专利名称：交流过电压保护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及过电压保护装置，特别涉及一种电器技术领域应用的交流过电压保护装置。
背景技术：
目前，空调产品技术领域，当外界的输入交流电压有异常时，需要另增加一过压保 护装置对整个电器电路的正常运行进行保护，在考虑过压保护的同时还需要考虑电源低 压过低时也需要进行保护，因此縮小了变压器的高压耐压范围，即降低了保护装置的高 压的保护范围，变压器的整体体积较大，使得整个过压保护装置体积也较大大，需要设 置专门的空间进行放置，另外，现有的保护装置中所用到的比较电路包括稳压IC等多
种元器件，其回路复杂，故障率高，维修成本高。
此外，现有的过压保护装置自身的电源的来源方式分为以下几种第一种保护装 置自身的电源从市电直接经过分压电阻分压得到，这种方式存在的问题是保护装置本身 的电源电压如果不稳定，势必对整个空调供电回路的电压造成影响；第二种保护装置 的电源从自身设置的蓄电池处获得，这种保护方式的电源需要另外获得，电池更换麻烦， 且随着时间的增加，蓄电池的电压会下降，其使用寿命也有一定的限制。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种交流过压保护装置，该交流过压保 护装置的电源电压稳定，能保证装置动作的正确性、稳定性，且其高压保护范围大，能 更好的起到保护作用，另外其结构简单，体积小，直接可以设计到电路板上，不需要变 更程序即可大批量生产，制造成本低廉。
为了实现上述技术目的，本发明是按以下技术方案实现的-
本发明所述的一种交流过电压保护装置，包括电源电路、与电源电路相连接的电压 检测与比较控制电路，以及电源电路相连的基于外部或内置存储器、具有时钟检知功能
的微控制单元MCU组成，所述电压检测与比较控制电路的输出端与微控制单元MCU 相连，所述微控制单元MCU的芯片引脚与被保护电器各回路相连接。
在本发明中，所述电源电路包括直接设置在被保护电器电路板上的线性变压器、桥 式整流回路、12V稳压电路及5V稳压电路组成，所述微控制单元MCU的输入端连接 在5V稳压电路的输出端。
3为了更好的对电源电路中输出的交流电源进行实行监控，所述电源电路的交流电源 的输出端设置有对AC电源进行实时检测的AC电源时钟信号回路，该AC电源时钟信 号回路的信号输出端连接在微控制单元MCU上构成具有时钟检知功能的微控制单元 MCU，本发明采用了 AC电源时钟信号回路检测回路的功能，把异常电压判断信号直 接施加到微控制单元MCU信号上，利用微控制单元MCU对AC电源时钟信号的控制 方法，将异常的电压判断信号直接施加到微控制单元MCU信号，再由微控制单元MCU 信号来控制被保护电器各AC部分元器件回路的通断，达到异常电压保护的目的。作为上述技术的进一步改进，所述AC电源时钟信号回路由两个二极管D1、 D2及 三极管Ql及附设的电阻R45、 R46、 R47、 R48、 R49及电容C29组成。本发明利用被保护电器的电路板中的变压器经过整流后获取检知电源。在线性变压 器动作时、AC入力电压和二次侧整流后DC电压基本成线性关系。由于电压检测与比 较控制电路由两分压电阻回路和比较器组成，只有当输入电源的电压达到(或超过)设 定电压时，比较器输出低电平，微控制单元MCU的时钟入力变为没有脉冲的信号，使 微控制单元MCU认为AC交流电源部分断电，从而控制AC部分元件停止工作，避免 了这些元件的故障，甚至发烟发火的情况的发生。此外，只有当输入电源的电压返回到 设定电压以下时，比较器恢复到保护前的输出，时钟信号将变为正常状态，微控制单元 MCU将继续工作，空调设备的各AC元器件将以停止前的状态运转。因此，以这种方 式，在高异常电压的情况下，对空调起到了保护作用。