CN204103446U - 一种过欠压保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种过欠压保护电路，包括继电器、采样单元、电压比较单元、延时单元和继电器控制开关单元，其中所述采样单元用于对经整流后的供电电压进行采样；所述电压比较单元用于将所述采样单元所采样的电压信号与预设的基准电压信号进行比较，当所采样的电压信号与所述基准电压信号之间的差值小于预设阈值时，所述电压比较单元使所述延时单元中的电容器充电，进而使所述继电器控制开关单元导通，从而接通所述继电器；当所采样的电压信号与所述基准电压信号之间的差值大于预设阈值时，所述电压比较单元使所述延时单元中的所述电容器放电，进而使所述继电器控制开关单元截止，从而关断所述继电器。

Description

一种过欠压保护电路

技术领域

本实用新型涉及电器控制领域。具体地说涉及一种过欠压保护电路。 

背景技术

过欠压保护器是用在电气设备和家庭供电***中的保护装置，其作用是当供电线路中的电压出现异常时切断用电设备与供电线路的连接，从而防止异常电源电压损坏用电设备。 

现有的过欠压保护器在供电线路出现瞬时过压、欠压的情况时也会使保护器发出控制动作，导致供电线路被错误地切断，这种过欠压保护器的效率较低，并且此种误判动作也可能导致电源经常通断而损坏用电设备。 

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于使过欠压保护的动作延时执行。 

本实用新型提供一种过欠压保护电路，包括继电器、采样单元、电压比较单元、延时单元和继电器控制开关单元，其中所述采样单元用于对经整流后的供电电压进行采样； 

所述电压比较单元用于将所述采样单元所采样的电压信号与预设的基准电压信号进行比较，当所采样的电压信号与所述基准电压信号之间的差值小于预设阈值时，所述电压比较单元使所述延时单元中的电容器充电，进而使所述继电器控制开关单元导通，从而接通所述继电器；当所采样的电压信号与所述基准电压信号之间的差值大于预设阈值时，所述电压比较单元使所述延时单元中的所述电容器放电，进而使所述继电器控制开关单元截止，从而关断所述继电器。 

优选地，所述电压比较单元包括欠压比较子单元和过压比较子单元，其 中 

所述欠压比较子单元包括第一比较器，其第一输入端用于接收所述采样单元所采样的电压信号，其第二输入端用于接收所述基准电压信号； 

所述过压比较子单元包括第二比较器，其第一输入端用于接收所述采样单元采样的电信号，其第二输入端用于接收所述基准电压信号； 

并且所述第一比较器和所述第二比较器输出端通过或门与所述延时单元连接。 

优选地，所述延时单元还包括第一开关、第三比较器，所述第一开关的控制端是所述延时单元的输入端，所述第一开关的第一端与所述电容器的第一端和所述第三比较器的第一输入端连接并连接高电平，所述第一开关的第二端与所述电容器的第二端连接并接地，所述第三比较器的第二输入端接收所述基准电压信号，所述第三比较器的输出端与所述继电器控制开关单元连接作为所述延时单元的输出端，并且所述延时单元的输出端通过二极管与所述电容器的第一端连接，其中所述高电平的电压值大于所述基准电压信号的电压值； 

当所采样的电压信号与所述基准电压信号之间的差值小于预设阈值时，所述电压比较单元使所述第一开关截止，所述高电平对所述电容器进行充电直到所述第三比较器的第一输入端的电压值大于所述第三比较器的第二输入端的电压值，所述第三比较器的输出端使所述继电器控制开关单元导通； 

当所采样的电压信号与所述基准电压信号之间的差值大于预设阈值时，所述电压比较单元使所述第一开关导通，所述电容器开始放电，使所述继电器控制开关单元截止。 

优选地，所述继电器控制开关单元包括第二开关和第三开关， 

其中，所述第二开关的控制端与所述延时单元的输出端连接作为所述继电器控制开关单元的输入端，所述第二开关的第一端接高电平，所述第二开关的第二端连接所述第三开关的控制端并接地，所述第三开关的第一端连接所述继电器，所述第三开关的第二端接地， 

当所述第二开关导通时，使所述第三开关导通，从而使所述继电器导通；当所述第二开关截止时，使所述第三开关截止，从而使所述继电器关断。 

优选地，所述继电器控制开关单元包括第一指示灯和第二指示灯，所述第一指示灯的一端连接所述第二开关的第二端，另一端接地，所述第二指示灯的一端连接所述第二开关的第一端，另一端接地；当所述第二开关和所述第三开关导通时所述第一指示灯工作，当所述第二开关和所述第三开关截止时所述第二指示灯工作。 

