过压保护电路、控制板及用电设备的制作方法

本实用新型涉及开关电源
技术领域：
，特别涉及一种过压保护电路、控制板及用电设备。
背景技术：
：在一些欠发达地区，依然存在电网电压不稳定，时高时低的情况。由于大部分用电设备中的控制电路未加入保护装置，或者保护装置不完善，因此，当电网电压过高时，用电设备依然工作，存在安全隐患。为解决此问题，亟需提出一种过压保护方案，以在电网电压过高时，保护用电设备。现有的过压保护方案包括以下两种：第一种：依赖用电设备中开关电源芯片内部电路实现过压保护。其缺陷是：由于芯片本身工作在高频开关状态，无法精确检测电网供电电压，保护限值范围较宽，因此，当电网电压过高时，用电设备可能依然处于工作状态，过压保护基本失效。第二种：依赖软件控制实现过压保护，通过分压电阻采集电网供电主线电压，并输入至单片机，根据计算过压进行关断等保护动作。其缺陷是：过压保护动作启动延时较长，不能及时开启过压保护。本过压保护电路为克服现有过压保护方案的技术缺陷而提出。技术实现要素：本实用新型的主要目的是提供一种过压保护电路，旨在电网电压过高时，能及时、有效地保护用电设备。为实现上述目的，本实用新型提出的一种过压保护电路，用于对用电设备进行输入过压保护，所述用电设备包括负载装置，以及，为所述负载装置提供工作控制信号的控制模块，所述过压保护电路包括整流滤波电路及压控开关电路；所述整流滤波电路的电源输入端及所述负载装置的电源输入端子用于输入交流电源，所述整流滤波电路的电源输出端与所述压控开关电路的输入端连接，所述压控开关电路的输出端与所述控制模块的输入端连接；其中，所述整流滤波电路，用于对所述交流电源进行整流滤波处理，以输出直流电源；所述压控开关电路，在所述直流电源所对应的电压低于或者等于预设阈值电压时不动作，以使所述直流电源输出；以及，在所述直流电源所对应的电压高于预设阈值电压时动作，以阻止所述直流电源输出；所述控制模块，在输入所述直流电源时，控制所述负载装置工作；以及，在没有输入所述直流电源时，控制所述负载装置停止工作。优选地，所述压控开关电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第二电容、第三电容及稳压芯片；所述第一电阻的第一端为所述压控开关电路的第一输入端，所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第一端、所述第二电容的第一端及所述稳压芯片的基准端互连，所述第二电阻的第二端、所述第二电容的第二端、所述稳压芯片的输入端及所述第三电容的第一端互连，其连接节点为所述压控开关电路的第二输入端，所述稳压芯片的输出端与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述第三电容的第二端连接，其连接节点为所述压控开关电路的输出端。优选地，所述控制模块包括开关电源单元、控制器及继电器，所述开关电源单元的电源输入端为所述控制模块的输入端，所述开关电源单元的电源输出端与所述控制器的电源输入端连接，所述控制器的控制端与所述继电器的输入回路连接，所述继电器的输出回路为所述负载装置提供工作控制信号。优选地，所述开关电源单元包括电源芯片、变压器、第二二极管及第四电容；所述电源芯片的使能端为所述开关电源单元的第一输入端，所述电源芯片的输入端为所述开关电源单元的第二输入端，所述电源芯片的输出端与所述变压器的第二电源输入端连接，所述变压器的第一电源输入端为所述开关电源单元的第三输入端，所述变压器的第一输出端与所述第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极与所述第四电容的第一端连接，其连接节点为所述开关电源单元的第一电源输出端，所述变压器的第二输出端与所述第四电容的第二端连接，其连接节点为所述开关电源单元的第二电源输出端。优选地，所述整流滤波电路包括整流桥及第一电容；所述整流桥的第一电源输入端为所述整流滤波电路的第一电源输入端，所述整流桥的第二电源输入端为所述整流滤波电路的第二输入端，所述整流桥的第一电源输出端与所述第一电容的第一端连接，其连接节点为所述整流滤波电路的第一电源输出端，所述整流桥的第二电源输出端与所述第一电容的第二端连接，其连接节点为所述整流滤波电路的第二电源输出端。