CN105449803B - 充电器的过压保护电路及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种充电器的过压保护电路，包括检测单元和充电单元，检测单元通过一第一隔离电阻连接在一AC‑N线上并通过一第二隔离电阻连接在一AC‑L线上，该检测单元包含有电压信号线路和频率信号线路，该电压信号线路和频率信号线路分别连接于同一中央处理器上，该AC‑N线与一分压限流单元电性连接，该AC‑L线通过一继电器K1于分压限流单元一端切换导通，该继电器K1用以根据反馈的信号切换线路，该继电器K1与中央处理器电性连接，该分压限流单元与充电单元相连接，还公开了其控制方法，其步骤为：1）设备开启；2）电路检测；3）模式选择；4）电压传输，本发明的电路能有效确保机器正常工作，其控制方法有效保证了充电器的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及充电器的技术领域，尤指一种充电器的过压保护电路及其控制方法。
背景技术
高空平台车，是一种常用于工地上的高空作业平台设备，它为施工人员高空作业提供方便，安装在高空平台车上的充电器，主要用来为高空平台车充电。
目前，在实际作业中，工地初期的电网多数是临时拉线，工地上一般使用的都是三相电漏电开关或配电箱，由工人自行接线，而且工地上正常情况下都是单相电设备和三相电设备是共同存在的，但是，很多工人并非专业人员，如果接到的是一根火线和一根地线，那就是单相电，没什么问题，但如果错接了两根火线，那就是380V的电压，电源座又没区分开，工人在使用设备（如高空平台车上的充电器）时，很容易误插到380V的电路上，使设备的实际使用电压超过设备本身的额定电压，导致设备损坏。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处而提供一种充电器的过压保护电路，其电路能有效防止继电器触点粘死，防止接入AC插头打火，确保充电器在市电任何环境下，都能正常工作，即便在输入三相电时，机器也不受损坏，其控制方法能有效保避免输入充电单元的电压过高，有效保证了充电器的使用寿命。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种充电器的过压保护电路，包括检测单元和充电单元，所述检测单元通过一第一隔离电阻连接在一AC-N线上并通过一第二隔离电阻连接在一AC-L线上，该检测单元包含有电压信号线路和频率信号线路，该电压信号线路和频率信号线路分别连接于同一中央处理器上，该AC-N线与一分压限流单元电性连接，该AC-L线通过一继电器（K1）于分压限流单元一端切换导通，该继电器（K1）用以根据反馈的信号切换线路，该继电器（K1）与中央处理器电性连接，该分压限流单元与充电单元相连接。
所述第一隔离电阻由电阻（R11、R12、R13、R14、R15）顺序串联而成，该电阻（R11）一端连接在AC-N线上，该电阻（R15）一端与并联一电阻（R2），该电阻（R15）与电阻（R2）的连接端连接在检测单元上，所述第二隔离电阻由电阻（R16、R17、R18、R19、R20）顺序串联而成，该电阻（R16）一端连接在AC-L线上，该电阻（R20）一端并联一电阻（R35），该电阻（R20）与电阻（R35）的连接端连接在检测单元上，该电阻（R2）与电阻（R35）相互串联。
