输入市电过欠压保护电路论文和设计-吴清

全文摘要

本实用新型公开了一种输入市电过欠压保护电路，包括市电网络，其特征在于，该输入市电过欠压保护电路还包括：市电检测模块、连接在市电检测模块的第一检测模块和第二检测模块、连接至第一检测模块的第一开关模块以及连接至第一开关模块的低电平控制模块、连接至第二检测模块的第二开关模块以及连接至第二开关模块的电压调节模块，电压调节模块还与一恒压模块电连接本电路；本电路中，通过对市电网路进行直流滤波处理后，通过电阻分压的方式，将分压后的电压与受控晶闸管的基准电压进行比对，从而迅速断开或者导通，控制低电压控制端的信号输出，形成了高效、高精确度，低能耗，低成本的环保保护电路。

主设计要求

1.输入市电过欠压保护电路，包括市电网络，其特征在于，该输入市电过欠压保护电路还包括：市电检测模块(100)，用于对市电网络的电压进行检测，并变换成与市电网络电压相对应幅值大小的初始检测电压；连接在市电检测模块(100)的第一检测模块(101)和第二检测模块(103)，第一检测模块(101)和第二检测模块(103)分别输出第一检测电压和第二检测电压；连接至第一检测模块(101)的第一开关模块(104)以及连接至第一开关模块(104)的低电平控制模块(107)，第一开关模块(104)还与接地端(108)连接；第一开关模块(104)根据第一检测电压的大小控制自身导通和断开，第一开关模块(104)导通时，低电平控制模块(107)与接地端(108)连接，输出低电平控制信号；连接至第二检测模块(103)的第二开关模块(105)以及连接至第二开关模块(105)的电压调节模块(106)，电压调节模块(106)还与一恒压模块(102)电连接；第二开关模块(105)接收第二检测电压，并根据第二检测电压的大小控制自身的导通和断开；恒压模块(102)在第二开关模块(105)断开时，控制电压调节模块(106)输出高电平，从而使第一开关模块(104)导通，低电平控制模块(107)与接地端(108)连接，输出低电平控制信号。

设计方案

1.输入市电过欠压保护电路，包括市电网络，其特征在于，该输入市电过欠压保护电路还包括：

市电检测模块(100)，用于对市电网络的电压进行检测，并变换成与市电网络电压相对应幅值大小的初始检测电压；

连接在市电检测模块(100)的第一检测模块(101)和第二检测模块(103)，第一检测模块(101)和第二检测模块(103)分别输出第一检测电压和第二检测电压；

连接至第一检测模块(101)的第一开关模块(104)以及连接至第一开关模块(104)的低电平控制模块(107)，第一开关模块(104)还与接地端(108)连接；第一开关模块(104)根据第一检测电压的大小控制自身导通和断开，第一开关模块(104)导通时，低电平控制模块(107)与接地端(108)连接，输出低电平控制信号；

连接至第二检测模块(103)的第二开关模块(105)以及连接至第二开关模块(105)的电压调节模块(106)，电压调节模块(106)还与一恒压模块(102)电连接；

第二开关模块(105)接收第二检测电压，并根据第二检测电压的大小控制自身的导通和断开；恒压模块(102)在第二开关模块(105)断开时，控制电压调节模块(106)输出高电平，从而使第一开关模块(104)导通，低电平控制模块(107)与接地端(108)连接，输出低电平控制信号。

2.根据权利要求1输入市电过欠压保护电路，其特征在于，市电检测模块(100)设置有第一阈值电压和第二阈值电压，第一阈值电压大于第二阈值电压；第一检测模块(101)根据市电检测模块(100)与第一阈值电压大小，控制第一开关模块(104)导通或截止；第二检测模块(103)根据市电检测模块(100)与第二阈值电压大小，控制第一开关模块(104)导通或截止。

3.根据权利要求2输入市电过欠压保护电路，其特征在于，第二开关模块(105)还与接地端(108)相连接，市电检测模块(100)的初始检测电压大于第二阈值电压，且不大于第一阈值电压时，第二开关模块(105)导通，且第一开关模块(104)截止。

4.根据权利要求1至3任意一项输入市电过欠压保护电路，其特征在于，市电检测模块(100)包括二极管(D1)、与二极管(D1)串联的二极管(D3)，与二极管(D1)并联的二极管(D2)，二极管(D1)的输入端，二极管(D3)的输入端分别连接至市电网络的两端子，二极管(D1)，二极管(D2)和二极管(D3)同向连接，用于对市电进行整流；二极管(D3)通过连接滤波器(E8)，经滤波后输出初始检测电压；滤波器(E8)的负极与接地端(108)相连接。

