一種市電電壓保護電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種市電電壓保護電路，該電路包括：電源電路、電壓比較電路、電壓采樣電路和電壓選擇控制電路；電源電路的輸入端與市電相連，將市電轉換后的直流電壓分別輸出給電壓比較電路和電壓采樣電路；當輸入的直流電壓大于基準電壓時，電壓比較電路向電壓選擇控制電路輸出第一控制信號；當輸入的直流電壓超過電路內(nèi)部設定范圍時，電壓采樣電路向電壓選擇控制電路輸出第二控制信號；電壓選擇控制電路在接收到第一控制信號和第二控制信號中的任一個時切斷市電與負載系統(tǒng)的通路。本實用新型針對目前家庭用電保護電路大部分是電流保護的情況，提出了一種切實可行的電壓保護電路，能夠快速有效的實現(xiàn)對市電電壓的保護。
【專利說明】—種市電電壓保護電路

【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及電路設計領域，尤其涉及一種市電電壓保護電路。

【背景技術】
[0002]近年來，隨著電子科學技術的發(fā)展，電氣設備大范圍普及，給日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科技等領域帶來了革命性的變化，推動了社會的進步，也使得人們的生活質(zhì)量大巾畐提聞。
[0003]在電氣化時代給人們帶來便利的同時，隨著接入電網(wǎng)的用戶的增多和用戶電器的多樣化，造成了電網(wǎng)電壓的不穩(wěn)定，忽高忽低的電壓成了損壞電氣設備的主要因素。如何在電壓變化較大時保護好連入市電的用電設備，成了人們現(xiàn)在研究的一個方向。
[0004]目前常見的保護電路包括過電流保護電路和電壓保護電路。過電流保護電路是利用保險絲、熔斷電阻器、熱敏電阻等通過在用電設備的穩(wěn)壓器開關中進行過電流保護來避免用電設備因電流過大而損壞，適用于小功率用電設備；而目前常見的電壓保護電路往往只能針對過壓或欠壓二者其中之一的情況進行保護，其穩(wěn)定性和有效性不能同時保證。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述問題，本實用新型提供了一種市電電壓保護電路，以解決上述問題或者至少部分地解決上述問題。
[0006]本實用新型提供了一種市電電壓保護電路，包括:電源電路、電壓比較電路、電壓采樣電路和電壓選擇控制電路；
[0007]所述電源電路的輸入端與輸入負載系統(tǒng)的市電相連，將市電轉換為直流電后，將直流電壓分別輸出給所述電壓比較電路和所述電壓采樣電路；
[0008]所述電壓比較電路將輸入的直流電壓與基準電壓相比較，當輸入的直流電壓大于基準電壓時，所述電壓比較電路向所述電壓選擇控制電路輸出第一控制信號；
[0009]所述電壓采樣電路對輸入的直流電壓進行采樣比較，當輸入的直流電壓大于所述電壓采樣電路內(nèi)部設定的最大值時，或者，當輸入的直流電壓小于所述電壓采樣電路內(nèi)部設定的最小值時，所述電壓采樣電路向所述電壓選擇控制電路輸出第二控制信號；
[0010]所述電壓選擇控制電路在接收到所述第一控制信號和所述第二控制信號中的任一個時切斷市電與負載系統(tǒng)的通路。
[0011]可選地，所述電源電路將市電轉換為直流電之前，先將市電轉換為低壓交流電，然后將低壓交流電轉換為直流電。
[0012]可選地，所述電源電路包括:變壓線圈、整流電路和濾波電路；
[0013]所述變壓線圈的輸入端與市電相連，所述變壓線圈的輸出端與所述整流電路的輸入端相連；
[0014]所述整流電路的輸出端與所述濾波電路的輸入端相連；
