CN2304936Y

CN2304936Y - 宽电压多功能稳压保护器

Info

Publication number: CN2304936Y
Application number: CN 97233506
Authority: CN
Inventors: 刘江泉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-06-25
Filing date: 1997-06-25
Publication date: 1999-01-20
Anticipated expiration: 2007-06-25

Abstract

本实用新型是一种宽电压多功能稳压保护器,属于家用电器电源稳压和紧急保护电路装置。主要由浪涌吸收电路,输入欠压、过压检测保护电路,输出欠压、过压取样保护电路,稳压取样电路,继电器触点组合电路,欠压延时断电电路,稳压逻辑控制电路,强制延时电路和输出延时供电电路及整流、稳压、指示电路组成。输入电压范围宽、稳压好、抗雷击、抗高压,有自身保护、强制延时及欠压、过压、瞬时断电均延时供电等功能,应用范围广。

Description

宽电压多功能稳压保护器

本实用新型涉及到家用电器的紧急保护电路装置，具体而言是一种宽电压多功能稳压保护器。

由于电网电压欠压、过压、闪断或错相、短路、漏电等原因，使家用电器难以正常工作，损坏家用电器的事故经常发生，家电稳压保护器则应运而生。目前市场上已有多种稳压保护器，专利文献中也检索到十几种不同类型的稳压保护器。其中，功能比较全的有91221893．2，92236116．9号专利。它们各有优点，也各有缺点和不足之处。多采用运算放大器、555时基电路、数字电路等构成延时和控制电路；交流稳压部件多采用变压器，并且只对其输出一边进行调节；延时电路多采用电容、电阻构成，利用其充放电特性实现延时功能。这些已有技术存在三个主要缺点。其一是适用电网电压范围不够宽，其输入电压范围一般是160～260V。当电网发生错相、异相短路、零线断线等突发性事故时，单相220伏电压有时低到几十伏，或高达380伏以上，稳压保护器自身会受到损坏。其二是电网电压处于临界欠压状态时，这些稳压保护器很难保障空调或冰箱的压缩机正常启动。其三是不足1秒钟的瞬间停电，其定时电容来不及彻底放电又立即充电，使得延时不足3分钟，不能可靠地延时启动，这正是损坏压缩机的主要原因之一。

本实用新型的目的就在于针对已有技术的上述缺点和不足之处，提供一种与众不同的功能更全，适应电压变动范围更宽并能进行自身保护，能强制延时，其稳压和保护性能更好，工作更加安全可靠的稳压保护器。

上述目的是由下述技术方案实现的：

该稳压保护器由壳体及安装在壳体上的开关、指示灯、电压表、电源插座、电源线和安装在壳体内的电路板、电子元件组成。其中的电路部分主要包括浪涌吸收电路(1)、输入过压检测保护电路(2)、稳压取样电路(3)、继电器触点组合电路(4)、自耦变压器(5)、整流电路(6)、稳压电路(7)、输入欠压检测电路(8)、欠压延时断电电路(9)、稳压逻缉控制电路(10)、强制延时电路(11)、输出欠压取样保护电路(12)、输出过压取样保护电路(13)、输出延时供电电路(14)和部分指示电路。其中的输入过压检测保护电路(2)分别与电路(1)、(7)、(4)、(11)联接；稳压取样电路(3)分别与电路(1)、(7)、(8)、(10)联接；继电器触点组合电路(4)分别与电路(1)、(2)、(10)、(5)、(12)、(14)联接；自耦变压器(5)分别与电路(4)、(6)、(14)联接；稳压电路(7)分别与电路(6)、(2)、(3)、(9)、(11)、(12)、(13)联接；欠压延时断电电路(9)分别与电路(7)、(8)、(11)联接；强制延时电路(11)分别与电路(2)、(7)、(9)、(12)、(13)、(14)联接；输出欠压取样保护电路(12)分别与电路(4)、(7)、(11)、(13)联接。

