CN104426124A - 一种过压保护电路及具有过压保护功能的灯具 - Google Patents

一种过压保护电路及具有过压保护功能的灯具 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种过压保护电路及具有过压保护功能的灯具，过压保护电路包括：基准电压生成电路，参考电压生成电路，比较电路和保护电路，其中：参考电压生成电路的输入端连接至基准电压生成电路的输出端，将基准电压生成电路产生的基准电压放大一个预设的倍数后从其输出端输出；比较电路将前级电路的输出电压和该参考电压进行比较，当输出电压大于该参考电压时输出端输出过压信号；当切换电路的驱动端接收到该过压保护信号时，切断输出电压与负载的回路并控制报警电路发出报警信号。本发明提供的过压保护电路及具有过压保护功能的灯具，具有电路简单且成本低的有益效果。

Description

一种过压保护电路及具有过压保护功能的灯具
技术领域
本发明涉及电子电路领域，具体涉及一种过压保护电路及具有过压保护功能的灯具。
背景技术
传统的过压保护电路是通过采样电路采样电压值，由比较器比较采样电压与外部参考电压的大小，并在采样电压大于参考电压（即出现过压）时输出相应的电信号触发保护电路切断过压回路，从而达到保护电路和负载的目的。传统的过压保护电路需要引入采样电路和外部参考电压源，电路复杂，电路成本高。
发明内容
本发明实施例提供了一种过压保护电路及具有过压保护功能的灯具，电路简单且成本低。
本申请第一方面提供一种过压保护电路，包括：基准电压生成电路，参考电压生成电路，比较电路、切换电路和报警电路，其中：
所述基准电压生成电路的输入端连接至前级电路的电压输出端，所述基准电压生成电路的输出端输出一恒定的基准电压；
所述参考电压生成电路的输入端连接至所述基准电压生成电路的输出端，所述参考电压生成电路将所述基准电压放大一个预设的倍数后从其输出端输出；
所述比较电路的第一输入端连接至所述前级电路的电压输出端，所述比较电路的第二输入端连接至所述参考电压生成电路的输出端，当所述前级电路电压输出端的输出电压大于所述参考电压生成电路的输出电压时，所述比较电路的输出端输出过压信号；
所述切换电路的驱动端连接至所述比较电路的输出端，所述切换电路的切换开关的第一端连接至所述前级电路的电压输出端，所述切换电路在其驱动端未接收到所述过压信号时控制其切换开关的第二端连接至负载，或者在其驱动端接收到所述过压信号时控制其切换电路的第二端连接至所述报警电路的输入端。
可选地，所述基准电压生成电路包括三端可调分流基准源，其中：
所述三端可调分流基准源的正极为所述基准电压生成电路的输入端连接至所述电压输出端，所述三端可调分流基准源的负极连接至接地点，所述三端可调分流基准源的参考端为所述基准电压生成电路的输出端连接至所述参考电压生成电路的输入端。
可选地，所述参考电压生成电路包括第一电阻、第二电阻和第一集成运算放大器，其中，
所述第一集成运算放大器的同相输入引脚为所述参考电压生成电路的输入端连接至所述基准电压生成电路的输出端，所述第一集成运算放大器的反相输入引脚连接至所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第一端连接至所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端连接至所述第一集成运算放大器的输出引脚，所述第一集成运算放大器的输出引脚为所述参考电压生成电路的输出端，所述第一集成运算放大器的电源引脚连接至供电电源，所述第一电阻的第二端和所述第一集成运算放大器的接地引脚连接至接地点。
可选地，所述比较电路包括第二集成运算放大器，其中，
所述第二集成运算放大器的同相输入引脚为所述比较电路的第一输入端连接至所述电压输出端，所述第二集成运算放大器的反相输入引脚为所述比较电路的第二输入端连接至所述参考电压生成电路的输出端，所述第二集成运算放大器的输出引脚为所述比较电路的输出端连接至所述切换电路的驱动端，所述第二集成运算放大器的电源引脚连接至供电电源，所述第二集成运算放大器的接地引脚连接至接地端。
可选地，所述切换电路包括第一三极管、第二三极管、第三电阻和单刀双掷继电器，
所述第一三极管的基极为所述切换电路的驱动端连接至所述比较电路的输出端，所述第一三极管的集电极连接至所述前级电路的电压输出端和所述单刀双掷继电器线圈的第一端，所述第二三极管的基极连接至所述第一三极管的集电极和所述第三电阻的第一端，所述第二三极管的集电极连接至所述单刀双掷继电器线圈的第二端，所述单刀双掷继电器的公共触点为所述切换电路的切换开关的第一端连接至所述前级电路的电压输出端，所述单刀双掷继电器的常开触点连接至所述报警电路的输入端，所述单刀双掷继电器的常闭触点连接至负载，所述第一三极管的发射极、所述第二三极管的发射极和所述第三电阻的第二端连接至接地点。
可选地，所述报警电路包括蜂鸣器和第四电阻，其中：
