CN112468125A - 一种固体继电器断电保护电源 - Google Patents

一种固体继电器断电保护电源 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种固体继电器断电保护电源,包括用于采集加载于固体继电器电源端上的电源的电压值的电压采集电路,用于产生保护电压的保护电压发生电路,用于比较电压采集电路采集的电源电压值和保护电压产生电压产生的保护电压大小并根据比较结果输出控制信号的控制电路以及受控制电路输出控制信号控制通、断的可控开关;可控开关的输出端作为该电源的输出端用于连接固体继电器的电源端,可控开关处于导通或截止状态时,输出端无电源输出,无电源加载于固体继电器的电源端。本发明提供的保护电源,实现了固体继电器输入端电源出现异常时及时切断电源,避免了因电源出现异常而造成固体继电器输出端烧毁的情况。

Description

一种固体继电器断电保护电源
技术领域
本发明属于电源领域,尤其是涉及一种固体继电器断电保护电源。
背景技术
继电器(Relay),也称电驿,是一种电子控制器件,它具有控制***(又称输入回路)和被控制***(又称输出回路),通常应用于自动控制电路中,它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
固体继电器作为继电器中的一种,是由微电子电路,分立电子器件,电力电子功率器件组成的无触点开关。控制端与负载端的隔离用光电耦合或脉冲信号。固态继电器的输入端用微小的控制信号,达到直接驱动大电流负载。
固体继电器用半导体器件代替传统电接点作为切换装置的具有继电器特性的无触点开关器件,单相SSR为四端有源器件,其中两个输入控制端,两个输出端,输入输出间为光隔离,输入端加上直流或脉冲信号到一定电流值后,输出端就能从断态转变成通态。
固体继电器具有以下优点:
1、高寿命,高可靠性,固态继电器没有机械零部件,由固体器件完成触点功能,由于没有运动的零部件,因此能在高冲击,振动的环境下工作,由于组成固态继电器的元器件的固有特性,决定了固态继电器的寿命长,可靠性高;
2、灵敏度高,控制功率小,电磁兼容性好:固态继电器的输入电压范围较宽,驱动功率低,可与大多数逻辑集成电路兼容不需加缓冲器或驱动器;
3、快速转换:固态继电器因为采用固体器件,所以切换速度可从几毫秒至几微妙;
4、电磁干扰小:固态继电器没有输入“线圈”,没有触点燃弧和回跳,因而减少了电磁干扰。
因此,固体继电器当下代替电磁继电器的主要发展方向,具有极大发展潜力。在对固体继电器加工生产完成后,需要对其进行试验和筛选,固体继电器额定负载试验和筛选过程中如果输入端缓慢加电或断电的过程中电源从额定电压降到零时需要较长时间,在固体继电器输出端加负载时,容易造成固体继电器内部场效应管功耗过高而烧毁固体继电器。在试验过程中因异常原因断电造成固体继电器试验时输出端烧毁的情况时有发生,影响研发周期,筛选合格率,增加成本。因此需解决在试验和筛选时固体继电器输入端所使用电源阶跃时间越小越好。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的技术问题,本发明在此的目的在于提供一种能够在固体继电器输入端电源出现异常时,及时切断电源,缩短固体继电器输入端电压变化阶跃时间,避免因电源出现异常而造成固体继电器输出端烧毁的情况的固体继电器断电保护电源。
为实现本发明的目的,在此所提供的固体继电器断电保护电源包括:
电压采集电路,用于采集加载于固体继电器电源端上的电源的电压值;
保护电压发生电路,用于产生保护电压;
控制电路,用于比较所述电压采集电路采集的电源电压值和所述保护电压产生电压产生的保护电压大小并根据比较结果输出控制信号;以及