[0015]所述濾波電路的輸出端與所述電壓比較電路的輸入端以及所述電壓采樣電路的輸入端相連。
[0016]可選地，所述整流電路為半波整流電路；或者，所述整流電路為橋式整流電路。
[0017]可選地，所述濾波電路為電容濾波電路；或者，所述濾波電路為電感濾波電路。
[0018]可選地，所述電壓比較電路包括:第一可變電阻、電壓基準源和電壓比較器；
[0019]所述第一可變電阻的一固定端與所述電源電路的輸出端正極相連，所述第一可變電阻的另一固定端接地，所述第一可變電阻的滑動端與所述電壓比較器的正相輸入端相連；
[0020]所述電壓基準源的輸出端與所述電壓比較器的反相輸入端相連，所述電壓基準源的低壓輸入端接地；
[0021]所述電壓比較器的輸出端與所述電壓選擇控制電路的輸入端相連。
[0022]可選地，所述電壓采樣電路包括:第二可變電阻和微控制單元MCU ；
[0023]所述第二可變電阻的一固定端與所述電源電路的輸出端正極相連，所述第二可變電阻的另一固定端接地，所述第二可變電阻的滑動端與所述微控制單元MCU的采樣信號輸入端相連；
[0024]所述微控制單元MCU的電源輸入端與所述電源電路的輸出端正極相連，所述微控制單元MCU的輸出端與所述電壓選擇控制電路的輸入端相連。
[0025]可選地，所述電壓采樣電路進一步包括:
[0026]在所述微控制單元MCU的電源輸入端與所述電源電路的輸出端正極之間的通路中連入穩(wěn)壓器；
[0027]所述穩(wěn)壓器的輸入端與所述電源電路的輸出端正極以及所述第二可變電阻的一固定端相連，所述穩(wěn)壓器的輸出端與所述微控制單元MCU的電源輸入端相連。
[0028]可選地，所述電壓選擇控制電路包括:或門電路、MOS管和繼電器；
[0029]所述或門電路的輸入端與所述電壓比較器的輸出端以及所述微控制單元MCU的輸出端相連，所述或門電路的輸出端與所述MOS管的柵極相連；
[0030]所述MOS管的漏極與所述繼電器的一端相連，所述MOS管的源極接地；
[0031]所述繼電器的另一端與所述電源電路的輸出端正極相連。
[0032]可選地，所述電壓選擇控制電路進一步包括:第三電阻；
[0033]所述第三電阻的一端與所述或門電路的輸出端以及所述MOS管的柵極相連，所述第三電阻的另一端與所述MOS管的源極相連，二者共同接地。
[0034]綜上所述，與現(xiàn)有技術相比，本實用新型提供的市電電壓保護電路利用電壓比較電路和電壓采樣電路進行雙重保護，一方面能夠提高了電壓保護的效率、有效性和穩(wěn)定性，另一方面能夠?qū)崿F(xiàn)對市電電壓過壓和欠壓兩種情況的同時保護。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1是本實用新型一個實施例中的一種市電電壓保護電路的結構示意圖；
[0036]圖2是本實用新型另一個實施例中的電源電路的電路結構示意圖；
[0037]圖3是本實用新型另一個實施例中的電壓比較電路的電路結構示意圖；
[0038]圖4是本實用新型另一個實施例中的電壓采樣電路的電路結構示意圖；
[0039]圖5是本實用新型另一個實施例中的電壓選擇控制電路的電路結構示意圖。

【具體實施方式】
[0040]為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。
[0041]圖1是本實用新型一個實施例中的一種市電電壓保護電路的結構示意圖。如圖1所示，該市電電壓保護電路包括:電源電路、電壓比較電路、電壓采樣電路和電壓選擇控制電路。