所述检测单元之电压信号线路中包含有放大器（U2A）和放大器（U3A），该放大器（U2A）的脚3通过一电阻（R25）与电阻（R2）相连接，该放大器（U2A）的脚3和电阻（R25）之间并联一接地的电阻（R29），该放大器（U2A）的脚2通过一电阻（R28）与电阻（R35）相连接，该放大器（U2A）的脚1通过一电阻（R26）与放大器（U3A）的脚3相连接，该电阻（R26）和放大器（U3A）的脚3之间并联一电容（C1），该放大器（U2A）的脚1和脚2之间还并联一电阻（R31），该放大器（U3A）的脚2上连接一电阻（R24），该电阻（R24）与放大器（U3A）的脚2的连接端上串联一接地的电阻（R32），在放大器（U3A）的脚2还并联一接地的电容（C9），该放大器（U3A）的脚1通过一电阻（R27）连接在中央处理器上，该电阻（R27）与中央处理器的连接端上顺序并联一电阻（R30）和一电容（C8），该电阻（R30）和电容（C8）分别接地。
所述检测单元之频率信号线路中包含有放大器（U2B）和放大器（U3B），该放大器（U2B）的脚6通过一电阻（R36）与电阻（R2）相连接，该放大器（U2B）的脚2通过一电阻（R38）与电阻（R35）相连接，该电阻（R38）和放大器（U2B）的脚2之间并联一接地的电阻（R41），该放大器（U2B）的脚6和脚7之间并联一电阻（R33），该放大器（U2B）的脚7通过一电阻（R37）并联在电容（C1）上，该电容（C1）上还并联有电阻（R40），该电阻（R40）通过一电阻（R39）与放大器（U3B）的脚5相连接，该电阻（R39）和放大器（U3B）的脚5之间并联一接地的电容（C2），该电阻（R39）和电阻（R40）之间并联一电容（C10），该电容（C10）通过一电阻（R34）连接在中央处理器上，该放大器（U3B）的脚6和脚7共同连接在电容（C10）和电阻（R34），该电阻（R34）与中央处理器之间并联一接地的电容（C11）。
所述分压限流单元包含有线路3和线路5，所述继电器（K1）于线路3和线路5之间切换导通，该线路3直接连接在充电单元上。
所述线路5包括电阻（R1）、并联于电阻（R1）上的降压电容（C15）以及共同并联于降压电容（C15）上并相互串联的电阻（R22、R23）,于该电阻（R23）与AC-N线之间并联一压敏电阻（MOV1），所述线路3连接在压敏电阻（MOV1）和电阻（R23）的连接端，该线路3和电阻（R23）的连接端与AC-N线并联一电容（C5），该电容（C5）两端分别与充电单元相连接。
一种充电器的过压保护控制方法，该充电器内设有保护电路，所述保护电路为上述的过压保护电路，该充电器的过压保护控制方法步骤如下：
1）设备开启：检测充电器的设备连接情况，确定连接正常后，将充电器接入市电，开启充电器；
2）电路检测：步骤1）的充电器通过构成检测单元的电压信号线路和频率信号线路对接入的市电进行放大比较后，转换为中央处理器可读的电压信号和频率信号；
3）模式选择：中央处理器根据步骤2）的电压信号和频率信号判断电路情况，控制继电器（K1）在分压限流单元的线路3和线路5之间切换，选择适合当前市电下，适合充电器正常使用的线路；
4）电压传输：当中央处理器判断前市电异常时，中央处理器会向继电器（K1）发出切换驱动信号，控制继电器（K1）切换到线路5并报市电异常，同时通过电容（C5）和分压限流单元中的降压电容（C15）将电压进行分压后，对充电单元的线路供电；当CPU判断前市电正常，继电器切换到线路3，为充电器的电路直接供电。
本发明的有益效果在于：其过压保护电路通过检测单元对接入的AC进行检测，并转换成电压信号和频率信号输送给中央处理器，该中央处理器根据接收的信号，驱动继电器切换线路，并配合分压限流单元，在市电异常时，防止继电器触点粘死，防止接入AC插头打火，通过X电容和分压限流单元中的降压电容C15平分电压，从而确保充电器在市电任何环境下，都能正常工作，即便在输入三相电时，机器也不受损坏，其控制方法能有效保避免输入充电单元的电压过高，有效保证了充电器的使用寿命。
附图说明
图1 是本发明之分压限流单元的电路图。
图2 是本发明之检测单元的电路图。
图3 是本发明的总电路图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明作进一步说明：
