一种设备电源保护电路以及控制方法与流程

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种设备电源保护电路以及控制方法。

背景技术：

随着社会的高速发展，人类对电子产品的使用越来越广泛。作为能源供给的重要一环，电源模块在整个电子领域中使用得越来越多。随着自动化设备品种不断增加，各种电器类型对电源模块的设计要求越来越高。一直沿用的传统变压、滤波设计在越来越复杂的产品研发体系中已无法适应快速变化的市场需求。于是，在电路设计中就出现了电源保护模块。电源保护模块的设计重要意义在于：当电网电压低于正常供电范围时，电源保护模块的欠压保护电路工作，切断交流接触器完成设备电源欠电压保护功能；当设备关机时，电源保护模块的延时保护电路工作，强制继电器不动作以延时一段时间保护装置的防晃电和失压再启动电压冲击。

目前市场上存在的电源保护模块主要由微处理器定时器控制，这种设计的开发成本较高并且后期维护成本也相对偏高。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种设备电源保护电路以及控制方法，用于提供一种电网欠电压保护和防电压冲击的电源延时保护。

本申请实施例第一方面提供的设备电源保护电路，包括：

前级电路，后级电路，继电器控制电路，一级比较电路，二级比较电路，与非门逻辑电路；

所述前级电路用于对接入电源进行处理，生成比较电压VCtr；所述接入电源为受保护设备的接入电源；

所述后级电路用于对开关电源进行处理，生成参考电压Vref；

所述一级比较电路用于根据所述比较电压VCtr与所述参考电压Vref的比较结果，生成第一比对电压V5V1；

所述二级比较电路用于根据所述比较电压VCtr与所述第一比对电压V5V1的比较结果，生成第二比对电压V5V2；

所述与非门逻辑电路用于根据所述比较电压VCtr，所述第一比对电压V5V1以及所述第二比对电压V5V2的相互比对结果，向所述继电器控制电路输出驱动电压；

所述继电器控制电路用于根据所述驱动电压控制继电器的闭合或断开，对所述受保护设备进行保护。

进一步地，所述设备电源保护电路还包括：直流斩波电路；

所述直流斩波电路中包括储能电容；

所述直流斩波电路用于对所述第二比对电压V5V2进行转换处理，得到电源比对电压VPOWER，所述第二比对电压V5V2与所述电源比对电压VPOWER同为高电平或同为低电平；

所述根据所述比较电压VCtr，所述第一比对电压V5V1以及所述第二比对电压V5V2的相互比对结果，具体为：

根据所述比较电压VCtr，所述第一比对电压V5V1以及所述电源比对电压VPOWER的相互比对结果。

进一步地，所述设备电源保护电路还包括：交流接触器；

所述交流接触器根据所述继电器控制电路输出的控制信号，对所述接入电源进行接通或关断的控制。

进一步地，所述与非门逻辑电路包括：第一与非门以及第二与非门；

所述第一比对电压V5V1与所述比较电压VCtr在所述第一与非门进行处理，输出与非电压V&1；

所述与非电压V&1与所述所述电源比对电压VPOWER在所述第二与非门进行处理，输出所述驱动电压。

进一步地，所述前级电路包括：降压模块，整流模块，稳压模块和分压模块；

所述接入电源经所述降压模块，整流模块和稳压模块处理后，生成5伏直流电压，所述5伏直流电压经过所述分压模块之后生成所述比较电压VCtr；

所述后级电路具体用于将24V的开关电源经过分压处理后生成所述参考电压Vref。

本申请实施例第二方面提供的设备电源保护的控制方法，包括：

将接入电源接入前级电路进行处理，生成比较电压VCtr；将开关电源接入后级电路进行处理，生成参考电压Vref；所述接入电源为受保护设备的接入电源；所述受保护设备在开启前，所述比较电压VCtr大于所述参考电压Vref，所述受保护设备在开启后，所述比较电压VCtr小于所述参考电压Vref；

通过一级比较电路比较所述比较电压VCtr与所述参考电压Vref，根据比较结果生成第一比对电压V5V1；

通过二级比较电路比较所述比较电压VCtr与所述第一比对电压V5V1，根据比较结果生成第二比对电压V5V2；

通过与非门逻辑电路对所述比较电压VCtr，所述第一比对电压V5V1以及所述第二比对电压V5V2的高低电平进行相互比较，根据比较结果向所述继电器控制电路输出驱动电压控制继电器的闭合或断开，以对所述受保护设备进行保护。

进一步地，所述通过二级比较电路比较所述比较电压VCtr与所述第一比对电压V5V1，根据比较结果生成第二比对电压V5V2之后，包括：

通过直流斩波电路对所述第二比对电压V5V2进行转换处理，得到电源比对电压VPOWER，所述第二比对电压V5V2与所述电源比对电压VPOWER同为高电平或同为低电平；

