控制电路101进行控制处理后，由该负载信号与 该起动按钮共同控制，以确定是否输出高功率高压交流电压至负载。具体来说，当负载自动 侦测电路102侦测到电源插座的输出端连接有负载时，即反馈一高电平的负载信号至开关 控制电路101，此时若按下起动按钮，起动按钮开关导通，此开关导通将产生一高电平或低 电平开关启动信号，该高电平的负载信号与开关启动信号共同作用产生一控制信号，控制 开关控制电路101正常工作，高功率高压交流电压通过负载自动侦测电路102被输出至负 载，即该控制信号只有在负载信号和开关启动信号同时存在时，AC输出才开始有效(控制 AC输出)，并在起动按钮释放后仍然有效，只有在负载信号消失后才会失效(控制AC输出 关闭)，而单独按启动按钮无负载信号时无法启动AC输出。以下将通过本发明电源插座保护电路的第一较佳实施例对本发明进一步进行描 述。图2为本发明电源插座保护电路第一较佳实施例的电路结构图。由于本发明的电源插 座保护电路可以应用于例如车用逆变器的场合，在该场合下，其输入为12V或24V等直流低 电压，因此，本发明第一较佳实施例中，开关控制电路101为一DC/AC逆变器(直流/交流逆 变器)，其第一输入端mi与第二输入端IN2连接至一直流低电压(如12V或24V)的直流 电源，该直流低电压通过DC/AC逆变器可以输出高压交流电压(如220V或110V)至负载。 当负载自动侦测电路102侦测到本发明交流电源插座的输出端连接有负载时，将反馈一高 电平的负载信号至该DC/AC逆变器，此时，若起动按钮103按下，将产生一高电平或低电平
6的开关启动信号至该DC/AC逆变器，则高电平的负载信号与开关启动信号共同作用产生一 控制信号，允许DC/AC逆变器正常工作，输出高功率高压交流电压。该控制信号只有在负载 信号和开关启动信号同时存在时，输出才开始有效(控制AC输出)，并在启动按钮释放后 仍然有效，只有在负载信号消失后才会失效(控制AC输出关闭)，而单独按启动按钮无负 载信号时无法启动AC输出。可见，本发明第一较佳实施例主要是通过负载自动侦测电路与 起动按钮组合使用，使得DC/AC逆变器只有在负载信号为高电平且按下起动按钮的情况下 才正常工作，输出高功率高压交流电压，并在启动按钮释放后仍然能有效正常工作，只有在 负载信号消失后才会控制AC输出关闭，而单独按启动按钮无负载信号时无法启动AC输出， 这样保证了仅单人双手同时接触交流电源插座的交流输出金属片时，其无法同时按启动按 钮；而当按启动按钮时，单人又无法同时接触AC输出来产生负载信号，这样AC输出也就无 法启动，保证了电源插座在儿童接触时的安全性。图3为本发明电源插座保护电路第二较佳实施例的电路结构图。以下将配合图3 对本发明进一步进行描述。在与本发明第一较佳实施例不同的是，本发明第二较佳实施例 中，与开关控制电路101的第一输入端mi与第二输入端IN2相连的为交流电源，相应于 此，开关控制电路101进一步包括起动电路201，由一辅助电源V供电，起动电路201输入 端连接于负载自动侦测电路102与起动按钮103，接收负载自动侦测电路101反馈的负载信 号以及起动按钮103被按下时产生的高电平或低电平的开关启动信号，并用于将负载信号 与开关启动信号进行控制处理后，输出一控制信号；以及交流输出控制电路202，连接于该 交流电源与负载自动侦测电路102之间，并与该起动电路201连接以接收控制信号，并由该 控制信号控制是否输出高功率高压交流电压至负载。具体来说，在本发明第二较佳实施例中，交流输出控制电路202还包括一开关控 制三极管Tl，该开关控制三极管Tl基极通过第三电阻R3 (分压电阻)与起动电路201连 接，接收起动电路201输出的控制信号，其集电极连接一继电器，发射极接地；一继电器，连 接于开关控制三极管Tl与一辅助电源之间，当开关控制三极管Tl导通时，该继电器线圈产 生电流；第一电阻Rl与第一开关Sl并联连接于第一输入端mi与负载自动侦测电路102 之间；以及第二电阻R2与第二开关S2并联连接于第二输入端IN2与负载自动侦测电路102 之间。当负载自动侦测电路102侦测到本发明交流电源插座的输出端接有负载时，则反馈 一高电平的负载信号至起动电路201，此时若按下起动按钮103产生一高电平或低电平的 开关启动信号，起动电路201自锁，起动电路201将输出一高电平的控制信号，高电平的控 制信号使得开关控制三极管Tl导通，此时继电器线圈产生电流，第一开关Sl与该第二开关 S2吸合，输出高功率高压交流电压，此时仅须负载信号即可维持交流电压输出，起动按钮只 起启动作用，当负载信号消失则AC输出被关闭。