CN1437293A - 双电平电压浪涌保护装置 - Google Patents

Abstract

一种用于家用设备的可独立使用的电压浪涌抑制装置，其连接到传统的阴极壁式插座。该装置可***电气插座中，并保护与其相邻的插座(保护与插座相连的设备)。该装置的浪涌抑制元件包括两组可变电阻和热熔丝。在实施例中，有两组可变电阻和热熔丝。一组是用于低电压的第一可变电阻和熔丝组，另一组是用于高电压的第二组。两组都用于浪涌保护，但在可引起故障的情况下，用于低电压的一组最先损坏。虽然如此，第二组仍可提供虽少但足够的保护。为使使用者了解设备的状态，在该装置的外壁上设置了两个显示灯。该浪涌保护装置优选地包括一光源，用于显示第一对可变电阻不工作的状态。浪涌保护装置可以进一步包括一显示第一对可变电阻停止工作的第一光源和一显示第二对可变电阻停止工作的第二光源。

Description

双电平电压浪涌保护装置

技术领域

本发明涉及一种电气保护装置，特别是涉及用于保护例如录象机、音响和电话设备等可接收来自于电源线的电压涌浪或瞬时变化的家用电气设备的电压浪涌抑制装置。

背景技术

大多数电气设备在没有任何浪涌保护装置的情况下通过一个承梁板连接到电源线上，而这些浪涌可造成设备的严重损坏。一般地，设置在电路中的安全装置仅有一个熔丝或一个电路断路器，这些装置会在它们各自的电源线中出现持续的过电流时而断开。但许多时候，对于在跳开电路断路器或熔断熔丝之前就消失的可能是由于设备附近的放电引起的快速过载来说，这些装置就起不了作用，而使连接到电源线的设备处于危险状态。

可以在电源线上连接电气设备的浪涌保护装置，这种保护装置分成两种：(1)设备的在线式装置(串联型)，其连接在电源线和其所要保护的设备之间，和(2)与电源线并联的装置(并联型)，其通过直接抑制浪涌来保护相邻插座上的设备。这两种装置有其各自的优点。在线式设备可以用来防止大浪涌破坏设备，但其需要设计成可进行串联连接的形式。

目前，浪涌抑制装置中使用的元件包括气体放电管、瞬态浪涌抑制器、电感器、电容器和金属氧化物变阻器(MOVs)。在使用电源线的场合广泛地使用MOVs。

金属氧化物变阻器(MOVs)是一种将并联在其上的电压箝位在一特定电位的装置。该电位设定的比正常电源线电压要高，因此当它与一电源线并联时，只有出现一瞬态变化时才开始箝位。随着瞬态值升高，MOV将会使流过其自身的电流增大，以限制瞬态电压的进一步升高，这样取决于瞬态电压值和线阻抗，可达到几千安培的电流可以通过MOV被旁路掉。尽管MOVs可以适用于这个数量级的电流，但其仅可以工作有限的几次就损坏了。并且，当一个MOV损坏后，它就成为一个短路电路，这样将导致大电流反复地消耗在电源线上并使已损坏的装置产生过热。为了阻止这种情况的发生，可以在MOV上串联一个熔丝，该熔丝可为一个能感应长持续时间的过电流的常规熔丝。另一个方法是用一个温度切断熔丝来感应产生的热量，并永久地熔断。但不论哪一种方法，MOV都不再与电源线相连，因此不再提供浪涌保护。

虽然在市场上有很多种使用了MOVs的浪涌保护装置，但这种装置仍有一些不足。许多装置根本无法告知使用者该装置是否正在工作状态，并且如果装置损坏了，使用者也完全不知道。而且熔丝熔断后，它们也都不能应用第二种保护装置。

发明内容

本发明是一种可独立使用的，用于与传统的壁式插座相连的家用设备的电压浪涌抑制装置。该装置可***电气插座中保护与其相连的设备。它有两个阳性***端，从设备的背面伸出，用于连接到电气插座中。从设备的背面伸出一接地端连接到壁式插座的地线阴极接点。该装置的浪涌元件包括跨接在电源线上相互串联连接的可变电阻和热熔丝，它们通过紧接在一起而热动地连接在一起。

当出现一个高于正常线电压值的特定浪涌或尖峰电压时，升高的电压就会接通可变电阻，其阻值大大减小，而使电流不流过与其连接的负载而被旁路掉。浪涌或尖峰电压消失后，可变电阻就返回到其断开的状态。这样就为所连接的负载提供了在上述短期状态下的保护。如果可变电阻由于短路而被损坏，所产生的热量就会使热熔丝熔断，这样情况下，即使状况消除后熔丝不会复位，因此不能再为电源线提供保护。

