一種電路保護裝置及供電電源系統電路的製作方法

2023-07-12 04:48:51

本實用新型涉及電路保護技術領域，特別涉及一種電路保護裝置及供電電源系統電路。

背景技術：

計算機控制系統(DCS或PLC)的控制器、I/O模件、通訊模件等設備供電常採用直流電源，電壓等級有12V、24V、48V等，其中，最常用的為24V，為保證電源供電的可靠性，常設計成兩路24V電源通過二極耦合實現冗餘供電系統，如圖1所示。

此供電電源的缺點是，當某負載側發生短路或過載故障時，熔絲Fn熔斷需一定的時間，在這過程中會引起母線電壓的下降，若母線電壓下降超過一定值、時間超過一定時，會引起控制器重起、I/O卡塊採樣失真等故障，這個故障會引起保護誤動跳機。已有多個電廠由於某卡件短路故障，引起某個機櫃24VDC電源瞬間電壓下降低過大而引起跳機誤跳的事故。

因此，如何在負載發生短路或過載故障時，防止跳機是本領域技術人員需要解決的技術問題。

技術實現要素：

有鑑於此，本實用新型的目的在於提供一種電路保護裝置及供電電源系統電路，具有在負載發生短路或過載故障時，防止跳機的技術效果。其具體方案如下：

一種電路保護裝置，包括DC/DC轉換器、超級電容，穩壓過載保護電路，所述超級電容並聯在所述DC/DC轉換器輸出端，所述穩壓過載保護電路與所述超級電容並聯連接，其中，所述DC/DC轉換器包括DC/AC轉換單元、變壓器和AC/DC轉換單元。

優選的，所述電路保護裝置還包括用於提醒過載的指示燈。

優選的，所述電路保護裝置還包括用於進行復位的復位按鈕，其中，所述復位按鈕包括手動復位按鈕和自動復位按鈕。

優選的，所述穩壓過載保護電路包括調整輸出信號的調整元件、用於根據過載信號進行電壓限制的保護電路、用於獲取取樣信號的取樣電路、基準電源、用於將所述取樣信號與所述基準電源進行比較放大的比較放大電路。

優選的，所述變壓器為耦合變壓器。

本實用新型公開的電路保護裝置，包括DC/DC轉換器、超級電容，穩壓過載保護電路，所述超級電容並聯在所述DC/DC轉換器輸出端，所述穩壓過載保護電路與所述超級電容並聯連接，其中，所述DC/DC轉換器包括DC/AC 轉換單元、變壓器和AC/DC轉換單元。當負載發生故障導致該電路保護裝置輸入端前串聯的保險管熔絲熔斷後，利用超級電容儲存的電能，通過DC/DC 轉換器繼續輸出負載的額定電壓，從而在負載短路或故障時，避免了電壓驟降導致的跳機事故，同時，DC/DC轉換器由DC/AC轉換單元、變壓器和AC/DC 轉換單元組成，使得各負載所在的負載迴路均互相隔離，避免了在某一負載發生短路或故障時，保險管熔絲熔斷導致其他負載迴路發生電壓驟降導致的跳機事故。

本實用新型還公開了一種供電電源系統電路，包括輸入電源、負載和串聯在所述輸入電源和所述負載之間的二極體和保險管，還包括上述任一項所述的電路保護裝置，其中，所述電路保護裝置串聯與所述保險管和所述負載之間，具有與上述電路保護裝置相同的技術效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為現有技術中的供電電源系統電路的連接示意圖；

圖2為本實用新型實施例公開的一種電路保護裝置的模塊示意圖；

圖3為本實用新型實施例公開的一種具體的電路保護裝置中穩壓過載保護電路的模塊連接示意圖；

圖4為本實用新型實施例公開的一種供電電源系統電路的連接示意圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