所述通过与非门逻辑电路对所述比较电压VCtr，所述第一比对电压V5V1以及所述第二比对电压V5V2的高低电平进行相互比较，具体为：

通过与非门逻辑电路对所述比较电压VCtr，所述第一比对电压V5V1以及所述电源比对电压VPOWER的高低电平进行相互比较。

进一步地，所述根据比较结果向所述继电器控制电路输出驱动电压控制继电器的闭合或断开，以对所述受保护设备进行保护，包括：

所述继电器控制电路向交流接触器输出的控制信号，对所述接入电源进行接通或关断的控制。

进一步地，所述与非门逻辑电路包括：第一与非门以及第二与非门；

所述通过与非门逻辑电路对所述比较电压VCtr，所述第一比对电压V5V1以及所述电源比对电压VPOWER的高低电平进行相互比较，包括：

所述第一比对电压V5V1与所述比较电压VCtr在所述第一与非门进行处理，输出与非电压V&1；

所述与非电压V&1与所述所述电源比对电压VPOWER在所述第二与非门进行处理，输出所述驱动电压。

进一步地，所述将接入电源接入前级电路进行处理，包括：

对接入电源进行降压，整流和稳压处理后，生成5伏直流电压，所述5伏直流电压经过所述分压模块之后生成所述比较电压VCtr；

所述将开关电源接入后级电路进行处理，包括：

将24V的开关电源经过分压处理后生成所述参考电压Vref。

由上可见，在使用本申请的设备电源保护电路的过程中，当受保护设备开机之前，比较电压VCtr大于参考电压Vref，所述比较电压VCtr与所述参考电压Vref经过一级比较电路处理之后，输出第一比对电压V5V1为低电平；所述第一比对电压V5V1小于所述比较电压VCtr；所述第一比对电压V5V1与所述比较电压VCtr经过二级比较电路处理之后，输出第二比对电压V5V2为低电平；第一比对电压V5V1与比较电压VCtr组成第一路与非门之后输出的与非电压V&1为高电平，与非电压V&1与第二比对电压V5V2经过第二路与非门输出高电平，以驱动继电器闭合。

当受保护设备开机之后，比较电压VCtr小于参考电压Vref，所述比较电压VCtr与所述参考电压Vref经过一级比较电路处理之后，输出第一比对电压V5V1为高电平；所述第一比对电压V5V1大于所述比较电压VCtr；所述第一比对电压V5V1与所述比较电压VCtr经过二级比较电路处理之后，输出第二比对电压V5V2为高电平；第一比对电压V5V1与比较电压VCtr组成第一路与非门之后输出的与非电压V&1为低电平，与非电压V&1与第二比对电压V5V2经过第二路与非门输出高电平，以驱动继电器闭合。

当电网电压低于安全供电电压时，驱动电压DC5V电压降低至3.5V，驱动电压降低致继电器断开，以保护设备电器，由此可知本申请的控制方案设计简单并且可靠性高；此外，本申请具有延时上电保护的功能，当设备断电后避免瞬间上电产生的电压冲击，优于现有技术中添加微处理器定时的设计，开发成本较低并且稳定性好。

附图说明

图1为本申请实施例提供的设备电源保护电路的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的设备电源保护电路的电气结构示意图；

图3为本申请实施例提供的设备电源保护的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本文中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。

实施例一

本申请实施例提供一种设备电源保护电路以及控制方法，用于提供一种电网欠电压保护和防电压冲击的电源延时保护。

请参阅图1，该设备电源保护电路主要包括以下模块：

前级电路101，后级电路102，继电器控制电路103，一级比较电路104，二级比较电路105，与非门逻辑电路106；

所述前级电路101用于对接入电源进行处理，生成比较电压VCtr；所述接入电源为受保护设备的接入电源；所述前级电路包括：降压模块，整流模块，稳压模块和分压模块；所述接入电源经所述降压模块，整流模块和稳压模块处理后，生成5伏直流电压，所述5伏直流电压经过所述分压模块之后生成所述比较电压VCtr；

所述后级电路102用于对开关电源进行处理，生成参考电压Vref；所述后级电路具体用于将24V的开关电源经过分压处理后生成所述参考电压Vref。具体的，参考电压Vref为延时功能的参考电压。