5.根据权利要求4输入市电过欠压保护电路，其特征在于，第一检测模块(101)包括由彼此依次串联的电阻(R58)、电阻(R56)、电阻(R57)、电阻(R55)，以及与电阻(R55)相并联的电阻(R54)；电阻(R58)输入端与二极管(D3)输出端连接，电阻(R54)输出端与接地端(108)连接。

6.如权利要求5的输入市电过欠压保护电路，其特征在于，第一开关模块(104)包括受控晶闸管(U3)，受控晶闸管(U3)的正极输入端与接地端(108)连接，受控晶闸管(U3)的输出端连接至低电平控制模块(107)，受控晶闸管(U3)的控制端连接至电阻(R57)与电阻(R55)之间。

7.如权利要求6的输入市电过欠压包括电阻，其特征在于，第二检测模块(103)；包括由依次串联的电阻(R50)、电阻(R48)、电阻(R49)、电阻(R47)，以及并联在电阻(R47)两端的电阻(R46)；电阻(R50)的输入端与二极管(D3)输出端连接，电阻(R47)的输出端与接地端(108)连接；

第二开关模块(105)包括受控晶闸管(U2)，受控晶闸管(U2)的输入端与接地端(108)连接，受控晶闸管(U2)的输出端分别于恒压模块(102)以及电压调节模块(106)连接，受控晶闸管(U2)的受控端连接至电阻(R49)与电阻(R47)之间。

8.根据权利要求7输入市电过欠压保护电路，其特征在于，恒压模块(102)包括恒压源以及连接在恒压源上依次串联的电阻(R53)、电阻(R52)、电阻(R51)，电阻(R51)的输出端与受控晶闸管(U2)的输出端连接；

电压调节模块(106)包括连接在电阻(R51)输出端的稳压二极管(ZD6)和连接稳压二极管(ZD6)输出端的高速开关二极管(D17)，高速开关二极管(D17)的输出端与受控晶闸管(U3)的受控端连接。

9.根据权利要求1输入市电过欠压保护电路，其特征在于，受控晶闸管(U3)的输入端与受控端、受控端与输出端之间分别连接有电容(C23)以及电容(C25)；受控晶闸管(U2)的输入端与受控端、受控端与输出端之间分别连接有电容(C22)以及电容(C24)；电容(C23)与电容(C25)的串联支路在受控晶闸管(U3)截止时，使受控晶闸管(U3)输出端为高电平；电容(C22)与电容(C24)的串联支路在受控晶闸管(U2)截止时，使受控晶闸管(U2)输出端为高电平。

10.根据权利要求9输入市电过欠压保护电路，其特征在于，受控晶闸管(U2)的导通基准电压和受控晶闸管(U3)的导通基准电压均为2.5V。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及输入电源保护电路，特别是涉及一种输入市电过欠压保护电路。

背景技术

传统的过欠压保护电路主要是通过工频变压器降压，然后再经过三极管放大比较输出的信号后反馈至电源输出端进行调控，这种模式的保护电路由于会将输出信号放大处理，电路上的电压波动起伏在放大后会不明显，不能精确清楚的测试出原电压的变化波动，检测、反馈过程中耗电、耗时、误差大，而且三极管的成本远大于二极管，在成本上造价过高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种输入市电过欠压保护电路，旨在解决现有技术中过欠压电路反馈调节不准确，误差大的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

输入市电过欠压保护电路，包括市电网络，其特征在于，该输入市电过欠压保护电路还包括：

市电检测模块(100)，用于对市电网络的电压进行检测，并变换成与市电网络电压相对应幅值大小的初始检测电压；

连接在市电检测模块(100)的第一检测模块(101)和第二检测模块(103)，第一检测模块(101)和第二检测模块(103)分别输出第一检测电压和第二检测电压；

连接至第二检测模块(103)的第二开关模块(105)以及连接至第二开关模块(105)的电压调节模块(106)，电压调节模块(106)还与一恒压模块(102)电连接；

优选的，市电检测模块(100)设置有第一阈值电压和第二阈值电压，第一阈值电压大于第二阈值电压；第一检测模块(101)根据市电检测模块(100)与第一阈值电压大小，控制第一开关模块(104)导通或截止；第二检测模块(103)根据市电检测模块(100)与第二阈值电压大小，控制第一开关模块(104)导通或截止。

