專利名稱：一種交流電源輸出保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源保護(hù)電路，具體涉及ー種交流電源輸出保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
PWM交流穩(wěn)壓器、UPS電源、變頻電源等都是通過變流裝置輸出，正常時可輸出高質(zhì)量的供電，但當(dāng)出現(xiàn)異常時，將輸出直流分量大、半波、缺相、瞬時浪涌等情況，直接影響交流負(fù)載的安全性。而現(xiàn)有的電源保護(hù)電路普遍結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，而且性能不夠穩(wěn)定，保護(hù)不可靠。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是提供ー種交流電源輸出保護(hù)電路，其電路結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠且成本低。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下ー種交流電源輸出保護(hù)電路，包括輔助電源、浪涌保護(hù)器、檢測電路和控制電路，所述交流電源經(jīng)浪涌保護(hù)器吸收浪涌電壓，所述輔助電源給檢測電路和控制電路供電，所述檢測電路檢測交流電源的電壓、電流獲得采樣信號后輸入控制電路，其特征在于所述檢測電路包括用于交流電源缺相、各相相位檢測的相位檢測電路、用于交流電源各相峰值電壓檢測的峰值電壓檢測電路和用于交流電源各相的直流分量檢測的直流分量檢測電路，相位檢測電路、峰值電壓檢測電路、直流分量檢測電路的輸出端分別對應(yīng)連接控制電路的相應(yīng)檢測輸入端，相位檢測電路、峰值電壓檢測電路、直流分量檢測電路的輸入端接入交流電源；通過相位檢測電路檢測交流電源的缺陷和各相相位，輸出相位采樣信號至控制電路，同時通過峰值電壓檢測電路檢測交流電源的峰值電壓，輸出電壓采樣信號至控制電路，再同時通過直流分量檢測電路檢測交流電源的直流分量，輸出直流分量采樣信號至控制電路，山控制電路根據(jù)各采樣信號控制斷開交流電源的輸出，實現(xiàn)保護(hù)負(fù)載。在上述基礎(chǔ)上，本發(fā)明可作如下改進(jìn)本發(fā)明所述輔助電源包括浪涌保護(hù)電路和整流濾波電路，所述浪涌保護(hù)電路的輸入端接入交流電源，浪涌保護(hù)電路的輸出端與整流濾波電路的輸入端相連，所述整流濾波電路的電源輸出端分別與控制電路的電源輸入端、檢測電路的相應(yīng)電源輸入端相連。本發(fā)明所述控制電路為單片機(jī)控制電路，所述單片機(jī)具有用于控制交流電源輸出的通斷的控制端。本發(fā)明所述單片機(jī)控制電路的單片機(jī)芯片型號為M054LAN。本發(fā)明所述控制電路的控制端與負(fù)載之間設(shè)有交流接觸器和開關(guān)管，所述開關(guān)管的基極與控制電路的控制端相連，開關(guān)管的集電極經(jīng)交流接觸器的線圈后接入整流濾波電路電源輸出端的正極，開關(guān)管的發(fā)射極接地；所述交流接觸器具有三個觸點，各個觸點分別串接在交流電源輸出回路的各個相線上。本發(fā)明所述采樣信號的零點為2. 5V。
本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果本發(fā)明的交流電源輸出保護(hù)電路可檢測交流電源是否缺相、相位順序是否正確、檢測交流電源各相的峰值電壓、檢測交流電源各項的直流分量，根據(jù)檢測獲得的采樣信號由控制電路控制交流電源輸出的接通與斷開，實現(xiàn)對負(fù)載的可靠保護(hù)，并且本保護(hù)電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、性能穩(wěn)定，實現(xiàn)可靠保護(hù)。



