CN101902135B - 零线判断三相四线开关电源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种零线判断三相四线开关电源，它的高频滤波抗干扰电路连接开关稳压电源电路，在整流电路和高频滤波抗干扰电路之间设零线判断电路和带线路选通功能的稳压电路，整流电路分别连零线判断电路输入端和带线路选通功能的稳压电路输入端，零线判断电路输出端和带线路选通功能的稳压电路输出端均接入高频滤波抗干扰电路，零线判断电路控制信号输出端连接带线路选通功能的稳压电路。本发明使得开关电源在缺少零线的情况也能工作，并使开关电源中如果零线与相线之间错相，也能防止开关电源损坏，增强了开关电源的实用性和可靠性，有利于三相四线开关电源在更多用电设备上的推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及开关电源技术领域，具体涉及一种零线判断三相四线开关电源。
技术背景
以往大多数用电器所使用的电源方案是以变压器供电。随着科学技术的发展，人们开始考虑使用体积小、重量轻、效率高、自身抗干扰性强、输出电压范围宽的开关电源作为用电器的电源方案。对于现有的三相四线开关电源，在缺少零线或错相情况下，该三相四线开关电源将不能正常工作，严重影响了三相用电器的正常使用，因此使用三相四线开关电源为用电设备供电的方案还需要不继的完善。
发明内容
本发明的目是针对上述技术问题，提供一种干扰抑制能力强，效率高，在缺少零线或错相情况下也能正常工作的零线判断三相四线开关电源。它可以作为功率在15W以内的用电器的电源方案。
为实现此目的，本发明所设计的一种零线判断三相四线开关电源，包括整流电路、高频滤波抗干扰电路和开关稳压电源电路，其中，高频滤波抗干扰电路连接开关稳压电源电路，在所述整流电路和高频滤波抗干扰电路之间设置有零线判断电路和带线路选通功能的稳压电路，所述整流电路分别连接零线判断电路的输入端和带线路选通功能的稳压电路的输入端，所述零线判断电路的输出端和带线路选通功能的稳压电路的输出端均接入高频滤波抗干扰电路，所述零线判断电路的控制信号输出端连接带线路选通功能的稳压电路，所述零线判断电路输出的控制信号进入带线路选通功能的稳压电路，用于控制带线路选通功能的稳压电路与高频滤波抗干扰电路之间的通断。
所述带线路选通功能的稳压电路还连接有零线检测电路。
所述整流电路还连接有开关电源保护电路。
所述零线判断电路包括二极管D13、电阻R12～R15、电容C5、场效应管Q2、瞬态抑制器Z1，其中，场效应管Q2的栅极连接电阻R14的一端，电阻R14的另一端通过串联的电阻R12～R13和二极管D13接入零线JN1，场效应管Q2源级和栅极之间连接电容C5，电容C5的两端连接电阻R15，场效应管Q2源级还连接整流电路，场效应管Q2的源级和漏极之间连接瞬态抑制器Z1，场效应管Q2的漏极还连接带线路选通功能的稳压电路。
所述带线路选通功能的稳压电路包括电阻R4～R9、场效应管Q1、电容C9、二极管D17和瞬态抑制器Z2，其中，场效应管Q1的漏极通过电阻R4连接整流电路，场效应管Q1的栅极和场效应管Q2的漏极之间连接电阻R9，整流电路和场效应管Q2的漏极之间串联电阻R5～R8，场效应管Q1的源级和栅极之间连接瞬态抑制器Z2，电容C9连接瞬态抑制器Z2的两端，场效应管Q1的源级还连接高频滤波抗干扰电路。
所述零线检测电路包括稳压二极管DZ1、电阻R10～R11和光电耦合器OP1，其中，稳压二极管DZ1的负极连接于场效应管Q1的源级，稳压二极管DZ1的正极连接高频滤波抗干扰电路，光电耦合器OP1的输入端通过电阻R10～R11接入稳压二极管DZ1的两端，光电耦合器OP1的输出端JI用于连接单片机。
所述整流电路包括二极管D1～D12、二极管D14～D15，其中，二极管D1的负极连接第一相线JA1，二极管D4的负极连接D1的正极，二极管D2的负极连接第二相线JB1，二极管D6的负极连接D2的正极，二极管D3的负极连接第三相线JC1，二极管D5的负极连接D3的正极，二极管D4～D5的正极连接二极管D6的正极；二极管D7的正极二极管D1的负极，二极管D10的正极连接二极管D7的负极，二极管D8的正极连接二极管D2的负极，二极管D11的正极连接二极管D8的负极，二极管D9的正极连接二极管D3的负极，二极管D12的正极连接二极管D9的负极，二极管D10～D12的负极连接二极管D6的正极，二极管D14的负极与二极管D15的正极相连，二极管D14的正极连接零线JN1，二极管D15的负极连接高频滤波抗干扰电路。
