专利名称：一种实现在线式交流输入高压保护的电路的制作方法
技术领域：
本发明属于通讯技术类，尤其涉及通讯领域中高频开关整流器的高压防护。
背景技术：
目前，公知的通信用高频开关整流器通常组成各种容量的系统对负载供电。电网的输入高压防护仅是在系统级采取措施，其方法是利用交流接触器与电网进行切换时，通过控制电路设定高压保护点，当电网低于该保护点时交流接触器吸合，系统正常工作；当电网高于该保护点时交流接触器不吸合，切断对高频开关整流器的交流供电，使高频开关整流器得以保护。这种系统级别的高压防护，首先要增加一套与电网永久连接的控制电路，其本身就存在着高压防护的问题。其次交流接触器的可靠性也直接影响到系统的高压防护的可靠性；而且系统级别的高压防护还会使成本有所增加。
实用技术中，基于成本考虑，许多系统上没有电网过压防护装置。当电网电压过高，虽然高频开关整流器此时没有功率输出，但是高频开关整流器此时不能从电网中脱离，输入高压不可避免作用到整流输出滤波的电解电容(通常是450V/470μF)上，其高压的长期作用必然造成电解电容爆裂，甚至引起电源起火，故障现象恶劣，造成通讯系统的中断。
发明内容
本发明的目的是提供一种实现在线式交流输入高压保护的电路，解决上述难题，以满足增加高压防护网络，由设备自身实现在线过压防护，提高设备抗高压，保证通讯系统正常工作等多方面的需要。
本发明的目的是这样实现的一种实现在线式交流输入高压保护的电路，由高压防护网络电路和逻辑控制电路组成，其中，高压防护网络电路由交流输入回路、交流输出回路、PTC热敏电阻R、继电器常闭触点、交流电容C构成；其PTC热敏电阻R、继电器常闭触点的一端分别与交流输入回路的一端连接，另一端分别与交流输出回路的一端连接；交流电容C的一端与交流输出回路的一端连接，另一端分别与交流输入回路的另一端、交流输出回路的另一端连接；逻辑控制电路由比较电路、继电器控制线包构成，其比较电路的输入端分别与网压检测信号输入端、参考电压输入端连接，比较电路的输出端与继电器控制线包连接。
由于本发明采用了以上的技术方案，与现有技术相比，提高了高频开关整流器抗电网高压的防护能力，达到了降低故障率效果，节省了成本，提高了可靠性，进而保障了通讯系统的正常工作。
图1是本发明的一种高压防护网络电路及控制电路的原理示意图；图2是图1中的一种通信电源主功率部分的高压防护网络电路的原理示意图；图3是图1中的一种通信电源的打嗝式保护逻辑控制电路的原理示意图；图4是图1中的一种通信电源的闭锁方式逻辑控制电路的原理示意图。
图中1，交流输入回路1-1，交流输入EMC滤波电路2，高压防护网络电路3，PTC热敏电阻R4，继电器4-1，继电器常闭触点4-2，继电器控制线包5，交流电容C6，交流输出回路6-1，交流输入整流滤波回路7，逻辑控制电路8，比较电路9，PFC电路10，DC/DC电路11，输出滤波电路12，保险器具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施作如下详述在图1中，一种实现在线式交流输入高压保护的电路，其由高压防护网络电路2和逻辑控制电路7组成，其中，高压防护网络电路2由交流输入回路1、交流输出回路6、PTC热敏电阻R3、继电器常闭触点4-1、交流电容C5构成；其PTC热敏电阻R3、继电器常闭触点4-1的一端分别由导线与交流输入回路1的一端连接，另一端分别与交流输出回路6的一端连接。交流电容C5的一端与交流输出回路6的一端连接，另一端分别与交流输入回路1的另一端、交流输出回路6的另一端连接。
逻辑控制电路7由比较电路8、继电器控制线包4-2构成，其比较电路8的输入端分别与网压检测信号输入端、参考电压输入端连接，比较电路8的输出端与继电器控制线包4-2连接。
本发明正常工作时，继电器(K1)4的常闭触点吸合。当交流输入高压而使网压检测信号超过设定的参考电压时，通过比较电路8的控制，使得继电器控制线包4-2控制继电器常闭触点3——1脱扣而脱开继电器常闭触点，高压防护网络2中的PTC热敏电阻3进入交流回路中，交流电容C(1)5的作用是加快PTC热敏电阻R3上电流的增加，使得正温度系数的PTC热敏电阻R3由于温度升高而使阻值迅速增大，其两端的分压增加，从而使得交流输出回路6上的其它器件(如整流滤波的电解电容等器件)承受的电压下降，达到了在交流输入高压情况下避免设备受损的可能。
在图2中，本发明的通信电源主功率部分的高压防护网络电路中，交流输入回路1