浪涌吸收电路(1)由压敏电阻RV₁、RV₂组成；压敏电阻RV₁、RV₂分别通过继电器触点K₁、K₂、K₃分别与自耦变压器T1、3、4、6、7、8抽头联接。

继电器触点组合电路(4)，由K₁、K₂、K₃、K₄八对触点组成；自耦变压器(5)由1、2、3、4、5、6抽头和分压绕组7、8抽头组成。

整流电路(6)由二级管V₁和电容C₁组成；稳压电路(7)由电阻R₃₄、电容C₁₃和稳压二极管VDW组成。整流电路的输出端跨接电阻R₃₄和稳压二极管VDW，稳压二极管VDW与电容C₁₃并联，可为各个电路和集成电路分别提供两种不同电压值的直流电源。

输入过压检测保护电路(2)，由集成电路IC₁中的反相器a、b及二极管V₂、V₈、V₁₀，三极管V₉，电阻R₁、R₂、R₄、R₁₀、R₁₁、R₁₃，微调电阻R₃，电容C₂、C₃、C₇和继电器线圈K₁组成。

稳压取样电路(3)，由二极管V₃、V₄，电阻R₅、R₆、R₈、R₉、R₁₅、R₁₆、R₁₉、R₂₄、R₂₅、R₂₇、R₂₉，微调电阻R₇、R₁₇、R₁₈、R₂₆和电容C₄、C₅、C₆、C₉、C₁₁、C₁₂组成。

输入欠压检测电路(8)，由电阻R₂₁和稳压取样电路(3)的部分元件V₃、R₁₆、R₁₇、R₁₈、R₁₉、C₆、C₉组成。欠压延时断电电路(9)，由集成电路IC₂中的反相器c、d、f及二极管V₁₁、V₁₂，电阻R₃₁、R₄₉和电容C₁₅组成。

稳压逻缉控制电路(10)，由集成电路IC₁中的反相器c、d、e、f，IC₂中的反相器a、b，电阻R₁₂、R₂₀、R₁₄、R₂₂、R₂₈、R₃₀，电容C₈、C₁₀、C₁₄，二极管V₅、V₆、V₁₉，三极管V₂₅、V₇、V₂₁和继电器线圈K₂、K₃、K₄组成。

强制延时电路(11)，由集成电路IC₂中的反相器e，IC₃中的反相器b，二极管V₁₃，三极管V₁₄，电阻R₃₂、R₃₆和电容C₁₆组成。

输出欠压取样保护电路(12)，由集成电路IC₃中的反相器d二极管V₄、V₁₈，电阻R₄₀，微调电阻R₄₁、R₄₃和电容C₁₉组成。

输出过压取样保护电路(13)，由集成电路IC₃中的反相器e、f，电阻R₄₂，二极管V₁₇和输出欠压取样保护电路(12)中的部分元件V₄、R₄₁、R₄₃、C₁₉组成。输出延时供电电路(14)，由集成电路IC₃中的反相器a，二极管V₁₅、V₂₀，三极管V₂₂，电阻R₃₇、R₃₈R₃₉，电容C₁₇、C₁₈和继电器线圈K₅组成。

指示电路中，由电压表PV₁、PV₂分别指示输入、输出电压；由电阻R₄₄和发光二极管LED₃组成直流电源指示电路；由电阻R₄₈和发光二极管LED₅组成延时指示电路；由三极管V₂₄、二极管V₂₃，电阻R₄₅、R₄₆、R₄₇，发光二极管LED₄组成工作指示电路；由电阻R₂₃和发光二极管LED₁组成过电压指示电路；由集成电路IC₃中的反相器c、电阻R₃₅、R₃₃，三极管V₁₆和发光二极管LED₂组成欠电压指示电路。

按照上述技术方案实施而成的宽电压多功能稳压保护器，有几个主要优点。其一是适用单相交流电压范围广，可达0～400V，电网电压在此范围内，能够长期可靠地工作，并能有效地保护其自身不受损坏，而已有的同类稳压保护器都达不到这个指标，不具有这一功能。其二是能够保障临界欠压状态时压缩机的正常启动，有效地保护压缩机。其三是对于不足1秒钟的瞬间停电，强制延时电路能够强制定时电容放电3秒钟以上，确保整机停电延时供电的可靠性。此外，其浪涌吸收电路能够吸收各种雷击脉冲、瞬间高压脉冲以及感性负载通、断电瞬间产生的感应电压，使家用电器和稳压保护器自身都免受损坏。由于本实用新型采用了与众不同的强制延时电路、过压保护电路和欠压延时断电电路等，使其具有良好的超低压稳压功能，高可靠停电延时供电功能，输入过压、欠压延时，输出过压、欠压、雷击等多种断电保护及延时供电功能，还有过流保护功能，可广泛用于各种冰箱、冰柜、空调机、电视机、音响等家用电器。