优选的，第二开关模块(105)还与接地端(108)相连接，市电检测模块(100)的初始检测电压大于第二阈值电压，且不大于第一阈值电压时，第二开关模块(105)导通，且第一开关模块(104)截止。

优选的，其特征在于，市电检测模块(100)包括二极管(D1)、与二极管(D1)串联的二极管(D3)，与二极管(D1)并联的二极管(D2)，二极管(D1)的输入端，二极管(D3)的输入端分别连接至市电网络的两端子，二极管(D1)，二极管(D2)和二极管(D3)同向连接，用于对市电进行整流；二极管(D3)通过连接滤波器(E8)，经滤波后输出初始检测电压；滤波器(E8)的负极与接地端(108)相连接。

优选的，第一检测模块(101)包括由彼此依次串联的电阻(R58)、电阻(R56)、电阻(R57)、电阻(R55)，以及与电阻(R55)相并联的电阻(R54)；电阻(R58)输入端与二极管(D3)输出端连接，电阻(R54)输出端与接地端(108)连接。

优选的，第一开关模块(104)包括受控晶闸管(U3)，受控晶闸管(U3)的正极输入端与接地端(108)连接，受控晶闸管(U3)的输出端连接至低电平控制模块(107)，受控晶闸管(U3)的控制端连接至电阻(R57)与电阻(R55)之间。

优选的，第二检测模块(103)；包括由依次串联的电阻(R50)、电阻(R48)、电阻(R49)、电阻(R47)，以及并联在电阻(R47)两端的电阻(R46)；电阻(R50)的输入端与二极管(D3)输出端连接，电阻(R47)的输出端与接地端(108)连接；

优选的，恒压模块(102)包括恒压源以及连接在恒压源上依次串联的电阻(R53)、电阻(R52)、电阻(R51)，电阻(R51)的输出端与受控晶闸管(U2)的输出端连接；

优选的，受控晶闸管(U3)的输入端与受控端、受控端与输出端之间分别连接有电容(C23)以及电容(C25)；受控晶闸管(U2)的输入端与受控端、受控端与输出端之间分别连接有电容(C22)以及电容(C24)；电容(C23)与电容(C25)的串联支路在受控晶闸管(U3)截止时，使受控晶闸管(U3)输出端为高电平；电容(C22)与电容(C24)的串联支路在受控晶闸管(U2)截止时，使受控晶闸管(U2)输出端为高电平。

优选的，受控晶闸管(U2)的导通基准电压和受控晶闸管(U3)的导通基准电压均为2.5V。

本实用新型对于现有技术的有益效果在于：

本电路设计的输入市电在过压、欠压情况下对电路的保护功能，通过整流、滤波将市电电压转换为稳定的直流初始测试电压，在过压情况下，通过电阻分压将经过第一开关模块的电压与第一开关模块的基准电压相比较，大于该基准电压第一开关模块则导通，并且输入端与接地端连接，可以迅速的拉低电压值，控制低电平模块输出低电平电压；通过电阻分压将经过第二开关模块的电压与第二开关模块的基准电压相比较，大于该基准电压第二开关模块则导通，并且第二开关模块输入端与接地端连接，输出端与恒压模块输出端相连接，经过第一可调节模块后经电阻(R55)分压，

附图说明

附图1为本实用新型的模块示意图1；

附图2为本实用新型的模块示意图2；

附图3位本实用新型的电路示意图。

附图标号：100、市电检测模块；101、第一检测模块；102、恒压模块；103、第二检测模块；104、第一开关模块；105、第二开关模块；106、电压调节模块；107、低电平控制模块、108、接地端。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本实用新型的技术方案作以下详细描述：

参照图1至图3所示，本实用新型的输入市电过欠压保护电路，包括市电网络，其特征在于，该输入市电过欠压保护电路还包括：

市电检测模块100，用于对市电网络的电压进行检测，并变换成与市电网络电压相对应幅值大小的初始检测电压；

连接在市电检测模块100的第一检测模块101和第二检测模块103，第一检测模块101和第二检测模块103分别输出第一检测电压和第二检测电压；

连接至第一检测模块101的第一开关模块104以及连接至第一开关模块104的低电平控制模块107，第一开关模块104还与接地端108连接；第一开关模块104根据第一检测电压的大小控制自身导通和断开，第一开关模块104导通时，低电平控制模块107与接地端108连接，输出低电平控制信号；