圖I是本發(fā)明交流電源輸出保護(hù)電路的連接示意框圖；圖2是本發(fā)明輔助電路的電路原理示意圖；圖3是本發(fā)明的A相檢測電路的電路原理示意圖；圖4是本發(fā)明的B相檢測電路的電路原理示意圖；圖5是本發(fā)明的C相檢測電路的電路原通不意圖；圖6是本發(fā)明控制電路及交流接觸器的連接示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)ー步的詳細(xì)說明。如圖I所示的ー種交流電源輸出保護(hù)電路，包括輔助電源、浪涌保護(hù)器M0V1、檢測電路和控制電路，交流電源經(jīng)浪涌保護(hù)器吸收浪涌電壓，輔助電源給檢測電路和控制電路供電，檢測電路檢測交流電源的電壓、電流獲得采樣信號后輸入控制電路，再由控制電路根據(jù)采樣信號控制交流電源的輸出，實現(xiàn)保護(hù)負(fù)載。輔助電源包括浪涌保護(hù)電路和整流濾波電路，浪涌保護(hù)電路的輸入端接入交流電源，浪涌保護(hù)電路的輸出端與整流濾波電路的輸入端相連，整流濾波電路的電源輸出端分別與控制電路的電源輸入端、檢測電路的相應(yīng)電源輸入端相連。本實施例中，輔助電源如圖2所示，L、N分別為交流電源的火線和零線，壓敏電阻器R5并聯(lián)在火線L和零線N之間，與熱敏電阻Rl構(gòu)成浪涌保護(hù)電路，用于吸收交流電源電流的中的浪涌電壓；電容C5、C6、C8、電感FLl構(gòu)成EMI濾波器，其中電容C5為EMI濾波器的共模電容，電感FLl為共模電感，電容C5、C6為差模電容；ニ極管D5、D6、D8、D9構(gòu)成橋式整流電路，用于整流；電容C6為濾波電容，構(gòu)成前級EMI濾波整流電路，EMI濾波整流電路將整流的電壓濾成平滑的直流電供給后級的高頻變換、整流濾波電路部分。整流濾波后的直流電連接到變壓器Tl的初級繞組上，通過控制芯片U2內(nèi)部的PWM變換，變壓器Tl耦合，變壓器Tl的次級繞組經(jīng)ニ極管Dl整流、電容C1、C2濾波后輸出+12V直流電，然后通過控制芯片Ul穩(wěn)壓輸出+5V供電給控制電路電路。變壓器Tl次級的另一個繞組經(jīng)ニ極管D4整流、電容C3、C4濾波后輸出-12V直流電，供電給檢測電路和控制電路。其中，控制芯片U2采用ST公司型號為VIPER22的PWM專用芯片，其內(nèi)部集成了 PWM發(fā)生器，誤差放大器，基準(zhǔn)電源，高壓MOSFET開關(guān)管一體，具有簡單可靠性高的優(yōu)點。變壓器Tl次級反饋繞組經(jīng)ニ極管D7整流后，經(jīng)電容ClO濾波輸出15V直流電反饋供電給控制芯片U2?；鶞?zhǔn)源Ql和光耦U3組成反饋電路，基準(zhǔn)源Ql為精密基準(zhǔn)，內(nèi)部含有2. 5V的基準(zhǔn)，電阻R3和電阻R9分壓后和內(nèi)部基準(zhǔn)進(jìn)行比較，通過內(nèi)部的誤差放大器控制光耦U3，當(dāng)輸出電壓高于12V時基準(zhǔn)源Ql導(dǎo)通，光耦U3導(dǎo)通，控制芯片U2的3腳電壓升高，使輸出PWM的寬度減小，輸出電壓降低，反之則調(diào)寬輸出的脈沖，使輸出電壓穩(wěn)定。檢測電路包括用于交流電源缺相、各相相位檢測的相位檢測電路、用于交流電源各相峰值電壓檢測的峰值電壓檢測電路和用于交流電源各相的直流分量檢測的直流分量檢測電路，相位檢測電路、峰值電壓檢測電路、直流分量檢測電路的輸出端分別對應(yīng)連接控制電路的相應(yīng)檢測輸入端，相位檢測電路、峰值電壓檢測電路、直流分量檢測電路的輸入端接入交流電源；通過相位檢測電路檢測交流電源的缺陷和各相相位，輸出相位采樣信號至控制電路，同時通過峰值電壓檢測電路檢測交流電源的峰值電壓，輸出電壓采樣信號至控制電路，再同時通過直流分量檢測電路檢測交流電源的直流分量，輸出直流分量采樣信號至控制電路，由控制電路根據(jù)各采樣信號控制斷開交流電源的輸出，實現(xiàn)保護(hù)負(fù)載。本實施例中，檢測電路如圖3 5所示，交流電源的各相線均接入各自的檢測電路，A-INPUT為交流電源A相的相線電壓，B-INPUT為交流電源B相的相線電壓，C-INPUT為 交流電源C相的相線電壓，N為中性線。