可控开关,受所述控制电路输出控制信号控制通、断;
所述可控开关的输出端作为该电源的输出端用于连接固体继电器,所述可控开关处于导通或截止状态时,输出端无电源输出,无电源加载于固体继电器的电源端。
具体的,所述电压采集电路包括电阻R1和电阻R2,所述电阻R1和电阻R2串联于加载于固体继电器电源端上的电源和地之间,所述电阻R1和所述电阻R2相连接的一端为输出端连接至所述控制电路的输入端。
具体的,所述电阻R1为电位器。将电阻R1设计为电位器,使加载于固体继电器电源端上的电源幅度可调,无需再外接电源。
具体的,所述保护电压发生电路包括电阻RV1和电阻R4,所述电阻RV1和所述电阻R4串联于加载于固体继电器电源端上的电源和地之间,所述电阻R4与所述电阻RV1相连接的一端为输出端连接至所述控制电路的输入端。
具体的,所述电阻RV1为电位器。将电阻RV1设计为电位器,实现了保护电压可调,便于改变电压阈值,扩大了本发明提供的保护电源的使用范围。
具体的,本发明提供的保护电源还包括电源电压采集电路,用于检测加载于固体继电器电源端上的电源的电压值。
具体的,本发明提供的保护电源还包括用于对市电或其它电源进行变换、整流、滤波和稳压的电源转换电路,电源转换电路输出的电源作为加载于固体继电器电源端上的电源。
具体的,本发明提供的保护电源还包括保护电压采集电路,用于检测保护电压。
具体的,本发明提供的保护电路还包括数据处理电路和显示电路,所述电源电压采集电路的输出端和所述保护电压采集电路的输出端分别与所述数据处理电路的输入端连接,所述显示电路的输入端与所述数据处理电路的输出端连接。
通过数据处理电路和显示电路实现了加载于固体继电器电源端上的电源的电压值和保护电压值的显示,便于掌握加载于固体继电器电源端上的电源的电压值和保护电压值。
具体的,本发明提供的保护电源还包括手动开关,加载于固体继电器电源端上的电源经所述手动开关加载于固体继电器电源端上。通过手动开关实现了电源加载的手动可控性。
本发明的有益效果:本发明提供的保护电源利用控制电路判断加载于固体继电器电源端上的电源的电压值,并根据该电压值控制可控开关的通、断,实现了固体继电器输入端电源出现异常时及时切断电源,缩短了固体继电器输入端电压变化阶跃时间,避免了因电源出现异常而造成固体继电器输出端烧毁的情况。解决了因电源出现异常而影响固体继电器的研发周期,保证了筛选合格率,降低了固体继电器的生产成本。
附图说明
图1为本发明所提供的保护电源的原理图;
图2为本发明所提供的保护电源的电路原理图;
图3为本发明所提供的电源转换电路的电路原理图;
图4为本发明所提供的保护电源的外观图;
图中:1-箱体,2-面板,3-左屏,4-右屏,5-电位器旋钮A,6-电位器旋钮B,7-手动开关,8-接线柱,9-电源电压采集电路,10-保护电压采集电路,11-变压器,12-整流器,13-前级滤波电路,14-电压稳压器,15-后级滤波电路,81-正电源接线柱,82-负电源接线柱。
具体实施方式
在此结合附图和实施例对本申请所要求保护的技术方案做进一步详细的介绍。
本发明所要求保护的技术方案是一种固体继电器断电保护电源,该电源用于对加载于固体继电器电源端上的电源信息进行采集、判断,当加载于固体继电器电源端上的电源出现异常(电源由额定电压降低为零,或低于阈值电压)时,切断加载于固体继电器电源端上的电源。
该固体继电器断电保护电源的电路原理图如图1所示,其包括用于采集加载于固体继电器电源端上的电源的电压值的电压采集电路,用于产生保护电压的保护电压发生电路,用于比较电压采集电路采集的电源电压值和保护电压发生电路产生的保护电压两者大小并根据比较结果输出控制信号的控制电路以及受控制电路输出控制信号控制通、断的可控开关;可控开关的输出端作为该电源的输出端,用于连接固体继电器的电源端,可控开关处于导通或截止状态时,输出端无电源输出,无电源加载于固体继电器的电源端。