连接至第二检测模块103的第二开关模块105以及连接至第二开关模块105的电压调节模块106，电压调节模块106还与一恒压模块102电连接；

第二开关模块105接收第二检测电压，并根据第二检测电压的大小控制自身的导通和断开；恒压模块102在第二开关模块105断开时，控制电压调节模块106输出高电平，从而使第一开关模块104导通，低电平控制模块107与接地端108连接，输出低电平控制信号。

优选的，市电检测模块100设置有第一阈值电压和第二阈值电压，第一阈值电压大于第二阈值电压；第一检测模块101根据市电检测模块100与第一阈值电压大小，控制第一开关模块104导通或截止；第二检测模块103根据市电检测模块100与第二阈值电压大小，控制第一开关模块104导通或截止。

优选的，第二开关模块105还与接地端108相连接，市电检测模块100的初始检测电压大于第二阈值电压，且不大于第一阈值电压时，第二开关模块105导通，且第一开关模块104截止。

优选的，其特征在于，市电检测模块100包括二极管D1、与二极管D1串联的二极管D3，与二极管D1并联的二极管D2，二极管D1的输入端，二极管D3的输入端分别连接至市电网络的两端子，二极管D1，二极管D2和二极管D3同向连接，用于对市电进行整流；二极管D3通过连接滤波器E8，经滤波后输出初始检测电压；滤波器E8的负极与接地端108相连接。

优选的，第一检测模块101包括由彼此依次串联的电阻R58、电阻R56、电阻R57、电阻R55，以及与电阻R55相并联的电阻R54；电阻R58输入端与二极管D3输出端连接，电阻R54输出端与接地端108连接。

优选的，第一开关模块104包括受控晶闸管U3，受控晶闸管U3的正极输入端与接地端108连接，受控晶闸管U3的输出端连接至低电平控制模块107，受控晶闸管U3的控制端连接至电阻R57与电阻R55之间。

优选的，第二检测模块103；包括由依次串联的电阻R50、电阻R48、电阻R49、电阻R47，以及并联在电阻R47两端的电阻R46；电阻R50的输入端与二极管D3输出端连接，电阻R47的输出端与接地端108连接；

第二开关模块105包括受控晶闸管U2，受控晶闸管U2的输入端与接地端108连接，受控晶闸管U2的输出端分别于恒压模块102以及电压调节模块106连接，受控晶闸管U2的受控端连接至电阻R49与电阻R47之间。

优选的，恒压模块102包括恒压源以及连接在恒压源上依次串联的电阻R53、电阻R52、电阻R51，电阻R51的输出端与受控晶闸管U2的输出端连接；

电压调节模块106包括连接在电阻R51输出端的稳压二极管ZD6和连接稳压二极管ZD6输出端的高速开关二极管D17，高速开关二极管D17的输出端与受控晶闸管U3的受控端连接。

优选的，受控晶闸管U3的输入端与受控端、受控端与输出端之间分别连接有电容C23以及电容C25；受控晶闸管U2的输入端与受控端、受控端与输出端之间分别连接有电容C22以及电容C24；电容C23与电容C25的串联支路在受控晶闸管U3截止时，使受控晶闸管U3输出端为高电平；电容C22与电容C24的串联支路在受控晶闸管U2截止时，使受控晶闸管U2输出端为高电平。

优选的，受控晶闸管U2的导通基准电压和受控晶闸管U3的导通基准电压均为2.5V。

本实用新型的保护电路工作有多种模式下，具体工作时：

1、首先，预设第一阈值电压和第二阈值电压，并根据第一阈值和第二阈值选择第一检测模块101以及第二检测模块103中的各个电阻阻值大小，根据多电阻的分压，从而到达对不同检测电压检测的目的。下面举例说明，例如：在第一实施例中将第一阈值电压预设为300V，假定该300V的市电经过市电检测模块100整流后输出端的初始检测电压为直流75V，通过计算可以将第一检测模块101中的电阻R58、电阻R56、电阻R57、以及电阻R55的阻值分别设置为50K、50K、50K、5K，。也就是说当市电输出电压为300V时，电阻R55上的电压为2.5V，同时该2.5V刚好与第一开关模块104的受控晶闸管U3基准电压相同。

