专利名称：缺相检测保护电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子电路技术，特别是涉及一种缺相检测保护电路。
背景技术：
随着逆变电焊机、变频器的普及，为了可靠、安全使用，这些三相电源设备都提供有缺相检测保护回路，避免电气设备在外电缺相时异常运转、甚至烧损。现在市场上通用电焊机的缺相检测保护电路，如图1和图2所示。图1所示的缺相检测保护电路，通过检测控制电源变压器的输出电压有无来判断是否缺相。图2所示电路是通过光耦检测脉冲有无的缺相检测保护电路。当三相外电不缺相时，2个光耦PCl和PC2均能断续的导通，输出脉冲信号。当缺相时，有一个光耦或2个光耦均不导通，光耦PCl的4脚始终输出高电位。上述两种电路均存在受三相外电相间电容影响的问题，结合图1电路，比如缺W相电压时，控制电源变压器Tr2初级绕组无电压，次级也没有输出。但实际上，因相间电容的存在，U相电压通过电容Cz和V相电压加在控制电源变压器Tr2初级绕组上，次级仍有输出电压。同理，图2所示电路也有同样问题，比如缺U相时，W相电压会通过U相、W相间电容，使得光耦PCl导通。另外，还有通过电流互感器(CT)来检测相电流进行缺相判断的，但该方式因电路复杂、成本高，在电焊机、变频器等中小电气设备中很少使用。随着国家对电气设备电磁兼容(EMC)及谐波的要求，并且为提高自身抗干扰性， 电焊机、变频器等电气设备在电源输入相间均加有相间电容，且容值较大。另外，电气设备使用时因为共用外电，往往是多台并接或与其它相间带有较大相间电容的电气设备连接， 这样在外电缺相时，电气设备不能得到及时保护的问题时有发生，造成一些不必要的损失。
实用新型内容本实用新型的目的是提出一种缺相检测保护电路，为需要三相交流电的电气设备提供缺相保护。为实现上述目的，本实用新型提供了一种缺相检测保护电路，包括三相外电，还包括与三相外电相连接的变压器隔离降压模块，变压器隔离降压模块包括以初级和次级均是首尾相连角接方式的三个变压器；与变压器隔离降压模块相连接的三相全波整流模块。 在一个实施例中，缺相检测保护电路还包括信号保护模块，与三相全波整流模块相连接，当外电较高时进行分压限幅和高频滤波。 在一个实施例中，信号保护模块，包括变压器隔离降压单元，包括两个串联的电阻，与两个串联的电阻并联连接的两个串联的二极管，以及与两个串联的电阻和两个串联的二极管相连接的电容；低通滤波单元，包括并联连接的电阻和电容，以及同相输入端与并联连接的电阻和电容相连接的运算放大器。[0013]在一个实施例中，缺相检测保护电路，还包括信号比较模块，与三相全波整流模块耦合，包括运算放大器，与运算放大器的同相输入端相连接的两个电阻，与同相输入端相连接的两个电阻组成分压器。在一个实施例中，缺相检测保护电路，还包括脉冲转换模块，与三相全波整流模块耦合，用于将缺相时的脉冲信号转换为后续电路需要的高电平信号和/或低电平信号。在一个实施例中，脉冲转换模块包括555芯片。在一个实施例中，缺相检测保护电路还包括外电防抖模块，与三相全波整流模块耦合，保证缺相时，输出不随外电的瞬间变化而抖动。在一个实施例中，外电防抖模块包括三极管；与三极管基极相连的电阻和电容； 与三极管集电极相连的电阻。在一个实施例中，三相全波整流模块的输出耦合到MCU或DSP控制回路。基于上述技术方案，根据本实用新型的一方面，通过检测三相电压全波整流后的波头，换句话说，通过检测三相电压的相数来判断是否缺相。根据本实用新型的另一方面， 缺相检测保护电路不受外部电源相间电容影响，且保护动作无延时，电路简单，工作可靠， 可广泛应用在焊接电源及其它需要三相交流电的电气设备中。
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步解释，构成本实用新型的一部分。本实用新型的示意性实施例及其说明仅用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中图1为现有技术的缺相检测保护电路的示意图。图2为现有技术的缺相检测保护电路的示意图。图3为根据本实用新型实施例的波形原理图。图4为根据本实用新型实施例的缺相检测保护电路的示意图。图5为根据本实用新型另一实施例的缺相检测保护电路的示意图。