所述蜂鸣器的第一端为所述报警电路的输入端用于连接至所述切换电路的切换开关的第二端，所述蜂鸣器的第二端连接至所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端连接至接地点。
可选地，所述基准电压生成电路还包括第五电阻，其中，
所述第五电阻串联在所述前级电路的电压输出端和所述三端可调分流基准源的正极之间。
可选地，所述参考电压生成电路还包括第六电阻，其中，
所述第六电阻串联在所述第一集成运算放大器的同相输入引脚和所述基准电压生成电路的输出端之间。
可选地，所述切换电路还包括第七电阻和第八电阻，其中，
所述第七电阻串联在所述前级电路的电压输出端和所述第一三极管的集电极之间，所述第八电阻串联在所述第一三极管的集电极和所述第二三极管的基极之间。
本申请第二方面提供一种具有过压保护功能的灯具，包括直流电源、光源和本申请第一方面或第一方面的任一种实现方式所述的过压保护电路，其中，
所述直流电源的电压输出端连接至所述过压保护电路中的基准电压生成电路的输入端，所述过压保护电路中的切换电路的切换开关的第二端连接至所述光源的第一端，所述电源的第二端连接至接地点。
本发明提供的过压保护电路通过基准电压生成电路产生一个恒定的基准电压，参考电压生成电路将该基准电路放大一个预设的倍数后输出大小为高压阈值的参考电压，前级电路的输出电压与该参考电压通过比较电路进行比较，并在输出电压大于该高压阈值时输出过压信号控制切换电路断开前级电路的电压输出端与负载构成的回路，并接通前级电路的电压输出端与报警电路，从而使报警电路发出报警信号。本发明通过参考电压生成电路将基准电压放大到高压阈值，输出电压直接与该高压阈值进行比较，无需引入采样电路和外部参考电压源，电路简单，电路成本低，且具有报警功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种过压保护电路的电路图；
图2是本发明实施例提供的另一种过压保护电路的电路图；
图3是本发明实施例提供的一种具有过压保护功能的灯具的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1是本发明实施例提供的一种过压保护电路的电路图，包括：
基准电压生成电路101，参考电压生成电路102，比较电路103，切换电路104和报警电路105，其中：
基准电压生成电路101的输入端连接至前级电路的电压输出端，所述基准电压生成电路的输出端Vout输出一恒定的基准电压。
其中，当该前级电路是本实施例提供的过压保护电路所要保护的电路。该前级电路可以为开关电路，线性电路或其它任何具有直流电压输出端的电路。
参考电压生成电路102的输入端连接至基准电压生成电路101的输出端，参考电压生成电路将基准电压放大一个预设的倍数后从其输出端输出；
比较电路103的第一输入端连接至电压输出端Vout，比较电路的第二输入端连接至参考电压生成电路102的输出端，当电压输出端的输出电压大于参考电压生成电路的输出电压时，比较电路的输出端输出过压信号；
切换电路104的驱动端连接至比较电路103的输出端，切换电路104的切换开关的第一端连接至前级电路的电压输出端，切换电路104在其驱动端未接收到过压信号时控制其切换开关的第二端连接至负载，或者在其驱动端接收到过压信号时控制其切换电路的第二端连接至报警电路105的输入端，以使报警电路105发出报警信号。
其中，上述预设的倍数根据输出电压的高压阈值设定，例如，输出电压的额定值为10V，高压阈值为15V，即输出电压超过15V则为过压，基准电压生成电路输出的基准电压为2.5V，则预设的位数设定为6。
可选地，基准电压生成电路101可以包括一三端可调分流基准源（AdjustablePrecision Shunt Regulators）U1，其中：
三端可调分流基准源U1的正极为基准电压生成电路101的输入端连接至电压输出端Vout，三端可调分流基准源U1的负极连接至接地点，三端可调分流基准源U1的参考端为基准电压生成电路101的输出端连接至参考电压生成电路102的输入端。
可选地，参考电压生成电路102包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一集成运算放大器U2，其中，
第一集成运算放大器U2的电源引脚连接至供电电源，第一集成运算放大器U2的接地引脚连接至接地端，第一集成运算放大器U2的同相输入引脚为参考电压生成电路102的输入端连接至基准电压生成电路101的输出端，第一集成运算放大器U2的反相输入引脚连接至第一电阻R2的第一端，第一电阻R1的第二端连接至接地点，第一电阻R1的第一端连接至第二电阻R2的第一端，第二电阻R2的第二端连接至第一集成运算放大器U2的输出端，第一集成运算放大器U2的输出端为参考电压生成电路102的输出端。
可选地，比较电路103包括第二集成运算放大器U3，其中，
第二集成运算放大器U3的同相输入引脚为比较电路103的第一输入端连接至电压输出端，第二集成运算放大器U3的反相输入引脚为比较电路103的第二输入端连接至所述参考电压生成电路102的输出端，第二集成运算放大器U3的电源引脚连接至供电电源，第二集成运算放大器U3的接地引脚连接至接地端，第二集成运算放大器U3的输出引脚为比较电路103的输出端连接至切换电路104的驱动端。