具体来说，在本发明中，所述电压检测与比较控制电路包括连接在12V稳压电路 输入端的第一分压电阻回路、连接在5V稳压电路的第二分压电阻回路、连接在该第一 分压电阻回路与第二分压电阻回路之间的比较器，所述比较器用于比较第一分压电阻回 路的输出电压V2和第二分压电阻回路的设定电压VI的大小，所述比较器的输出端与 AC电源时钟信号回路的信号输出端相连并连接到微控制单元MCU的信号输入端。当 输出电压V2大于设定的保护电压VI时，比较器输出低电平，微控制单元MCU的时 钟时钟入力变为没有脉冲的信号，使微控制单元MCU认为AC交流电源部分断电，控 制AC部分元件停止工作；当输出电压V2在设定的保护电压V1范围之内时，微控制 单元MCU的时钟时钟入力恢复脉冲信号，微控制单元MCU继续工作，控制AC部分 元器件以停止前的状态工作。本发明中被保护电器各回路包括与微控制单元MCU的芯片引脚通过继电器相连的 空调压縮机及周边回路、外马达及周边回路、内马达及周边回路以及四通阀及周边回路。 通过对空调设备的各AC元器件的过压保护作用，即对整台空调产品起到全方位的过压保护，其保护范围广，能即时保护，过压保护效果好，有效地延长了空调等电器设备的 使用寿命。与现有技术相比，本发明的有益效果是(1) 本发明交流过电压保护装置的电源是由被保护电器的电路板上的变压器直接提 供，使得保护装置的电源稳定，且和被保护电器设备的电源同步，由于利用被保护电器 的电路板中的变压器，虽然变压器只对应高电压部分，且变压设计范围一定，但当输入 的交流电压超过本装置设定的保护电压值时，变压器二次侧负荷将变得很小，使变压器 的温度降低，因此保护装置本身耐超高压；(2) 本发明所述的过压保护装置自身的电源直接是从被测电器设备的电路板上获得 的，因此其获取比较简单；(3) 本发明所述的过压保护装置的高压保护范围大，适用范围广；(4) 本发明所述的交流过压保护装置当电压降到安全范围以内时，被保护的电器设备 将按照被保护之前的运转状态继续运转，不影响被保护电器设备的正常运行；(5) 本发明中的电压检测与比较控制电路是由比较器与两个分压电阻回路组成，其构 成简单；(6) 本发明的交流过保护装置体积较小，无需另设特殊的空间存放，同时其简单的直 接设计到电路板上、可以利用现行时钟判定程序，容易大批量生产。(7) 本发明的交流过压保护装置制作成本低廉，材料采购方便快捷。
下面结合附图和具体实施例对本发明做详细的说明 图1是本发明所述的交流过压保护装置的基本电路图， 图2是本发明所述的交流过压保护装置的操作流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述的交流过电压保护装置，包括电源电路l、与电源电路l相连接的电压检测与比较控制电路2，以及电源电路1相连的基于外部或内置存储器、 具有时钟检知功能的微控制单元MCU组成，所述电压检测与比较控制电路2的输出端 与微控制单元MCU相连，所述微控制单元MCU与被保护电器各回路相连接。在本发明中，电源电路1包括直接设置在被保护电器电路板上的线性变压器Tl、 桥式整流回路DBOl、 12V稳压电路及5V稳压电路组成，所述微控制单元MCU的输入 端连接在5V稳压电路的输出端。为了更好的对电源电路中输出的交流电源进行实行监控，所述电源电路1的交流电源的输出端设置有对AC电源进行实时检测的AC电源时钟信号回路3，该AC电源时 钟信号回路3的信号输出端连接在微控制单元MCU上，构成具有时钟检知功能的微控 制单元MCU。同时，其将异常电压判断信号直接施加到微控制单元MCU信号上，利 用微控制单元MCU对AC电源时钟信号的控制，将异常的电压判断信号直接施加到微 控制单元MCU信号，再由微控制单元MCU信号来控制被保护电器各AC部分元器件 回路的通断，达到异常电压保护的目的。作为上述技术的进一步改进，所述AC电源时钟信号回路3由两个二极管D1、 D2 及三极管Q1及附设的电阻R45、 R46、 R47、 R48、 R49及电容C29、 C18组成，具体 如图1所示，线性变压器Tl的输出引脚9上连接有电阻R46，电阻R46上连接有二极 管D1，桥式整流回路DBOl的输出引脚2上连接有二极管D2，该两二极管D1、 D2的 输出端连接有电容C29、电阻R47及R48组成的RC振荡电路，该RC振荡电路依次连 接有三极管Ql，三极管Ql的e极上连接有电容C18，电容C18的另一端连接在三极 管Ql的c极上，且三极管Ql的c极上连接有分压电阻R49,然后与5V的电压相连。