所述开关电源保护电路包括线绕电阻R1～R3和压敏电阻ZR1～ZR4、复合热敏电阻RT1、二极管D16～D17，其中，二极管D1的负极和第一相线JA1之间连接线绕电阻R1，二极管D2的负极和第二相线JB1之间连接线绕电阻R2，二极管D3的负极和第三相线JC1之间连接线绕电阻R3，第一相线JA1和零线JN1之间连接压敏电阻ZR1，第二相线JB2和零线JN1之间连接压敏电阻ZR2，第三相线JC1和零线JN1之间连接压敏电阻ZR3，二极管D5的正极和二极管D12的负极之间连接压敏电阻ZR4，二极管D16的正极和二极管D15的负极之间连接复合热敏电阻RT1。二极管D17的正极连接零线检测电路，二极管D16的负极与二极管D17的负极相连后接入高频滤波抗干扰电路的输入端。
本发明的优点在于：通过在三相四线开关电源电路中设置零线判断电路，并通过零线判断电路来控制选通，使得开关电源在缺少零线的情况也能工作，同时，由于在错相的时候复合热敏电阻的作用保护开关电源不受损坏，增强了开关电源的实用性和可靠性，有利于三相四线开关电源方案在更多用电设备上的推广使用。本发明还具有抑制传导干扰能力强、电源效率高、功耗低的优点。
附图说明
图1为本发明的原理框图。
图2为本发明的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明：
如图1所示的一种零线判断三相四线开关电源，包括开关电源保护电路、整流电路、高频滤波抗干扰电路和开关稳压电源电路，其中，开关电源保护电路连接整流电路，高频滤波抗干扰电路连接开关稳压电源电路，在整流电路和高频滤波抗干扰电路之间设置有零线判断电路和带线路选通功能的稳压电路，整流电路分别连接零线判断电路的输入端和带线路选通功能的稳压电路的输入端，所述零线判断电路的输出端和带线路选通功能的稳压电路的输出端均接入高频滤波抗干扰电路，零线判断电路的控制信号输出端连接带线路选通功能的稳压电路，零线判断电路输出的控制信号进入带线路选通功能的稳压电路，用于控制带线路选通功能的稳压电路与高频滤波抗干扰电路之间的通断。带线路选通功能的稳压电路还连接有零线检测电路，零线检测电路用于将零线是否缺失的信号传递给单片机，并给出缺失零线的提示。开关电源保护电路用来防止雷击浪涌等冲击。
上述技术方案中，零线判断电路包括二极管D13、电阻R12～R15、电容C5、场效应管Q2、瞬态抑制器Z1，其中，场效应管Q2的栅极连接电阻R14的一端，电阻R14的另一端通过串联的电阻R12～R13和二极管D13接入零线JN1，场效应管Q2源级和栅极之间连接电容C5，电容C5的两端连接电阻R15，场效应管Q2源级还连接整流电路，场效应管Q2的源级和漏极之间连接瞬态抑制器Z1，场效应管Q2的漏极还连接带线路选通功能的稳压电路。瞬态抑制器Z1在有零线的情况下不工作，在没有零线的情况下主要起到限压的作用。
上述技术方案中，带线路选通功能的稳压电路包括电阻R4～R9、场效应管Q1、电容C9、二极管D17和瞬态抑制器Z2，其中，场效应管Q1的漏极通过电阻R4连接整流电路，场效应管Q1的栅极和场效应管Q2的漏极之间连接电阻R9，整流电路和场效应管Q2的漏极之间串联电阻R5～R8，场效应管Q1的源级和栅极之间连接瞬态抑制器Z2，电容C9连接瞬态抑制器Z2的两端，场效应管Q1的源级还连接高频滤波抗干扰电路。
上述技术方案中，零线检测电路包括稳压二极管DZ1、电阻R10～R11和光电耦合器OP1，其中，稳压二极管DZ1的负极连接于场效应管Q1的源级，稳压二极管DZ1的正极连接高频滤波抗干扰电路，光电耦合器OP1的输入端通过电阻R10～R11接入稳压二极管DZ1的两端，光电耦合器OP1的输出端JI用于连接单片机。
