一種直流電源欠壓保護模塊的製作方法

2023-08-13 04:56:41 1

本發明欠壓保護技術領域，更具體地，涉及一種直流電源欠壓保護模塊。

背景技術：

在電源供給過程中，發生欠壓時，容易導致用電設備的損壞。

相關的現有技術中，CN 102222887一種欠壓監視電路，其簡單的串聯型電壓檢測存在當輸入電壓波動較大時，可能產生激烈的跳變，進而影響系統運行；並且其信號輸出採用電磁繼電器，安裝方向需採用垂直安裝以增加可靠性。

CN 203788176 U 公開了一種具有欠壓監測功能的報警系統電源電路，包括多個集成電路，結構複雜。

以上現有技術均未考慮欠壓後其餘用電設備的運行。

技術實現要素：

本發明為克服上述現有技術所述的至少一種缺陷，提供在電源欠壓時保持正常電源輸出一段時間，使短時欠壓時用電設備能正常工作，並可給出欠壓信號，在故障時進行欠壓記錄。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

提供一種直流電源欠壓保護模塊，包括儲能電路以及檢測欠壓信號的信號檢測電路；所述儲能電路的輸入端用於外接直流電源，輸出端用於外接用電設備；信號檢測電路包括穩壓電路、基準電路、分壓電路、滯環比較電路以及信號輸出電路；穩壓電路的輸入端連接儲能電路的輸出端，穩壓電路輸出端通過基準電路與滯環比較電路的一個輸入端連接，為滯環比較電路提供穩定的基準電壓信號；分壓電路連接滯環比較電路的另一個輸入端，為滯環比較電路提供比較電壓信號；滯環比較電路通過比較基準電壓信號和比較電壓信號，輸出欠壓信號到信號輸出電路；信號輸出電路外接用電設備信號處理單元，對欠壓信號進行處理。

本發明包括了儲能電路和信號檢測電路，將本發明應用於直流電源和用電設備之間，起到短時維持正常供電，保護用電設備，並輸出欠壓信號，使得欠壓故障得以記錄的作用。

進一步地，所述儲能電路包括共陰極的雙二極體D1、充電電阻R13、極性電容C3、放電電阻R14；雙二極體D1的一個陽極作為儲能電路的一個輸入端外接直流電源正極，另一個陽極連接極性電容C3的正極，極性電容C3的負極作為儲能電路的另一個輸入端外接直流電源的負極；雙二極體D1的公共陰極與充電電阻R13的一端連接，充電電阻R13的另一端與極性電容C3的正極連接；放電電阻R14與極性電阻C3並聯連接；雙二極體D1的公共陰極以及極性電容C3的負極分別作為儲能電路的兩個輸出端外接用電設備。

本發明採用儲能電路，在直流電源正常供電時，可以存儲電能；在欠壓時，通過電容的放電功能，能夠短時不間斷向信號檢測電路及外接用電設備供電。本儲能電路的前端採用雙二極體，能有效防止能量回流。

進一步地，所述分壓電路包括電阻R2和電阻R3；電阻R2的一端外接直流電源正極，另一端連接電阻R3，電阻R3的另一端外接直流電源負極；電阻R2和電阻R3的連接點作為分壓電路的輸出端。本發明通過分壓電路為滯環比較電路提供比較電壓。

進一步地，所述穩壓電路包括電容C1、電阻R1、穩壓二極體V2；電容C1的兩端分別與儲能電路的兩個輸出端連接；穩壓二極體V2的一端與電容C1的一端連接，穩壓二極體V2的另一端通過電阻R1與電容C1的另一端連接；穩壓二極體V2與電阻R1的連接點作為穩壓電路的輸出端。穩壓電路為信號檢測電路提供穩定的電壓。

進一步地，所述基準電路包括電壓基準元件V4和電阻R4；電壓基準元件V4的陰極接直流電源負極，陽極直接或通過電阻與其參考端連接後，與電阻R4的一端連接，其參考端作為基準電路的輸出端；電阻R4的另一端作為基準電路的輸入端與穩壓電路的輸出端連接。基準電路為滯環比較電路提供基準電壓。

進一步地，所述滯環比較電路包括比較器N1A、電阻R6、電阻R8和電阻R10；比較器N1A的負極引腳引腳接電源負極，正極引腳接穩壓電路的輸出端，N1A同相輸入引腳通過電阻R10連接分壓電路的輸出端，並且通過電阻R8連接N1A的輸出引腳，反相輸入引腳通過電阻R6連接基準電路的輸出端。