本实用新型还提出一种控制板，用于控制用电设备中的负载装置工作，所述控制板包括电路板，设于所述电路板上的控制模块、以及如上所述的过压保护电路，所述过压保护电路设于所述电路板上，所述过压保护电路的电源输入端用于输入交流电源，所述过压保护电路的电源输出端与所述控制模块的输入端连接，所述控制模块用于输出所述负载装置的工作控制信号；其中，所述过压保护电路包括整流滤波电路及压控开关电路；所述整流滤波电路的电源输入端及所述负载装置的电源输入端子用于输入交流电源，所述整流滤波电路的电源输出端与所述压控开关电路的输入端连接，所述压控开关电路的输出端与所述控制模块的输入端连接；其中，所述整流滤波电路，用于对所述交流电源进行整流滤波处理，以输出直流电源；所述压控开关电路，在所述直流电源所对应的电压低于或者等于预设阈值电压时不动作，以使所述直流电源输出；以及，在所述直流电源所对应的电压高于预设阈值电压时动作，以阻止所述直流电源输出。本实用新型还提出一种用电设备，所述用电设备包括负载装置以及如上所述的控制板，所述控制板的电源输入端及所述负载装置的电源输入端子均用于输入交流电源，所述控制板的输出端与所述负载装置的受控端连接。优选地，所述用电设备包括电机、照明灯、或者加热棒。本实用新型技术方案通过采用整流滤波电路及压控开关电路组成过压保护电路，用于对用电设备进行输入过压保护，用电设备包括负载装置，以及，为负载装置提供工作控制信号的控制模块。工作时，整流滤波电路对交流电源进行整流滤波处理，以输出直流电源，当直流电源对应的电压低于或者等于压控开关电路的预设阈值电压时，压控开关电路不动作，直流电源输出至控制模块，控制模块控制负载装置工作，当直流电源对应的电压高于压控开关电路的预设阈值电压时，压控开关电路动作，直流电源停止输出，控制模块控制负载装置停止工作。本实用新型能够实现在电网电压过高时，及时、有效的控制负载装置停止工作，从而实现了对用电设备进行输入过压保护的目的。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本实用新型过压保护电路一实施例的功能模块示意图；图2为本实用新型过压保护电路另一实施例的功能模块示意图图3为本实用新型过压保护电路又一实施例的电路结构示意图；图4为本实用新型控制板一实施例的功能模块示意图；图5为本实用新型用电设备一实施例的功能模块示意图。附图标号说明：标号名称标号名称110过压保护电路C3第三电容120控制模块C4第四电容200负载装置D1整流桥111整流滤波电路D2第二二极管112压控开关电路U1稳压芯片121开关电源单元U2电源芯片122控制器R1第一电阻123继电器R2第二电阻C1第一电容R3第三电阻C2第二电容T1变压器本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明，若在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。请参阅图1，本实用新型提出的一种过压保护电路110，用于对用电设备进行输入过压保护。用电设备包括负载装置200，以及，为负载装置200提供工作控制信号的控制模块130，过压保护电路110包括整流滤波电路111及压控开关电路112；整流滤波电路111的电源输入端及负载装置200的电源输入端子用于输入交流电源，整流滤波电路111的电源输出端与压控开关电路112的输入端连接，压控开关电路112的输出端与控制模块130的输入端连接；其中，整流滤波电路111，用于对交流电源进行整流滤波处理，以输出直流电源；压控开关电路112，在直流电源所对应的电压低于或者等于预设阈值电压时不动作，以使直流电源输出；以及，在直流电源所对应的电压高于预设阈值电压时动作，以阻止直流电源输出；控制模块130，在输入直流电源时，控制负载装置200工作；以及，在没有输入直流电源时，控制负载装置200停止工作。该过压保护电路110工作时，交流电源提供电能给负载装置200，同时整流滤波电路111对交流电源进行整流滤波处理并输出直流电源至压控开关电路112，直流电源对应的电压与压控开关电路112的预设阈值电压进行比较，当直流电源对应的电压低于或者等于压控开关电路112的预设阈值电压时，压控开关电路112不动作，直流电源通过压控开关电路112输出至控制模块120，控制模块120控制负载装置200工作，当直流电源对应的电压高于压控开关电路112的预设阈值电压时，压控开关电路112动作，直流电源停止输出，控制模块120控制负载装置200停止工作。本实用新型能够实现在电网电压过高时，及时、有效的控制负载装置200停止，从而实现对用电设备进行输入过压保护的目的，控制模块120是指具有控制功能的相关电路或者元器件，在此不做限制。