设置为交流输入EMC滤波电路1-1。交流输出回路6由交流输入整流滤波回路6-1、PFC电路9、DC/DC电路10、输出滤波电路11组成。保险器12由导线与交流输入EMC滤波电路1-1、高压防护网络电路2、交流输入整流滤波回路6-1、PFC电路9、DC/DC电路10、输出滤波电路11顺序连接。
在主功率部分的高压防护网络电路2中，PTC热敏电阻R3为正温度系数热敏电阻(PTC)；其后面增加交流电容C5，材料选择为X2交流电容。继电器4为常闭形式的继电器，继电器常闭触点4-1与PTC热敏电阻R3的连接关系为并联关系。当交流输入高压(320Vac以上)而使TP1或是TP2的电压超过一定阈值上限(例如450Vdc)时，在其控制电路的作用下使得整流器无功率输出。此时，通过逻辑控制电路7脱开继电器(K1)4的触点，PTC热敏电阻R3进入交流回路中，交流电容C5相当于负载作用。此时，交流电容C5可选用3.3μF/275Vac，每个电容的容抗Zc为1/ωC＝1000。在交流输入300Vac时交流电容C5流过约300mA的交流电流。选择适当的PTC的参数(这里使用的是EPCOS B59870-C120-A70不动作电流100mA～200mA)，使PTC热敏电阻R3动作，阻值升高而分压，从而使交流输入整流滤波回路6-1输出的整流部分，及PFC电路9输出到电解电容上的电压由此下降，达到了在交流输入高压情况下保护电解电容的作用。
在图3中，本发明的通信电源的打嗝式保护逻辑控制电路，由四部分电路构成。
其第一部分电路电阻R1的一端与控制电源VCC相连接，另一端与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端与控制地连接。电阻R1与电阻R2相连的连接点与运算放大器D1B的6脚连接。电阻R3的一端与控制电源VCC相连接，另一端与二极管VD1阴极相连接。二极管VD1阳极与控制地相连接，二极管VD1的阴极与运算放大器D1B的5脚相连接。电阻R4的两端分别与运算放大器D1B的5、7脚连接。
第二部分电路电阻R5一端与控制电源VCC相连，另一端与二极管VD2的阴极相连。二极管VD2的阴极与三极管VT1的集电极相连。三极管VT1的发射极与控制地相连。同时，二极管VD2的阳极和阴极分别与图1中的高压防护网络电路2中的继电器(K1)4的继电器控制线包4-2相连接。电阻R6的一端与运算放大器D1B的7脚相连接，另一端与三极管VT1的基极相连。电阻R7的一端与三极管VT1的基极相连，另一端与控制地相连。本部分电路构成了对高压防护网络电路2中的继电器控制线包4-2的控制电路。
第三部分电路电阻R15的一端与图2中的主功率回路中的交流输入整流滤波回路6-1的输出端TP1或PFC电路9的输出端TP2相连，另一端与电阻R14的一端连接。电阻R14的另一端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与控制地连接。电阻R12、电容C2均与电阻R13并联。电阻R10的一端与运算放大器D1A的2脚相连接，另一端与电阻R13和电阻R14的连接点相连接。电阻R11的一端与电压参考输入端VREF相连，另一端与运算放大器D1A的3脚相连接。电阻R9的两端分别与运算放大器D1A的3脚、1脚相连接。本部分电路构成了图2中主功率回路中的TP1或TP2
处的电压取样及与设定电压限定值的比较电路8。
第四部分电路电阻R8的一端与运算放大器D1B的6脚相连，另一端与二极管VD3的阳极相连。二极管VD3的阴极与运算放大器D1A的1脚相连。
D1B和VT1组成继电器4正常吸合的控制电路。正常工作状态下，D1A组成滞回比较器，D1A的第2脚电平小于第3脚，输出1脚高电平，VD3截止。
本发明在实际工作时，当交流输入过高而使TP1或TP2的电压超过其保护设定值，达到D1A组成的滞回比较器阈值上限，D1A的第2脚电平大于第3脚，输出翻转为低电平，VD3导通，将D1B的第6脚拉低，从而D1 A第B脚变为高电平，VT1导通，继电器控制线包4-2流过电流，主继电器4动作而使触点脱开。继电器4脱开后，TP1或TP2的电压开始下降，当下降到D1A组成的滞回比较器下限时，D1A输出1脚翻转为高电平，D1B的第6脚电位恢复为高电平，从而D1B第7脚变为低电平，VT1截止，继电器控制线包4-2不流过电流，主继电器4触点恢复为闭合状态，整流器正常工作。