而当电源插座的输出端无负载时或起动按 钮103未按下时，控制信号为低(无效)，开关控制三极管Tl截止，该继电器线圈无电流，该 第一开关Sl与该第二开关S2断开，无法输出高功率高压交流电压。在本发明第二较佳实施例中，第一电阻Rl与第二电阻R2均为高阻，这样可以保证 在初始接通时，交流电源(AC)可以通过第一电阻Rl与第二电阻R2提供负载侦测电流，但 此电流远小于人体安全电流，仅为ImA以下。触电是电流通过人体产生危害，只有电压是没 有危害的，在220V电压时小于ImA的电流只有麻的感觉，因此，设定Rl和R2的值满足I = VAC/ (R1+R2+RL) < 1mA, RL+R1+R2 > VAC/1 > 220v/lmA = 220k Ω。
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其中VAC为交流电压，RL为负载电阻，取RL = 0，Rl = R2 = IlOkQ，因此，较佳的 是，第一电阻Rl与第二电阻R2最好为不低于IlOkQ的高阻，此电阻应注意符合安规要求 以避免高压打火或发热烧毁。在本发明第二较佳实施例中，交流输出控制电路202的第一输出端0UT1、第二输 出端0UT2与负载自动侦测电路102之间分别连接一第一二极管Dl与第二二极管D2，第 一二极管Dl正极接地，负极接于该交流输出控制电路的第一输出端；第二二极管D2正极接 地，负极接于该交流输出控制电路的第二输出端，本发明第二较佳实施例通过第一二极管 Dl与第二二极管D2限制交流电源的两线路相对起动电路地为正电压，这样负载自动侦测 电路102就能正常工作。另外，为更好的实现本发明，本发明第二较佳实施例中，继电器的线包上连接一反 向保护二极管D3，该反向保护二极管D3正极与开关控制三极管Tl的集电极相连，该反相 保护二极管的负极接电源正极，开关控制三极管Tl的基极与地之间还连接一第四电阻R4， 第四电阻R4和第三电阻R3组成分压电路，以保证开关控制三极管Tl在启动信号(“0”或 “1”逻辑信号)控制下工作于开关状态(导通或截止)。以下将通过本发明第二较佳实施例的不同工作状态来进一步说明本发明。本发明 第二较佳实施例中，当电源插座接通交流电源电网(AC输入电网)后，有四种情况a、无负载，起动按钮未按下；b、无负载，起动按钮已按下；C、有负载，起动按钮未按下；d、有负载，起动按钮已按下过(未释放或已释放)当出现d情况时，即负载已存在，此时负载自动侦测电路102输出一个高电平的负 载信号给起动电路201，若此时，起动按钮按下产生高电平或低电平的开关启动信号，高电 平的负载信号与开关启动信号经起动电路201处理后，则输出一个高电平的控制信号(与 起动按钮的开关启动信号不再有关，但受负载信号控制)至开关控制三极管Tl，开关控制 三极管Tl导通，继电器线圈有电流，使得第一开关Sl与第二开关S2吸合，交流电源电网来 的交流输入通过无损的第一开关Sl和第二开关S2被送至负载，由于在a、b、c三种情况下， 负载信号和开关启动信号(起动按钮闭合产生)至少有一个不满足，起动电路201不能正 确送出控制信号，则交流电压不能经由低损/无损开关送至输出端，从而避免触电。可见，本发明一种电源插座保护电路通过负载自动侦测电路反馈负载信号至开 关控制电路，并将起动按钮与开关控制电路连接，使得开关控制电路由负载信号与起动按 钮共同控制是否工作以输出高功率高压交流电压，并在起动按钮释放后仍然能有效正常工 作，只有在负载信号消失后才会控制AC输出关闭，而单独按启动按钮无负载信号时无法启 动AC输出，这样保证了仅单人双手同时接触交流电源插座的交流输出金属片时，其无法同 时按启动按钮；而当按启动按钮时，单人又无法同时接触AC输出来产生负载信号，这样AC 输出也就无法启动，保证了电源插座在儿童接触时的安全性。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本 领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此， 本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
