专利名称：一种限制功率的电路的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电学技术领域，特别是涉及控制白炽灯具功率不 超过预先设定的额定功率的一种限制功率的电路。
技术背景传统控制或驱动白炽灯具的电路， 一般都没有对负载白炽灯泡的 功率进行限制和保护。当在安装白炽灯泡或是所安装的白炽灯泡坏掉 时，如果我们不知道白炽灯泡的型号或是功率大小，错误的装上或是 换上比实际设定功率过大的白炽灯泡时，势必会使输电线上的电流增 加，导致白炽灯泡坏掉或是线路烧坏，甚至起火的危险情况发生，而 且有些白炽灯泡价格昂贵，不仅浪费资源，提高了成本，而且存在很 严重的安全隐患。目前，针对以上缺点，有使用者提供了一种新的技术方案，设计 一种控制负载白炽灯泡功率升高所带来的不良情况发生，使用线圈作 为采样电路，当负载功率升高时，线圈两端的压降就会升高，将升高 的电压反馈给集中控制的电路，该电路经过处理，并发出一控制信号 作用给外部相关联电路，控制其输电线与负载的断开，从而保护了白 炽灯泡寿命以及可能会产生的其它危险情况发生，这种技术也是当前 市面上采用较普遍的一种方式。但是，该技术的不足之处在于线圈 受温度的影响较大，当通电时，线圈电流增大，温度上升较快，线圈 两端的压降也会随着上升，如果这样的话，集中控制的电路就会发出 信号去控制输出与负载的断开，致使产生错误的动作，造成白炽灯泡
不亮，而且该技术没有设置温度补偿电路，电路工作不稳定。 发明内容有鉴与此，本实用新型的目的是为了解决上述所提出的问题,提 供一种具有温度补偿特性、电路工作比较稳定、而且仅使用双运放线 路结构就能很好的完成全部检测与控制功能的限制功率的电路。为了实现上述目的,本实用新型所采用的技术方案是一种限制功 率的电路，其特征在于该电路包括-继电器，用于控制输入与输出之间的通断； 可控硅，用于控制继电器由常闭触点向常开触点切换； 控制芯片，进行采样电压值与基准电压值的比较，并驱动可控硅 的导通； '电流采样器，采集输出回路电流并将采样电路的电压反馈给控制 芯片的采样端；直流电源，用于给控制芯片供电并提供基准电压值。 所述电流采样器由两个并联的电阻Rll、 R12与两个反向并联的 二极管串联组成，其一端顺序通过二极管D7以及电阻R15、 R18、 R14与另一端相连并接至直流电源的负极端，所述控制芯片U2的3 脚与电阻R14和R18之间连接，所述直流电源中三端稳压器U1的3 脚顺序通过电阻R5和R13连接至直流电源的负极端，所述控制芯片 U2的2脚与电阻R5和电阻R13之间连接。 所述电路包括复位电路。所述复位电路包括电解电容、电阻和复位开关，电阻串联复位开 关后与电解电容并联，其复位电路的一端连接至可控硅的控制极，另 一端与直流电源的负极端连接。所述可控硅的控制极通过电阻以及二极管连接至控制芯片的输 出端，阳极与继电器连接，阴极与直流电源的负极端连接。所述负载的额定限制功率大于等于190W，直流电源中三端稳压 器U1的3脚电压U尸15V、电阻R11/ZR12-0.175Q、R15+R18-13KQ、 R14=47KQ、 R13=180Q、 R5=6.2KQ。所述负载为白炽灯泡。所述可控硅为单向可控硅。所述控制芯片为双运算放大器。本实用新型与现有技术相比较，其有益效果是1、 利用电流采样器作为采样电路，检测受温度影响很小，不会 使输出至釆样端的电压产生突变，致使控制芯片对负载发出误动作。2、 同时在采样电路中的电阻一端还串联有两个反向并联的二极 管，不仅使采样较准确，而且能够抑制电流的瞬间性突变，具有很好 的温度补偿特性。3、 采用两个比较器集成的双运算放大器作为核心控制芯片，去控制单向可控硅的导通，其检测和控制较准确，而且性能和价格更优秀，电路工作也很稳定。
图l为本实用新型的电路框图； 图2为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