优选地，所述过欠压保护电路还包括： 

第一手动开关，所述电容器的第一电极通过所述第一手动开关接高电平； 

第二手动开关，所述第三比较器的输出端通过所述第二手动开关与所述继电器控制开关单元连接； 

第三手动开关，所述继电器控制开关单元通过所述第三手动开关接基准电压信号； 

当所述第一手动开关和第二手动开关断开时且当所采样的电压信号与所述基准电压信号之间的差值小于预设阈值时，所述第三手动开关导通使得所述继电器控制开关单元导通，所述第三手动开关关断使得所述继电器控制开关单元截止。 

优选地，所述过欠压保护电路还包括： 

第四手动开关，所述继电器控制开关单元通过所述第四手动开关接地； 

当所述第四手动开关接通时，所述继电器控制开关单元截止。 

优选地，所述过欠压保护电路还包括：第五手动开关，所述第三开关的控制端通过所述第五手动开关接所述基准电压信号； 

当所述第五手动开关接通时，所述继电器控制开关单元导通。 

优选地，所述过欠压保护电路还包括：报警器，与所述第一开关的第一端连接，当所述第一开关导通时，所述报警器开始报警。 

优选地，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关是MOSFET或BJT晶体管。 

本实用新型提供的过欠压保护电路，通过延时单元中的电容器的充放电动作延时控制继电器控制开关单元的状态，在供电电压出现异常时，可以延时执行保护动作，并且可以在供电电压回复正常后延时通电，从而避免误动作对用电设备造成损伤。 

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中 

图1是本实用新型实施例一提供的过欠压保护电路的结构示意图； 

图2是本实用新型实施例二提供的过欠压保护电路的电路图。 

具体实施方式

实施例一 

图1示出了本实施例提供的过欠压保护电路的结构示意图，该电路包括：继电器11、采样单元12、电压比较单元13、延时单元14和继电器控制开关单元15，其中 

所述采样单元12用于对经整流后的供电电压进行采样； 

所述电压比较单元13用于将所述采样单元12所采样的电压信号与预设的基准电压信号进行比较，当所采样的电压信号与所述基准电压信号之间的差值小于预设阈值时，所述电压比较单元13使所述延时单元14中的电容器充电，进而使所述继电器控制开关单元15导通，从而接通所述继电器11；当所采样的电压信号与所述基准电压信号之间的差值大于预设阈值时，所述电压比较单元13使所述延时单元14中的所述电容器放电，进而使所述继电器控制开关单元15截止，从而关断所述继电器11。 

本实施例提供的过欠压保护电路，通过延时单元14中的电容器的充放电过程控制继电器控制开关单元的状态以达到延时控制的目的，当供电电压正常时，电压比较单元13使高电平对延时单元14中的电容器进行充电，由于电容器充电至使继电器控制开关单元15导通所需的电平需要一定的时间，从而延迟了继电器控制开关单元15的导通；同理，在供电电压出现异常时，电压比较单元13使延时单元14中的电容器的两端接地，从而使电容器放电，当电容器放电至较低电平使才会使继电器控制开关单元15截止，延迟了继电器控制开关单元15的截止。由此可见，延时单元14可以延时执行保护动作，并且可以在供电电压回复正常后延时通电，从而避免误动作对用电设备造成损伤。 

实施例二 

图2示出了本实施例提供的过欠压保护电路的电路图，在实施例一提供的过欠压保护电路的基础上，本实施例中的电压比较单元包括欠压比较子单元和过压比较子单元，所述欠压比较子单元包括第一比较器U1C，其第一输入端用于接收所述采样单元12所采样的电压信号，其第二输入端用于接收所述基准电压信号； 

所述过压比较子单元包括第二比较器U1B，其第一输入端用于接收所述采样单元12采样的电信号，其第二输入端用于接收所述基准电压信号，并且所述第一比较器U1C和所述第二比较器U1B的输出端通过或门与所述延时单元14连接。 

