过欠压保护电路及过欠压保护装置的制作方法

1.本技术涉及供电控制领域，尤其涉及一种过欠压保护电路及过欠压保护装置。


背景技术：

2.在三相电源电路中，时常会出现过欠压或缺相的情况，导致对负载的运行造成很大的影响；现有技术中为了解决这一问题常采用断路器，当检测到过欠压或缺相时，断路器断开电源与负载的连接，从而避免对负载造成损坏，然而这种方式无法自动恢复电源与负载之间的连接。


技术实现要素：

3.本技术的主要目的在于提出一种过欠压保护电路及过欠压保护装置，旨在解决现有技术中在断路后无法自动恢复电源与负载之间的连接的问题。
4.为实现上述目的，本技术提供一种过欠压保护电路，所述过欠压保护电路包括n个(n≥1且n为整数)采样判断模块以及开关模块，所述采样判断模块包括采样单元、过压判断单元以及欠压判断单元；所述采样单元的采样端与输入电源连接，所述采样单元的输出端分别与所述过压判断单元的输入端以及所述欠压判断单元的输入端连接，所述过压判断单元的输出端以及所述欠压判断单元的输出端分别与所述开关模块的控制端连接，所述开关模块连接在所述输入电源与外接负载之间；其中：
5.所述采样单元，用于检测所述输入电源的电压，并根据检测到的电压分别发送第一检测信号至所述过压判断单元以及所述欠压判断单元；
6.所述过压判断单元，用于根据所述第一检测信号判断是否出现过压，并在出现过压时，发送第一断电信号至所述开关模块；
7.所述欠压判断单元，用于根据所述第一检测信号判断是否出现欠压或缺相，并在出现欠压或缺相时，发送第二断电信号至所述开关模块；
8.所述开关模块，用于在接收到所述第一断电信号和/或所述第二断电信号时断开所述输入电源与外接负载之间的连接，在未接收到所述第一断电信号且未接收到所述第二断电信号时保持所述输入电源与外接负载之间的连接。
9.可选地，所述过压判断单元包括基准电压输出子单元、比较子单元以及分压滤波子单元；其中：
10.所述分压滤波子单元，所述分压滤波子单元的输入端与所述采样单元的输出端连接，所述分压滤波子单元的输出端与所述比较子单元的第一输入端连接，所述分压滤波子单元用于对所述第一检测信号进行分压滤波，并输出为第一当前电压到所述比较子单元；
11.基准电压输出子单元，所述基准电压输出子单元的输出端与所述比较子单元的第二输入端连接，所述基准电压输出子单元用于设置并提供基准电压；
12.所述比较子单元，所述比较子单元的输出端与所述开关模块的控制端连接，所述比较子单元用于比较所述第一当前电压和所述基准电压，并在所述第一当前电压大于所述
基准电压时，发送所述第一断电信号至所述开关模块。可选地，所述基准电压输出子单元包括第一电阻以及第二电阻；其中：
13.所述第一电阻连接在所述比较子单元与供电电源之间；所述第二电阻连接在所述比较子单元与地之间。
14.可选地，所述比较子单元包括第一比较器、第三电阻以及第四电阻；其中：
15.所述第一比较器的反相输入端与所述分压滤波子单元的输出端连接；所述第一比较器的同相输入端与所述基准电压输出子单元的输出端连接，所述第一比较器的同相输入端还通过所述第三电阻与所述第一比较器的输出端连接；所述第一比较器的输出端通过所述第四电阻与所述供电电源连接，所述第一比较器的输出端为所述过压判断单元的输出端。
16.可选地，所述基准电压输出子单元包括第一二极管、第五电阻以及第六电阻；其中：
17.所述第一二极管的正极与所述采样单元的输出端连接，所述第一二极管的负极连接所述第六电阻的第一端，所述第六电阻的第二端与所述第一比较器的反相输入端连接，所述第六电阻的第二端还通过所述第五电阻接地。
18.可选地，所述欠压判断单元包括第二比较器、可变电阻、第七电阻、第八电阻以及第九电阻；其中：
19.所述第二比较器的同相输入端通过所述第七电阻与所述采样单元的输出端连接，所述第二比较器的同相输入端还通过所述第八电阻与所述第二比较器的输出端连接；
20.所述第二比较器的反相输入端通过所述第九电阻与供电电源连接，所述第二比较器的反相输入端还通过所述可变电阻接地；
21.所述第二比较器的输出端为所述欠压判断单元的输出端。
22.可选地，所述n等于3，所述输入电源为三相电源，每个所述采样判断模块分别连接在所述输入电源的一相输出与所述开关模块之间。
23.可选地，所述开关模块包括继电器、接触器、开关管、第二二极管、第三二极管、第十电阻、第十一电阻以及第十二电阻；其中：
24.所述开关管的控制端通过所述第十电阻接地，所述开关管的控制端还与所述第十一电阻的第一端连接，所述第十一电阻的第二端与所述第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极与所述采样判断模块连接，所述第十一电阻的第二端还通过所述第十二电阻连接供电电源；