[0042]市電即我們所說的工頻交流電AC，電源電路的輸入端與輸入負載系統(tǒng)的市電相連，將市電轉換為直流電DC后，將直流電壓分別輸出給電壓比較電路和電壓采樣電路；電壓比較電路將輸入的直流電壓與基準電壓相比較，當輸入的直流電壓大于基準電壓時，電壓比較電路向電壓選擇控制電路輸出第一控制信號；電壓采樣電路對輸入的直流電壓進行采樣比較，當輸入的直流電壓大于電壓采樣電路內(nèi)部設定的最大值時，或者，當輸入的直流電壓小于電壓采樣電路內(nèi)部設定的最小值時，電壓采樣電路向所述電壓選擇控制電路輸出第二控制信號；電壓選擇控制電路在接收到第一控制信號和第二控制信號中的任一個時切斷市電與負載系統(tǒng)的通路。
[0043]由上述可知，本實用新型提供的技術方案利用電壓比較電路和電壓采樣電路進行雙重保護，一方面能夠提高了電壓保護的效率、有效性和穩(wěn)定性，另一方面能夠?qū)崿F(xiàn)對市電電壓過壓和欠壓兩種情況的同時保護。
[0044]圖2是本實用新型另一個實施例中的電源電路的電路結構示意圖。電源電路包括:變壓線圈T、整流電路和濾波電路。
[0045]變壓線圈T的輸入端與市電AC相連，變壓線圈T的輸出端與整流電路的輸入端相連；整流電路的輸出端與濾波電路的輸入端相連；濾波電路的輸出端與電壓比較電路的輸入端以及電壓采樣電路的輸入端相連。
[0046]電源電路先利用變壓線圈T將市電AC轉換為低壓交流電，然后利用整流電路和濾波電路將低壓交流電轉換為直流電DC，市電AC電壓的變化會直接影響到直流DC電壓的變化。
[0047]如圖2所示，在本實施例中，整流電路為半波整流電路，包括:二極管D ;濾波電路為電容濾波電路，包括:第一電容Cl、第二電容C2和第三電容C3。
[0048]二極管D的正極與變壓線圈T的輸出端正極相連，二極管D的負極與第一電容Cl的正極、第二電容C2的正極以及第三電容C3的正極相連；第一電容Cl的負極、第二電容C2的負極以及第三電容C3的負極均與變壓線圈T的輸出端負極相連，即共同接地。
[0049]圖3是本實用新型另一個實施例中的電壓比較電路的電路結構示意圖。電壓比較電路包括:第一可變電阻、電壓基準源REF和電壓比較器U。如圖3所示，在本實施例中，利用固定電阻Rl和可變電阻R2代替第一可變電阻。
[0050]固定電阻Rl的一端與電源電路的輸出端DC正極相連，固定電阻Rl的另一端與可變電阻R2的一固定端相連；可變電阻R2的另一固定端接地，可變電阻R2的滑動端與電壓比較器U的正相輸入端相連；電壓基準源REF的輸出端與所述電壓比較器U的反相輸入端相連，所述電壓基準源REF的低壓輸入端接地；電壓比較器U的輸出端與所述電壓選擇控制電路的輸入端相連。
[0051]其中，第一可變電阻(固定電阻Rl和可變電阻R2)用于對電源電路的輸出電壓DC進行分壓，通過調(diào)節(jié)第一可變電阻(固定電阻Rl和可變電阻R2)可以調(diào)節(jié)電源電路的輸出電壓DC的上限，因為電源電路的輸出電壓DC會直接受到市電電壓AC的變化的影響，進而通過調(diào)節(jié)第一可變電阻(固定電阻Rl和可變電阻R2)可以調(diào)節(jié)市電電壓AC保護的上限；電壓基準源REF用于產(chǎn)生基準電壓；電壓比較器U用于比較電源電路的輸出電壓DC的分壓和基準電壓，當電源電路的輸出電壓DC的分壓大于基準電壓時，電壓比較器U的輸出信號OUTl為高電平，即輸出第一控制信號；當電源電路的輸出電壓DC的分壓小于基準電壓時，電壓比較器U的輸出信號OUTl為低電平，即不輸出第一控制信號。
[0052]由上述可知，電壓比較電路采用電壓比較器U與其他元件的組合可以實現(xiàn)對于電壓過高情況可以快速響應。
[0053]圖4是本實用新型另一個實施例中的電壓采樣電路的電路結構示意圖。電壓采樣電路包括:第二可變電阻和微控制單元MCU。如圖4所示，在本實施例中，利用固定電阻R3和固定電阻R4代替第二可變電阻；并且在微控制單元MCU的電源輸入端與電源電路的輸出端DC正極之間的通路中連入穩(wěn)壓器LD0。