由基準電路和分壓電路提供滯環比較電路的兩個電壓值，基準電壓值Uref，比較電壓值Ui，通過比較器N1A進行比較，輸出欠壓信號。本發明中，為了避免電壓的不斷跳變，通過電阻R8構成滯環控制。滯環比較電路使下降門檻值和恢復門檻值存在一定壓降。

所述信號檢測電路還包括濾波電路；滯環比較電路的輸出端通過濾波電路與信號輸出電路連接。

所述濾波電路包括電容C2、電阻R5、電阻R9、電阻R11以及二極體V1；電阻R9的一端作為濾波電路的輸入端與滯環比較電路的輸出端連接，另一端連接電阻R11的一端、電容C2的一端以及電阻R5的一端；電阻R11的另一端串聯連接二極體V1，二極體V1的陰極連接濾波電路的輸入端，電容C2的另一端接電源負極，電阻R5的另一端作為濾波電路的輸出端。對比較器輸出的欠壓信號進行輸出濾波，增強電路的抗幹擾性能。

進一步地，所述信號輸出電路包括穩壓管V3、MOS管V5、發光二極體V6、電阻R12、電阻R7以及光耦繼電器K1；電阻R12與發光二極體V6串聯連接，電阻R12的另一端連接儲能電路的正輸出埠，以及通過電阻R7連接光耦繼電器K1的輸入端，發光二極體V6的陰極連接光耦繼電器K1的另一個輸入端以及連接MOS管V5的漏極；MOS管V5的柵極連接穩壓管V3的一端，還連接濾波電路的輸出端；MOS管V5的源極以及穩壓管V3的另一端均與直流電源負極相連；光耦繼電器K1的輸出端外接信號處理單元。實現欠壓時發光二極體滅，並輸出欠壓信號，電壓恢復時發光二極體亮，輸出電壓正常信號。

本發明中，信號輸出電路中採用光耦繼電器，其具有無機械出點，不會出現觸電磨損，使用壽命無限；無動作聲音，體積小，安全可靠。相對現有技術的繼電器，安裝更方便，更可靠。

與現有技術相比，本發明技術方案的有益效果是：

（1）本發明集成儲能電路和信號檢測電路於一體，可在發生欠壓時短時內不間斷輸出電源，避免突然欠壓導致的設備損壞；且欠壓後用電設備有時間記錄故障並對故障進行處理，有效保護了用電設備；

（2）本發明在儲能電路中的前端採用雙二極體，可有效防止能量回流；信號檢測電路中，基準電路採用穩壓管提供基準電壓，提高基準精確度；檢測欠壓時採用滯環比較，使電壓下降和恢復門檻值存在一定壓降，避免輸出信號的不斷跳變；並且比較器輸出後端增加濾波電路，增強了輸出電壓穩定性；採用光耦繼電器輸出欠壓信號，可任意方向安裝；

（3）各電路簡潔，結構簡單。

附圖說明

圖1為本發明一種直流電源欠壓保護模塊具體實施例的架構圖。

圖2為本發明一種直流電源欠壓保護模塊具體實施例的具體實現電路圖。

具體實施方式

附圖僅用於示例性說明，不能理解為對本專利的限制；

為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，並不代表實際產品的尺寸；

對於本領域技術人員來說，附圖中某些公知結構及其說明可能省略是可以理解的。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以是通過中間媒介間接連接，可以說兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明的具體含義。

下面結合附圖和實施例對本發明的技術方案做進一步的說明。

實施例1

如圖1所示，為本發明一種直流電源欠壓保護模塊的具體實施例的架構圖。參見圖1本發明一種直流電源欠壓保護模塊，包括儲能電路1以及檢測欠壓信號的信號檢測電路；所述儲能電路1的輸入端用於外接直流電源8，輸出端用於外接用電設備10；信號檢測電路包括穩壓電路3、基準電路4、分壓電路2、滯環比較電路5以及信號輸出電路7；穩壓電路3的輸入端連接儲能電路1的輸出端，穩壓電路3輸出端通過基準電路4與滯環比較電路的5一個輸入端連接，為滯環比較電路5提供穩定的基準電壓信號；分壓電路2連接滯環比較電5路的另一個輸入端，為滯環比較電路5提供比較電壓信號；滯環比較電路5通過比較基準電壓信號和比較電壓信號，輸出欠壓信號到信號輸出電路7；信號輸出電路7外接用電設備的信號處理單元9，對欠壓信號進行處理。