如果此时输入高压浪涌继续作用，则继电器4周期性地吸合、脱开；如果输入电压恢复正常，则继电器4触点闭合，恢复正常工作状态。适当选择D1A组成的滞回比较器的滞回宽度，可以控制继电器4吸合、脱开交流输入的电压范围。
在图4中，本发明的通信电源的闭锁方式逻辑控制电路，其也由四部分的电路构成。第一部分电路和第二部分电路的构成，与图3中的打嗝式保护电路中的第一部分电路和第二部分电路相同，故省略。第三和第四部分电路构成略有不同，其第三部分电路电阻R15的一端与图2中的主功率回路中的交流输入整流滤波回路6-1的输出端TP1或PFC电路9的输出端TP2相连，另一端与电阻R14的一端连接。电阻R14的另一端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与控制地连接。电阻R12、电容C2均与电阻R13并联。电阻R10的一端与运算放大器D1A的3脚相连接，另一端与电阻R13和电阻R14的连接点相连接。电阻R11的一端与电压参考输入端VREF相连，另一端与运算放大器D1A的2脚相连接。电阻R9的两端分别与运算放大器D1A的3脚、1脚相连接。本部分电路构成了图2中的主功率回路中的TP1或TP2处的电压取样及与设定电压限定值的比较电路8。
第四部分电路；电阻R8的一端与运算放大器D1B的5脚相连，另一端与可控硅VD3的阳极相连。可控硅VD3的阴极与控制地相连。可控硅VD3的控制端与电阻R16的一端相连，电阻R16的另一端与运算放大器D1A的1脚相连。
本发明在实际工作时，继电器4正常吸合控制电路不变。正常工作状态下，D1A组成滞回比较器，D1A的第2脚电平大于第3脚，输出1脚低电平。VD3 SCR驱动信号是低电平而不导通，VD3截止。
当交流输入过高而使TP1或是TP2电压超过D1A组成的滞回比较器上限电压设置值时，D1A的第2脚电平小于第3脚，输出翻转为高电平。VD3 SCR承受正向电压，驱动信号是高电平，VD3导通，将D1B的第6脚拉低，从而使D1B第7脚变为高电平，VT1导通，继电器4控制继电器控制线包4-2流过电流，使继电器4触点脱开。这里选用了单相可控硅VD3，由于其电流过零点关断特性，动作后只有重新上电，输入电压正常情况下才能吸合继电器4。继电器4触点脱开后，PTC热敏电阻3进入交流回路中，TP1或TP2输出电压一直下降，其电压值远远小于滤波电解电容的额定耐压值。
由上所述，本发明的高压保护装置在主功率电路回路中串联了PTC热敏电阻3，并在其后增加了一个X2交流电容C(也可以增加几个)。逻辑控制电路有两种方案可供选择，其一为打嗝式保护电路，可以实现自恢复功能；其二为闭锁保护电路，不能自行恢复，需要重新上电才能正常工作，这在需要保护重要设备的场合中是可以选用的。通过上述电路，本发明可以实现在线式交流输入高压保护，提高了设备抗电网高压的防护能力，达到了降低故障率效果。并节省了成本，提高了可靠性。
本发明可适用于各种交流输入的回路中，达到有效的高压保护功能。
权利要求
1.一种实现在线式交流输入高压保护的电路，其特征在于，由高压防护网络电路和逻辑控制电路组成，其中，高压防护网络电路由交流输入回路、交流输出回路、PTC热敏电阻R、继电器常闭触点、交流电容C构成；其PTC热敏电阻R、继电器常闭触点的一端分别与交流输入回路的一端连接，另一端分别与交流输出回路的一端连接；交流电容C的一端与交流输出回路的一端连接，另一端分别与交流输入回路的另一端、交流输出回路的另一端连接；逻辑控制电路由比较电路、继电器控制线包构成，其比较电路的输入端分别与网压检测信号输入端、参考电压输入端连接，比较电路的输出端与继电器控制线包连接。
2.根据权利要求1所述的一种实现在线式交流输入高压保护的电路，其特征在于，交流输入回路为交流输入EMC滤波电路，交流输出回路由交流输入整流滤波回路、PFC电路、DC/DC电路、输出滤波电路组成，其交流输入EMC滤波电路与高压防护网络电路、交流输入整流滤波回路、PFC电路、DC/DC电路、输出滤波电路顺序连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种实现在线式交流输入高压保护的电路，其特征在于，逻辑控制电路设置为打嗝式保护逻辑控制电路，由四部分电路构成，其第一部分电路电阻R1的一端与控制电源VCC相连接，另一端与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端与控制地连接；电阻R1与电阻R2相