附图1是本实用新型的电路方框图。

附图2是本实用新型的电路图。

结合附图对本实用新型的实施例阐述如下：

附图1所示的方框图中，1是浪涌吸收电路，2是输入过压检测保护电路，3是稳压取样电路，4是继电器触点组合电路，5是自耦变压器，6是整流电路，7是稳压电路，8是输入欠压检测电路，9是欠压延时断电电路，10是稳压逻缉控制电路，11是强制延时电路，12是输出欠压取样保护电路，13是输出过压取样保护电路，14是输出延时供电电路。各部分电路之间的联接关系及信号的输入输出均由此图所示。

附图2中，IC₁、IC₂、IC₃均为CMOS数字电路CD4069，是一种六反相器集成电路，也可用其它的六反相器代替，其内部包括6个独立的反相器，也称非门电路。其1、3、5、9、11、13脚为输入端，2、4、6、8、10、12脚为输出端，14脚为电源正极，7脚为共地端。当输入端低于门限电压时，输出端为高电平；当输入端高于门限电压时，输出端为低电平。门限电压约为电源电压的一半左右。利用非门电路的反相特性和高输入阻抗，构成了本实用新型的稳压逻缉控制电路和各种保护电路。

T为自耦变压器(5)，S₁为手动总电源开关，S₂为短延时按键开关，K₁为过压保护继电器，K₂、K₃、K₄为电压调整继电器，K₅为输出过压保护、欠压保护、延时供电继电器。图中所示各继电器的触头均处于常闭位置。XP为电压输入插头，XS₁、XS₂为电压输出插座。PV₁、PV₂为压敏电阻，FU为快速熔断保险丝。

自耦变压器T的2抽头输出电压经二极管V₁半波整流并经电容C₁滤波成直流电压E₁，做为整机电路电源。此直流电压再经稳压电路电阻R₃₄、稳压二极管VDW和电容C₁₃稳压滤波成为稳定电压E₂，供三块集成电路和延时电路使用。

交流稳压部分由自耦变压器T(5)、继电器触点组合电路(4)、稳压取样电路(3)和稳压逻辑控制电路(10)组成。在集成电路IC₁的5、13脚，IC₂的1脚分别接有反映输入电压大小变化的取样电阻R₉、R₁₅、R₂₉和微调电阻R₇、R₁₈、R₂₆。当取样电压超过反相器的门限电压时，经IC内部两级反相器倒相、放大分别去驱动三级管V₂₅、V₇、V₂₁导通控制继电器K₂、K₃、K₄触点闭合，切换自耦变压器T的抽头，改变输入输出的匝数比，达到稳压输出的目的。本实用新型电路调试时，将输入端接到一个自耦调压器的输出端，调整输入电压由低到高使稳压保护器输出242V时，调整微调电阻R₂₆使继电器K₄动作；继续调高输入电压，当稳压保护器又输出242V时，调整微调电阻R₇使继电器K₂动作；再继续调高输入电压，当稳压保护器再次输出242V时，调整微调电阻R₁₈使继电器K₃动作。反复调整自耦调压器T使输入电压在130～275V之间变化。稳压保护器输出电压能稳定在198～242V之间。稳压保护器处于这种稳压工作状态时，二极管V₁₀、V₁₂、V₁₇、V₁₈均截止。IC₂的11脚电压为零，10脚输出为高压，IC₃的3脚为高压，4脚为低压，二极管V₁₃和三极管V₁₄均截止。

