直流电源品质检测模块的制作方法_2

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但是本发明并不限于下述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可能对其作出种种变化。
[0015]本发明是一种直流电源品质检测模块,由电压准入控制部分和过、欠压延时保护两部分组成。
[0016]I电压准入电路
根据不同产品所要求的电压范围不同,可设计不同的电压准入范围,电压准入设计电路原理如图2所示:
从图中可知,该电路由电阻、电容、稳压管、比较器、继电器等元器件组成。电压基准二极管D1、电阻R7及电容C2组成稳压电路,输出稳定电压约11.7V,输出电压经电阻R4、R6分压后在7脚作为UlA的基准电压,经电阻R12、R13分压后在4脚作为UlB的基准电压。稳压电路正极连接电压比较器Ul (使用两个独立的比较单元A和B)电源正极3脚,电压比较器Ul的负极12脚接电源负极。取样电压UO分为两路,一路经R1、R2、R3分压后输入比较器6脚,如果取样电压高于7脚基准电压,比较器I脚输出低电平,不能驱动开关管VI,Vl不导通,则继电器Kl不接通。另一路经R9、R10、Rll分压后输入比较器5脚,如果取样电压低于4脚基准电压,比较器2脚输出低电平,也不能驱动开关管VI,Vl不导通,则继电器Kl任然不接通。
[0017]产品电压准入范围主要由比较器来实现控制,比较器基准电压及电源电压U由电压基准二级管Dl提供,具体原理如下:
a)当电源电压U输入在正常范围内时,比较器U1A、UlB的同向输入端(S卩“+ ”端)5脚和7脚的电压大于反向输入端(S卩端)4脚和6脚的电压,比较器翻转,输出高电平驱动三极管Vl导通,Vl导后通继电器Kl得电并自锁,BUB2触点接通,电源通过B1、B2触点接入主电路;
b)当电源电压U低于正常电压范围的最低值时,比较器UlB的同向输入端(5脚)电压小于反向输入端(4脚)电压,比较器UlB输出低电平,三极管Vl基极电压为低电位,三极管Vl截止,继电器Kl无法接通,B1、B2触点处于断开状态,电源不能进入主电路;
c)当电源电压高于正常电压范围的最高值时,比较器UlA的反向输入端(6脚)电压大于同向输入端(7脚)电压,比较器UlA输出低电平,三极管Vl基极电压为低电位,三极管Vl截止,继电器Kl无法接通,BUB2触点处于断开状态,电源不能进入主电路;
由图分析可得出,比较器的电源电压和基准电压由D1、C2、R7组成的稳压电路提供,不同的电压准入范围可通过调节R2、R3、RlO、Rll获得,当需要增大电压范围时可减小R2、R3的阻值或增大RlO、Rl I阻值,反之,当需要减小电压范围时可增大R2、R3的阻值或减小RlO、Rll阻值。
[0018]2过、欠压延时保护电路
当符合要求的电源电压进入用电设备后,由于电网电压不稳定或其它不确定因素干扰电网电压时,不可避免的会出现电压偏高或偏低,电压偏高或偏低的幅度和时间将严重影响到设备及人员的安全,这时就要求设备在经过适当的延时后切断电源电压,从而保护产品及人员安全,过、欠压保护设计电路原理如图3所示。
[0019]从图中可知,该电路由电阻、电容、稳压管、比较器、运算放大器、定时器、继电器等元器件组成。图框I中,取样电压经R17、R18串联和R19、R20并联分压后连接到(比较端),稳压电路D2、R24、C7输出经R21、R25分压后接U2A的2脚,U2A的输出端I脚经R26与U3A的7脚连接。图框2中,取样电压连接R28后接U2B的6脚,R29、R30串联后对取样电压进线分压,U2B输出端7脚经R31与U3A的6脚连接,C9和R32相互连接成一个充放电电路。在图框3、4中,取样电压经R35、R45与、U3C的基准端5、8脚连接,稳压电源经R38、R39串联分压后连接到U3B基准端4脚,经R48、R49串联分压后连接U3C基准端9脚,U3B输出端2脚,U3C输出端14脚分别连接二极管D5、D6的正极。二极管D5、D6的负极与电阻R41、R42串联后接定时器555的2、6脚相连。定时器输出端3脚经R43与开关三极管V3基极连接,V3发射极接地,集电极连接R44和D7的正极。电路中,运放U2的8脚、比较器U3的3脚、定时器555的4或8脚都连接稳压二极管负极,运放U2的4脚、比较器U3的12脚、定时器555的I脚都连电源负极,继电器K2接28V电源正极。