本实施例中的供电线路为交流线路，供电线路包括线路L和N。供电线路用于为用电设备供电，所述继电器11用于控制供电线路与用电设备的连接状态。采样单元12包括二极管D6、电阻R2、R3、R4电容C6和电位器RP2，采样单元12对供电线路L进行采样，即通过二极管D6对线路L的交流信号进行半波整流，并通过电阻R2、R3，电位器RP2分压，通过电容C6滤波得到直流电压信号供比较器进行运算。本领域技术人员应当理解，对供电线路进行全波整流后再进行采样也是也行的。本实施例中的电阻R1、电容器C1、C2、C3、稳压管VD1、VD2和整流桥DB1组成电源单元16，该单元通过电阻R1和电容C1对供电线路的电压信号降压，并经过整流桥DB1全波整流得到脉动直流之后，再通过电容滤波得到纹波较小的直流，经过稳压管VD1、VD2进行稳压之后，得到一个稳定的电压信号作为所述基准电压信号供继电器11和比较器使用。 

第一比较器U1C的第一输入端是该比较器的负极，其第二输入端是该比较器的正极；第二比较器U1B的第一输入端是该比较器的正极，其第二输入端是该比较器的负极。当所采样的电压信号与基准电压信号之间的差值小于预设阈值时，即供电线路发生欠压时，第一比较器U1C输出高电平；当所采样的电压信号与基准电压信号之间的差值大于预设阈值时，即供电线路发生过压时，第二比较器U1B输出高电平。该两个比较器分别利用自身的输出端对自身的正极输入端进行正反馈，使比较器的运算更加准确。第一比较器U1C 的输出端和第二比较器U1B的输出端连接或门U1A，当其中任意一个比较器输出高电平时，或门U1A输出高电平。 

优选地，所述延时单元14还包括第一开关Q2、第三比较器U1D，所述第一开关Q2的控制端是所述延时单元的输入端，所述第一开关Q2的第一端与所述电容器C5的第一端和所述第三比较器U1D的第一输入端连接并连接高电平，所述第一开关Q2的第二端与所述电容器C5的第二端连接并接地，所述第三比较器U1D的第二输入端接收所述基准电压信号，所述第三比较器U1D的输出端与所述继电器控制开关单元连接作为所述延时单元的输出端，并且所述延时单元的输出端通过二极管与所述电容器C5的第一端连接，其中所述高电平的电压值大于所述基准电压信号的电压值。 

如图2所示，第一开关Q2的基极与或门U1D的输出端连接，第一开关Q2的集电极与电容器C5的正极连接，第一开关Q2的发射极与电容器C5的负极连接并接地，电源Vcc通过电阻器R16对电容器C5进行充电，第三比较器U1D的第一输入端为该比较器的负极，用于接收电源单元提供的基准电信号，第三比较器U1D的第二输入端为该比较器的正极，与电容器C5的正极和电源Vcc连接，第三比较器U1D的输出端与继电器控制开关单元中的第二开关Q3的基极连接，并且第三比较器U1D的输出端还通过二极管D10与所述电容器C5的正极连接。 

当所采样的电压信号与所述基准电压信号之间的差值小于预设阈值时，即比较器U1B和U1C输出低电平，或门U1A输出低电平，电压比较单元输出低电平。第一开关Q2可以采用N型BJT晶体管或MOSFET晶体管，当N型BJT晶体管的基极接收低电平或是N型MOSFET晶体管的栅极接收低电平时，N型BJT晶体管或MOSFET晶体管处于截止状态，即第一开关Q2处于截止状态。此时，高电平对所述电容器C5进行充电直到所述第三比较器U1D的第一输入端的电压值大于所述第三比较器U1D的第二输入端的电压值，所述第三比较器U1D的输出端使所述继电器控制开关单元导通。具体地，高电平对电容器C5充电，其电压逐渐提高，经过一定的时间后，当电容器C5两端的电压大于所述基准电压时才会使第三比较器U1D输出高电平，从而使继电器控制开关单元15导通，从而实现了继电器控制开关单元15的延时导通。在此过程中， 电容器C5的充电时间即为本电路延时接通继电器11的延时时间。 

当所采样的电压信号与所述基准电压信号之间的差值大于预设阈值时，即比较器U1B或U1C中的一个输出高电平，或门U1A输出高电平时，电压比较单元使所述第一开关Q2导通，所述电容器C5开始放电，使所述继电器控制开关单元截止。具体地，第一开关Q2导通使电容器C5的两端接地，其电压逐渐降低，经过一定的时间后，当电容器C5两端的电压小于所述基准电压时才会使第三比较器U1D输出低电平，从而使继电器控制开关单元15截止，从而实现了继电器控制开关单元15的延时截止。在此过程中，电容器C5的放电时间即为本电路延时断开继电器11的延时时间。 

本领域技术人员应当理解第一开关Q2采用N型BJT晶体管或MOSFET晶体管仅仅只是用于示例来说明本实用新型，本实用新型的范围并非局限于此，第一开关Q2也可以采用P型BJT晶体管或MOSFET晶体管，或是其他电子器件。 