如图1-3所示，本发明关于一种充电器的过压保护电路，包括检测单元和充电单元，检测单元通过一第一隔离电阻连接在一AC-N线上并通过一第二隔离电阻连接在一AC-L线上，该检测单元包含有电压信号线路和频率信号线路，该电压信号线路和频率信号线路分别连接于同一中央处理器上，该AC-N线与一分压限流单元电性连接，该AC-L线通过一继电器K1于分压限流单元一端切换导通，该继电器K1用以根据反馈的信号切换线路，该继电器K1与中央处理器电性连接，该分压限流单元与充电单元相连接，其中，隔离电阻的使用，能有效防止两个信号源放大器输出端之间相互影响，将有害的影响大大降低，有利于电路的稳定工作。
如图1所示，第一隔离电阻由电阻R11、R12、R13、R14、R15顺序串联而成，该电阻R11一端连接在AC-N线上，该电阻R15一端与并联一电阻R2，该电阻R15与电阻R2的连接端连接在检测单元上，第二隔离电阻由电阻R16、R17、R18、R19、R20顺序串联而成，该电阻R16一端连接在AC-L线上，该电阻R20一端并联一电阻R35，该电阻R20与电阻R35的连接端连接在检测单元上，该电阻R2与电阻R35相互串联。
如图1、3所示，检测单元之电压信号线路中包含有放大器U2A和放大器U3A，该放大器U2A的脚3通过一电阻R25与电阻R2相连接，该放大器U2A的脚3和电阻R25之间并联一接地的电阻R29，该放大器U2A的脚2通过一电阻R28与电阻R35相连接，该放大器U2A的脚1通过一电阻R26与放大器U3A的脚3相连接，该电阻R26和放大器U3A的脚3之间并联一电容C1，该放大器U2A的脚1和脚2之间还并联一电阻R31，该放大器U3A的脚2上连接一电阻R24，该电阻R24与放大器U3A的脚2的连接端上串联一接地的电阻R32，在放大器U3A的脚2还并联一接地的电容C9，该放大器U3A的脚1通过一电阻R27连接在中央处理器上，该电阻R27与中央处理器的连接端上顺序并联一电阻R30和一电容C8，该电阻R30和电容C8分别接地。
如图1、3所示，检测单元之频率信号线路中包含有放大器U2B和放大器U3B，该放大器U2B的脚6通过一电阻R36与电阻R2相连接，该放大器U2B的脚2通过一电阻R38与电阻R35相连接，该电阻R38和放大器U2B的脚2之间并联一接地的电阻R41，该放大器U2B的脚6和脚7之间并联一电阻R33，该放大器U2B的脚7通过一电阻R37并联在电容C1上，该电容C1上还并联有电阻R40，该电阻R40通过一电阻R39与放大器U3B的脚5相连接，该电阻R39和放大器U3B的脚5之间并联一接地的电容C2，该电阻R39和电阻R40之间并联一电容C10，该电容C10通过一电阻R34连接在中央处理器上，该放大器U3B的脚6和脚7共同连接在电容C10和电阻R34，该电阻R34与中央处理器之间并联一接地的电容C11。
其中，放大器U2A、U2B分别优选地采用LM358的双运算放大器；放大器U3A、U3B均分别优选地采用LM2904DR的双运算放大器；电阻R25、R28、R36、R38均分别优选地采用24K9电阻，电阻R29、R31、R33、R41均分别优选地采用3M01电阻；电阻R26、R37均分别优选地采用10K电阻；电阻R39、R40均分别优选地采用49K9电阻，电阻R27、R32均分别优选地采用2K电阻；电阻R30、R34均分别优选地采用1K电阻；电阻R24均分别优选地采用49K99电阻；电阻R2、R35均分别优选地采用2K2电阻；电阻R22、R23均分别优选地采用449K/1206电阻；压敏电阻MOV1为20D471的电阻；电容C8、C9、C12均分别优选地采用102电容；电容C11优选地采用104电容；电容C13优选地采用105电容；电容C10优选地采用106电容。