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权利要求
一种电源插座保护电路，包含开关控制电路，用于输出高功率高压交流电压，其输入端连接一直流电源或一交流电源，输出端连接至负载自动侦测电路；负载自动侦测电路，其输入端连接至该开关控制电路，输出端连接至该电源插座的输出端，用于检测该电源插座的输出端是否连接有负载；以及起动按钮，连接于该开关控制电路，并产生开关启动信号；其中，该负载自动侦测电路还连接至该开关控制电路，并反馈一负载信号至该开关控制电路，由该负载信号与该开关启动信号共同控制该开关控制电路是否输出该高功率高压交流电压。
2.如权利要求1所述的电源插座保护电路，其特征在于当该负载信号为高电平且该 起动按钮闭合时，该开关控制电路正常工作，输出该高功率高压交流电压，只要该负载信号 存在，该起动按钮断开后，该高功率高压交流电压仍保持输出；反之，则该开关控制电路不 输出该高功率高压交流电压。
3.如权利要求2所述的电源插座保护电路，其特征在于当该负载自动侦测电路侦测 到该电源插座的输出端连接有负载时，该负载信号为高电平。
4.如权利要求3所述的电源插座保护电路，其特征在于，当该开关控制电路的输入端 连接该直流电源时，该开关控制电路为一直流/交流逆变器。
5.如权利要求3所述的电源插座保护电路，其特征在于当该开关控制电路的输入端 连接该交流电源时，该开关控制电路至少包括起动电路，其输入端连接于该负载自动侦测电路与该起动按钮，用于将该负载自动侦 测电路反馈的负载信号与该开关启动信号进行控制处理后，输出一控制信号；以及交流输出控制电路，连接于该交流电源与该负载自动侦测电路之间，并与该起动电路 连接，该交流输出控制电路在该控制信号的控制下，控制是否输出该高功率高压交流电压， 其中，该控制信号只有在该负载信号与该开关启动信号同时存在时，输出才开始有效， 并在该起动按钮释放后仍然有效，只有在该负载信号消失后才会失效。
6.如权利要求5所述的电源插座保护电路，其特征在于当该负载信号为高电平且该 起动按钮闭合时，该起动电路输出高电平的控制信号，该高电平的控制信号控制该交流输 出控制电路输出该高功率高压交流电压。
7.如权利要求6所述的电源插座保护电路，其特征在于该交流输出控制电路进一步 包括辅助电源，提供该起动电路电源；开关控制三极管，该开关控制三极管基极通过一第三电阻与该起动电路连接，集电极 连接一继电器，发射极接地；继电器，连接于该开关控制三极管与该辅助电源之间，当该开关控制三极管导通时，该 继电器线圈产生电流；第一电阻与第一开关并联连接于该交流电源的第一输入端与该负载自动侦测电路之 间；以及第二电阻与第二开关并联连接于该交流电源的第二输入端与该负载侦测电路之间， 其中，当该继电器线圈产生电流时，该第一开关与该第二开关吸合，当该继电器线圈无电流时，该第一开关与该第二开关断开。
8.如权利要求7所述的电源插座保护电路，其特征在于该开关控制电路具有第一输 出端与第二输出端，该第一输出端与该负载自动侦测电路之间接有第一二极管，该第一二 极管正极接地，负极接于该交流输出控制电路的第一输出端；该第二输出端于该负载自动 侦测电路之间接有一第二二极管，该第二二极管正极接地，负极接于该交流输出控制电路 的第二输出端。
9.如权利要求8所述的电源插座保护电路，其特征在于该继电器的线包上连接一反 向保护二极管，该反向保护二极管正极与该集电极相连。
10.如权利要求9所述的电源插座保护电路，其特征在于该开关控制三极管的基极与 地之间还连接一第四电阻。
11.如权利要求10所述的电源插座保护电路，其特征在于该第一电阻与该第二电阻 为不低于IlOkQ的高阻。
全文摘要
本发明公开一种电源插座保护电路，包含开关控制电路，其输入端连接一直流电源或一交流电源；负载自动侦测电路，其输入端连接至该开关控制电路，输出端连接至该电源插座的输出端，用于检测该电源插座的输出端是否连接有负载，并反馈一负载信号至该开关控制电路；以及连接于该开关控制电路的起动按钮，由该负载信号与该起动按钮共同控制该开关控制电路是否输出高功率高压交流电压，本发明通过负载自动侦测电路与起动按钮组合使用，保证了电源插座在儿童接触时的安全性。
文档编号H01R13/66GK101916977SQ20101024169
公开日2010年12月15日 申请日期2010年7月30日 优先权日2010年7月30日
发明者洪伟弼, 陆元成 申请人:纽福克斯光电科技(上海)有限公司