防电压突波的供电保护电路及其控制方法与流程

本发明涉及供电电路保护技术领域，具体地，涉及一种防电压突波的供电保护电路。

背景技术：

电压突波是指当电源所接负载设备中，附近高电流的设备在关机后，在电力的运送中会造成惯性的突波。一般计算机或精密设备均有设计一定的电压范围，以接受此种状况之发生。但若此电压突波超过所设范围将会损坏设备组件而导致故障与寿命减短。

在一般的为负载供电的电路中，有电源供电模块，为电路部分元器件及所有负载供电；在电路中还设置有一个主芯片控制模块，用于给电源转换模块一个使能电平使得电源转换模块能够正确输出负载所需的电压，当负载得到相关的电压后就开始工作。

比如，在工地施工现场的初期，工地施工现场的电网大多是临时拉线缆的，电网线缆拉的很长而且又细，在工地施工现场存在三相电和单相电的设备，因施工场地的局限，单相电的设备使用时时常接在三相电的插座上，当大功率的三相电设备一工作，因为输入的线缆拉的比较细长，因此插座上的电压会被拉低，设备接在插座上使用时，会出现以下情况：

1.当插座上电压低于单相电设备的恢复电压时，与单相电设备连接的输入继电器吸合即单向设备开始工作。

2.当与插座连接的大功率三相电设备不使用时，插座上的电压会突变到三相电正常电压，现有的单相电设备与插座连接的供电电路没有电压检测电路，现有的供电电路中也存在检测ac电源输入的电压和频率的电路，但是检测的时间需要150ms～200ms左右，其中压敏电阻的钳位时间大约100ms，等检测到ac电源输入电压之后再断开与插座连接的控制单相电设备运行的继电器，压敏电阻早已经被损坏了，从而ac电源输入的高压直接输入到单相电设备或负载中导致设备或负载被损坏。

3.现有的供电电路是通过降压电容和x电容分压后给供电电路的辅助电容进行供电的，一般的降压电容的容量值要等于全部x电容的容量值之和；当降压电容的容量值较小，ac电源输入低压的时候，供电电路的辅助电源无法不能正常工作；当降压电容的容量值较大，ac电源输入电压高的时候会损坏供电电路中的电子元件。

因此，需提供一种防电压突波的供电保护电路，以解决现有技术的不足。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种防电压突波的供电保护电路，该防电压突波的供电保护电路通过市电峰值电压检测电路检测供电模块输入电源的电压值发送至主控模块，主控模块控制与负载连接负载供电模块中的继电器通、断控制负载是否与供电模块连接，从而达到保护负载的作用；该防电压突波的供电保护电路还通过放电电路和辅助电源电路确保负载供电模块的正常供电。

本发明的技术方案如下：

一种防电压突波的供电保护电路，包括主控模块以及与所述主控模块电连接的供电模块、供电检测模块和负载供电模块，所述负载供电模块与一负载连接；

所述主控模块用于处理所述供电检测模块发送的信息从而控制所述负载供电模块是否给负载供电；

所述供电模块用于至少给所述主控模块供电，所述供电模块包括与一ac电源连接的供电电路以及与所述供电电路电连接的dc转换电路和辅助电源电路，所述dc转换电路电连接一放电电路；

所述供电检测模块用于检测所述供电模块中ac电源输入的电压，所供电检测模块包括市电均值检测电路和与所述市电均值检测电路连接的市电峰值电压检测电路；

所述负载供电模块用于给负载供电，所述负载供电模块包括功率因数校正电路和与所述功率因数校正电路连接的负载电源输入电路；

所述负载电源输入电路包括电感l6、压敏电阻mov1、继电器k3和负载连接端。

优选地，所述主控模块包括单片机芯片u7。

优选地，所述放电电路与所述单片机芯片u7的引脚2连接，所述辅助电源电路分别与所述单片机芯片u7和所述供电检测模块电连接，所述辅助电源电路与所述单片机芯片u7的引脚28和37连接；所述供电电路还与所述负载供电模块连接。