如图1、2所示，分压限流单元包含有线路3和线路5，所述继电器K1于线路3和线路5之间切换导通，该线路3直接连接在充电单元上。
如图1、2所示，线路5包括电阻R1、并联于电阻R1上的降压电容C15以及共同并联于降压电容C15上并相互串联的电阻R22、R23,于该电阻R23与AC-N线之间并联一压敏电阻MOV1，线路3连接在压敏电阻MOV1和电阻R23的连接端，该线路3和电阻R23的连接端与AC-N线并联一电容C5，该电容C5两端分别与充电单元相连接，优选地，该降压电容C15采用3u3/305V电容，该电容C15为3.3U，与X电容（即电容C5/C7,该电容C5和C7加起来为3U，该电容C5和C7分别优选地采用1U5/305VAC电容）最为接近，其中，压敏电阻MOV1的使用，于电路中起到“安全阀”的作用，可以抑制电路中经常出现的异常过电压，保护电路免受过电压的损害。
使用时，由AC-N线的P2端和AC-L线的P4端接入市电，其中，AC-L线靠近其P4端处设有保险丝F1，该保险丝F1为F15A/250V保险丝，市电通过检测单元之电压信号线路和频率信号线路分别放大比较并转换成电压信号和频率信号，输送给中央处理器，中央处理器根据接收到的电压信号和频率信号判断市电是否异常，当市电正常时，中央处理器在市电的零点前打继电器K1的驱动信号，使继电器K1切换到分压限流单元的线路3，让继电器K1的触点在市电零点处闭合，以防止继电器K1触点粘死；当市电异常时，如AC输入为三相电，中央处理器发出驱动信号，使继电器K1切换至分压限流单元的线路5，并报市电异常Fault，AC端输入的电压经降压电容C15和X电容平分电压，对辅助电源的线路供电，和对PFC输出的大电容限流充电，例如，当输入的电压为380V的三相电时，降压电容C15和X电容会对输入的电压进行分压，这样输送到充电单元的实际电压约为180V，以防止接入AC插头打火，从而确保在输入三相电时，机器不受损坏。
本发明还揭示了一种充电器的过压保护控制方法，该充电器内设有保护电路，所述保护电路为上述的过压保护电路，该充电器的过压保护控制方法步骤如下：
1）设备开启：检测充电器的设备连接情况，确定连接正常后，将充电器接入市电，开启充电器；
2）电路检测：步骤1）的充电器通过构成检测单元的电压信号线路和频率信号线路对接入的市电进行放大比较后，转换为中央处理器可读的电压信号和频率信号；
3）模式选择：中央处理器根据步骤2）的电压信号和频率信号判断电路情况，控制继电器K1在分压限流单元的线路3和线路5之间切换，选择适合当前市电下，适合充电器正常使用的线路；
4）电压传输：当中央处理器判断前市电异常时，中央处理器会向继电器K1发出切换驱动信号，控制继电器K1切换到线路5并报市电异常，同时通过电容C5和分压限流单元中的降压电容C15将电压进行分压后，对充电单元的线路供电；当CPU判断前市电正常，继电器切换到线路3，为充电器的电路直接供电。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例，并非对本发明的范围进行限定，故在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明所述的构造、特征及原理所做的等效变化或装饰，均应落入本发明申请专利的保护范围内。
Claims (4)
1.一种充电器的过压保护电路，包括检测单元和充电单元，其特征在于：所述检测单元通过一第一隔离电阻连接在一AC-N线上并通过一第二隔离电阻连接在一AC-L线上，该检测单元包含有电压信号线路和频率信号线路，该电压信号线路和频率信号线路分别连接于同一中央处理器上，该AC-N线与一分压限流单元电性连接，该AC-L线通过一继电器K1于分压限流单元一端切换导通，该继电器K1用以根据反馈的信号切换线路，该继电器K1与中央处理器电性连接，该分压限流单元与充电单元相连接；所述第一隔离电阻由电阻R11、R12