另外，在本发明中，所述电压检测与比较控制电路2包括连接在12V稳压电路输 入端的第一分压电阻回路、连接在5V稳压电路的第二分压电阻回路、连接在该第一分 压电阻回路与第二分压电阻回路之间的比较器，所述比较器用于比较第一分压电阻回路 的输出电压V2和第二分压电阻回路的设定电压VI的大小，所述比较器的输出端与AC 电源时钟信号回路3的信号输出端相连并连接到微控制单元MCU的信号输入端。此 外，本发明中被保护电器各回路包括与微控制单元MCU的芯片引脚通过继电器相连的 空调压縮机及周边回路、外马达及周边回路、内马达及周边回路以及四通阀及周边回路 等。图2为本发明所述的交流过压保护装置的操作流程图。其具体操作流程是包括如下 步骤(1) 步骤S10:电器设备电源获得步骤；(2) 步骤S20:上述获得的AC电压变压整流为DC电压，同时根据DC电压检知AC 电压原理S30:在设计负荷范围内，AC入力和变压整流后的DC电压成近似正比关系， 及前期参数设定步骤S40:根据需要设定标准DC电压值及元件参数S40，进行具体的 过压保护；(3) 再通过比较器的比较步骤S50:通过比较器对DC电压进行分析，判断电压是否 进入保护范围；(4) 当电压超出保护范围时，时钟入力没有脉冲信号步骤S60，此时微控制单元MCU认为AC部分断开步骤S70，于是AC部分元器件停止工作步骤S80;而当电压未超出保护范围时，时钟入力恢复脉冲信号步骤S90，此时微控制单元 MCU继续工作步骤S100，于是AC部分元器件以停止前的状态运转步骤SllO。由上述所知本发明利用被保护电器的电路板中的变压器经过整流后获取检知电 源。在线性变压器动作时、AC入力电压和二次侧整流后DC电压基本成线性关系。由 于电压检测与比较控制电路由两分压电阻回路和比较器组成，只有当输入电源的电压达 到(或超过)设定电压时，比较器输出低电平，微控制单元MCU的时钟时钟入力变为 没有脉冲的信号，使微控制单元MCU认为AC交流电源部分断电，从而控制AC部分 元器件停止工作。本实施方案取其在空调设备上的应用来说明。如图1所示，具有时钟检知功能的微控制单元MCU对利用两个二极管D1、 D2及 三极管Ql及附设的电阻R45、 R46、 R47、 R48、 R49及电容C29、 C18组成的AC电 源时钟信号回路3，对AC电源进行实时监测，当时钟信号消失时，微控制单元MCU 会判断为AC电源断电或瞬时停电、立即断开AC部分元器件、使AC部分元器件停止 工作，从而使被保护电器处于待机状态。对于空调设备来说，通常需要保护的各AC部分元器件回路包括空调压縮机及周边 回路、空调外马达及周边回路、空调内马达及周边回路以及空调内部四通阀及周边回路。 各AC部分元器件从单相电源L-N中引入AC电源，经过线性变压器Tl及桥式整流回 路DB01后得到需要的DC电压NR。在一定的负荷范围内，整流后DC电压NR的值 与AC电源入力ACV成近似的正比关系NR^k*ACV+a。利用两个第一电阻分压回 路和第二电阻分压回路，得到固定电压V1和整流桥后DC电压NR的分压V2，由于比 较器的输出信号与时钟脉冲信号的输出端相连接，通过比较器可以实现下述的两种功 能① 当AC电源入力增大时，NR的电压值也随之增大，同样V2的值也会增大，当 AC的值达到一定时，就会有VKV2，比较器输出为低电平Lo， AC电源时钟信号回路 3也被拖低为Lo,即时钟信号变为没有脉冲的信号，此时微控制单元MCU认为AC电 源部分断电或瞬时停电，从而控制AC部分元件器停止工作，但由于此时微控制单元 MCU仍有DC电源存在，所以微控制单元MCU属于待机状态，起到了高异常电压的 保护作用。② 当AC入力减小时，NR的电压值也随之减小，同样V2的值也会减小，当减小 到出现V1>V2时，比较器恢复到保护前的输出，时钟信号将变得正常，微控制单MCU将继续工作，空调设备的各AC元器件将以停止前的状态运转。以这种方式，在 高异常电压的情况下，对空调起到了即时的保护作用。