图6为根据本实用新型又一实施例的缺相检测保护电路的示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本实用新型进行更详细的描述，其中说明本实用新型的示例性实施例。在附图中，相同的标号表示相同或者相似的组件或者元素。如图3所示，以50Hz外电的波形图为例。外电正常时，经三相全波整流的电压在一个周期(如20mS)内有6个波头。当缺某一相电压时，整流后输出电压在一个周期OOmS) 内有2个波头，且峰谷大幅降低，接近零点。因三相电压之间的相序是不能改变的，缺某一相电压时，另外一相电压通过相间电容后不会改变相位，即不能取代所缺的那相电压的相位。图4是根据本实用新型实施例的缺相检测保护电路400的结构示意图。缺相检测保护电路400包括三相外电402、变压器隔离降压模块404和三相全波整流模块406。与三相外电402相连接的变压器隔离降压模块404包括以初级和次级均是首尾相连角接方式的三个变压器。[0031]与变压器隔离降压模块404相连接的三相全波整流模块406。三相外电402经过隔离降压后仍能够反映三相外电的相序关系。缺相检测保护电路400无需控制电源。根据本实用新型的一方面，通过三个单相小型变压器的初级角接，次级角接，检测三相电压全波整流后的波头，或者说检测三相电压的相数来判断是否缺相。因此，缺相检测保护电路不受外部电源相间电容影响，电路简单，工作可靠。图5是根据本实用新型另一实施例的缺相检测保护电路500的结构示意图。缺相检测保护电路500包括三相外电502、变压器隔离降压模块504、三相全波整流模块506、 信号保护模块508、信号比较模块510、脉冲转换模块512和外电防抖模块514。三相外电502幅度不受限制，频率可以为50Hz或60Hz等。与三相外电502相连接的变压器隔离降压模块504包括以初级和次级均是首尾相连角接方式的三个变压器。与变压器隔离降压模块504相连接的三相全波整流模块506，可以使得整流后无电容滤波。信号保护模块508，与三相全波整流模块506相连接，当外电较高时可以进行分压限幅和高频滤波，以保护后续电路。在一个实施例中，信号保护模块508包括变压器隔离降压单元和低通滤波单元。其中，变压器隔离降压单元，包括两个串联的电阻，与两个串联的电阻并联连接的两个串联的二极管，以及与此两个串联的电阻和两个串联的二极管相连接的电容。低通滤波单元，包括并联连接的电阻和电容，以及同相输入端与此并联连接的电阻和电容相连接的运算放大器。信号比较模块510，与三相全波整流模块506耦合，也可以与信号保护模块508相连。信号比较模块510可以包括运算放大器，与运算放大器的同相输入端相连接的两个电阻，与同相输入端相连接的两个电阻可以组成分压器，能够根据电路需要适当调节比较基准电位。脉冲转换模块512，与三相全波整流模块506耦合，也可以与信号比较模块510相连接。脉冲转换模块512可以用于将缺相时的脉冲信号转换为后续电路需要的高电平信号和/或低电平信号。在一个实施例中，脉冲转换模块512可以包括555芯片。外电防抖模块514，与三相全波整流模块506耦合，也可以与脉冲转换模块512相连接。外电防抖模块514可以保证缺相时，输出不随外电的瞬间变化而抖动。当三相外电相间存在较大电容时，在缺相瞬间会有电容放电现象，为保证缺相时快速动作，高灵敏度， 而又不随外电的瞬间变化抖动，加入此回路。在一个实施例中，外电防抖模块514可以包括三极管、与三极管基极相连的电阻和电容，以及与三极管集电极相连的电阻。三相全波整流模块506的输出可以耦合到MCU或DSP控制回路，在一个实施例中， 信号保护模块508可以与MCU或DSP控制回路相连接，实现数字控制方式。而且，使用软件控制时，既可按模拟控制方式的比较器形式进行缺相判断，也可以计数器的方式来判断。但不管哪种方式，都需加入外电防抖模块514。图6是根据本实用新型又一实施例的缺相检测保护电路600的结构示意图。缺相检测保护电路600包括三相外电602、变压器隔离降压模块604、三相全波整流模块606、 信号保护模块608、信号比较模块610、脉冲转换模块612和外电防抖模块614。