同理，在第二实施例中将第二阈值电压预设为180V，假定该180V的市电经过市电检测模块100整流后输出端的初始检测电压为直流45V，通过计算可以将第一检测模块101中的电阻R50、电阻R48、电阻R49、以及电阻R47的阻值分别设置为60K、60K、60K、10K，。也就是说当市电输出电压为180V时，电阻R47上的电压为2.5V，同时该2.5V刚好与第二开关模块105的受控晶闸管U2基准电压相同。

2、正常工作电压时：市电输出电压值在180V到300V的范围内波动，初始检测电压在45V～75V范围内，当通过第一检测模块101电阻分压后，所得的电压小于第一开关模块104受控晶闸管U3的基准电压2.5V，此时第一开关模块104不导通，电容C23与电容C25的串联支路在第一开关模块104的受控晶闸管U3截止时，使受控晶闸管U3输出端为高电平，高电平对低电平控制模块无效；当通过第二检测模块103电阻分压后，所得的电压大于第二开关模块105的基准压源的电压2.5V，第二开关模块105导通，由于第二开关模块105还与接地端108连接，当第二开关模块105导通时，恒压模块102通过导通的第二开关模块105接地，通过的电压值被拉低为低电压，此时的电压仅为经过电压可调节模块上的电压，通过电阻R55分压后的电压值小于第一开关模块104受控晶闸管U3的基准电压2.5V，此时第一开关模块104不导通，电容C23与电容C25的串联支路在第一开关模块104的受控晶闸管U3截止时，使受控晶闸管U3输出端为高电平，高电平对低电平控制模块无效。

3、过压：当电压值高于第一阈值300V时，此时初始检测模块输出的检测电压高于75V，经过第一检测模块101电阻分压后，经第一开关模块104的电压值将大于第一开关模块104受控晶闸管U3基准电压2.5V，此时第一开关模块104导通，第一开关模块104输入端与接地端108相连接，输出端控制低电平控制模块107输出信号。

过压时，经过第二检测模块103电阻分压后，经第二开关模块105的电压值将大于第二开关模块105的受控晶闸管U2基准电压2.5V，此时第二开关模块105导通，由于恒压模块102连接在第二开关模块105的输出端，经电阻R51端输出的电压远高于第二开关模块105受控晶闸管U2的电压值，恒压模块102上的电压经可调电压模块后输出至电阻R55的输入端，此时电阻R55输出的电压值大于第一开关模块104受控晶闸管U3的基准电压2.5V，此时第一开关模块104导通，第一开关模块104输入端与接地端108相连接，输出端控制低电平控制模块107发出信号。

4、欠压：当电压值低于第二阈值180V时，此时初始检测模块输出的检测电压低于45V，经过第一检测模块101电阻分压后，所得分压值小于第一开关模块104受控晶闸管U3的基准电压2.5V，此时第一开关模块104断开，连接第一开关模块104受控端的电容C25，在第一开关模块104截止时，使第一开关模块104输出端为高电平，第一开关模块104导通，且输入端并接地，输出端控制低电平控制模块107发出信号；

初始检测模块输出的检测电压低于45V时，经过第二检测模块103电阻分压后，所得的分压值小于第二开关模块105受控晶闸管U2的基准电压2.5V，第二开关模块105则断开，此时以HV+为主路整流滤波的直流高压电路网络通过以电阻R53、电阻R52、电阻R51串联的方式接入至可调电压模块的输入端，依次串联稳压二极管ZD6和高速开关二极管D17并通过电阻R55分压后，得到的电压值将大于第一开关模块104受控晶闸管U3的基准电压2.5V，此时第一开关模块104导通，低电平控制模块107与接地端108相连接，输出低电平控制信号。

有益效果：通过在电路中连接二极管、滤波器，对市电电压进行整流滤波后的直流稳压通过串联电阻分压后的电压与受控晶闸管的基准电压进行比对，从而迅速的控制自身断开和导通，并且在受控晶闸管的出入端连接有接地端，导通时，能够迅速的拉低电压值，控制连接在受控晶闸管输出端的低电平控制模块输出低电平信号。在本电路中，采用低能耗的元器件，不仅成本低廉，而且在使用过程中，不会对精准度产生干扰、影响检测电压值精确性，开关的断开与导通反应迅速、灵敏，能够实时的对所检测的电压值进行比对后做出及时响应，控制低电平控制模块发出低电平信号，进行反馈调节，从而保护了电路的安全性。

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

设计图

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