在本实施例中有两组可变电阻和热熔丝。一个是用于低电压的第一可变电阻和熔丝组，另一个是用于高电压的第二组。两组都用于浪涌保护，但在有足够的破坏下，用于低电压的一组最先损坏。虽然如此，第二组仍可提供虽少但足够的保护。对于使用者，为了了解设备的状态，在该装置的外壁上设置了两个显示灯。其中一个绿色的显示灯在第一和第二保护装置都正常工作时一直保持亮。如果第一组不再工作了，绿色灯会从一直保持亮的状态改变为慢闪的状态。这样就可以使使用者得知仍在为所连接的负载提供保护，但该装置应进行替换了。如果第二组不再工作了，另一个红色显示灯就会亮，当然，这样就可以告知使用者该装置已不再进行浪涌保护。

该浪涌保护装置优选地包括一光源，用于显示第一对可变电阻已停止工作的状态。浪涌保护装置可以进一步包括一用于显示第一对可变电阻停止工作的第一光源和一用于显示第二对可变电阻停止工作的第二光源。

通过对优选实施例的详细描述和参考所附的附图，可以清楚地理解本发明的目的，并完整地理解本发明的工作原理。

附图说明

附图是根据本发明的浪涌保护装置的电路示意图。

具体实施方式

参照附图，根据本发明的浪涌保护装置10包括一个高电位侧接插件J1，其用于在壁式插座(图中未示出)的一个高电位端和一个电路板(图中未示出)之间提供连接，浪涌保护电路置于上述电路板上。一个中性侧接插件J2用于在承梁板插座上的中性端和电路板之间提供连接。浪涌保护装置10通常还包括一个连接在承梁板插座和电路板之间的接地端接插件J3(通常是U型的)。

第一可变电阻组14提供低电压保护，其包括一对高电位侧可变电阻VAR1和VAR2。热熔丝F1连接在高电位侧接插件J1和可变电阻VAR1、VAR2之间，可变电阻VAR1和VAR2并联连接在熔丝F1和中性线之间。来自于一个浪涌的所有过电流都通过该路径被旁路到中性线。如果可变电阻VAR1或VAR2的任一个由于短路而损坏，则过电流和由此产生的热量将熔断熔丝F1。熔丝F1是不可恢复的，据此反映出的是第一可变电阻组14不能再工作。

浪涌保护装置10还包括第二可变电阻组16，用于提供高电平保护，包括一对第二可变电阻VAR3和VAR4。第一可变电阻VAR1和VAR2可比第二可变电阻VAR3和VAR4旁路更多的浪涌。

热熔丝F2连接在高电位侧接插件J1和可变电阻VAR3、VAR4之间。可变电阻VAR3和VAR4是高压可变电阻，它们并联连接在熔丝F2和中性线之间。来自于一个浪涌的所有过电流都通过该路径被旁路到中性线。它比第一可变电阻旁路的浪涌少。如果可变电阻VAR3或VAR4的任一个由于短路而损坏，则过电流和由此产生的热量将熔断熔丝F2。熔丝F2也是不可恢复的，据此反映出的是第二可变电阻组不能再工作。

电容器C1与可变电阻VAR3和VAR4并联连接。该电容器C1可以滤除掉电源线上的高频。

一对接地可变电阻VAR5和VAR6用于提供高电位线到地线之间和中性线到地线之间的保护。热熔丝F3连接在可变电阻VAR5与VAR6的连接点和接地端之间。可变电阻VAR5连接在热熔丝F2和热熔丝F3之间，用于在高电位线到地线之间向电路提供保护。可变电阻VAR6连接在中性线和热熔丝F3之间，用于在中性线到地线之间向电路提供保护。可变电阻VAR5不通过第二组而连接到热熔丝F2，因此，如果可变电阻VAR6短路并熔断热熔丝F3时，则仍可通过熔丝F2为可变电阻VAR5提供保险。从高电位线到中性线没有无保险的路径。

浪涌保护装置10优选地包括一个显示器LED1，其根据输入到时基电容器C2的充电电流可以持续亮、慢闪或不亮。

电阻R1连接在热熔丝F2和一对二极管D1、D2的连接点之间。二极管D1还与热熔丝F1相连。电阻R2连接在二极管D2和时基电容器C2之间。电阻R1和R2的阻值之和通过减小流到时基电容器C2的电流而决定了LED1的慢闪时间。当热熔丝F1熔断后，就不再有电流流到LED电路。