优选地，所述供电电路包括降压电容c149、与所述降压电容c149连接的整流桥br2和与所述整流桥br2连接的电解电容c12。

优选地，所述dc转换电路用于将所述供电电路提供的交流电转转换成直流电，所述dc转换电路包括mos管、与所述mos管连接的变压器t3和电源输出端vout。

进一步地，所述电源输出端vout的一端与所述变压器t3电连接，另一端的所述电源输出端vout与所述放电电路连接。

优选地，所述放电电路用于降低所述供电模块给所述主负载供电模块供电的电压，所述放电电路包括并联电阻以及与所述并联电阻连接的mos管q2，所述mos管q2的栅极与所述单片机芯片u7的引脚2连接。

进一步地，所述并联电阻与所述电源输出端vout连接。其中，所述并联电阻是由12个电阻并联连接组成的。

优选地，所述辅助电源电路用于将所述供电电路供给高压直流电转换成低压的直流电并且分别给所述主控模块和所述供电检测模块供电，所述辅助电源电路包括电源管理芯片u1、与所述电源管理芯片u1电连接的变压器t1以及与所述变压器t1电连接的降压芯片u4，所述变压器t1与所述供电电路电连接。

优选地，所述市电均值检测电路分别与所述单片机芯片u7的引脚25和27连接，所述市电峰值电压检测电路通过一连接端hi_ac_v与所述单片机芯片u7的引脚14连接。

优选地，所述市电均值检测电路用于检测ac电源输入的电压，所述市电均值检测电路包括四个运算放大器。在本实施例中，四个所述运算放大器两两连接。

优选地，所述市电峰值电压检测电路用于检测ac电源输入的电压峰值，所述市电峰值电压检测电路包括比较器u8a。

进一步地，所述比较器u8a的引脚3与所述市电均值检测电路的连接端ac_p连接，所述比较器u8a的引脚2与所述辅助电源电路连接，所述比较器u8a的引脚1与所述单片机芯片u7的引脚14连接。

进一步地，所述功率因数校正电路与所述供电电路电性连接；所述功率因数校正电路包括mos管q1、电感l1和整流桥br1。

优选地，所述电感l6的引脚1和3分别与所述整流桥br1的引脚2和3连接，所述压敏电阻mov1与所述电感l6的引脚2和4并联连接，所述电感l6的引脚4还与所述继电器k3的引脚2连接，所述电感l6的引脚2还与所述负载连接端p5连接，所述继电器k3的引脚1与所述负载连接端p9连接，所述继电器k3的引脚4与所述单片机芯片u7的引脚22连接，所述继电器的引脚3与所述辅助电源电路连接。

基于上述的防电压突波的供电保护电路，本发明还提供一种防电压突波的供电保护控制方法，该防电压突波的供电保护控制方法的步骤如下：

s1.该防电压突波的供电保护电路检测负载是否存在单相电或三相电的输入，通过辅助电源电路给主控模块和供电检测模块供电；

s2.在步骤s1的单相电或三相电的负载通过供电检测模块对接入供电模块的市电进行放大比较后，转换为主控模块可读的电信号；

s3.：主控模块根据步骤s2的电信号判断供电模块输入电压的情况，从而控制继电器k3的闭、合来控制负载电源输入电路是否给负载供电；

s4.电压传输：当主控模块判断市电提供的电压为异常高压时，主控模块不会向继电器k3发出驱动的电信号，同时dc转换电路和放电电路开启对供电模块输入的市电进行降压后再给主控模块和供电检测模块供电。

具体地，降压后的供电模块是再给主控模块和供电检测模块供电，主控模块控制继电器k3的闭合给负载供电。

本发明的有益效果为：与现有技术相比，该防电压突波的供电保护电路通过主控模块控制继电器闭合或断开实现供电模块是否与负载供电模块连接给负载供电；通过主控模块控制放电电路实现供电模块输出的电压在负载安全工作电压范围，确保ac电源输入高压电压时不损坏供电电路以及负载中的电子元件，提高供电电路以及负载的使用寿命；又采用主控模块通过市电峰值电压检测电路输入的电信号从而控制继电器的闭合与断开实现电压突波情况下负载不被损坏。

附图说明：

图1为本发明所述防电压突波的供电保护电路的电路原理图。

附图标记

主控模块100。

供电模块200。

供电电路210，dc转换电路220，辅助电源电路230，放电电路240。

供电检测模块300。

市电均值检测电路310，市电峰值电压检测电路320。

负载供电模块400。

功率因数校正电路410，负载电源输入电路420。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的，技术方案及技术效果更加清楚明白，下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。应理解，此处所描述的具体实施例，仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参照图1，本发明的防电压突波的供电保护电路，包括主控模块100以及与所述主控模块100电连接的供电模块200、供电检测模块300和负载供电模块400，所述负载供电模块400与一负载连接。其中，所述负载优选为充电器。