所述一级比较电路104用于根据所述比较电压VCtr与所述参考电压Vref的比较结果，生成第一比对电压V5V1；

所述二级比较电路105用于根据所述比较电压VCtr与所述第一比对电压V5V1的比较结果，生成第二比对电压V5V2；

所述与非门逻辑电路106用于根据所述比较电压VCtr，所述第一比对电压V5V1以及所述第二比对电压V5V2的相互比对结果，向所述继电器控制电路输出驱动电压；

具体的，所述与非门逻辑电路106包括：第一与非门以及第二与非门；

所述第一比对电压V5V1与所述比较电压VCtr在所述第一与非门进行处理，输出与非电压V&1；

所述与非电压V&1与所述所述电源比对电压VPOWER在所述第二与非门进行处理，输出所述驱动电压。

所述继电器控制电路103用于根据所述驱动电压控制继电器的闭合或断开，对所述受保护设备进行保护。

示例性的，在实际应用中，设备电源保护电路还包括：直流斩波电路107；

所述直流斩波电路107中包括储能电容；

所述直流斩波电路107用于对所述第二比对电压V5V2进行转换处理，得到电源比对电压VPOWER，所述第二比对电压V5V2与所述电源比对电压VPOWER同为高电平或同为低电平；

示例性的，在实际应用中，设备电源保护电路还包括：交流接触器108；

所述交流接触器108根据所述继电器控制电路输出的控制信号，对所述接入电源进行接通或关断的控制。

在使用本申请的设备电源保护电路的过程中，当受保护设备开机之前，比较电压VCtr大于参考电压Vref，所述比较电压VCtr与所述参考电压Vref经过一级比较电路处理之后，输出第一比对电压V5V1为低电平；所述第一比对电压V5V1小于所述比较电压VCtr；所述第一比对电压V5V1与所述比较电压VCtr经过二级比较电路处理之后，输出第二比对电压V5V2为低电平；第一比对电压V5V1与比较电压VCtr组成第一路与非门之后输出的与非电压V&1为高电平，与非电压V&1与第二比对电压V5V2经过第二路与非门输出高电平，以驱动继电器闭合。

当受保护设备开机之后，比较电压VCtr小于参考电压Vref，所述比较电压VCtr与所述参考电压Vref经过一级比较电路处理之后，输出第一比对电压V5V1为高电平；所述第一比对电压V5V1大于所述比较电压VCtr；所述第一比对电压V5V1与所述比较电压VCtr经过二级比较电路处理之后，输出第二比对电压V5V2为高电平；第一比对电压V5V1与比较电压VCtr组成第一路与非门之后输出的与非电压V&1为低电平，与非电压V&1与第二比对电压V5V2经过第二路与非门输出高电平，以驱动继电器闭合。

当电网电压低于安全供电电压时，驱动电压DC5V电压降低至3.5V，驱动电压降低致继电器断开，以保护设备电器，由此可知本申请的控制方案设计简单并且可靠性高；

此外，当受保护设备关机之后，由于直流斩波电路中的储能电容的存在比较电压VCtr将持续40s左右小于参考电压Vref，与非电压V&1与电源比对电源VPOWER经过第二路与非门，将持续40s左右的时间输出低电平以控制继电器断开，此延时保护功能以防止电路中的电压冲击。优于现有技术中添加微处理器定时的设计，开发成本较低并且稳定性好。

实施例二

为了便于理解，本申请实施例提供了设备电源保护电路的应用例，请参阅图2，图2为设备电源保护电路的应用电气图，包括：

在图2所示的电路中，前级电路，后级电路以及继电器控制电路通过图中的电源保护板中的接口连接，其中，J1端口为前级电路中220V交流电的输入端，J3端口为后级电路中24V开关电源的输入端，J2端口为继电器的输出端，继电器的闭合和断开控制设备供电电源的通断。

如图所示，在前级电路中，设置有漏电保护断路器以及断路器附件，用于对电路经漏电保护。在漏电保护断路器之后依次连接有KM1，热敏电阻固定板以及电源滤波器，在KM1和电源滤波器的线路之间，另设置有电涌保护器和保险管，在保险管的线路上，与后级电路的24V开关电源的一端连接，24V开关电源的另一端与电源保护板的J3端连接。其中，KM1是交流接触器有输入端(辅助触点)和输出端(主触点)，辅助触点与SB1开关相结合以控制主触点的开断。热敏电阻固定板是起到温度保护作用，当设备电源箱内温度过高时自动切断，在温度降低之后自动恢复。电源滤波器的作用是过滤电网电压中的一定频率段的干扰信号以保证设备供电的稳定性。

其中，220V交流电输入端与电源保护板的J1端之间还设置有指示灯，用于指示220V接入电源的接通状态。

如图所示，在继电器控制电路中，连接KM1的辅助触点，并进一步连接开SB1-B，断SB1-A，急停SB2等控制节点，开SB1-B，断SB1-A，急停SB2分别代表设备电源的各个开关，其中SB1-B控制设备电源的开，SB1-A控制设备电源的关，SB2代表设备总供电的急停开关。KM1是交流接触器其作用是结合SB1-A和SB1-B控制设备电源的开和关防止大功率开关产生的电弧。