如图3所示，在本实用新型过压保护电路又一实施例中，压控开关电路112包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第二电容C2、第三电容C3及稳压芯片U1；第一电阻R1的第一端为压控开关电路112的第一输入端，第一电阻R1的第二端、第二电阻R2的第一端、第二电容C2的第一端及稳压芯片U1的基准端互连，第二电阻R2的第二端、第二电容C2的第二端、稳压芯片U1的输入端及第三电容C3的第一端互连，其连接节点为压控开关电路112的第二输入端，稳压芯片U1的输出端与第三电阻R3的第一端连接，第三电阻R3的第二端与第三电容C3的第二端连接，其连接节点为压控开关电路112的输出端。工作时，第一电阻R1及第二电阻R2对直流电源的电压VCC进行采样，第一电阻R1及第二电阻R2的连接节点电压大小为：需要说明的是，第一电阻R1及第二电阻R2的阻值大小可以根据实际电路需要而任意设定，稳压芯片U1内部设定了基准电压Vref，该电压为压控开关电路112的预设阈值电压，在本实施例中，稳压芯片U1型号为TL431，基准电压Vref等于2.5V，需要说明的是，稳压芯片U1的型号不限于TL431，可根据电路的需求而选择，在此不做限制。当电压V1输出至稳压芯片U1的基准端时，基准电压Vref与电压V1进行比较，根据稳压芯片TL431的特性，在稳压芯片U1基准端输入电压高于基准电压Vref时，稳压芯片U1输出接近2V的电平，在稳压芯片U1基准端输入电压低于或者等于基准电压Vref时，稳压芯片U1输出高电平，因此，当输入电压V1高于基准电压Vref时，压控开关电路112动作，输出的电平信号幅值降低，从而直流电源无输出，控制模块130停止工作，负载装置200无工作控制信号输入不动作。当输入电压V1低于或者等于基准电压Vref时，压控开关电路112不动作，输出恒定的高电平信号，从而直流电源输出至控制模块130，控制模块130工作输出工作控制信号，负载装置200接收到工作控制信号后工作，从而实现了对控制模块120以及负载装置200的过压保护目的，并且，并联的第二电容C2可以吸收稳压芯片U1的齐纳噪声，以改善稳压芯片U1的输出特性。如图2所示，进一步的，控制模块130包括开关电源单元121、控制器122及继电器123，开关电源单元121的电源输入端为控制模块130的输入端，开关电源单元121的电源输出端与控制器122的电源输入端连接，控制器122的控制端与继电器123的输入回路连接，继电器123的输出回路为负载装置200提供工作控制信号。具体的，当输入的直流电源对应的电压低于或者等于压控开关电路112的预设阈值电压时，压控开关电路112不动作，直流电源输出至开关电源单元121，开关电源单元121对输入的直流电源进行降压滤波处理，并输出稳定的驱动电源至控制器122，控制器122接收到驱动电源后，输出控制电流至继电器123，继电器123的常开触点通电吸合，从而负载装置200接收到工作控制信号开始进行工作。当输入的直流电源对应的电压高于压控开关电路112的预设阈值电压时，压控开关电路112动作，开关电源单元121无直流电源输入，因此控制器122无驱动电源接入，继电器123无控制电流输入，继电器123的常开触点断开，负载装置不工作，继电器123具有动作快、工作稳定、在电网发生过压时，继电器123可以在瞬间停止输出负载装置的工作控制信号，以使负载装置停止工作。如图3所示，在本实用新型过压保护电路另一实施例中，开关电源单元121包括电源芯片U2、变压器T1、第二二极管D2及第四电容C4；电源芯片U2的使能端为开关电源单元121的第一输入端，电源芯片U2的输入端为开关电源单元121的第二输入端，电源芯片U2的输出端与变压器T1的第二电源输入端连接，变压器T1的第一电源输入端为开关电源单元121的第三输入端，变压器T1的第一输出端与第二二极管D2的正极连接，第二二极管D2的负极与第四电容C4的第一端连接，其连接节点为开关电源单元121的第一电源输出端，变压器T1的第二输出端与第四电容C4的第二端连接，其连接节点为开关电源单元121的第二电源输出端。具体的，本实施例中，电源芯片U2的使能端与压控开关电路112的输出端连接，当电压V1低于或者等于压控开关电路20的基准电压Vref时，压控开关电路20不动作，恒定输出高电平，电源芯片U2的使能端电压保持不变，电源芯片U2正常工作，其内置开关管保持导通，直流电源通过压控开关电路112输出至变压器T1，控制器122以及负载装置200正常工作，当电压V1高于压控开关电路112的基准电压Vref时，压控开关电路20动作，输出约为2V的电平信号，电源芯片U2的使能端电压被拉低，电源芯片U2停止工作，其内置开关管停止振荡，开关管上桥臂不会产生高于电源电压的振荡电压，避免电源芯片U2因过压而损毁，并且变压器T1无电源输入，控制器122停止工作，所控制的负载装置200也停止工作，从而保护了电源芯片U2、控制器122以及负载装置200。