、R13、R14、R15顺序串联而成，该电阻R11一端连接在AC-N线上，该电阻R15一端与并联一电阻R2，该电阻R15与电阻R2的连接端连接在检测单元上，所述第二隔离电阻由电阻R16、R17、R18、R19、R20顺序串联而成，该电阻R16一端连接在AC-L线上，该电阻R20一端并联一电阻R35，该电阻R20与电阻R35的连接端连接在检测单元上，该电阻R2与电阻R35相互串联；所述检测单元之电压信号线路中包含有放大器U2A和放大器U3A，该放大器U2A的脚3通过一电阻R25与电阻R2相连接，该放大器U2A的脚3和电阻R25之间并联一接地的电阻R29，该放大器U2A的脚2通过一电阻R28与电阻R35相连接，该放大器U2A的脚1通过一电阻R26与放大器U3A的脚3相连接，该电阻R26和放大器U3A的脚3之间并联一电容C1，该放大器U2A的脚1和脚2之间还并联一电阻R31，该放大器U3A的脚2上连接一电阻R24，该电阻R24与放大器U3A的脚2的连接端上串联一接地的电阻R32，在放大器U3A的脚2还并联一接地的电容C9，该放大器U3A的脚1通过一电阻R27连接在中央处理器上，该电阻R27与中央处理器的连接端上顺序并联一电阻R30和一电容C8，该电阻R30和电容C8分别接地；所述分压限流单元包含有线路3和线路5，所述继电器K1于线路3和线路5之间切换导通，该线路3直接连接在充电单元上。
2.根据权利要求1所述的充电器的过压保护电路，其特征在于：所述检测单元之频率信号线路中包含有放大器U2B和放大器U3B，该放大器U2B的脚6通过一电阻R36与电阻R2相连接，该放大器U2B的脚5通过一电阻R38与电阻R35相连接，该电阻R38和放大器U2B的脚5之间并联一接地的电阻R41，该放大器U2B的脚6和脚7之间并联一电阻R33，该放大器U2B的脚7通过一电阻R37并联在电容C1上，该电容C1上还并联有电阻R40，该电阻R40通过一电阻R39与放大器U3B的脚5相连接，该电阻R39和放大器U3B的脚5之间并联一接地的电容C2，该电阻R39和电阻R40之间并联一电容C10，该电容C10通过一电阻R34连接在中央处理器上，该放大器U3B的脚6和脚7共同连接在电容C10和电阻R34，该电阻R34与中央处理器之间并联一接地的电容C11。
3.根据权利要求1所述的充电器的过压保护电路，其特征在于：所述线路5包括电阻R1、并联于电阻R1上的降压电容C15以及共同并联于降压电容C15上并相互串联的电阻R22、R23,于该电阻R23与AC-N线之间并联一压敏电阻MOV1，所述线路3连接在压敏电阻MOV1和电阻R23的连接端，该线路3和电阻R23的连接端与AC-N线并联一电容C5，该电容C5两端分别与充电单元相连接。
4.一种充电器的过压保护控制方法，该充电器内设有保护电路，其特征在于，所述保护电路为权利要求1-3任一项所述的过压保护电路，该充电器的过压保护控制方法步骤如下：
1设备开启：检测充电器的设备连接情况，确定连接正常后，将充电器接入市电，开启充电器；
2电路检测：步骤1的充电器通过构成检测单元的电压信号线路和频率信号线路对接入的市电进行放大比较后，转换为中央处理器可读的电压信号和频率信号；
3模式选择：中央处理器根据步骤2的电压信号和频率信号判断电路情况，控制继电器K1在分压限流单元的线路3和线路5之间切换，选择适合当前市电下，适合充电器正常使用的线路；
4电压传输：当中央处理器判断前市电异常时，中央处理器会向继电器K1发出切换驱动信号，控制继电器K1切换到线路5并报市电异常，同时通过电容C5和分压限流单元中的降压电容C15将电压进行分压后，对充电单元的线路供电；当CPU判断前市电正常，继电器切换到线路3，为充电器的电路直接供电。
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