参照图1，所述主控模块100用于处理所述供电检测模块300发送的信息从而控制所述负载供电模块400是否给负载供电；所述主控模块100包括单片机芯片u7。在本实施例中，所述单片机芯片u7的型号优选为pic18f46k22。

参照图1，所述供电模块200用于至少给所述主控模块100供电，所述供电模块200包括与一ac电源连接的供电电路210以及与所述供电电路210电连接的dc转换电路220和辅助电源电路230，所述dc转换电路220电连接一放电电路240；所述放电电路240与所述单片机芯片u7的引脚2连接，所述辅助电源电路230分别与所述单片机芯片u7和所述供电检测模块300电连接，所述辅助电源电路230与所述单片机芯片u7的引脚28和37连接。其中，所述供电电路210还与所述负载供电模块400连接。在本实施例中，所述ac电源的输入电压优选为80v～450v。

参照图1，所述供电电路210包括降压电容c149、与所述降压电容c149连接的整流桥br2和与所述整流桥br2连接的电解电容c12。在本实施例中，当所述供电电路210给所述电解电容c12充电的电压达到所述辅助电源电路230的启动电压时，所述辅助电源电路230开启运行。

参照图1，所述dc转换电路220用于将所述供电电路210提供高压直流电转转换成低压直流电，所述dc转换电路220包括mos管、与所述mos管连接的变压器t3和电源输出端vout。所述电源输出端vout的一端与所述变压器t3电连接，另一端的所述电源输出端vout与所述放电电路240连接。

参照图1，所述放电电路240用于降低所述供电模块200给所述主负载供电模块400供电的电压，确保负载的安全，所述放电电路240包括并联电阻以及与所述并联电阻连接的mos管q2，所述mos管q2的栅极与所述单片机芯片u7的引脚2连接。其中，所述并联电阻与所述电源输出端vout连接。在本实施例中，所述并联电阻是由12个电阻并联连接组成的。

参照图1，所述辅助电源电路230用于将所述供电电路210供给高压直流电转换成低压的直流电并且分别给所述主控模块100和所述供电检测模块300供电，所述辅助电源电路230包括电源管理芯片u1、与所述电源管理芯片u1电连接的变压器t1以及与所述变压器t1电连接的降压芯片u4，所述变压器t1与所述供电电路210电连接。其中，所述变压器t1输出的电压为12v，经过所述降压芯片u4输出的电压为5v。在本实施例中，所述电源管理芯片u1的型号优选为viper26，所述降压芯片u4的型号优选为7805。

参照图1，所述供电检测模块300用于检测所述供电模块200的电压，所供电检测模块300包括市电均值检测电路310和与所述市电均值检测电路310连接的市电峰值电压检测电路320，所述市电均值检测电路310分别与所述单片机芯片u7的引脚25和27连接，所述市电峰值电压检测电路320通过一连接端hi_ac_v与所述单片机芯片u7的引脚14连接。

参照图1，所述市电均值检测电路310用于检测ac电源输入的电压，所述市电均值检测电路310包括四个运算放大器。在本实施例中，四个所述运算放大器两两连接。

参照图1，所述市电峰值电压检测电路320用于检测ac电源输入的电压峰值，所述市电峰值电压检测电路320包括比较器u8a。其中，所述比较器u8a的引脚3与所述市电均值检测电路310的连接端ac_p连接，所述比较器u8a的引脚2与所述辅助电源电路230连接，所述比较器u8a的引脚1与所述单片机芯片u7的引脚14连接。在本实施例中，所述比较器u8a优选为电压比较器，所述比较器u8a的型号优选为lm324。

参照图1，所述负载供电模块400用于给负载供电，所述负载供电模块400包括功率因数校正电路410和与所述功率因数校正电路410连接的负载电源输入电路420，所述功率因数校正电路410与所述供电电路210电性连接。