[0054]固定電阻R3的一端與電源電路的輸出端正極以及穩(wěn)壓器LDO的輸入端相連，固定電阻R3的另一端與固定電阻R4的一端以及微控制單兀MCU的輸入端相連；固定電阻R4的另一端接地；穩(wěn)壓器LDO的輸出端與微控制單元MCU的電源端相連；微控制單元MCU的輸出端與電壓選擇控制電路的輸入端相連。
[0055]其中，第二可變電阻(固定電阻R3和固定電阻R4)用于對電源電路的輸出電壓DC進行分壓；穩(wěn)壓器LDO用于為微控制單元MCU提供穩(wěn)定的工作電源；微控制單元MCU用于對電源電路的輸出電壓DC的分壓進行采樣比較，當采樣結果大于微控制單元MCU內(nèi)部設定的最大值時，或者，當采樣結果小于微控制單元MCU內(nèi)部設定的最小值時，微控制單元MCU的輸出信號0UT2為高電平，即輸出第二控制信號；當采樣結果在微控制單元MCU內(nèi)部設定范圍內(nèi)時，微控制單兀MCU的輸出信號0UT2為低電平，即不輸出第二控制信號。
[0056]可選地，在微控制單元MCU上加上Π接口，可以對電壓保護上下限進行實時人為設定。
[0057]由上述可知，電壓采樣電路可以同時監(jiān)控電壓過高和電壓過低兩種情況，并且電壓采樣電路可以通過微控制單元MCU中的算法提高電路的穩(wěn)定性。
[0058]圖5是本實用新型另一個實施例中的電壓選擇控制電路的電路結構示意圖。由圖5所示，在本實施例中，電壓選擇控制電路包括:或門電路M、第五電阻R5、MOS管和繼電器RELAY ；
[0059]或門電路M的輸入端與電壓比較器U的輸出端以及微控制單元MCU的輸出端相連，或門電路M的輸出端與第五電阻R5的一端以及MOS管的柵極相連；第五電阻R5的另一端與MOS管的源極相連，二者共同接地；M0S管的漏極與繼電器RELAY的一端相連；繼電器RELAY的另一端與所述電源電路的輸出端DC正極相連。
[0060]當電壓比較器U的輸出信號OUTl和微控制單元MCU的輸出信號0UT2中至少有一個是高電平時，即第一控制信號和第二控制信號中至少有一個產(chǎn)生時，或門電路M的輸出信號為高電平，導致MOS管的源極和漏極接通，繼電器RELAY的電源接通，控制電鍵K斷開，進而切斷市電與負載系統(tǒng)的通路；當當電壓比較器U的輸出信號OUTl和微控制單元MCU的輸出信號0UT2全都是低電平時，即不產(chǎn)生第一控制信號和第二控制信號時，或門電路M的輸出信號為低電平，導致MOS管的源極和漏極斷開，繼電器RELAY的電源斷開，電鍵K保持連接，市電與負載系統(tǒng)的通路照常工作。
[0061]綜上所述，本實用新型提供的市電電壓保護電路配置合理，便于調(diào)試，利用電壓比較電路和電壓采樣電路進行雙重保護，一方面能夠提高了電壓保護的效率、有效性和穩(wěn)定性，另一方面能夠?qū)崿F(xiàn)對市電電壓過壓和欠壓兩種情況的同時保護。
[0062]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的保護范圍。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種市電電壓保護電路，其特征在于，包括:電源電路、電壓比較電路、電壓采樣電路和電壓選擇控制電路； 所述電源電路的輸入端與輸入負載系統(tǒng)的市電相連，將市電轉換為直流電后，將直流電壓分別輸出給所述電壓比較電路和所述電壓采樣電路； 所述電壓比較電路將輸入的直流電壓與基準電壓相比較，當輸入的直流電壓大于基準電壓時，所述電壓比較電路向所述電壓選擇控制電路輸出第一控制信號； 所述電壓采樣電路對輸入的直流電壓進行采樣比較，當輸入的直流電壓大于所述電壓采樣電路內(nèi)部設定的最大值時，或者，當輸入的直流電壓小于所述電壓采樣電路內(nèi)部設定的最小值時，所述電壓采樣電路向所述電壓選擇控制電路輸出第二控制信號； 所述電壓選擇控制電路在接收到所述第一控制信號和所述第二控制信號中的任一個時切斷市電與負載系統(tǒng)的通路。