当该稳压保护器的输入电压在0～130V时，为欠压状态，实行欠压保护，切断输出电源。当其输入电压在275～400V时，为过压状态，实行过压保护，切断输出电源。在输入欠压或过压状态下，以上各保护电路分别通过二极管V₁₀、V₁₂、V₁₇、V₁₈给电容C₁₆充电。由于C₁₆电容量很小充电很快。当充电电压超过集成电路的门限电压时，IC₂的e反相器反转，其10脚输出低电压，IC₃的3脚也为低电压，其4脚输出高电压，使二极管V₁₃导通，三极管V₁₄导通，定时电容C₁₇快速放电，电容C₁₇的负极由低电位上升到接近E₂，使IC₃的a反相器输出由高压转为低压，三极管V₂₂由导通而截止，延时继电器K₅线圈断电，其触点释放(处于图示状态)，切断输出电源。由于R₃₇与电容C₁₇组成的RC电路时间常数较大，经过4～8分钟充电延时后IC₃的1脚又恢复低电位，三极管V₂₂又导通，K₅又吸合，三极管V₂₄又导通，该稳压保护器恢复对用电器供电。

当该稳压保护器的输入电压由欠压或过压状态恢复到130～275V稳压范围时，二极管V₁₀、V₁₂、V₁₇、V₁₈均又截止，电容C₁₆通过R₃₂放电，当C₁₆放电到正极电压低于集成电路门限电压时，IC₂的e反相器10脚输出由低电压变为高电压，IC₃的4脚由高电压变为低电压，二极管V₁₃和三极管V₁₄均由导通而截止。电容C₁₇通过电阻R₃₇缓慢充电4-8分钟后，集成电路IC₃2脚输出高电压，三极管V₂₂导通，延时继电器K₅又吸合，该稳压保护器恢复对用电器供电。本实施例中，适当选取R₃₂和C₁₆数值，使其强制延时在2～3秒内仍能使三极管V₁₄维持导通，确保电容C₁₇彻底放电，从而解决已有技术的上述这一缺点。

当市电瞬间停电时，自耦变压器T的5抽头电压由大到小有一个下降过程。当电压降到欠压状态时，输出欠压取样保护电路(12)动作，强制延时2～3秒后，输出延时供电电路(14)再延时4～8分钟给用电器供电，这就解决了已有技术的上述又一缺点。

该稳压保护器与众不同之处还在于自耦变压器T增加了一个分压次级绕组N₂，即抽头7、8。当电网出现故障或雷击致使稳压保护器外部输入电压出现异常高达275～400V时，绕组N₂能分压125V，使得交流稳压电路的输入电压仍在150～275V之间，仍然处于稳压状态范围。当输入电压超过400V以上，致使稳压保护器输出电压超过260V时，IC₃的13脚电压高于门限电压，其f反相器反转，12脚输出低电压，11脚也为低电压，IC₃的e反相器的反转，10脚输出高电压，经二极管V₁₇控制强制延时电路工作，切断输出电源。采取这一技术措施既扩大了输入电压范围，有效地防止了稳压保护器本身被高电压损坏，又能对用电器进行可靠保护。这一点也优于已有的各类稳压保护器。

高可靠停电延时电路由强制延时电路(11)、输出欠压取样保护电路(12)、输出延时供电电路(14)组成。输出延时供电电路具有长延时和短延时两种延时状态。当稳定电压E₂经电阻R₃₇向电容C₁₇充电时，由于R₃₇的阻值较大，充电时间为4～8分钟，称为长延时状态。当按下开关S₂，稳定电压E₂则经电阻R₃₈对电容C₁₇充电，由于R₃₈的阻值较小，充电时间2～3秒，称为短延时状态。

输出欠压取样保护电路(12)和输出过压取样保护电路(13)共用一部分取样电路。取样电路由二极管V₄，电阻R₄₀，微调电阻R₄₁、R₄₃和电容C₁₉组成。在稳压保护器输出电压正常时，IC₃的9脚电压高于门限电压，8脚输出低电压，二极管V₁₈截止。当稳压保护器输出电压降低到预调的输出欠压状态(如180V)时，IC₃的9脚电压低于门限电压，IC₃的d反相器反转，8脚输出高电压，二极管V₁₈导通，控制强制延时电路工作，切断输出电源。当稳压保护器输出电压回升到180V以上时，IC₃的9脚电压又高于门限电压，8脚输出低电压，V₁₈截止，强制延时电路再强制延时2-3秒后输出延时。在稳压保护器输出电压正常(198～242V)时，IC₃的13脚电压低于门限电压，12脚电压输出高电压，10脚输出低电压，二极管V₁₇截止。当稳压保护器输出电压升高到预调的输出过压状态(如260V)时，IC₃的13脚电压高于门限电压，IC₃的f、e反相器相继反转，10脚输出高电压，二极管V₁₈导通，强制延时电路工作，切断输出电源。当稳压保护器输出电压正常后，强制延时电路再强制延时2-3秒后，输出延时。