可选地，切换电路104包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三电阻R3和单刀双掷继电器K1，
第一三极管Q1的基极为切换电路104的驱动端连接至比较电路103的输出端，第一三极管Q1的集电极连接至前级电路的电压输出端Vout和单刀双掷继电器K1线圈的第一端，第二三极管Q2的基极连接至述第一三极管Q1的集电极和第三电阻R3的第一端，第二三极管Q2的集电极连接至单刀双掷继电器K1线圈的第二端，单刀双掷继电器K1的公共触点为切换电路103的切换开关的第一端连接至前级电路的电压输出端Vout，单刀双掷继电器K1的常开触点连接至报警电路105的输入端，单刀双掷继电器K1的常闭触点连接至负载，第一三极管Q1的发射极、第二三极管12的发射极和第三电阻R3的第二端连接至接地点。
可选地，报警电路105包括蜂鸣器B和第四电阻R4，其中：
蜂鸣器B的第一端为报警电路105的输入端连接至切换电路104的切换开关的第二端，蜂鸣器B的第二端连接至第四电阻R4的第一端，第四电阻R4的第二端连接至接地点。
其中，三端可调分流基准源U1可以为TL431为三端可调分流基准源，TL431的参考端可以提供2.5V的基准电压。
其中，参考电压生成电路102中的第一集成运算放大器U2，可以为LM324，其中U2、R1、R2、组成放大电路将基准电压放大一个预设的倍数后生成参考电压，输出的参考电压为：U1A=（1+R2/R5）×2.5V，Q1、Q2为三极管，U3可以为PC817。当输出电压处于正常电压范围内时，Vout上的电压小于U2输出端的电压，U3输出低电平，Q1截止，Q2导通，继电器K1开始工作，K1常开触点吸合来输出电压至负载，当***过压时，Vout上的电压大于U2输出端的电压，U3输出高电平，Q1导通，此时Q2由于没有基极偏置电压而停止工作，继电器K1停止工作，K1常闭触点吸合，负载回路开路，且报警电路通电，蜂鸣器开始鸣叫。
可选地，如图2所示，基准电压生成电路还可以包括第五电阻R5，其中，
第五电阻R5串联在前级电路的电压输出端和三端可调分流基准源U1的正极之间。
参考电压生成电路102还可以包括第六电阻R6，其中，
第六电阻R6串联在第一集成运算放大器U2的同相输入引脚和基准电压生成电路101的输出引脚之间。
切换电路还包括第七电阻R7和第八电阻R8，其中，
第七电阻R7串联在前级电路的电压输出端和第一三极管Q1的集电极之间，第八电阻R8串联在第一三极管Q1的集电极和第二三极管Q2的基极之间。。
其中，R5、R6、R7、R8为限流电阻，起限流作用。
本实施例提供的过压保护电路通过基准电压生成电路产生一个恒定的基准电压，参考电压生成电路将该基准电路放大一个预设的倍数后输出大小为高压阈值的参考电压，前级电路的输出电压与该参考电压通过比较电路进行比较，并在输出电压大于该高压阈值时输出过压信号控制切换电路断开前级电路的电压输出端与负载构成的回路，并接通前级电路的电压输出端与报警电路，从而使报警电路发出报警信号。本发明通过参考电压生成电路将基准电压放大到高压阈值，输出电压直接与该高压阈值进行比较，无需引入采样电路和外部参考电压源，电路简单，电路成本低，且具有报警功能。
请参考图3，图3是本发明实施例提供的一种具有过压保护功能的灯具，包括：直流电源201、光源203和如图1或图2实施例中任一种可能的实现方式中的过压保护电路203，其中，
直流电源201的电压输出端连接至过压保护电路203中的基准电压生成电路的输入端，过压保护电路203中的切换电路的切换开关的第二端连接至光源203的第一端，光源203的第二端连接至接地点。
其中，直流电源201可以为开关电源或线性电源等，光源203可以为LED灯。
本实施例提供的具有过压保护功能的灯具通过基准电压生成电路产生一个恒定的基准电压，参考电压生成电路将该基准电路放大一个预设的倍数后输出大小为高压阈值的参考电压，直流电源的输出电压与该参考电压通过过压保护电路的比较电路进行比较，并在输出电压大于该高压阈值时输出过压信号控制切换电路断开直流电源的输出端与光源之间的连接，并将直流电路输出端切换到报警电路，从而使报警电路发出报警信号。本发明能够有效保护负载光源，无需引入采样电路和外部参考电压源，电路简单，电路成本低，且具有报警功能。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种过压保护电路，其特征在于，包括：基准电压生成电路，参考电压生成电路，比较电路、切换电路和报警电路，其中：
所述基准电压生成电路的输入端连接至前级电路的电压输出端，所述基准电压生成电路的输出端输出一恒定的基准电压；
所述参考电压生成电路的输入端连接至所述基准电压生成电路的输出端，所述参考电压生成电路将所述基准电压放大一个预设的倍数后从其输出端输出；
