具有继电特性的电压异常保护装置
阅读：0发布：2021-06-06
专利汇可以提供具有继电特性的电压异常保护装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型属于一种具有继电特性的 电压 异常保护装置，可对供电单元及设备提供过电压、 低电压 保护。与同类已有 专利 、技术相比，过电压、低电压触发 电路 由集成 施密特触发器 设计构成，有突出的继电特性。动作返回系数可调，电压 采样 采取直采方式，过电压、低电压触发器的高输入阻抗使得装置具有较高的采样 精度 ，延时动作、瞬时返回的出口延时电路可躲过正常的电压 波动 使装置不致误动出口，装置可靠性高、耗电省，可做为独立供电单元的理想 电压保护 装置。，下面是具有继电特性的电压异常保护装置专利的具体信息内容。
1.一种具有继电特性的电压异常保护装置，其特征为由降压、整流、稳压电路，电压采样电路，恒流及基准电压电路，过电压施密特触发器，低电压施密特触发器，逻辑电路，出口延时回路，驱动及出口电路共同组成，降压、整流、稳压电路输出5V电压供给装置工作电源，恒流及基准电压电路T1发射极输出基准电压分别与过电压施密特触发器W3、R9一端及低电压施密特触发器W4一端连接，电压采样电路W1、W2滑动头分别与过电压施密特触发器R6一端及低电压施密特触发器R10一端连接，过电压施密特触发器输出与逻辑电路D9正极连接，低电压施密特触发器输出与逻辑电路D10正极连接，逻辑电路输出与出口延时电路R12一端连接，出口延时电路输出与驱动及出口电路R16一端连接。
2.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于过电压施密特触发器由电阻R6、R7、R8、R9、电位器W3、集成运放1/4IC1A、1/4IC1B构成，R6一端接电压采样W1输出，另一端接1/4IC1A反相端，R7、W3串联接在1/4IC1A输出与T1发射极之间，W3滑动头接1/4IC1A同相端，R8接在
1/4IC1A输出与1/4IC1B反相端之间，R9接在1/4IC1B同相端与T1发射极之间。
3.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于低电压施密特触发器由电阻R10、R11、电位器W4、集成运放1/4IC1C构成，R10一端接电压采样W2输出，另一端接1/4IC1C反相端，R10、W4串连接在1/4IC1C输出与T1发射极之间，W4滑动头接1/4IC1C同相端。
4.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于恒流及基准电压电路由电阻R3、R4、R5、二极管D6、发光二极管LED2、晶体管T1构成，R3接+5V电源与T1基极间，R4接+5V电源与T1集电极之间，R5接T1发射极与地之间，二极管D6与发光二极管LED2串联接在T1基极与地之间。
5.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于电压采样电路由二极管D1、电阻R1、电位器W1、W2、电容器C1、C2构成，W1、W2并联后一端接220V地线，另一端与R1一端相连，R1另一端接D1负极，D1正极接220V相线，C1正极接W1滑动头，负极接地、C2正极接W2滑动头，负极接地，W1滑动头接过电压施密特触发器R6一端，W2滑动头接低电压施密特触发器R10一端。
6.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于出口延时电路由电阻R12、R13、R14、R15、电位器W5、晶体管T2、晶体管T3、电容器C5、稳压管二极管DW构成，R12接逻辑电路输出与晶体管T2基极之间，R13接+5V电源与T1集电极之间，R14接T2集电极与T3基极之间，R15与W5串接接在+5V与T3集电极之间，C5正极接T3集电极，C5负极接地，稳压二极管DW一端接C5正极，另一端与驱动及出口电路R16相连。
具有继电特性的电压异常保护装置
技术领域
[0001] 本实用新型技术领域属电学紧急保护电路装置。该实用新型涉及一种具有继电特性的电压异常保护装置，它是对目前已有同类技术、装置做出分析后针对存在的不足而做的完善设计。
背景技术
[0002] 在本实用新型专利提出前，现有的电压异常保护装置及同类技术其核心单元过电压、低电压判别有利用采样值变化改变晶体管工作状态实现的，有利用非门(集成反相器)的电压传输特性使非们翻转实现的，大多数是利用集成运算放大器接成电压比较器形成，利用比较采样值与基准值大小使运算放大器输出状态改变来判断实现。利用上述原理构成的电压异常保护装置其动作特性无继电特性，触发单元无回差特性，动作返回值几乎为同一个值，存在在动作整定值附近装置出口不停的动作返回抖动现象。这在以采用电压比较构成的触发单元装置中尤为明显。同时，构成电压比较器的基准电压采用简单的电阻分压，未充分考虑装置工作电压波动引起基准电压变化对装置动作返回电压值的影响。其它方面，对在发生事故过电压380V下装置本身运行承受能力也未充分考虑。存在上述不足的已有专利技术有：专利号为01245603的自保护式全自动过欠电压保护器。申请(专利)号为200810300303的过电压保护电路。申请(专利)号为200510085413.5的欠电压保护装置。专利号为200820001215的过电压保护装置等。它们基本构成了现有技术的主体。 发明内容