对于电网极短时间的停电，稳压保护器的输出电压如果能下降到输出欠压状态，则输出欠压取样保护电路(12)动作，强制定时电容C₁₇彻底放电；如果输出电压来不及下降就又立即回升，则输出欠压取样保护电路(12)不动作，不会出现定时电容C₁₇放电不彻底、延时时间不足现象。

该稳压保护器的过流保护仍采用简单、实用的熔断器保护方式，如图2中电源输入端的FU。

Claims

1、一种宽电压多功能稳压保护器，由壳体及安装在壳体上的开关、指示灯、电压表、电源插座、电源线和安装在壳体内的电路板、电子元件组成，其特征是电路部分主要包括浪涌吸收电路(1)、输入过压检测保护电路(2)、稳压取样电路(3)、继电器触点组合电路(4)、自耦变压器(5)、整流电路(6)、稳压电路(7)、输入欠压检测电路(8)、欠压延时断电电路(9)、稳压逻辑控制电路(10)、强制延时电路(11)、输出欠压取样保护电路(12)、输出过压取样保护电路(13)、输出延时供电电路(14)和部分指示电路；其中的输入过压检测保护电路(2)分别与电路(1)、(7)、(4)、(11)联接，稳压取样电路(3)分别与电路(1)、(7)、(8)、(10)联接，继电器触点组合电路(4)分别与电路(1)、(2)、(10)、(5)、(12)、(14)联接，自耦变压器(5)分别与电路(4)、(6)、(14)联接，稳压电路(7)分别与电路(6)、(2)、(3)、(9)、(11)、(12)、(13)联接，欠压延时断电电路(9)分别与电路(7)、(8)、(11)联接，强制延时电路(11)分别与电路(2)、(7)、(9)、(12)、(13)、(14)联接，输出欠压取样保护电路(12)分别与电路(4)、(7)、(11)、(13)联接。

2、根据权利要求1所述的宽电压多功能稳压保护器，其特征是浪涌吸收电路(1)由压敏电阻RV₁、RV₂组成，RV₁、RV₂分别通过继电器触点K₁、K₂、K₃分别与自耦变压器T的1、3、4、6、7、8抽头联接。

3、根据权利要求1所述的宽电压多功能稳压保护器，其特征是继电器触点组合电路(4)由K₁、K₂、K₃、K₄八对触点组成，自耦变压器(5)由1、2、3、4、5、6抽头和分压绕组7、8组成。

4、根据权利要求1所述的宽电压多功能稳压保护器，其特征是输入过压检测保护电路(2)，由集成电路IC₁中反相器a、b，及二极管V₂、V₈、V₁₀，三极管V₉，电阻R₁、R₂、R₄、R₁₀、R₁₁、R₁₃，微调电阻R₃，电容C₂、C₃、C₇和继电器线圈K₁组成。

5、根据权利要求1所述的宽电压多功能稳压保护器，其特征是输入欠压检测电路(8)，由电阻R₂₁和稳压取样电路(3)的部分元件V₃、R₁₆、R₁₇、R₁₈、R₁₉、C₆、C₉组成。

6、根据权利要求1所述的宽电压多功能稳压保护器，其特征是欠压延时断电电路(9)，由集成电路IC₂中的反相器c、d、f，及二极管V₁₁、V₁₂，电阻R₃₁、R₄₉和电路C₁₅组成。

7、根据权利要求1所述的宽电压多功能稳压保护器，其特征是强制延时电路(11)，由集成电路IC₂中的反相器e，IC₃中的反相器b，二极管V₁₃，三极管V₁₄，电阻R₃₂、R₃₆和电容C₁₆组成。

8、根据权利要求1所述的宽电压多功能稳压保护器，其特征是输出欠压取样保护电路(12)，由集成电路IC₃中的反相器d，二极管V₄、V₁₈，电阻R₄₀，微调电阻R₄₁、R₄₃和电容C₁₉组成。