25.所述开关管的输出端接地；
26.所述开关管的输入端与所述第三二极管的正极连接，所述第三二极管的负极与所述供电电源连接，所述继电器的线圈与所述第三二极管并联，所述继电器的一组常开触点串联在所述接触器的线圈回路中；
27.所述接触器包括三组常开触点，每组所述常开触点分别连接在所述输入电源的与外接负载之间。可选地，所述电路还包括供电电源，所述供电电源包括降压芯片、第四二极管、第二电容、第三电解电容以及第四电解电容；其中：
28.所述降压芯片的输入端与所述第四二极管的负极连接，所述第四二极管的正极与所述降压整流子单元的输出端连接，所述降压芯片的输入端还与所述第三电解电容的正极
连接，所述第三电解电容的负极接地；
29.所述降压芯片的输出端为所述供电电源的输出端，所述降压芯片的输出端还与所述第四电解电容的正极连接，所述第四电解电容的负极接地，所述降压芯片的输出端还通过所述第二电容接地；
30.所述降压芯片的接地端接地。
31.此外，为实现上述目的，本技术还提供一种过欠压保护装置，所述过欠压保护装置包括壳体和如上所述的过欠压保护电路，所述过欠压保护电路设置于所述壳体内。
32.本技术提出的一种过欠压保护电路及过欠压保护装置。其中，过欠压保护电路通过采样单元对输入电源的电压进行检测，并通过过压判断单元与欠压判断单元判断电路是出现过欠压或缺相，并在出现过欠压或缺相断开输入电源与负载以保护负载，同时在电路正常后能够建立输入电源与负载的连接，使得电路能够自动恢复工作。
附图说明
33.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
34.图1为本技术过欠压保护电路一实施例的功能模块图；
35.图2为本技术过欠压保护电路另一实施例的功能模块图；
36.图3为本技术过欠压保护电路应用在图2实施例中的电路结构图。
37.本技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
38.附图标号说明：
[0039][0040]
具体实施方式
[0041]
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0042]
下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0043]
需要说明，本技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后......)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0044]
另外，在本技术中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
[0045]
本技术实施例提供一种过欠压保护电路，可应用于供电设备后端、或用电设备前端，例如，可以应用于三相不间断电源前端，以保护三相不间断电源。请参见图1，图1为本技术过欠压保护电路一实施例的功能模块图。在该实施例中，过欠压保护电路包括过欠压保护电路包括n个(n≥1且n为整数)采样判断模块200以及开关模块100，采样判断模块200包括采样单元210、过压判断单元220以及欠压判断单元230；采样单元210的采样端与输入电源连接，采样单元210的输出端分别与过压判断单元220的输入端以及欠压判断单元230的输入端连接，过压判断单元220的输出端以及欠压判断单元230的输出端分别与开关模块100的控制端连接，开关模块100连接在输入电源与外接负载之间；其中：
[0046]
采样单元210，用于检测输入电源的电压，并根据检测到的电压分别发送第一检测信号至过压判断单元220以及欠压判断单元230；
[0047]
过压判断单元220，用于根据第一检测信号判断是否出现过压，并在出现过压时，发送第一断电信号至开关模块100；
[0048]
欠压判断单元230，用于根据第一检测信号判断是否出现欠压或缺相，并在出现欠压或缺相时，发送第二断电信号至开关模块100；
[0049]
开关模块100，用于在接收到第一断电信号和/或第二断电信号时断开输入电源与外接负载之间的连接，在未接收到第一断电信号且未接收到第二断电信号时保持输入电源与外接负载之间的连接。
[0050]
过压判断单元220通过采样单元210根据检测到的电压发送的第一检测信号来判断电路是否出现过压，当输入电源出现过压时，控制开关模块100断开输入电源与外接负载之间的连接。