连的连接点与运算放大器D1B的6脚连接；电阻R3的一端与控制电源VCC相连接，另一端与二极管VD1阴极相连接；二极管VD1阳极与控制地相连接，二极管VD1的阴极与运算放大器D1B的5脚相连接；电阻R4的两端分别与运算放大器D1B的5、7脚连接；第二部分电路电阻R5一端与控制电源VCC相连，另一端与二极管VD2的阴极相连；二极管VD2的阴极与三极管VT1的集电极相连；三极管VT1的发射极与控制地相连；二极管VD2的阳极和阴极分别与继电器控制线包4-2相连接；电阻R6的一端与运算放大器D1B的7脚相连接，另一端与三极管VT1的基极相连；电阻R7的一端与三极管VT1的基极相连，另一端与控制地相连；第三部分电路电阻R15的一端与交流输入整流滤波回路6-1的输出端TP1或PFC电路9的输出端TP2相连，另一端与电阻R14的一端连接；电阻R14的另一端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与控制地连接；电阻R12、电容C2均与电阻R13并联；电阻R10的一端与运算放大器D1A的2脚相连接，另一端与电阻R13和电阻R14的连接点相连接；电阻R11的一端与电压参考输入端VREF相连，另一端与运算放大器D1A的3脚相连接；电阻R9的两端分别与运算放大器D1A的3脚、1脚相连接；第四部分电路电阻R8的一端与运算放大器D1B的6脚相连，另一端与二极管VD3的阳极相连；二极管VD3的阴极与运算放大器D1A的1脚相连。
4.根据权利要求1或2所述的一种实现在线式交流输入高压保护的电路，其特征在于，逻辑控制电路设置为闭锁方式逻辑控制电路，由四部分电路构成，其第一部分电路电阻R1的一端与控制电源VCC相连接，另一端与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端与控制地连接；电阻R1与电阻R2相连的连接点与运算放大器D1B的6脚连接；电阻R3的一端与控制电源VCC相连接，另一端与二极管VD1阴极相连接；二极管VD1阳极与控制地相连接，二极管VD1的阴极与运算放大器D1B的5脚相连接；电阻R4的两端分别与运算放大器D1B的5、7脚连接；第二部分电路电阻R5一端与控制电源VCC相连，另一端与二极管VD2的阴极相连；二极管VD2的阴极与三极管VT1的集电极相连；三极管VT1的发射极与控制地相连；二极管VD2的阳极和阴极分别与继电器控制线包4-2相连接；电阻R6的一端与运算放大器D1B的7脚相连接，另一端与三极管VT1的基极相连；电阻R7的一端与三极管VT1的基极相连，另一端与控制地相连；第三部分电路电阻R15的一端交流输入整流滤波回路6-1的输出端TP1或PFC电路9的输出端TP2相连，另一端与电阻R14的一端连接；电阻R14的另一端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与控制地连接；电阻R12、电容C2均与电阻R13并联；电阻R10的一端与运算放大器D1A的3脚相连接，另一端与电阻R13和电阻R14的连接点相连接；电阻R11的一端与电压参考输入端VREF相连，另一端与运算放大器D1A的2脚相连接；电阻R9的两端分别与运算放大器D1A的3脚、1脚相连接；第四部分电路电阻R8的一端与运算放大器D1B的5脚相连，另一端与可控硅VD3的阳极相连；可控硅VD3的阴极与控制地相连，可控硅VD3的控制端与电阻R16的一端相连，电阻R16的另一端与运算放大器D1A的1脚相连。
全文摘要
一种实现在线式交流输入高压保护的电路，属于通讯技术类，由高压防护网络电路和逻辑控制电路组成，其中，高压防护网络电路中的PTC热敏电阻R、继电器常闭触点的一端分别与交流输入回路的一端连接，另一端分别与交流输出回路的一端连接；交流电容C的一端与交流输出回路的一端连接，另一端分别与交流输入回路的另一端、交流输出回路的另一端连接；逻辑控制电路中的比较电路输入端分别与网压检测信号输入端、参考电压输入端连接，比较电路输出端与继电器控制线包连接。与现有技术相比，提高了高频开关整流器抗电网高压的防护能力，达到了降低故障率效果，节省了成本，提高了可靠性，进而保障了通讯系统的正常工作。
文档编号H02H9/04GK1501562SQ0214530
公开日2004年6月2日 申请日期2002年11月15日 优先权日2002年11月15日
发明者张前, 王学光, 前 张 申请人:深圳市中兴通讯股份有限公司