为进一步深入了解本实用新型的结构特征以及所能达到的功能 效益，现列举具体实施例，并配合附图详细介绍说明如下-一种限制功率的电路，主要用于控制负载所连接的白炽灯泡的功 率不超过预先所设定的额定限制功率。如图1所示，包括交流输入部分l、其一端分别与交流输出部分6的一端、直流电源部分2的输入 端、以及控制转换、复位及动作显示部分5连接，交流输入部分l的 另一端连接采样部分3的输入端，直流电源部分2的输出端连接控制 信号处理部分4的输入端，控制信号处理部分4的输出端分别与采样 部分3以及控制转换、复位及动作显示部分5连接，采样部分3的输 出端连接控制转换、复位及动作显示部分5，控制转换、复位及动作 显示部分5的输出端与交流输出部分6的另一端连接。又结合图l、图2所示，当负载白炽灯泡的功率小于额定限制功 率时，由交流输入部分1输入120VAC/60Hz的交流电， 一端经保险 丝F1后直接与交流输出部分6的一端(或白炽灯泡的正极端)连接， 另一端顺序串联电阻R12和二极管D6后，通过继电器K1的常闭触 点与交流输出部分6的另一端(或白炽灯泡的负极端)连接。当负载白炽灯泡的功率大于等于额定限制功率时，由交流输入 部分1输入120VAC/60Hz的交流电经直流电源部分2输出其直流电 源，给控制芯片U2以及其它电路供电，并同时提供一个供比较的基 准电压值。其中，所述直流电源部分2由电容Cl 、 C2、压敏电阻R17、 电阻R2构成的保护电路，二极管D1、 D3构成的整流电路、稳压二
极管D8、 D9、三端稳压器U1构成的稳压保护电路、电解电容C7、 C8、电容C3构成的滤波电路组成。同时， 一旦负载白炽灯泡的功率超过额定限制功率，连接继电器 Kl输出回路的电流升高，电流流过采样部分3，由电阻RU、R12并 联后再串联两个反向并联的二极管D5、 D6构成的电流采样器两端压 降升高，从而使连接在采样部分3—端的二极管D7导通，再顺序通 过电阻R15、可调电阻R18、电阻R14与另一端相连并接至直流电源 的负极端，所述控制芯片U2的3脚与电阻R14和R18之间连接；所 述三端稳压器Ul的3脚顺序通过电阻R5和R13连接至直流电源的 负极端，所述控制芯片U2的2脚与电阻R5和电阻R13之间连接， 并提供一个供比较的基准电压给控制芯片U2的2脚。控制芯片U2 将采样所获得的电压与基准电压作比较，当采样端3脚的电压高于基 准端2脚电压时，控制芯片U2的输出端7脚发出一电压信号，经二 极管D2、电阻R3后，与可控硅Q1的控制极连接，而可控硅Q1本 身阴极与直流电源的负极端连接，阳极通过二极管D10与直流电源 的正极端连接。当电压信号作用在控制极上时，触发可控硅Q1立即 导通，而可控硅Ql的阳极又与继电器Kl连接，可控硅Ql导通， 继电器K1也导通，继电器K1内部线圈中流过一定的电流，产生电 磁效应，继电器K1的内部就会在电磁力吸引的作用下，由常闭触点 转向常开触点，从而断开输入与输出之间的电连接。当负载白炽灯泡的功率再次恢复到额定限制功率内时，手动闭合 复位电路中的复位开关S1，电解电容C10上的电压，也即可控硅Q1的控制电压通过电阻R19释放，当可控硅Q1的控制极上的电压小于 可控硅Q1导通的电压时，可控硅Q1关断，继电器K1内部触点又 会由常开触点转到常闭触点上，输入与输出接通，负载白炽灯泡继续 正常工作。下面，以功率等于190W为动作保护的零界点为例介绍本实用新 型几种实施方式实施例1，电阻R11/ZR12-0.175Q、R15+R18-13KQ、R14-47KQ、 R13=180Q、 R5=6.2KQ，三端稳压器Ul的3脚电压U^15V，这时， 控制芯片U2的2脚电压U2=200mv;当负载白炽灯泡的功率等于 190W时，负载的电流等于1.5±0.03 A，控制芯片U2的3脚的采样 电压U3=0.4V，大于2脚电压U2 (200mv)，控制芯片U2的输出端7 脚发出一电压信号给可控硅Ql,触发可控硅Q1导通，进而继电器 Kl也导通，继电器K1内部线圈中流过一定的电流，产生电磁效应， 继电器K1的内部就会在电磁力吸引的作用下，由常闭触点转向常开 触点，从而断开输入与输出之间的电连接，保护电路和负载。实施例2，同理，电阻Rll/ZR12-lmQ、 R15+R18=13KQ、 R14=47 KQ、 R13=180Q、 R5-6.2KQ，三端稳压器Ul的3脚电压U3=15V, 这时，控制芯片U2的2脚电压UfU75mv;当负载白炽灯泡的功率 等于190W时，负载的电流等于1.5士0.03A，控制芯片U2的3脚的 采样电压U3大于2脚电压U2 (1.175mv)，控制芯片U2的输出端7脚发出一电压信号给可控硅Q1，触发可控硅Q1导通，进而继电器 Kl也导通，继电器K1内部线圈中流过一定的电流，产生电磁效应