5[0044]变压器隔离降压模块604可以包括3个小型检测变压器Trl、Tr2、Tr3。变压器初级、次级均是首尾相连的角接方式，隔离降压后仍能反映三相外电的相序关系。三相全波整流模块606可以包括二极管D1-D6，整流后无电容滤波。信号保护模块608的变压器隔离降压单元可以包括电阻R1、R2，电容Cl，二极管 D7、D10，当外电较高时进行分压限幅，高频滤波，保护后续电路。信号保护模块608的低通滤波单元可以包括电阻R7、电容C4、运算放大器IC2A。信号比较模块610可以包括电阻R5、电阻R9、电阻R10、运算放大器IC2B。电阻 R9、电阻RlO可以组成分压器，根据电路需要可适当调节比较基准电位。脉冲转换模块612如图6所示，可以包括IC1、三极管Ql等。其中，ICl为555芯片，可以将缺相时的脉冲信号转为后续电路需要的高、低电平信号。外电防抖模块614可以包括电阻R8、R6，电容C5、三极管Q2。当三相外电相间存在较大电容时，在缺相瞬间会有电容放电现象，为保证缺相时快速动作，高灵敏度，而又不随外电的瞬间变化抖动，加入此回路。基于上述技术方案，根据本实用新型的一方面，通过检测三相电压全波整流后的波头，换句话说，通过检测三相电压的相数来判断是否缺相。根据本实用新型的另一方面， 缺相检测保护电路不受外部电源相间电容影响，且保护动作无延时，电路简单，工作可靠， 可广泛应用在焊接电源及其它需要三相交流电的电气设备中。本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。 选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
权利要求1.一种缺相检测保护电路，包括三相外电，其特征在于，还包括与所述三相外电相连接的变压器隔离降压模块，所述变压器隔离降压模块包括以初级和次级均是首尾相连角接方式的三个变压器；与所述变压器隔离降压模块相连接的三相全波整流模块。
2.根据权利要求1所述的缺相检测保护电路，其特征在于，还包括信号保护模块，与所述三相全波整流模块相连接，当外电较高时进行分压限幅和高频滤波。
3.根据权利要求2所述的缺相检测保护电路，其特征在于，所述信号保护模块，包括 变压器隔离降压单元，包括两个串联的电阻，与所述两个串联的电阻并联连接的两个串联的二极管，以及与所述两个串联的电阻和两个串联的二极管相连接的电容；低通滤波单元，包括并联连接的电阻和电容，以及同相输入端与所述并联连接的电阻和电容相连接的运算放大器。
4.根据权利要求1-3之一所述的缺相检测保护电路，其特征在于，还包括信号比较模块，与所述三相全波整流模块耦合，包括运算放大器，与所述运算放大器的同相输入端相连接的两个电阻，所述与所述同相输入端相连接的两个电阻组成分压器。
5.根据权利要求4所述的缺相检测保护电路，其特征在于，还包括脉冲转换模块，与所述三相全波整流模块耦合，用于将缺相时的脉冲信号转换为后续电路需要的高电平信号和/或低电平信号。
6.根据权利要求5所述的缺相检测保护电路，其特征在于，所述脉冲转换模块，包括 555芯片。
7.根据权利要求6所述的缺相检测保护电路，其特征在于，还包括外电防抖模块，与所述三相全波整流模块耦合，保证缺相时，输出不随外电的瞬间变化而抖动。
8.根据权利要求7所述的缺相检测保护电路，其特征在于，所述外电防抖模块，包括三极管；与所述三极管基极相连的电阻和电容； 与所述三极管集电极相连的电阻。
9.根据权利要求1-3之一所述的缺相检测保护电路，其特征在于，还包括外电防抖模块，与所述三相全波整流模块耦合，保证缺相时，输出不随外电的瞬间变化而抖动。
10.根据权利要求1-3之一所述的缺相检测保护电路，其特征在于，所述三相全波整流模块的输出耦合到MCU或DSP控制回路。
专利摘要本实用新型提供一种缺相检测保护电路，涉及电子电路技术。缺相检测保护电路，包括三相外电，还包括与三相外电相连接的变压器隔离降压模块，变压器隔离降压模块包括以初级和次级均是首尾相连角接方式的三个变压器；与变压器隔离降压模块相连接的三相全波整流模块。根据本实用新型的一方面，通过检测三相电压全波整流后的波头，换句话说，通过检测三相电压的相数来判断是否缺相。根据本实用新型的另一方面，缺相检测保护电路不受外部电源相间电容影响，且保护动作无延时，电路简单，工作可靠，可广泛应用在焊接电源及其它需要三相交流电的电气设备中。
文档编号H02H7/125GK202111456SQ20112017691
公开日2012年1月11日 申请日期2011年5月30日 优先权日2011年5月30日
发明者刁志宏, 刘树雨 申请人:唐山松下产业机器有限公司