优选地，所述继电器控制开关单元包括第二开关Q3和第三开关Q1； 

其中，所述第二开关Q3的控制端与所述延时单元的输出端连接作为所述继电器控制开关单元的输入端，所述第二开关Q3的第一端接高电平，所述第二开关Q3的第二端连接所述第三开关Q1的控制端并接地，所述第三开关Q1的第一端连接所述继电器，所述第三开关Q1的第二端接地。 

本电路将第二开关Q3的基极作为控制端，集电极作为第一端、发射极作为第二端。第二开关Q3用于控制第三开关Q1，当所述第二开关Q3导通时，使所述第三开关Q1导通，从而使所述继电器导通；当所述第二开关Q3截止时，使所述第三开关Q1截止，从而使所述继电器关断。在本实施例中，第二开关Q3受延时单元的控制，而继电器11受第三开关Q1的控制，设置第三开关Q1的目的在于用户可以通过其他方式屏蔽掉延时单元的作用，而直接控制第三开关Q1。 

进一步地，所述继电器控制开关单元15包括第一指示灯LED1和第二指示灯LED2，所述第一指示灯LED1的一端连接所述第二开关Q3的第二端，另一端接地，所述第二指示灯LED2的一端连接所述第二开关Q3的第一端，另一端接地；当所述第二开关Q3和所述第三开关Q1导通时所述第一指示灯LED1 工作，当所述第二开关Q3和所述第三开关Q1截止时所述第二指示灯LED2工作。 

本实施例中的第一指示灯LED1(白色)和第二指示灯LED2(红色)可以显示继电器控制开关单元15不同的状态，当继电器控制开关单元15导通时，第一指示灯LED1点亮，指示当前供电电压正常；当继电器控制开关单元15截止时，第二指示灯LED2点亮，指示当前供电电压异常，继电器已被断开。 

优选地，所述过欠压保护电路还包括： 

第一手动开关s1，所述电容器的第一电极通过所述第一手动开关s1接高电平； 

第二手动开关s2，所述第三比较器U1D的输出端通过所述第二手动开关s2与所述继电器控制开关单元连接； 

第三手动开关s3，所述继电器控制开关单元通过所述第三手动开关s3接基准电压信号； 

当所述第一手动开关s1和第二手动开关s2断开时且当所采样的电压信号与所述基准电压信号之间的差值小于预设阈值时，所述第三手动开关s3导通使得所述继电器控制开关单元导通，所述第三手动开关s3关断使得所述继电器控制开关单元截止。 

本实施例中的第一手动开关s1和第二手动开关s2用于切换本电路的工作模式，当该两个开关接通时，即为自动工作模式；当该两个开关断开时，即启动手动工作模式。在手动模式下，如果供电线路中的电压信号未出现异，用户则可以通过第三手动开关s3控制继电器的状态；如果供电线路中的电压信号出现异常，第一开关Q2仍会导通，该情况下即使控制第三手动开关s3闭合，第二开关Q3仍然保持截止状态，继电器仍会断开连接。 

进一步地，所述过欠压保护电路还包括： 

第四手动开关s4，所述继电器控制开关单元通过所述第四手动开关接地； 

当所述第四手动开关s4接通时，所述继电器控制开关单元截止。 

本实施例中的继电器控制开关单元中的第二开关Q3的基极通过第四手动开关s4接地，那么无论何种情况下，如果用户控制s4接通，则第二开关Q3的基极直接接地导致其保持截止状态，从而使继电器断开，即第四手动开关 s4可以在任意情况下直接切断供电线路与用电设备之间的连接。 

进一步地，所述过欠压保护电路还包括：第五手动开关s5，所述第三开关Q1的控制端通过所述第五手动开关s5接所述基准电压信号； 

当所述第五手动开关s5接通时，所述继电器控制开关单元导通。 

本实施例中的第三开关Q1的基极通过第五手动开关s5接收电源单元16提供的基准电压信号，那么无论何种情况下，如果用户控制五手动开关s5接通，则第三开关Q1保持导通状态，使继电器接通，第五手动开关s5实际上可以在任意情况下取消该电路的保护功能。 

优选地，所述过欠压保护电路还包括：报警器A1，与所述第一开关Q2的第一端连接，当所述第一开关Q2导通时，所述报警器A1开始报警，电源Vcc对报警器A1供电。 

本领域技术人员应当理解，所述第一开关Q2、所述第二开关Q3和所述第三开关Q1可以采用MOSFET或BJT晶体管。 

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。 

Claims (9)