继电器K1的内部就会在电磁力吸引的作用下，由常闭触点转向常开 触点，从而断开输入与输出之间的电连接，保护电路和负载。实施例3，同理，电阻Rll/7R12-10mQ、R15+R1843KQ、R14-47 KQ、 R13=180Q、 R5-6.2KQ,三端稳压器Ul的3脚电压U尸15V， 这时，控制芯片U2的2脚电压Ufll.75mv;当负载白炽灯泡的功率 等于1卯W时，负载的电流等于1.5士0.03A，控制芯片U2的3脚的 采样电压U3大于2脚电压U2 (11.75nw)，控制芯片U2的输出端7 脚发出一电压信号给可控硅Ql，触发可控硅Q1导通，进而继电器 Kl也导通，继电器K1内部线圈中流过一定的电流，产生电磁效应， 继电器K1的内部就会在电磁力吸引的作用下，由常闭触点转向常开 触点，从而断开输入与输出之间的电连接，保护电路和负载。实施例4，同理，电阻R11/ZR12-1Q、 R15+R18=13KQ、 R14=47 KQ、 R13=180Q、 R5=6.2KQ，三端稳压器Ul的3脚电压U3=15V， 这时，控制芯片U2的2脚电压Ufl.l75v;当负载白炽灯泡的功率 等于190W时，负载的电流等于1.5土0.03A，控制芯片U2的3脚的 采样电压U3大于2脚电压U2 (U75v)，控制芯片U2的输出端7脚 发出一电压信号给可控硅Q1，触发可控硅Q1导通，进而继电器K1 也导通，继电器K1内部线圈中流过一定的电流，产生电磁效应，继 电器K1的内部就会在电磁力吸引的作用下，由常闭触点转向常开触 点，从而断开输入与输出之间的电连接，保护电路和负载。实施例5，同理，电阻111盧12=腦、R15+R18=13KQ、 R14-47 KI2、 R13=180Q、 R5=6.2KQ，三端稳压器Ul的3脚电压U3=15V， 这时，控制芯片U2的2脚电压Ufll.75mv;当负载白炽灯泡的功率 等于190W时，负载的电流等于1.5土0.03A，控制芯片U2的3脚的 采样电压U3大于2脚电压U2 (11.75mv)，控制芯片U2的输出端7 脚发出一电压信号给可控硅Ql，触发可控硅Q1导通，进而继电器 Kl也导通，继电器K1内部线圈中流过一定的电流，产生电磁效应， 继电器K1的内部就会在电磁力吸引的作用下，由常闭触点转向常开 触点，从而断开输入与输出之间的电连接，保护电路和负载。下面，再以功率等于380W作为动作保护零界点为例介绍本实用 新型几种实施方式电阻R11//R12=0.175Q、 R15+R18=13KH、 R14-47 KQ、 R13-201Q、 R5-6.2KQ，三端稳压器Ul的3脚电压U3=15V， 这时，控制芯片U2的2脚电压U2-200mv;当负载白炽灯泡的功率 等于380W时，负载的电流等于1.5土0.03A，控制芯片U2的3脚的 采样电压U产0.4V，大于2脚电压U2 (200mv)，控制芯片U2的输出 端7脚发出一电压信号给可控硅Q1，触发可控硅Q1导通，进而继 电器K1也导通，继电器K1内部线圈中流过一定的电流，产生电磁 效应，继电器K1的内部就会在电磁力吸引的作用下，由常闭触点转 向常开触点，从而断开输入与输出之间的电连接，保护电路和负载。下面，又以功率等于IOOW作为动作保护零界点为例介绍本实用 新型几种实施方式电阻Rll/ZR12-0.175Q、R15+R18-13Kn、R14-47 KQ、 R13-45Q、 R5=6.2 KQ，三端稳压器Ul的3脚电压Ufl5V， 这时，控制芯片U2的2脚电压U产200mv;当负载白炽灯泡的功率 等于100W时，负载的电流等于1.5士0.03A,控制芯片U2的3脚的 采样电压U3=0.4V，大于2脚电压U2 (2Q0mv),控制芯片U2的输出 端7脚发出一电压信号给可控硅Q1，触发可控硅Q1导通，进而继 电器K1也导通，继电器K1内部线圈中流过一定的电流，产生电磁 效应，继电器K1的内部就会在电磁力吸引的作用下，由常闭触点转 向常开触点，从而断开输入与输出之间的电连接，保护电路和负载。 