上述技术方案中，整流电路包括二极管D1～D12、二极管D14～D15，其中，二极管D1的负极连接第一相线JA1，二极管D4的负极连接D1的正极，二极管D2的负极连接第二相线JB1，二极管D6的负极连接D2的正极，二极管D3的负极连接第三相线JC1，二极管D5的负极连接D3的正极，二极管D4～D5的正极连接二极管D6的正极；二极管D7的正极二极管D1的负极，二极管D10的正极连接二极管D7的负极，二极管D8的正极连接二极管D2的负极，二极管D11的正极连接二极管D8的负极，二极管D9的正极连接二极管D3的负极，二极管D12的正极连接二极管D9的负极，二极管D10～D12的负极连接二极管D6的正极，二极管D14的负极与二极管D15的正极相连，二极管D14的正极连接零线JN1，二极管D15的负极连接高频滤波抗干扰电路。在有零线时，二极管D14～D15与二极管D1～D6组成半桥整流电路；缺零线时，二极管D1～D12组成全桥整流电路。
上述技术方案中，所述开关电源保护电路包括线绕电阻R1～R3和压敏电阻ZR1～ZR4、复合热敏电阻RT1、二极管D16～D17，其中，二极管D1的负极和第一相线JA1之间连接线绕电阻R1，二极管D2的负极和第二相线JB1之间连接线绕电阻R2，二极管D3的负极和第三相线JC1之间连接线绕电阻R3，第一相线JA1和零线JN1之间连接压敏电阻ZR1，第二相线JB2和零线JN1之间连接压敏电阻ZR2，第三相线JC1和零线JN1之间连接压敏电阻ZR3，二极管D5的正极和二极管D12的负极之间连接压敏电阻ZR4，二极管D16的正极和二极管D15的负极之间连接复合热敏电阻RT1。二极管D17的正极连接零线检测电路，二极管D16的负极与二极管D17的负极相连后接入高频滤波抗干扰电路的输入端。开关电源保护电路用来防止上下电时产生的电压突变和雷击浪涌等冲击。二极管D16～D17可防止电压反向时对前极元件造成损坏。
场效应管Q1和场效应管Q2优选MOS场效应管。
本发明缺零线判断的工作原理为：当零线JN1接入正常时，零线判断电路中的场效应管Q2导通，场效应管Q2的漏极输出低电压，该低电压接入场效应管Q1的栅极使得场效应管Q1截止，稳压电路部分不工作，各个相线分别与零线JN3形成半桥整流电路，为用电设备供电，因采用半桥整流电路，输出电压较低，不需要再另外使用降压电路降压，减少了电路中不必要的电能损耗，大大提高了电源的利用率。当零线缺失时，零线判断电路中的Q2截止，相线的电压接入降压电路中的场效应管Q1的栅极，使得场效应管Q1导通，各个相线之间形成电压较高的全桥整流电路，此时场效应管Q1工作在导通状态，源极电压随栅极电压增大而增大，同时，当栅极电压增高到一定值时，瞬态抑制器Z1将电压钳制在一个固定值，保证Q1输出电压不会过高而损坏后极元件，这时Q1工作在线性状态，超过固定值的电压主要加在Q1上，Q1起到降压作用，使输出电压稳定的为用电设备供电，保证其正常工作。此时零线检测电路中的光电耦合器OP1在缺失零线的情况下输出信号给单片机，单片机可通过指示灯或显示提示用户此时零线缺失。电源经零线判断电路和带线路选通功能的稳压电路后，接入高频滤波抗干扰电路，高频滤波抗干扰电路能有效抑制传导干扰，保证开关电源的稳定性。最后经过开关稳压电源电路，得到用电设备各部分所需的电源。
当各相线与零线发生错相时，所增加的电压大部分由复合热敏RT1所消耗，保护开关电源不因电压过高而损坏。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (8)
1.一种零线判断三相四线开关电源，包括整流电路、高频滤波抗干扰电路和开关稳压电源电路，其中，高频滤波抗干扰电路连接开关稳压电源电路，其特征在于：在所述整流电路和高频滤波抗干扰电路之间设置有零线判断电路和带线路选通功能的稳压电路，所述整流电路分别连接零线判断电路的输入端和带线路选通功能的稳压电路的输入端，所述零线判断电路的输出端和带线路选通功能的稳压电路的输出端均接入高频滤波抗干扰电路，所述零线判断电路的控制信号输出端连接带线路选通功能的稳压电路，所述零线判断电路输出的控制信号进入带线路选通功能的稳压电路，用于控制带线路选通功能的稳压电路与高频滤波抗干扰电路之间的通断。