变压器T1用于对输入的直流电源进行降压以提供适用于控制器122工作的驱动电源，根据不同控制器122的驱动电源不同，可以选择不同变比的变压器T1，第一二极管D2与第四电容C4用于对降压后的电压进行滤波处理，防止谐波输出至控制器122，造成继电器123的误动作。优选地，整流滤波电路111包括整流桥D1及第一电容C1；整流桥D1的第一电源输入端为整流滤波电路111的第一电源输入端，整流桥D1的第二电源输入端为整流滤波电路111的第二输入端，整流桥D1的第一电源输出端与第一电容C1的第一端连接，其连接节点为整流滤波电路111的第一电源输出端，整流桥D1的第二电源输出端与第一电容C1的第二端连接，其连接节点为整流滤波电路111的第二电源输出端。本实施例中，整流桥D2用于将交流电源进行整流，第一电容C1用于将整流后的电压进行滤波处理，从而减少谐波输入，整流滤波后的直流电源输出至压控开关电路112。以下，结合图1至图3，说明本实用新型过压保护电路的工作原理：首先，电网电压经过整流滤波电路111整流滤波后输出给压控开关电路112。然后，压控开关电路112根据输入的直流电源对应的电压进行相应的动作，根据稳压芯片U1的特性，当输出电压V1高于稳压芯片U1的基准电压Vref时，稳压芯片U1动作，输出低电平，以阻止直流电源输出至控制模块120，当输出电压V1低于或者等于稳压芯片U1的基准电压Vref时，稳压芯片U1不动作恒定输出高电平，以使直流电源输出至控制模块120。最后，控制模块120根据接收到的直流电源控制负载装置200工作，以及在无直流电源输入时，控制负载装置200停止工作。本实用新型过压保护电路110可实现在电网电压过高时，快速、可靠的切断控制模块120的电源输入，从而控制负载装置200停止工作，解决了电源芯片U2、控制模块120以及负载装置200因输入电压过高而造成损坏的问题。如图4所示，本实用新型还提出一种控制板100，用于控制用电设备中的负载装置200工作，所述控制板100包括电路板，设于电路板上的控制模块120、以及如上所述的过压保护电路110，该过压保护电路110的具体结构参照上述实施例，由于本控制板100采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述，过压保护电路110设于所述电路板上，过压保护电路110的电源输入端用于输入交流电源，过压保护电路110的电源输出端与控制模块120的输入端连接，控制模块120用于输出负载装置200的工作控制信号。需要说明的是，过压保护电路110的输入端输入交流电源，并经过转换为控制模块120提供稳定的驱动电源，控制模块120用于输出工作控制信号控制负载装置200的工作，比如加热，照明等，当电网电压过高时，过压保护电路110停止工作，控制模块120无电源输入，控制板100不工作，当电网电压正常时，过压保护电路110正常输出电源至控制模块120，控制板100输出工作控制信号控制用电设备工作，从而实现了在电网电压过高时保护控制板100100的目的，此外，过压保护电路110与控制模块120集成在电路板上，以节约成本及空间。如图5所示，本实用新型还提出一种用电设备，用电设备包括负载装置200以及如上所述的控制板100，控制板100的电源输入端及负载装置200的电源输入端子均用于输入交流电源，控制板100的输出端与负载装置200的受控端连接。工作时，交流电源为用电设备的负载装置200以及控制板100提供驱动电源，控制板100输出工作控制信号控制负载装置200的工作，当电网电压过高时，控制板100无工作控制信号输出，负载装置200不动作，当电网电压正常时，控制板100输出工作控制信号至负载装置200，负载装置200正常工作，从而实现了在电网电压过高时保护用电设备的目的。优选地，用电设备包括电机、照明灯、或者加热棒。需要说明的是，用电设备包括控制单元以及执行单元的家用电器设备，例如照明灯、加热棒以及电机等，在此不做具体限制。以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本实用新型的专利保护范围内。当前第1页1 2 3