如圖3所示，A相的電壓經(jīng)電阻R14、R19、R21、R23分壓，將輸入高壓降為低電壓，然后通過由運(yùn)算放大器U5A和電阻R15、R16、R24、R26組成的差分放大器，輸出再經(jīng)電阻R20、R22將交流信號電位提升2. 5V，再經(jīng)運(yùn)算放大器U5B組成的電壓跟隨器，其輸出經(jīng)電阻R25和電容C15濾波后輸出A-in，送到控制電路的相應(yīng)A/D轉(zhuǎn)換腳進(jìn)行交流電壓峰值、缺相和各相相位的測量。另外，運(yùn)算放大器U4A和電阻R17、RIO、Rll、C13組成的積分放大器，濾除交流分量，測量出交流電源信號中的直流分量，然后通過電阻R12、R13將交流電源信號電位提升2. 5V，再經(jīng)運(yùn)算放大器U4B組成的電壓跟隨器，其輸出經(jīng)電阻R18和電容C14濾波后輸出A-in-dc，送到控制電路的相應(yīng)A/D轉(zhuǎn)換腳進(jìn)行交流電壓信號中的直流分量采樣。如圖4 5所示，B相、C相的檢測采樣與A相的檢測采樣原理相同,其中,B相檢測電路輸出B-in至控制電路進(jìn)行進(jìn)行交流電壓峰值、缺相和各相相位的測量，輸出B-in-dc至控制電路進(jìn)行進(jìn)行交流電壓信號中的直流分量采樣測量；C相檢測電路輸出C-in至控制電路進(jìn)行進(jìn)行交流電壓峰值和相位的測量，輸出C-in-dc至控制電路進(jìn)行進(jìn)行交流電壓信號中的直流分量采樣測量。如圖6所示，本實施例的控制電路為單片機(jī)控制電路，該單片機(jī)控制電路的單片機(jī)芯片采用新唐公司的型號是M054LAN的芯片，該單片機(jī)為ARM內(nèi)核的32位高速單片機(jī)，其具有用于控制交流電源輸出的通斷的控制端(腳25)，該控制電路的控制端與負(fù)載之間設(shè)有交流接觸器和開關(guān)管Q2，開關(guān)管Q2的基極與控制電路的控制端相連，開關(guān)管Q2的集電極經(jīng)交流接觸器的線圈KMl后接入整流濾波電路電源輸出端的正極，為+12V電壓，開關(guān)管Q2的發(fā)射極接地；交流接觸器具有三個觸點，各個觸點分別串接在交流電源輸出回路的各個相線上。單片機(jī)控制電路是對從檢測電路獲得的采樣信號進(jìn)行采樣檢測和運(yùn)算，輸出控制信號，控制交流接觸器。交流電源正常時，交流接觸器導(dǎo)通，交流電源正常輸出給負(fù)載；交流電源異常時，單片機(jī)控制電路控制交流接觸器斷開，實現(xiàn)保護(hù)功能。A-in、B-in、C-in為三相交流電壓、相位采樣信號，分別接至單片機(jī)的43、44、45腳，交流電壓采樣信號的零點為2. 5V，5V為正半周的最大峰值，OV為負(fù)半周的最大峰值，A/D采樣比為512 2. 5，最大的峰值為512V，可測量最大交流有效值362VAC。保護(hù)電路設(shè)計保護(hù)電壓為220V+15 %，即253VAC有效值，峰值358V，即當(dāng)采樣值超過358V時，單片機(jī)控制輸出交流接觸器控制信號，斷開輸出，保護(hù)負(fù)載不會過電壓損壞。交流的相位和相序則是通過對采樣信號的零點采樣來計算的，即采樣值的2. 5V點；當(dāng)測量三相的相序錯誤或缺相時，單片機(jī)控制交流接觸器斷開實現(xiàn)保護(hù)。A-in-dc、B-in-dc、C-in-dc為三相交流電壓直流分量采樣信號,分別接至單片機(jī)的1、2、3腳，本保護(hù)電路中測量到超過額定電壓的0. 5%時保護(hù)。A-input、B-input、C-input為三相交流電的各相線輸入，N為交流電的中性線，PE為保護(hù)接地。浪涌保護(hù)器MOVl吸收交流電中的浪涌尖峰電壓，保護(hù)輸出負(fù)載。A-output、 B-output、C-output為通過保護(hù)輸出給負(fù)載的各相線輸出。