[0020]原理图根据过、欠压大小设计不同的延时方案,从图2的4个图框中可分析得出:当取样电压出现过压、欠压(过压保护应具有反极反延时动作特性,动作特性应符合GJB572A-2006。当输出电压降至22.5±0.5V时,在6?7s内欠压保护)时,则过、欠压保护模块输出一个高电平驱动三极管V2导通,控制继电器K2得电并自锁(继电器要解锁必须把28V电源断电复位),同时继电器B2、B3触点断开,达到保护主电路的作用,原理如下:
a)电路1:当输入电压彡(32.5±0.5) V DC,根据GJB572A-2006标准实现保护功能并自锁,具体原理分析如下:
I图框I中,通过运算放大器U2A减法器原理,当输入电压在(32.5?50) V时,在比较器U3A+端得到(V输入-31.38) /3.1的基准电压;
2 图框2中,当输入电压彡(32.5±0.5)VDC,运放器U2B 端电压> “ + ”端电压,运算放大器U2 (此时U2作为比较器使用)翻转,输出低电平,电容C9通过电阻R31、R32放电,当比较器U3A 端电压<“ + ”端电压时,比较器U3A翻转,输出高电平,三极管V2导通,继电器K2工作,继电器B2、B3触点断开,起到保护作用。
[0021]b)电路2:当输入电压彡(31.5±0.5)V DC,(6?7)s电路实现保护功能并自锁,具体原理如下:
在图框3中,当输入电压彡(31.5±0.5) V DC,比较器U3B “ + ”端电压> 端电压,比较器翻转,输出高电平,电容Cll通过电阻R40、R41、R42开始充电,经过约6.5s,Cll两端电压达到2/3的时基电路555工作电压,时基电路555翻转,时基电路3脚输出低电平,三极管V3截止,二极管D7导通,继电器K2工作,同时继电器K2自锁,继电器B2、B3触点断开。
[0022]c)电路3:当输入电压彡(22.5±0.5) V DC,(6?7) s电路实现电路保护功能并自锁,具体原理如下:
在图框4中,当输入电压彡(22.5±0.5)V DC,在比较器U3C 端电压<“ + ”端电压,比较器U3C翻转,输出高电平,电容Cll通过电阻R41、R42、R50开始充电,经过约6.5s,Cll两端电压达到2/3时基电路555工作电压,时基电路555翻转,输出低电平,三极管V3截止,二极管D7导通,继电器工作,同时继电器K2自锁,继电器B2、B3触点断开。
[0023]根据电路设计原理,欠压和过压(31±0.5) V DC延时时间的大小可根据电路中R4UR42电阻阻值大小的不同可设置不同的延时保护时间,当R41、R42电阻阻值增大时,充电电路中电流减小,定时器翻转需要的时间多,延时时间长。当R41、R42电阻阻值减小时,充电电路中电流增大,定时器翻转需要的时间少,延时时间短。当输入电压多(32.5±0.5)V DC,延时保护的时间长短跟输入电压的大小即运算放大器U2A的同向输入端电压大小有关,输入电压即U2A的同向输入端电压的电压越高,延时保护越快,反之则慢。
[0024]3完整的控制电路
当完成了电压准入设计和过、欠压延时保护设计后,需把两部分电路有机结合起来运用到产品中去来完成产品的逻辑控制,控制电路原理如图4所示,在电压准入控制部分的输入端连接取样电压和控制电压,输出端连接继电器Kl线圈;过欠压保护控制部分输入端连接取样电压和控制电压,输出端连接继电器K2线圈,继电器K3线圈的正极与K2的常闭触点B3相连,线圈负极接控制电源的负极。
[0025]从图中可知,主电源经过电压准入控制和过、欠压保护控制部分取样分析,当输入主电源电压品质符合电压准入控制所设定的值时,继电器Kl线圈得电并自锁(控制电源复位即可解锁),触点B1、B2接通,由于继电器K2的B2、B3触点是常闭触点,这时继电器(或接触器)K3的线圈得电,继电器(或接触器)K3的A、B触点接通,主电源接通,如输入的电压品质不符合所设定的值时,继电器Kl的B1、B2触点始终处于断开状态,则主电源控制接触器(或继电器)A、B触点
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