2.根据权利要求1所述的零线判断三相四线开关电源，其特征在于：所述带线路选通功能的稳压电路还连接有零线检测电路。
3.根据权利要求1所述的零线判断三相四线开关电源，其特征在于：所述整流电路还连接有开关电源保护电路。
4.根据权利要求1所述的零线判断三相四线开关电源，其特征在于：所述零线判断电路包括二极管D13、电阻R12～R15、电容C5、场效应管Q2、瞬态抑制器Z1，其中，场效应管Q2的栅极连接电阻R14的一端，电阻R14的另一端通过串联的电阻R12～R13和二极管D13接入零线JN1，场效应管Q2源极和栅极之间连接电容C5，电容C5的两端连接电阻R15，场效应管Q2源极还连接整流电路，场效应管Q2的源极和漏极之间连接瞬态抑制器Z1，场效应管Q2的漏极还连接带线路选通功能的稳压电路。
5.根据权利要求1所述的零线判断三相四线开关电源，其特征在于：所述带线路选通功能的稳压电路包括电阻R4～R9、场效应管Q1、电容C9、二极管D17和瞬态抑制器Z2，其中，场效应管Q1的漏极通过电阻R4连接整流电路，场效应管Q1的栅极和场效应管Q2的漏极之间连接电阻R9，整流电路和场效应管Q2的漏极之间串联电阻R5～R8，场效应管Q1的源极和栅极之间连接瞬态抑制器Z2，电容C9连接瞬态抑制器Z2的两端，场效应管Q1的源极还连接高频滤波抗干扰电路。
6.根据权利要求2所述的零线判断三相四线开关电源，其特征在于：所述零线检测电路包括稳压二极管DZ1、电阻R10～R11和光电耦合器OP1，其中，稳压二极管DZ1的负极连接于场效应管Q1的源极，稳压二极管DZ1的正极连 接高频滤波抗干扰电路，光电耦合器OP1的输入端通过电阻R10～R11接入稳压二极管DZ1的两端，光电耦合器OP1的输出端JI用于连接单片机。
7.根据权利要求1所述的零线判断三相四线开关电源，其特征在于：所述整流电路包括二极管D1～D12、二极管D14～D15，其中，二极管D1的负极连接第一相线JA1，二极管D4的负极连接D1的正极，二极管D2的负极连接第二相线JB1，二极管D6的负极连接D2的正极，二极管D3的负极连接第三相线JC1，二极管D5的负极连接D3的正极，二极管D4～D5的正极连接二极管D6的正极；二极管D7的正极二极管D1的负极，二极管D10的正极连接二极管D7的负极，二极管D8的正极连接二极管D2的负极，二极管D11的正极连接二极管D8的负极，二极管D9的正极连接二极管D3的负极，二极管D12的正极连接二极管D9的负极，二极管D10～D12的负极连接二极管D6的正极，二极管D14的负极与二极管D15的正极相连，二极管D14的正极连接零线JN1，二极管D15的负极连接高频滤波抗干扰电路。
8.根据权利要求3所述的零线判断三相四线开关电源，其特征在于：所述开关电源保护电路包括线绕电阻R1～R3和压敏电阻ZR1～ZR4、复合热敏电阻RT1、二极管D16～D17，其中，二极管D1的负极和第一相线JA1之间连接线绕电阻R1，二极管D2的负极和第二相线JB1之间连接线绕电阻R2，二极管D3的负极和第三相线JC1之间连接线绕电阻R3，第一相线JA1和零线JN1之间连接压敏电阻ZR1，第二相线JB2和零线JN1之间连接压敏电阻ZR2，第三相线JC1和零线JN1之间连接压敏电阻ZR3，二极管D5的正极和二极管D12的负极之间连接压敏电阻ZR4，二极管D16的正极和二极管D15的负极之间连接复合热敏电阻RT1 ，二极管D17的正极连接零线检测电路，二极管D16的负极与二极管D17的负极相连后接入高频滤波抗干扰电路的输入端。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Zero line judgment three-phase four wire switching power supply Granted publication date: 20121226 Pledgee: China Postal Savings Bank Co.,Ltd. Wuhan Branch Pledgor: WUHAN SAN FRAN ELECTRONICS Corp. Registration number: Y2024980022633 |