只要电阻R2能直接通过热熔丝F1获得电流，它就可使LED1一直持续亮。

如果热熔丝F1保持接通，二极管D1就可以提供一个不通过电阻R1的电流通路。而一旦热熔丝F1熔断，充电电流就不得不流过电阻R1。

二极管D2是一种截止二极管，其连接在电阻R1与二极管D1的连接点和时基电容器C2之间，用来防止时基电容器C2在电源线正弦波的负半周期间放电。

时基电容器C2连接在电阻R2与SBS1的连接点和中性线之间构成状态显示电路。时基电容器C2通过电阻R2(快)或者通过电阻R2和R1(慢)充电。当达到特定电压时，双向二极管SBS1导通，使电流流过并点亮LED1。如果热熔丝F1和F2都熔断，就不存在充电电流，因此LED1保持不亮。

双向二极管SBS1是一种双线性的双向二极管，连接在电容器C2与电阻R2的连接点和电阻R3之间。双向二极管SBS1在时基电容器C2充电达到双向二极管SBS1的导通电压之前一直保持截止。在达到其导通电压时，双向二极管SBS1使电流脉冲通过并流到LED电路，同时使基电容器C2放电。通常，差不多在每个电源线正弦波的正半周都有一个电流脉冲，以使LED1看起来保持在持续亮的状态。如果热熔丝F1熔断(也即第一组不起作用)，充电电流会流过电阻R1，LED1就会闪得更慢。

电阻R3连接在双向二极管SBS1和LED1之间，用来限制流向LED1的电流。

LED1通常是连接在电阻R3和中性线之间的绿色发光二极管。LED1通常可以持续亮(电流流过电阻R2)、慢闪(电流流过电阻R1和电阻R2)或当热熔丝F1和F2都熔断时不亮。

浪涌保护装置10优选地还包括一个不保护显示电路12，它优选地包括一个红色显示器LED2，其通常是不亮的，除非保护电路完全不能工作，这时，LED2保持持续亮。

电流控制型二极管D3连接在熔丝F2和二极管D5与电阻R4的连接点之间。电流控制型二极管D4连接在熔丝F1和二极管D5与电阻R4的连接点之间。只要热熔丝F1和F2中有一个保持接通，就会有电流流向电阻R4，因而可保持LED2不亮。

二极管D5作为截止二极管在电源线正弦波的负半周期间隔断LED2的电压。二极管D5也用来确保正半周期间当二极管D3或D4中的任何一个导通时LED2上没有电压降。

LED2通常是红色发光二极管，其连接在电源线的高电位侧和二极管D5之间。如上所述，它一直不亮，除非热熔丝F1和F2都熔断才亮。

电阻R4连接在二极管D5、D3与D4的连接点和中性线之间。当没有保护时，电阻R4提供流向LED2的电流。

上面所述的结构和方法说明了本发明的原理。本发明可以在不脱离其精神或必要技术特征的前提下用其它方式来实施。所述的实施例在所有方面都应认为是示范性的和说明性的，而并不是限制性的。因此，是所附权利要求而不是前述说明限定了本发明的范围。在权利要求限定的范围内对所述实施例做的所有变型都包含在本发明的范围内。

Claims (5)

1.一种浪涌保护装置，用于保护一连接到电气电源线上的电气设备，其特征在于包括：

第一热熔丝，与电源线相连接；

第一对可变电阻，并联于第一热熔丝和中性线之间；

第二热熔丝，与电源线相连；以及

第二对可变电阻，并联于第二热熔丝和中性线之间。

2.如权利要求1所述的浪涌保护装置，其特征在于进一步包括与第二对可变电阻并联连接的电容器。

3.如权利要求1所述的浪涌保护装置，其特征在于进一步包括：

具有连接到地线的第一端的第三热熔丝；

连接在第二热熔丝和第三热熔丝的第二端之间的第一接地可变电阻，用于提供高电位线到地线的短路保护；

连接在中性线和第三热熔丝之间的第二接地可变电阻，用于提供中性线到地线的短路保护。

4.如权利要求1所述的浪涌保护装置，其特征在于进一步包括一光源，用于显示第一对可变电阻不工作的状态。

5.如权利要求1所述的浪涌保护装置，其特征在于进一步包括：

第一光源，用于显示第一对可变电阻不工作的状态；以及

第二光源，用于显示第一和第二对可变电阻都不工作的状态。

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