信號檢測電路還包括濾波電路6；滯環比較電路5的輸出端通過濾波電路6與信號輸出電路7連接。

在具體實施過程中，直流電源欠壓保護模塊可以採用如圖2所示的具體電路實現。

儲能電路1包括共陰極的雙二極體D1、充電電阻R13、極性電容C3、放電電阻R14；雙二極體D1的一個陽極作為儲能電路1的一個輸入端外接直流電源8的正極，另一個陽極連接極性電容C3的正極，極性電容C3的負極作為儲能電路1的另一個輸入端外接直流電源的負極；雙二極體D1的公共陰極與充電電阻R13的一端連接，充電電阻R13的另一端與極性電容C3的正極連接；放電電阻R14與極性電阻C3並聯連接；雙二極體D1的公共陰極以及極性電容C3的負極分別作為儲能電路1的兩個輸出端外接用電設備10。

分壓電路2包括電阻R2和電阻R3；電阻R2的一端外接直流電源8正極，另一端連接電阻R3，電阻R3的另一端外接電源負極；電阻R2和電阻R3的連接點作為分壓電路2的輸出端。

穩壓電路3包括電容C1、電阻R1、穩壓二極體V2；電容C1的兩端分別與儲能電路1的兩個輸出端連接；穩壓二極體V2的一端與電容C1的一端連接，穩壓二極體V2的另一端通過電阻R1與電容C1的另一端連接；穩壓二極體V2與電阻R1的連接點作為穩壓電路3的輸出端，為信號檢測電路提供穩定的15V電壓。

基準電路4包括電壓基準元件V4和電阻R4；電壓基準元件V4的陰極接直流電源8負極，陽極與其參考端連接後，與電阻R4的一端連接，其參考端作為基準電路4的輸出端；電阻R4的另一端作為基準電路的輸入端與穩壓電路3的輸出端連接。

滯環比較電路5包括比較器N1A、電阻R6、電阻R8和電阻R10；比較器N1A的負極引腳引腳接電源負極，正極引腳接穩壓電路的輸出端，N1A同相輸入引腳通過電阻R10連接分壓電路的輸出端，並且通過電阻R8連接N1A的輸出引腳，反相輸入引腳通過電阻R6連接基準電路4的輸出端。

濾波電路6包括電容C2、電阻R5、電阻R9、電阻R11以及二極體V1；電阻R9的一端作為濾波電路6的輸入端與滯環比較電路5的輸出端連接，另一端連接電阻R11的一端、電容C2的一端以及電阻R5的一端；電阻R11的另一端串聯連接二極體V1，二極體V1的陰極連接濾波電路6的輸入端，電容C2的另一端接直流電源8負極，電阻R5的另一端作為濾波電路6的輸出端。

信號輸出電路7包括穩壓管V3、MOS管V5、發光二極體V6、電阻R12、電阻R7以及光耦繼電器K1；電阻R12與發光二極體V6串聯連接，電阻R12的另一端連接儲能電路1的正輸出埠，以及通過電阻R7連接光耦繼電器K1的輸入端，發光二極體V6的陰極連接光耦繼電器K1的另一個輸入端以及連接MOS管V5的漏極；MOS管V5的柵極連接穩壓管V3的一端，還連接濾波電路6的輸出端；MOS管V5的源極以及穩壓管V3的另一端均與直流電源負極相連；光耦繼電器K1的輸出端外接信號處理單元9。

經過分壓電路2分壓後的輸入滯環比較電路的比較電壓Ui與由基準電路提供的基準電壓Uref在滯環比較電路中進行比較，對滯環比較電路設置相應的參考值以判斷是否欠壓。滯環比較電路輸出信號經過濾波後，MOS管V5根據其柵極輸入電壓值導通或截止；觀察發光二極體V6判斷是否欠壓，通過光耦繼電器K1外接用電設備中的信號處理單元9，記錄欠壓情況。

當直流電源8正常供電時，儲能電路1通過充電電阻R13和極性電容C3進行充電儲能；MOS管V5導通，發光二極體亮，光耦繼電器K1的引腳3和引腳4連通，輸出正常電壓信號。

當直流電源8發生欠壓時，儲能電路1通過放電電阻R14和極性電容C3，短時間內會持續向用電設備以及信號檢測電路提供電能。滯環比較電路5判斷欠壓，輸出欠壓信號經過濾波電路6濾出雜波後，信號輸出電路7中的MOS管V5截止，發光二極體V6滅，光耦繼電器的引腳3和引腳4斷開，並輸出欠壓信號給外接的信號處理單元9進行欠壓信號記錄。當電壓恢復時發光二極體V6亮，光耦繼電器K1輸出正常電壓信號。

相同或相似的標號對應相同或相似的部件；附圖中描述位置關係的用於僅用於示例性說明，不能理解為對本專利的限制。

顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明權利要求的保護範圍之內。