其中，继电器控制电路的一端与电源保护板的J2端连接，继电器控制电路的另一端与，上述漏电保护断路器和上述主触点KM1之间的线路连接。

实施例三

请参阅图3，本申请实施例中设备电源保护电路对应的控制方法，包括：

301、将接入电源接入前级电路进行处理，生成比较电压；

所述接入电源为受保护设备的接入电源。

具体的，前级电路对接入电源进行降压，整流和稳压处理后，生成5伏直流电压，所述5伏直流电压经过所述分压模块之后生成所述比较电压VCtr。

302、将开关电源接入后级电路进行处理，生成参考电压；

具体的，后级电路将24V的开关电源经过分压处理后生成所述参考电压Vref。

所述受保护设备在开启前，所述比较电压VCtr大于所述参考电压Vref，所述受保护设备在开启后，所述比较电压VCtr小于所述参考电压Vref。

303、通过一级比较电路比较所述比较电压与所述参考电压，根据比较结果生成第一比对电压；

示例性的，当受保护设备开机之前，比较电压VCtr大于参考电压Vref，所述比较电压VCtr与所述参考电压Vref经过一级比较电路处理之后，输出第一比对电压V5V1为低电平。

示例性的，当受保护设备开机之后，比较电压VCtr小于参考电压Vref，所述比较电压VCtr与所述参考电压Vref经过一级比较电路处理之后，输出第一比对电压V5V1为高电平。

304、通过二级比较电路比较所述比较电压与所述第一比对电压，根据比较结果生成第二比对电压；

示例性的，当受保护设备开机之前，所述第一比对电压V5V1小于所述比较电压VCtr；所述第一比对电压V5V1与所述比较电压VCtr经过二级比较电路处理之后，输出第二比对电压V5V2为低电平。

示例性的，当受保护设备开机之后，所述第一比对电压V5V1大于所述比较电压VCtr；所述第一比对电压V5V1与所述比较电压VCtr经过二级比较电路处理之后，输出第二比对电压V5V2为高电平。

305、通过直流斩波电路对所述第二比对电压进行转换处理，得到电源比对电压；

通过直流斩波电路对所述第二比对电压V5V2进行转换处理，得到电源比对电压VPOWER，所述第二比对电压V5V2与所述电源比对电压VPOWER同为高电平或同为低电平。

具体的，所述直流斩波电路中包括储能电容，当受保护设备关机之后，由于直流斩波电路中的储能电容的存在比较电压VCtr将持续40s左右小于参考电压Vref，与非电压V&1与电源比对电源VPOWER经过第二路与非门，将持续40s左右的时间输出低电平以控制继电器断开，此延时保护功能以防止电路中的电压冲击。

306、通过与非门逻辑电路对所述比较电压，所述第一比对电压以及所述电源比对电压的高低电平进行相互比较，根据比较结果向所述继电器控制电路输出驱动电压控制继电器的闭合或断开。

通过与非门逻辑电路对所述比较电压VCtr，所述第一比对电压V5V1以及所述电源比对电压VPOWER的高低电平进行相互比较，根据比较结果向所述继电器控制电路输出驱动电压控制继电器的闭合或断开，以对所述受保护设备进行保护。

具体的，在实际应用中，所述继电器控制电路向交流接触器输出的控制信号，对所述接入电源进行接通或关断的控制。

具体的，所述与非门逻辑电路包括：第一与非门以及第二与非门；所述第一比对电压V5V1与所述比较电压VCtr在所述第一与非门进行处理，输出与非电压V&1；所述与非电压V&1与所述所述电源比对电压VPOWER在所述第二与非门进行处理，输出所述驱动电压。

示例性的，当受保护设备开机之前，第一比对电压V5V1与比较电压VCtr组成第一路与非门之后输出的与非电压V&1为高电平，与非电压V&1与第二比对电压V5V2经过第二路与非门输出高电平，以驱动继电器闭合。

示例性的，当受保护设备开机之后，第一比对电压V5V1与比较电压VCtr组成第一路与非门之后输出的与非电压V&1为低电平，与非电压V&1与第二比对电压V5V2经过第二路与非门输出高电平，以驱动继电器闭合。

示例性的，当电网电压低于安全供电电压时，驱动电压DC5V电压降低至3.5V，驱动电压降低致继电器断开，以保护设备电器，由此可知本申请的控制方案设计简单并且可靠性高。

示例性的，当受保护设备关机之后，由于直流斩波电路中的储能电容的存在比较电压VCtr将持续40s左右小于参考电压Vref，与非电压V&1与电源比对电源VPOWER经过第二路与非门，将持续40s左右的时间输出低电平以控制继电器断开，此延时保护功能以防止电路中的电压冲击。优于现有技术中添加微处理器定时的设计，开发成本较低并且稳定性好。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个可读存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的可读存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上为对本申请所提供的一种设备电源保护的控制方法的描述，对于本领域的技术人员，依据本申请实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。