参照图1，所述功率因数校正电路410包括mos管q1、电感l1和整流桥br1。

参照图1，所述负载电源输入电路420包括电感l6、压敏电阻mov1、继电器k3和负载连接端，所述电感l6的引脚1和3分别与所述整流桥br1的引脚2和3连接，所述压敏电阻mov1与所述电感l6的引脚2和4并联连接，所述电感l6的引脚4还与所述继电器k3的引脚2连接，所述电感l6的引脚2还与所述负载连接端p5连接，所述继电器k3的引脚1与所述负载连接端p9连接，所述继电器k3的引脚4与所述单片机芯片u7的引脚22连接，所述继电器的引脚3与所述辅助电源电路230连接。

参照图1，使用时，由所述供电电路210与接入ac电源，经过供电电路200的降压电容c149后再通过整流桥br2整流后给电解电容c12充电，当电解电容c12的电压上升到辅助电源电路230的开启电压后，辅助电源电路230开始工作，主控模块100和市电峰值电压检测电路320的供电正常之后，ac电源输入的电压可能出现以下情况：

1.当ac电源输入的电压正常(小于270vac)时，供电模块200提供的电压正常，市电峰值电压检测电路320的连接端hi_ac_v输出低电平，则单片机芯片u7的引脚14接收到市电峰值电压检测电路320输送的电信号，因此单片机芯片u7的引脚22输出高电平从而控制继电器k3闭合状态，供电模块200的供电电路210通过继电器k3后直接给负载供电。

2.当ac电源输入电压为异常高压(大于280vac或大于420vdc)时，所述市电峰值电压检测电路320的连接端hi_ac_v输出高电平输送至主控模块100的单片机芯片u7，其中，高电平的波形为大于2ms的秒冲波形；则主控模块100的单片机芯片u7信号处理后，单片机芯片u7的引脚22输出低电平，而继电器k3处于断开状态，使得供电模块200的市电不会通过继电器k3直接给负载供电，从而起到保护负载的作用。

与此同时，同时开启功率因数校正电路410、dc转换电路220和放电电路240，因ac电源输入的市电电压高，所述供电电路210输入的电压升高，所以电源输出端vout的电压也升高，当电源输出端vout电压大于25v时，单片机芯片u7的引脚2输出高电平控制mos管q2的导通，即是导通mos管q2的占空比(电源输出端vout大于25v，导通mos管q2的占空比1秒钟加1％，电源输出端vout电压在15-25之间，导通mos管q2的占空比不变，电源输出端vout电压小于15v，导通mos管q2的占空比2秒减1％)，因此降压电容c149上的电流变大，降压电容c149的两端电压升高，使得供电电路210输出端给负载供电模块400的电压降低，从而控制供电电路210输出端的电压在负载安全工作电压范围，确保ac电源输入高压电压时不损坏供电电路中的电子元件，提高供电电路的使用寿命。

3.当负载正常工作时，ac电源输入电压瞬间上升到高压(285～500vac)，也就是供电电路输入的电压存在突波电压，市电峰值电压检测电路320的连接端hi_ac_v输出高电平输送至主控模块100的单片机芯片u7(此高电平的波形为大于2ms的秒冲波形)，主控模块100的单片机芯片u7的引脚22会在50ms(远小于压敏电阻mov1的钳位时间100ms)内输出低电平使得继电器k3处于断开状态，同时该防电压突波的供电保护电路重复上述第二种情况步骤实现供电电路210输出端给负载供电模块400的电压降低，从而控制供电电路210输出端的电压在负载安全工作电压范围，确保电压突波情况下负载不被损坏。

基于上述的防电压突波的供电保护电路，本发明还提供一种防电压突波的供电保护控制方法，该防电压突波的供电保护控制方法的步骤如下：

s1.该防电压突波的供电保护电路检测负载是否存在单相电或三相电的输入，通过辅助电源电路230给主控模块100和供电检测模块300供电；

s2.在步骤s1的单相电或三相电的负载通过供电检测模块300对接入供电模块200的市电进行放大比较后，转换为主控模块100可读的电信号；

s3.主控模块100根据步骤s2的电信号判断供电模块200输入电压的情况，从而控制继电器k3的闭、合来控制负载电源输入电路420是否给负载供电；

s4.电压传输：当主控模块100判断市电提供的电压为异常高压时，主控模块100不会向继电器k3发出驱动的电信号，同时dc转换电路220和放电电路240开启对供电模块200输入的市电进行降压后再给主控模块100和供电检测模块300供电。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。