1.一种过欠压保护电路，其特征在于，包括继电器、采样单元、电压比较单元、延时单元和继电器控制开关单元，其中 

所述采样单元用于对经整流后的供电电压进行采样； 

所述电压比较单元用于将所述采样单元所采样的电压信号与预设的基准电压信号进行比较，当所采样的电压信号与所述基准电压信号之间的差值小于预设阈值时，所述电压比较单元使所述延时单元中的电容器充电，进而使所述继电器控制开关单元导通，从而接通所述继电器；当所采样的电压信号与所述基准电压信号之间的差值大于预设阈值时，所述电压比较单元使所述延时单元中的所述电容器放电，进而使所述继电器控制开关单元截止，从而关断所述继电器。 

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电压比较单元包括欠压比较子单元和过压比较子单元，其中 

所述欠压比较子单元包括第一比较器，其第一输入端用于接收所述采样单元所采样的电压信号，其第二输入端用于接收所述基准电压信号； 

所述过压比较子单元包括第二比较器，其第一输入端用于接收所述采样单元采样的电信号，其第二输入端用于接收所述基准电压信号； 

并且所述第一比较器和所述第二比较器输出端通过或门与所述延时单元连接。 

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述延时单元还包括第一开关、第三比较器，所述第一开关的控制端是所述延时单元的输入端，所述第一开关的第一端与所述电容器的第一端和所述第三比较器的第一输入端连接并连接高电平，所述第一开关的第二端与所述电容器的第二端连接并接地，所述第三比较器的第二输入端接收所述基准电压信号，所述第三比较器的输出端与所述继电器控制开关单元连接作为所述延时单元的输出端，并且所述延时单元的输出端通过二极管与所述电容器的第一端连接，其中所述高电平的电压值大于所述基准电压信号的电压值； 

当所采样的电压信号与所述基准电压信号之间的差值小于预设阈值时， 所述电压比较单元使所述第一开关截止，所述高电平对所述电容器进行充电直到所述第三比较器的第一输入端的电压值大于所述第三比较器的第二输入端的电压值，所述第三比较器的输出端使所述继电器控制开关单元导通； 

当所采样的电压信号与所述基准电压信号之间的差值大于预设阈值时，所述电压比较单元使所述第一开关导通，所述电容器开始放电，使所述继电器控制开关单元截止。 

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述继电器控制开关单元包括第二开关和第三开关， 

其中，所述第二开关的控制端与所述延时单元的输出端连接作为所述继电器控制开关单元的输入端，所述第二开关的第一端接高电平，所述第二开关的第二端连接所述第三开关的控制端并接地，所述第三开关的第一端连接所述继电器，所述第三开关的第二端接地， 

当所述第二开关导通时，使所述第三开关导通，从而使所述继电器导通；当所述第二开关截止时，使所述第三开关截止，从而使所述继电器关断。 

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述继电器控制开关单元包括第一指示灯和第二指示灯，所述第一指示灯的一端连接所述第二开关的第二端，另一端接地，所述第二指示灯的一端连接所述第二开关的第一端，另一端接地；当所述第二开关和所述第三开关导通时所述第一指示灯工作，当所述第二开关和所述第三开关截止时所述第二指示灯工作。 

6.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述过欠压保护电路还包括： 

第一手动开关，所述电容器的第一电极通过所述第一手动开关接高电平； 

第二手动开关，所述第三比较器的输出端通过所述第二手动开关与所述继电器控制开关单元连接； 

第三手动开关，所述继电器控制开关单元通过所述第三手动开关接基准电压信号； 

当所述第一手动开关和第二手动开关断开时且当所采样的电压信号与所述基准电压信号之间的差值小于预设阈值时，所述第三手动开关导通使得所述继电器控制开关单元导通，所述第三手动开关关断使得所述继电器控制开关单元截止。 

7.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述过欠压保护电路还包括： 

第四手动开关，所述继电器控制开关单元通过所述第四手动开关接地； 

当所述第四手动开关接通时，所述继电器控制开关单元截止。 

8.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述过欠压保护电路还包括：第五手动开关，所述第三开关的控制端通过所述第五手动开关接所述基准电压信号； 

当所述第五手动开关接通时，所述继电器控制开关单元导通。 

9.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述过欠压保护电路还包括：报警器，与所述第一开关的第一端连接，当所述第一开关导通时，所述报警器开始报警。