另外，本发明同样适用于利用三相电源的过电压保护装置，三相电源的各相间可以 用上述同样的方法予以实现，从而可以同时对多种电器设备进行保护，使用范围大大增 加。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的 精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发 明也意图包含这些改动和变形。
权利要求
1.一种交流过电压保护装置，其特征在于包括电源电路、与电源电路相连接的电压检测与比较控制电路，以及与电源电路相连的基于外部或内置存储器具有时钟检知功能的微控制单元MCU，所述电压检测与比较控制电路的输出端与微控制单元MCU相连，所述微控制单元MCU与被保护电器各回路相连接。
2. 根据权利要求1所述的交流过电压保护装置，其特征在于所述电源电路包括设 置在被保护电器电路板上的线性变压器、桥式整流回路、12V稳压电路及5V稳压电路 组成，所述微控制单元MCU的连接在5V稳压电路的输出端。
3. 根据权利要求2所述的交流过电压保护装置，其特征在于所述电源电路的交流 电源的输出端设置有对AC电源进行实时检测的AC电源时钟信号回路，该AC电源时 钟信号回路的信号输出端连接在微控制单元MCU上构成具有时钟检知功能的微控制单 元MCU，将异常的电压判断信号直接施加到微控制单元MCU信号，再由微控制单元 MCU信号来控制被保护电器各AC部分元器件回路的通断。
4. 根据权利要求3所述的交流过保护装置，其特征在于所述AC电源时钟信号回 路由两个二极管D1、 D2及三极管Q1及附设的电阻R45、 R46、 R47、 R48、 R49及电 容C29、 C18组成。
5. 根据权利要求4所述的交流过电压保护装置，其特征在于所述电压检测与比较 控制电路包括连接在12V稳压电路输入端的第一分压电阻回路、连接在5V稳压电路的 第二分压电阻回路、连接在该第一分压电阻回路与第二分压电阻回路之间的比较器，所 述比较器用于比较第一分压电阻回路的输出电压V2和第二分压电阻回路的设定保护电 压V1的大小，所述比较器的输出端与AC电源时钟信号回路的信号输出端相连并连接 到微控制单元MCU的信号输入端，输出电压V2大于设定的保护电压VI时，比较器 输出低电平，微控制单元MCU的时钟时钟入力变为没有脉冲的信号，使微控制单元 MCU认为AC交流电源部分断电，控制AC部分元件停止工作；当输出电压V2在设定 的保护电压V1范围之内时，微控制单元MCU的时钟时钟入力恢复脉冲信号，微控制 单元MCU继续工作，控制AC部分元器件以停止前的状态工作。
6. 根据权利要求5所述的交流过电压保护装置，其特征在于所述被保护电器各回 路包括与微控制单元MCU的芯片引脚通过继电器相连的压縮机及周边回路、外马达及 周边回路、内马达及周边回路以及四通阀及周边回路。
全文摘要
本发明属于电器技术领域，具体公开的是交流过电压保护装置，该交流过电压保护装置包括电源电路、与电源电路相连接的电压检测与比较控制电路，以及电源电路相连的基于外部或内置存储器、具有时钟检知功能的微控制单元MCU组成，所述电压检测与比较控制电路的输出端与微控制单元MCU相连，所述微控制单元MCU与被保护电器各回路相连接。该交流过压保护装置的电源电压稳定，耐高压，能保证装置动作的正确性、稳定性，且其高压保护范围大，在异常电压时能更好的起到及时的保护作用，另外其结构简单，体积小，直接可以设计到电路板上，不需要变更程序即可大批量生产，制造成本低廉。
文档编号G05B19/02GK101515712SQ20091003839
公开日2009年8月26日 申请日期2009年4月3日 优先权日2009年4月3日
发明者何晓东, 曾志光 申请人:广州松下空调器有限公司