该保护电源的工作原理是:初始状态时,可控开关处于截止状态;通过导线连接固体继电器电源端和该保护电源的输出端,电源加载于该保护电源的输出端,使电源加载于固体继电器的电源端。电压采集电路对加载于固体继电器电源端上的电源电压进行采集,形成电源电压值并输入控制电路;加载于固体继电器电源端上的电源经保护电压发生电路产生保护电压并输入控制电路;控制电路对输入电源电压值和保护电压进行比较,当加载于固体继电器电源端上的电源电压低于保护电压时,控制电路输出控制信号控制可控开关导通,及时使可控开关的输出端接地,无电源输出,无电源加载于固体继电器的电源端;实现了供电电源切断,确保断电时输出电压变化阶跃时间小于20微秒。
其中,电压采集电路可以采用任何一种,在此采用的电压采集电路包括电阻R1和电阻R2,电阻R1和电阻R2串联于加载于固体继电器电源端上的电源和地之间,电阻R1和电阻R2相连接的一端为输出端连接至控制电路的输入端。
电阻R1为电位器,通过调节电位器,可以改变接入电压采集电路中的阻值,从而改变电源电压采集值,提高了灵活性。当然,电阻R1也可以采用固定阻值。
在此,本发明提供的保护电源中的保护电压发生电路包括电阻RV1和电阻R4,电阻RV1和电阻R4串联于加载于固体继电器电源端上的电源和地之间,电阻R4与电阻RV1相连接的一端为输出端连接至控制电路的输入端。当然也可以采用其它保护电压发生电路产生保护电压。
电阻RV1为电位器,通过调节RV1,可以改变接入保护电压发生电路中的阻值,从而改变保护电压,即改变电压阈值,提高了灵活性。当然,电阻RV1也可以采用固定阻值。
在此,本发明提供的可控开关包括三极管Q1,三极管Q1的基极通过电阻R3接控制电路的输出端,发射极接地,集电极通过电阻R接加载于固体继电器电源端上的电源并作为输出端连接固体继电器。
本发明提供的保护电源的在以上技术特征的基础上,还包括以下技术特征:
电源电压采集电路9,用于检测加载于固体继电器电源端上的电源的电压值。
保护电压采集电路10,用于检测保护电压。
为了使电源电压和保护电压可视,本发明可以采用带显示屏的电压表作为电源电压采集电路9和保护电压采集电路10,通过电压表对电源电压和保护电压检测,并显示电压值;或是增加数据处理电路和显示电路,电源电压采集电路9的输出端和保护电压采集电路10的输出端分别与数据处理电路的输入端连接,显示电路的输入端与数据处理电路的输出端连接。
当采用数据处理电路和显示电路结合方式显示电源电压值和保护电压值时,具体工作原理是:电源电压采集电路9输出的电压值和保护电压采集电路10输出的电压值分别经数据处理电路进行模数处理后加载于显示电路上,通过显示电路对电源电压和保护电压进行显示。此处的保护电压即保护电压发生电路产生的保护电压。
在此,数据处理电路可以是单片机最小***;显示电路为液晶显示屏或数码管显示屏。
此外,本发明提供的保护电源还包括手动开关,加载于固体继电器电源端上的电源经手动开关加载于固体继电器电源端上。
本发明提供的保护电源中的控制电路可以采用任何一种能够比较两种电压之间大小的电路,在此采用比较器,如LM119比较器。
在此本发明提供的保护电源还包括用于对市电或其它电源进行变换、整流、滤波和稳压的电源转换电路,电源转换电路输出的电源作为加载于固体继电器电源端上的电源;利用电源转换电路为固体继电器提供稳定的电源。
此处的电源转换电路可以采用任何一种电源转换电路,在此提供的电源转换电路的电路结构如图3所示,其包括依次连接的变压器11、整流器12、前级滤波电路13、电压稳压器14和后级滤波电路15;在电压稳压器14的输出端和接地端之间串联有电阻R6和电阻R7,R6和R7为电压稳压器的调节电阻,用于调节输出电压值。在此电阻R6为定值电阻,R7为可调电阻.电源转换电路中电压稳压器14输出的电源经后级滤波电路15滤波后输出,作为加载于固体继电器电源端上的电源。