[0051]
欠压判断单元230通过采样单元210根据检测到的电压发送的第一检测信号来判断电路是否出现欠压或缺相，当输入电源出现欠压或缺相时，控制开关模块100断开输入电源与外接负载之间的连接；
[0052]
需要说明的是，采样单元210通过一定的对应关系来将采集到的电压转换为第一
检测信号，如比例关系，同样通过比例关系得到过压阈值对应的第一电压阈值，以及欠压阈值对应的第二电压阈值；过压判断单元220通过将第一检测信号与预设的第一电压阈值进行对比，在第一检测信号大于第一电压阈值时，认为输入电源出现过压，在第一检测信号小于或等于第一电压阈值时，认为电路未出现过压；欠压判断单元230通过将第一检测信号与预设的第二电压阈值进行对比，在第一检测信号小于第二电压阈值时，认为输入电源出现欠压或缺相，在第一检测信号大于或等于第一电压阈值时，认为电路未出现欠压或缺相。
[0053]
参见图2，本实施例中的n为3，即采样判断模块200为三个，输入电源为三相电源，每个采样判断模块200分别连接在输入电源的一相输出与开关模块100之间。
[0054]
开关模块100与输入电源的三相输出以及外接负载的三相供电接口连接。
[0055]
当开关模块100接收到任一采样判断模块200发送的断电信号时，同时断开输入电源的三相输出以及外接负载供电接口的三相输入之间的连接。
[0056]
本实施例通过采样单元210对输入电源的电压进行检测，并通过过压判断单元与欠压判断单元判断电路是出现过欠压或缺相，并在出现过欠压或缺相断开输入电源与负载以保护负载，同时在电路正常后能够建立输入电源与负载的连接，使得电路能够自动恢复工作。
[0057]
进一步地，参见图3，过压判断单元包括基准电压输出子单元221、比较子单元222以及分压滤波子单元223；其中：
[0058]
分压滤波子单元223，分压滤波子单元223的输入端与采样单元210的输出端连接，分压滤波子单元223的输出端与比较子单元222的第一输入端连接，分压滤波子单元223用于对第一检测信号进行分压滤波，并输出为第一当前电压到比较子单元222；
[0059]
基准电压输出子单元221，基准电压输出子单元221的输出端与比较子单元222的第二输入端连接，基准电压输出子单元221用于设置并提供基准电压；
[0060]
比较子单元222，比较子单元222的输出端与开关模块100的控制端连接，比较子单元222用于比较第一当前电压和基准电压，并在第一当前电压大于基准电压时，发送第一断电信号至开关模块100。
[0061]
由于比较子单元222的输入端存在输入范围的要求，因此，为了避免采样单元210输出的第一当前电压超出比较子单元222的输入范围，设置分压滤波子单元223对采样单元210输出的电压进行分压操作，以保证比较子单元222接收到的第一当前电压位于输入范围内。同时分压滤波子单元223还对输出值比较子单元222的第一当前电压进行滤波处理，以滤除干扰噪声。
[0062]
基准电压输出子单元221给比较子单元222提供基准电压。需要说明的是，基准电压不一定是输入电源定义的过压值；基准电压输出子单元221输出的基准电压与分压滤波子单元223的分压比例对应设置；具体地，当输入电源达到过压值时，基准电压与经分压滤波子单元223输出至比较子单元222的第一当前电压一致；可以理解的是，在具体设置基准电压值时，由于实际应用场景以及器件属性等原因，允许当输入电源达到过压值时，基准电压与经分压滤波子单元223输出至比较子单元222的第一当前电压存在一定的误差。
[0063]
基准电压输出子单元221包括第一电阻r1以及第二电阻r2；其中：
[0064]
第一电阻r1连接在比较子单元222与供电电源之间；第二电阻r2连接在比较子单元222与地之间。
[0065]
比较子单元222包括第一比较器u1、第三电阻r3以及第四电阻r4；其中：
[0066]
第一比较器u1的反相输入端与分压滤波子单元223的输出端连接；第一比较器u1的同相输入端与基准电压输出子单元221的输出端连接，第一比较器u1的同相输入端还通过第三电阻r3与第一比较器u1的输出端连接；第一比较器u1的输出端通过第四电阻r4与供电电源连接，第一比较器u1的输出端为过压判断单元的输出端。
[0067]
基准电压输出子单元221包括第一二极管d1、第五电阻r5以及第六电阻r6；其中：
[0068]
第一二极管d1的正极与采样单元的输出端连接，第一二极管d1的负极连接第六电阻r6的第一端，第六电阻r6的第二端与第一比较器u1的反相输入端连接，第六电阻r6的第二端还通过第五电阻r5接地。
[0069]