參見圖2所示，本實用信息公開了一種電路保護裝置，包括DC/DC轉換器 11、超級電容12，穩壓過載保護電路13，超級電容並聯在DC/DC轉換器輸出端，穩壓過載保護電路與超級電容並聯連接，其中，上述DC/DC轉換器11包括DC/AC轉換單元111、變壓器112和AC/DC轉換單元113。由於電路保護裝置主要對負載進行保護，因此，超級電容並聯在DC/DC轉換器輸出端是公知常識，再次不再贅述。

輸入端的DC/AC轉換單元通過高頻斬波電路將直流電流轉換為高頻的交流電源輸出至變壓器耦合隔離後再通過輸出端AC/DC轉換單元轉換成直流輸出，由於交流電源為高頻電源，輸送電能的效率高，故變壓器的體積很小。可以理解的是，變壓器還可使用單相變壓器。

AC/DC轉換單元與超級電容並聯，以儲存一定的電能。在實際操作中，可按用戶需要確定超級電容的容量，例如，超級電容需要為負載提供1秒鐘的額定電壓，即超級電容儲存有能供額定負載1秒鐘的電壓，當與電路保護裝置輸入端串聯的保險管熔斷，保險管的熔絲熔斷時間≤200毫秒，在這熔絲熔斷過程中，直流母線有≤200毫秒電壓下降現象，即電路保護裝置輸入端的輸入電壓沒有立刻消失而是下降，但由於有超級電容的儲能，能保證1秒的可靠供電，這能有效避免直流母線電壓的波動引起控制系統的故障。

超級電容容量在工作中的近似計算公式：保持所需能量＝超級電容減少能量

保持期間所需能量

超電容減少能量

其中，I為工作電流，t維持時間，C為電容的容量。

例如，經穩定電路輸出的電壓為24V，電流1A，電容的容量為0.25法拉。穩定電路輸入端的工作電壓範圍為36V～27V，超級電容能提供1秒的電能諸量，代入上兩式：

可見，當負載發生故障導致該電路保護裝置輸入端前串聯的保險管熔絲熔斷後，利用超級電容儲存的電能，通過DC/DC轉換器繼續輸出負載的額定電壓，從而在負載短路或故障時，避免了電壓驟降導致的跳機事故，同時， DC/DC轉換器由DC/AC轉換單元、變壓器和AC/DC轉換單元組成，使得各負載所在的負載迴路均互相隔離，避免了在某一負載發生短路或故障時，保險管熔絲熔斷導致其他負載迴路發生電壓驟降導致的跳機事故。

在一種實施方案中，參見圖3所示，上述穩壓過載保護電路包括調整輸出信號的調整元件、用於根據過載信號進行電壓限制的保護電路、用於獲取取樣信號的取樣電路、基準電源、用於將上述取樣信號與上述基準電源進行比較放大的比較放大電路。

可以理解的是，為了獲得更直觀的效果，電路保護裝置還包括用於提醒過載的指示燈，輸出過載時指示紅色，正常時為綠色。

本發明實施例公開的電路保護裝置還包括用於進行復位的復位按鈕，其中，上述復位按鈕包括手動復位按鈕和自動復位按鈕中的一種或兩種。

在另一具體的實施方案中，復位按鈕包括手動復位按鈕和自動復位按鈕。手動復位按鈕只有故障排除後受到按壓動作，電路才能恢復正常輸出。自動復位按鈕被按下後，電子迴路周期性自動復位，例如每1秒進行一次復位，若故障已消失則恢復正常供電，若故障仍存在，則再次進入保護狀態。

本實用新型還公開了一種供電電源系統電路，參見圖4所示，包括A路和B 路輸入電源，A路和B路輸入電源的正極輸出端分別串聯二極體D1和D2後，再與保險管Fn串聯，經過相應的串聯的電路保護裝置n後與負載n相接，n為大於 0的正整數，利用電路保護裝置可以隔離相應負載和保險管的特點，使得該供電電源系統電路具有與上文中的電路保護裝置相同的技術效果，即在負載發生短路或過載故障時，可以有效防止跳機事故。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。