本发明提供的保护电源中的各功能电路集成于小型箱体1内,在箱体1上设置面板2,如图4所示,显示电路位于面板2上,分别用于显示保护电压和加载于固体继电器电源端上的电压,如图4中左屏3显示的为保护电压,右屏4显示的为加载于固体继电器电源端上的电压;为了便于调压方便,电阻R1作为电位器和电阻RV1作为电位器时,分别将旋钮设置面板2上,如图4中位于左屏3下方的为电阻R1作为电位器的电位器旋钮A5,位于右屏4下方的为电阻RV1作为电位器的电位器旋钮B6。
此外,手动开关7也设置于面板2上;面板2上还设置有接线柱8,用于电源接入,接线柱分别为正电源接线柱81和负电源接线柱82,正电源接线柱81与可控开关的输出端连接。
本公开已由上述相关实施例加以描述,然而上述实施例仅为实施本公开的范例。必需指出的是,已揭露的实施例并未限制本公开的范围。相反,在不脱离本公开的精神和范围内所作的变动与润饰,均属本公开的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种固体继电器断电保护电源,其特征在于:该电源包括,
电压采集电路,用于采集加载于固体继电器电源端上的电源的电压值;
保护电压发生电路,用于产生保护电压;
控制电路,用于比较所述电压采集电路采集的电源电压值和所述保护电压产生电压产生的保护电压大小并根据比较结果输出控制信号;以及
可控开关,受所述控制电路输出控制信号控制通、断;
所述可控开关的输出端作为该电源的输出端用于连接固体继电器,所述可控开关处于导通或截止状态时,输出端无电源输出,无电源加载于固体继电器的电源端。
2.根据权利要求1所述的固体继电器断电保护电源,其特征在于:所述电压采集电路包括电阻R1和电阻R2,所述电阻R1和电阻R2串联于加载于固体继电器电源端上的电源和地之间,所述电阻R1和所述电阻R2相连接的一端为输出端连接至所述控制电路的输入端。
3.根据权利要求2所述的固体继电器断电保护电源,其特征在于:所述电阻R1为电位器。
4.根据权利要求1或2或3所述的固体继电器断电保护电源,其特征在于:所述保护电压发生电路包括电阻RV1和电阻R4,所述电阻RV1和所述电阻R4串联于加载于固体继电器电源端上的电源和地之间,所述电阻R4与所述电阻RV1相连接的一端为输出端连接至所述控制电路的输入端。
5.根据权利要求4所述的固体继电器断电保护电源,其特征在于:所述电阻RV1为电位器。
6.根据权利要求1或2或3所述的固体继电器断电保护电源,其特征在于:还包括用于对市电或其它电源进行变换、整流、滤波和稳压的电源转换电路,所述电源转换电路输出的电源作为加载于固体继电器电源端上的电源。
7.根据权利要求1或2或3所述的固体继电器断电保护电源,其特征在于:还包括电源电压采集电路,用于检测加载于固体继电器电源端上的电源的电压值。
8.根据权利要求7所述的固体继电器断电保护电源,其特征在于:还包括保护电压采集电路,用于检测保护电压。
9.根据权利要求8所述的固体继电器断电保护电源,其特征在于:还包括数据处理电路和显示电路,所述电源电压采集电路的输出端和所述保护电压采集电路的输出端分别与所述数据处理电路的输入端连接,所述显示电路的输入端与所述数据处理电路的输出端连接。
10.根据权利要求1或2或3所述的固体继电器断电保护电源,其特征在于:还包括手动开关,加载于固体继电器电源端上的电源经所述手动开关加载于固体继电器电源端上。
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