上述實施例僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍；即凡依本發(fā)明內(nèi)容所作的變化與變型，都為本發(fā)明權(quán)利要求所要求保護(hù)的范圍所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種交流電源輸出保護(hù)電路，包括輔助電源、浪涌保護(hù)器、檢測電路和控制電路，所述交流電源經(jīng)浪涌保護(hù)器吸收浪涌電壓，所述輔助電源給檢測電路和控制電路供電，所述檢測電路檢測交流電源的電壓、電流獲得采樣信號后輸入控制電路，其特征在于所述檢測電路包括用于交流電源缺相、各相相位檢測的相位檢測電路、用于交流電源各相峰值電壓檢測的峰值電壓檢測電路和用于交流電源各相的直流分量檢測的直流分量檢測電路，相位檢測電路、峰值電壓檢測電路、直流分量檢測電路的輸出端分別對應(yīng)連接控制電路的相應(yīng)檢測輸入端，相位檢測電路、峰值電壓檢測電路、直流分量檢測電路的輸入端接入交流電源； 通過相位檢測電路檢測交流電源的缺陷和各相相位，輸出相位采樣信號至控制電路，同時通過峰值電壓檢測電路檢測交流電源的峰值電壓，輸出電壓采樣信號至控制電路，再同時通過直流分量檢測電路檢測交流電源的直流分量，輸出直流分量采樣信號至控制電路，由控制電路根據(jù)各采樣信號控制斷開交流電源的輸出，實現(xiàn)保護(hù)負(fù)載。
2.根據(jù)權(quán)利要I所述的交流電源輸出保護(hù)電路，其特征在于所述輔助電源包括浪涌保護(hù)電路和整流濾波電路，所述浪涌保護(hù)電路的輸入端接入交流電源，浪涌保護(hù)電路的輸出端與整流濾波電路的輸入端相連，所述整流濾波電路的電源輸出端分別與控制電路的電源輸入端、檢測電路的相應(yīng)電源輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的交流電源輸出保護(hù)電路，其特征在于所述控制電路為單片機(jī)控制電路，所述單片機(jī)具有用于控制交流電源輸出的通斷的控制端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交流電源輸出保護(hù)電路，其特征在于所述單片機(jī)控制電路的單片機(jī)芯片的型號為M054LAN。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交流電源輸出保護(hù)電路，其特征在于所述控制電路的控制端與負(fù)載之間設(shè)有交流接觸器和開關(guān)管，所述開關(guān)管的基極與控制電路的控制端相連，開關(guān)管的集電極經(jīng)交流接觸器的線圈后接入整流濾波電路電源輸出端的正極，開關(guān)管的發(fā)射極接地；所述交流接觸器具有三個觸點，各個觸點分別串接在交流電源輸出回路的各個相線上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的交流電源輸出保護(hù)電路，其特征在于所述采樣信號的零點為 2. 5V。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種交流電源輸出保護(hù)電路，包括輔助電源、浪涌保護(hù)器、檢測電路和控制電路，所述交流電源經(jīng)浪涌保護(hù)器吸收浪涌電壓，所述輔助電源給檢測電路和控制電路供電，所述檢測電路檢測交流電源的電壓、電流獲得采樣信號后輸入控制電路，所述檢測電路包括用于交流電源缺相、各相相位檢測的相位檢測電路、用于交流電源各相峰值電壓檢測的峰值電壓檢測電路和用于交流電源各相的直流分量檢測的直流分量檢測電路，相位檢測電路、峰值電壓檢測電路、直流分量檢測電路的輸出端分別對應(yīng)連接控制電路的相應(yīng)檢測輸入端，相位檢測電路、峰值電壓檢測電路、直流分量檢測電路的輸入端接入交流電源。本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠且成本低。
文檔編號H02H7/10GK102769271SQ20121023573
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月9日
發(fā)明者潘世高, 羅蜂, 黃敏 申請人:佛山市柏克新能科技股份有限公司