以上所述实施例中，所述串联的电阻R15和电阻R18也可以为 一个电阻，但是，由于电阻在制造的过程中会存在一定的误差，为了 获得精确的采样电压，优选R18为微调电阻，做出成品后，如果电 阻R15和电阻R18的总阻值不在设计的范围内时，可通过调节电阻 R18来准确接近设计值。又从成本和电路的工作稳定方面考虑，优选 控制芯片U2为两个比较器集成的双运算放大器，可控硅Ql优选单 向可控硅。综上所述，本实用新型提供一种限制功率的电路，经过实际制作、 完成以及反复的测试之后，达到了本实用新型所预期的目的，有效地 解决了现有技术中所存在的不足之处。然而，以上所举具体实施例仅 仅是对本实用新型的技术特征和技术内容作进一步详细的说明，所示 附图仅供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。
权利要求1、 一种限制功率的电路，其特征在于该电路包括-继电器，用于控制输入与输出之间的通断；可控硅，用于控制继电器由常闭触点向常开触点切换； 控制芯片，进行采样电压值与基准电压值的比较，并驱动可控硅 的导通；电流采样器，采集输出回路电流并将采样电路的电压反馈给控制 芯片的釆样端；直流电源，用于给控制芯片供电并提供基准电压值。
2、 根据权利要求1所述的限制功率的电路，其特征在于所述 电流采样器由两个并联的电阻Rl 1 、 R12与两个反向并联的二极管串 联组成，其一端顺序通过二极管D7以及电阻R15、 R18、 R14与另 一端相连并接至直流电源的负极端，所述控制芯片U2的3脚与电阻 R14和R18之间连接，所述直流电源中三端稳压器Ul的3脚顺序通 过电阻R5和R13连接至直流电源的负极端，所述控制芯片U2的2 脚与电阻R5和电阻R13之间连接。
3、 根据权利要求1所述的限制功率的电路，其特征在于所述 电路包括复位电路。
4、 根据权利要求3所述的限制功率的电路，其特征在于所述 复位电路包括电解电容、电阻和复位开关，电阻串联复位开关后与电 解电容并联，其复位电路的一端连接至可控硅的控制极，另一端与直流电源的负极端连接。
5、 根据权利要求1所述的限制功率的电路，其特征在于所述可控硅的控制极通过电阻以及二极管连接至控制芯片的输出端，阳极 与继电器连接，阴极与直流电源的负极端连接。
6、 根据权利要求2所述的限制功率的电路，其特征在于所述 负载的额定限制功率大于等于190W，直流电源中三端稳压器Ul的 3脚电压U3=15V、电阻R11//R12=0.175Q、 R15+R18=13KH 、 R14=47KQ、 R13=180Q、 R5=6.2KQ。
7、 根据权利要求6所述的限制功率的电路，其特征在于所述 负载为白炽灯泡。
8、 根据权利要求1或5所述的限制功率的电路，其特征在于所述可控硅为单向可控硅。
9、 根据权利要求1或2所述的限制功率的电路，其特征在于 所述控制芯片为双运算放大器。
专利摘要本实用新型属于电学技术领域，特别是涉及一种限制功率的电路，主要应用于控制白炽灯具功率不超过预先设定的额定限制功率。该电路采用电阻串联两个反向并联的二极管作为电流采样器，控制芯片将接收到的采样电压值与基准电压值比较，并发出控制信号驱动可控硅的导通，从而控制继电器内部的触点连接状态，进一步控制输入与输出之间的通断。基于上述控制过程和技术特征，本实用新型阻止超过额定限制功率的白炽灯具的使用，符合美国、欧洲等地方立法节能的要求，而且具有温度补偿特性、电路工作比较稳定、仅使用双运放线路结构就能很好的完成全部检测与控制功能。
文档编号H05B39/04GK201039545SQ20072005077
公开日2008年3月19日 申请日期2007年4月25日 优先权日2007年4月25日
发明者樊邦弘 申请人:鹤山丽得电子实业有限公司