2.如權利要求1所述的市電電壓保護電路，其特征在于， 所述電源電路將市電轉換為直流電之前，先將市電轉換為低壓交流電，然后將低壓交流電轉換為直流電。
3.如權利要求2所述的市電電壓保護電路，其特征在于，所述電源電路包括:變壓線圈、整流電路和濾波電路； 所述變壓線圈的輸入端與市電相連，所述變壓線圈的輸出端與所述整流電路的輸入端相連； 所述整流電路的輸出端與所述濾波電路的輸入端相連； 所述濾波電路的輸出端與所述電壓比較電路的輸入端以及所述電壓采樣電路的輸入端相連。
4.如權利要求3所述的市電電壓保護電路，其特征在于， 所述整流電路為半波整流電路； 或者， 所述整流電路為橋式整流電路。
5.如權利要求3所述的市電電壓保護電路，其特征在于， 所述濾波電路為電容濾波電路； 或者， 所述濾波電路為電感濾波電路。
6.如權利要求1所述的市電電壓保護電路，其特征在于，所述電壓比較電路包括:第一可變電阻、電壓基準源和電壓比較器； 所述第一可變電阻的一固定端與所述電源電路的輸出端正極相連，所述第一可變電阻的另一固定端接地，所述第一可變電阻的滑動端與所述電壓比較器的正相輸入端相連； 所述電壓基準源的輸出端與所述電壓比較器的反相輸入端相連，所述電壓基準源的低壓輸入端接地； 所述電壓比較器的輸出端與所述電壓選擇控制電路的輸入端相連。
7.如權利要求1所述的市電電壓保護電路，其特征在于，所述電壓采樣電路包括:第二可變電阻和微控制單元MCU ； 所述第二可變電阻的一固定端與所述電源電路的輸出端正極相連，所述第二可變電阻的另一固定端接地，所述第二可變電阻的滑動端與所述微控制單元MCU的采樣信號輸入端相連； 所述微控制單元MCU的電源輸入端與所述電源電路的輸出端正極相連，所述微控制單元MCU的輸出端與所述電壓選擇控制電路的輸入端相連。
8.如權利要求7所述的市電電壓保護電路，其特征在于，所述電壓采樣電路進一步包括: 在所述微控制單元MCU的電源輸入端與所述電源電路的輸出端正極之間的通路中連入穩(wěn)壓器； 所述穩(wěn)壓器的輸入端與所述電源電路的輸出端正極以及所述第二可變電阻的一固定端相連，所述穩(wěn)壓器的輸出端與所述微控制單元MCU的電源輸入端相連。
9.如權利要求1所述的市電電壓保護電路，其特征在于，所述電壓選擇控制電路包括:或門電路、MOS管和繼電器； 所述或門電路的輸入端與所述電壓比較器的輸出端以及所述微控制單元MCU的輸出端相連，所述或門電路的輸出端與所述MOS管的柵極相連； 所述MOS管的漏極與所述繼電器的一端相連，所述MOS管的源極接地； 所述繼電器的另一端與所述電源電路的輸出端正極相連。
10.如權利要求9所述的市電電壓保護電路，其特征在于，所述電壓選擇控制電路進一步包括:第三電阻； 所述第三電阻的一端與所述或門電路的輸出端以及所述MOS管的柵極相連，所述第三電阻的另一端與所述MOS管的源極相連，二者共同接地。
【文檔編號】H02H3/24GK204131082SQ201420441750
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年8月6日 優(yōu)先權日:2014年8月6日
【發(fā)明者】張召德 申請人:濰坊歌爾電子有限公司