第一比较器u1的同相输入端接收供电电源400电压经第一电阻r1与第二电阻r2分压后的基准电压，即第一电压阈值；采样单元210输出的第一检测信号经过第一二极管d1后经第六电阻r6以及第五电阻r5进行分压，分压后的第一检测信号通过第一电解电容c1滤波后输出至第一比较器u1的反相输入端；
[0070]
当检测的相电压未过压时，第一比较器u1的同相输入端电压小于反相输入端电压，第一比较器u1输出高电平信号，当检测的相电压过压时，第一比较器u1的同相输入端电压大于反相输入端电压，第一比较器u1输出低电平信号。
[0071]
第三电阻r3为第一比较器u1的正反馈电阻，第一比较器u1输出高电平时，第三电阻r3等同于与第一电阻r1并联，将第一比较器u1的同相输入端的基准电压提高；第一比较器u1输出低电平时，第三电阻r3等同于与第二电阻r2并联，将第一比较器u1的同相输入端的基准电压降低，形成迟滞比较器，防止临界点的震荡。
[0072]
需要说明的是，由于三个采样判断模块中的过压判断单元的第一电压阈值一致，即第一比较器的同相输入端接入的电压一致，因此三个第一比较器的同相输入端可以进行并联。
[0073]
进一步地，欠压判断单元230包括第二比较器u2、可变电阻rp1、第七电阻r7、第八电阻r8以及第九电阻r9；其中：
[0074]
第二比较器u2的同相输入端通过第七电阻r7与采样单元210的输出端连接，第二比较器u2的同相输入端还通过第八电阻r8与第二比较器u2的输出端连接；
[0075]
第二比较器u2的反相输入端通过第九电阻r9与供电电源400连接，第二比较器u2的反相输入端还通过可变电阻rp1接地；
[0076]
第二比较器u2的输出端为欠压判断单元230的输出端。
[0077]
第二比较器u2的反相输入端接收供电电源400电压经第九电阻r9与可变电阻rp1分压后的基准电压，即第二电压阈值；采样单元210输出的第一检测信号经过第七电阻r7输出至第二比较器u2的同相输入端；
[0078]
当检测的相电压未欠压或缺相时，第二比较器u2的同相输入端电压大于反相输入端电压，第二比较器u2输出高电平信号，当检测的相电压欠压或缺相时，第二比较器u2的同相输入端电压小于反相输入端电压，第二比较器u2输出低电平信号。
[0079]
第八电阻r8为第二比较器u2的正反馈电阻，第二比较器u2输出高电平时，第二比较器u2的同相输入端叠加正反馈电压，使得同相输入端的电压提高；第二比较器u2输出低电平时，第二比较器u2的同相输入端叠加正反馈电压，使得同相输入端的电压降低，形成迟
滞比较器，防止临界点的震荡。
[0080]
需要说明的是，由于三个采样判断模块中的欠压判断单元的第二电压阈值一致，即第二比较器的反相输入端接入的电压一致，因此三个第二比较器的反相输入端可以进行并联。
[0081]
进一步地，开关模块100包括继电器k1、接触器(图未示)、开关管q1、第二二极管d2、第三二极管d3、第十电阻r10、第十一电阻r11以及第十二电阻r12；其中：
[0082]
开关管q1的控制端通过第十电阻r10接地，开关管q1的控制端还与第十一电阻r11的第一端连接，第十一电阻r11的第二端与第二二极管d2的正极连接，第二二极管d2的负极与采样判断模块200连接，第十一电阻r11的第二端还通过第十二电阻r12连接供电电源400；
[0083]
开关管q1的输出端接地；
[0084]
开关管q1的输入端与第三二极管d3的正极连接，第三二极管d3的负极与供电电源400连接，继电器k1的线圈与第三二极管d3并联，继电器k1的一组常开触点串联在接触器的线圈回路h1中；
[0085]
接触器包括三组常开触点，每组常开触点分别连接在输入电源与外接负载之间。
[0086]
需要说明的是，本实施例中的开关模块100可以包括三个第二二极管d2，开关模块100分别通过第二二极管d2与三个采样判断模块200连接。
[0087]
本实施例中的开关管q1为三极管，其中，开关管q1的控制端为三极管的基极，开关管q1的输入端为三极管的集电极，开关管q1的输出端为三极管的发射极。可以理解的是，开关管q1还可以采用其它的开关元件，如mos管。
[0088]
当不存在相电压出现过压、欠压或缺相时，所有的第一比较器u1与第二比较器u2均输出高电平，此时，第二二极管d2截止，第十二电阻r12为上拉电阻，开关管q1的控制端接收到高电平，开关管q1导通，继电器k1的线圈通电，继电器k1常开触点闭合，接触器线圈通电，接触器常开触点闭合，输入电源与外接负载连接。
[0089]