所述比较电路的第一输入端连接至所述前级电路的电压输出端，所述比较电路的第二输入端连接至所述参考电压生成电路的输出端，当所述前级电路电压输出端的输出电压大于所述参考电压生成电路的输出电压时，所述比较电路的输出端输出过压信号；
所述切换电路的驱动端连接至所述比较电路的输出端，所述切换电路的切换开关的第一端连接至所述前级电路的电压输出端，所述切换电路在其驱动端未接收到所述过压信号时控制其切换开关的第二端连接至负载，或者在其驱动端接收到所述过压信号时控制其切换电路的第二端连接至所述报警电路的输入端。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述基准电压生成电路包括三端可调分流基准源，其中：
所述三端可调分流基准源的正极为所述基准电压生成电路的输入端连接至所述电压输出端，所述三端可调分流基准源的负极连接至接地点，所述三端可调分流基准源的参考端为所述基准电压生成电路的输出端连接至所述参考电压生成电路的输入端。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述参考电压生成电路包括第一电阻、第二电阻和第一集成运算放大器，其中，
所述第一集成运算放大器的同相输入引脚为所述参考电压生成电路的输入端连接至所述基准电压生成电路的输出端，所述第一集成运算放大器的反相输入引脚连接至所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第一端连接至所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端连接至所述第一集成运算放大器的输出引脚，所述第一集成运算放大器的输出引脚为所述参考电压生成电路的输出端，所述第一集成运算放大器的电源引脚连接至供电电源，所述第一电阻的第二端和所述第一集成运算放大器的接地引脚连接至接地点。
4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述比较电路包括第二集成运算放大器，其中，
所述第二集成运算放大器的同相输入引脚为所述比较电路的第一输入端连接至所述电压输出端，所述第二集成运算放大器的反相输入引脚为所述比较电路的第二输入端连接至所述参考电压生成电路的输出端，所述第二集成运算放大器的输出引脚为所述比较电路的输出端连接至所述切换电路的驱动端，所述第二集成运算放大器的电源引脚连接至供电电源，所述第二集成运算放大器的接地引脚连接至接地端。
5.根据权利要求1至4任一项所述的电路，其特征在于，所述切换电路包括第一三极管、第二三极管、第三电阻和单刀双掷继电器，
所述第一三极管的基极为所述切换电路的驱动端连接至所述比较电路的输出端，所述第一三极管的集电极连接至所述前级电路的电压输出端和所述单刀双掷继电器线圈的第一端，所述第二三极管的基极连接至所述第一三极管的集电极和所述第三电阻的第一端，所述第二三极管的集电极连接至所述单刀双掷继电器线圈的第二端，所述单刀双掷继电器的公共触点为所述切换电路的切换开关的第一端连接至所述前级电路的电压输出端，所述单刀双掷继电器的常开触点连接至所述报警电路的输入端，所述单刀双掷继电器的常闭触点连接至负载，所述第一三极管的发射极、所述第二三极管的发射极和所述第三电阻的第二端连接至接地点。
6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述报警电路包括蜂鸣器和第四电阻，其中：
所述蜂鸣器的第一端为所述报警电路的输入端用于连接至所述切换电路的切换开关的第二端，所述蜂鸣器的第二端连接至所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端连接至接地点。
7.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述基准电压生成电路还包括第五电阻，其中，
所述第五电阻串联在所述前级电路的电压输出端和所述三端可调分流基准源的正极之间。
8.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述参考电压生成电路还包括第六电阻，其中，
所述第六电阻串联在所述第一集成运算放大器的同相输入引脚和所述基准电压生成电路的输出端之间。
9.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述切换电路还包括第七电阻和第八电阻，其中，
所述第七电阻串联在所述前级电路的电压输出端和所述第一三极管的集电极之间，所述第八电阻串联在所述第一三极管的集电极和所述第二三极管的基极之间。
10.一种具有过压保护功能的灯具，包括直流电源、光源和如权利要求1至9任一项所述的过压保护电路，其中，
所述直流电源的电压输出端连接至所述过压保护电路中的基准电压生成电路的输入端，所述过压保护电路中的切换电路的切换开关的第二端连接至所述光源的第一端，所述电源的第二端连接至接地点。
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