当至少一相电压出现过压、欠压或缺相时，对应的第一比较器u1或第二比较器u2输出低电平，此时，第二二极管d2导通，开关管q1的控制端接收到低电平，开关管q1关断，继电器k1的线圈不通电，继电器k1常开触点断开，接触器线圈不通电，接触器常开触点断开，输入电源与外接负载断开。可以理解的是，接触器的三组常开触点分别对应连接输入电源的一相输出以及外接负载的一相输入。
[0090]
第三二极管d3为继电器k1的保护二极管，泄放继电器k1线圈关断时可能产生的高压。
[0091]
进一步地，过欠压保护电路还包括供电电源400，供电电源400包括降压芯片u3、第四二极管d4、第二电容c2、第三电解电容c3以及第四电解电容c4；其中：
[0092]
降压芯片u3的输入端与第四二极管d4的负极连接，第四二极管d4的正极与降压整流子单元的输出端连接，降压芯片u3的输入端还与第三电解电容c3的正极连接，第三电解电容c3的负极接地；
[0093]
降压芯片u3的输出端为供电电源400的输出端，降压芯片u3的输出端还与第四电解电容c4的正极连接，第四电解电容c4的负极接地，降压芯片u3的输出端还通过第二电容c2接地；
[0094]
降压芯片u3的接地端接地。
[0095]
需要说明的是，本实施例中的供电电源400可以包括三个第四二极管d4，供电电源400分别通过第四二极管d4与三个降压整流子单元连接。
[0096]
降压整流子单元输出的整流后的直流电压通过第四二极管d4经第三电解电容c3滤波之后输入至降压芯片u3，降压芯片u3输出的工作电压经第四电解电容c4以及第二电容c2滤波之后给其它部件供电。
[0097]
本实施例能够合理地对输入电源进行检测，并根据检测结果判断输入电源的工作状态，并在输入电源出现过压、欠压或缺相时，及时断开负载，以对负载进行保护。
[0098]
进一步地，采样单元210包括降压整流子单元(未标示)以及采样子单元(未标示)；降压整流子单元的输入端与输入电源连接，降压整流子单元的输出端与采样子单元的输入端连接，采样子单元的输出端为采样单元210的输出端。
[0099]
降压整流子单元，用于将输入电源的交流电降压后转换为直流电；
[0100]
采样子单元，用于将降压整流子单元输出的直流电转换为第一检测信号。
[0101]
进一步地，降压整流子单元包括变压器t1以及整流桥z1；其中：
[0102]
变压器t1的第一输入端与输入电源的一相火线连接，变压器t1的第二输入端与输入电源的零线连接；变压器t1的第一输出端与整流桥z1的第一交流端连接，变压器t1的第二输出端与整流桥z1的第二交流端连接；整流桥z1的正极与采样子单元的输入端连接，整流桥z1的负极接地。
[0103]
变压器t1将输入电源的交流电进行降压处理；整流桥z1用于将降压处理后的交流电转换为直流电后输出至采样子单元。
[0104]
进一步地，采样子单元包括第十三电阻r13、第十四电阻r14以及第五电解电容c5；其中：
[0105]
第十三电阻r13的第一端与降压整流子单元的输出端连接，第十三电阻r13的第二端分别与过压判断单元220以及欠压判断单元230连接；第十三电阻r13的第二端还通过第十四电阻r14接地，第十三电阻r13的第二端还与第五电解电容c5的正极连接，第五电解电容c5的负极接地。
[0106]
降压整流子单元输出的直流电经过第十三电阻r13与第十四电阻r14分压之后输出至过压判断单元220以及欠压判断单元230；第五电解电容c5为滤波电容。
[0107]
本技术还保护一种过欠压保护装置，该过欠压保护装置包括壳体和过欠压保护电路，该过欠压保护电路的结构可参照上述实施例，在此不再赘述。理所应当地，由于本实施例的过欠压保护装置采用了上述过欠压保护电路的技术方案，因此该过欠压保护装置具有上述过欠压保护电路所有的有益效果。
[0108]
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、物品或者系统不仅包括那些要素，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、物品或者系统所固有的要素。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、物品或者系统中还存在另外的相同要素。上述本技术实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0109]
以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例
对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均应包含在本技术的保护范围之内。