[0003] 为了克服现有电压异常保护专利技术及相近技术动作特性无继电特性，触发单元无回差特性，电压比较器采样精度低等不足，本实用新型提供了一种“具有继电特性的电压异常保护装置”。装置可对供电单元及设备提供过电压、低电压保护。过电压、低电压动作有突出的继电特性及回差特性，动作、返回系数可调。过电压、低电压触发器的高输入阻抗及电压采样的直采方式使装置具有较高的采样精度，延时动作、瞬时返回的出口延时电路可躲过正常的电压波动使装置不致误动出口，可做为独立供电单元的理想电压保护装置。 [0004] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：保护装置由降压、整流、稳压电路，电压采样电路，恒流及基准电压电路，过电压施密特触发器，低电压施密特触发器，逻辑电路，出口延时回路，驱动及出口电路共同组成。过电压施密特触发器由电阻R6、R7、R8、R9、电位器W3、集成运放1/4IC1A、1/4IC1B构成，R6一端接电压采样W1输出，另一端接1/4IC1A反相端，R7、W3串联接在 1/4IC1A输出与T1发射极之间，W3滑动头接1/4IC1A同相端，R8接在1/4IC1A输出与1/4IC1B反相端之间，R9接在1/4IC1B同相端与T1发射极之间。低电压施密特触发器由电阻R10、R11、电位器W4、集成运放1/4IC1C构成，R10一端接电压采样W2输出，另一端接1/4IC1C反相端，R10、W4串连接在1/4IC1C输出与T1发射极之间，W4滑动头接1/4IC1C同相端。恒流及基准电压电路由电阻R3、R4、R5、二极管D6、发光二极管LED2、晶体管T1构成，R3接+5V电源与T1基极间，R4接+5V电源与T1集电极之间，R5接T1发射极与地之间，二极管D6与发光二极管LED2串联接在T1基极与地之间。电压采样电路由二极管D1、电阻R1、电位器W1、W2、电容器C1、C2构成，W1、W2并联后一端接220V地线，另一端与R1一端相连，R1另一端接D1负极，D1正极接220V相线，C1正极接W1滑动头，负极接地、C2正极接W2滑动头，负极接地，W1滑动头接过电压施密特触发器R6一端，W2滑动头接低电压施密特触发器R10一端。
出口延时电路由电阻R12、R13、R14、R15、电位器W5、晶体管T2、晶体管T3、电容器C5、稳压二极管DW构成，R12接逻辑电路输出与晶体管T2基极之间，R13接+5V电源与T1集电极之间，R14接T2集电极与T3基极之间，R15与W5串接接在+5V与T3集电极之间，C5正极接T3集电极，C5负极接地，稳压二极管DW一端接C5正极，另一端与驱动及出口电路R16相连。
出口延时电路由电阻R12、R13、R14、R15、电位器W5、晶体管T2、晶体管T3、电容器C5、稳压二极管DW构成，R12接逻辑电路输出与晶体管T2基极之间，R13接+5V电源与T1集电极之间，R14接T2集电极与T3基极之间，R15与W5串接接在+5V与T3集电极之间，C5正极接T3集电极，C5负极接地，稳压二极管DW一端接C5正极，另一端与驱动及出口电路R16相连。
[0005] 当市电供电电压异常如发生过电压或低电压时，供电采样电压经与基准电压比较至逻辑电路，经出口延时环节驱动出口继电器动作，切断设备供电电源，达到保护设备安全的目的。
[0007] 图1为本实用新型“具有继电特性的电压异常保护装置”的原理方框图。 [0008] 图2为本实用新型“具有继电特性的电压异常保护装置”的原理电路图。 [0009] 图1原理方框图由降压、整流、稳压电路，电压采样电路，恒流及基准电压电路，过电压施密特触发器，低电压施密特触发器，逻辑电路，出口延时电路，驱动及出口电路组成。该图说明了装置电路的组成，各电路之间的连接关系。
[0010] 图2原理电路图是对应于图1原理方框图各电路的具体构成，是具体实施可操作的装置电路图。
具体实施方式
[0011] 图1为本实用新型所提供的“具有继电特性的电压异常保护装置”的原理方框图。它由降压、整流、稳压电路，电压采样电路，恒流及基准电压电路，过电压施密特触发器，低电压施密特触发器，逻辑电路，出口延时回路，驱动及出口电路组成。降压、整流、稳压电路为整个保护装置提供+12V驱动电源及 +5V工作电源，电压采样电路分别给过电压施密特触发器，低电压施密特触发器提供反映供电单元输入电压变化的采样输入电压信号，恒流及基准电压电路除对装置运行状态做出指示外，恒流电路产生的恒定电流在定值电阻上形成的恒定电压分别向过电压及低电压施密特触发器提供恒定的基准电压，过电压施密特触发器及低电压施密特触发器为本装置的核心电路，其作用为对供电单元市电电压异常作出判断，当供电电压大于过电压整定值或小于低电压整定值时分别由各自触发器输出高电位信号到逻辑电路并经过后续出口延时及驱动出口电路动作于跳闸。当供电电压小于过电压整定值或大于低电压整定值时，对应过电压、低电压施密特触发器返回输出低电位信号。逻辑电路为与门逻辑，无论是过电压施密特触发器出口还是低电压施密特触发器出口，其均输出高电位动作信号到后续电路。出口延时电路为一个延时动作、瞬时返回并且延时动作时间可调的时限电路，对于供电单元正常的瞬间电压波动、大负荷启动引起的瞬间低电压，致过电压、低电压施密特触发器动作予以躲过而不出口。对于异常的过电压及低电压则经延时后出口动作跳闸。驱动及出口回路的作用是对跳闸信号进行放大并驱动出口使继电器可靠动作。
[0012] 图2为本实用新型“具有继电特性的电压异常保护装置”的原理电路图。该电路包括一个由降压变压器B(其一次绕组额定电压为380V，正常运行电压220V)，全波整流二极管D2～D5，电容C3组成的降压、整流、滤波电路，其输出+12V(不经稳压)提供驱动及出口电路工作电源，同时+12V经三端集成稳压块7805及电容C4输出稳定+5V电压作为电路工作电源。由电阻R3、R4、R5、发光二极管LED2、二极管D6、晶体三极管T1组成的恒流及基准电压电路，LED2作装置正常运行指示，该电路产生的恒定电流在电阻R5上形成压降作为过电压、低电压施密特触发器基准电压。由二极管D1，电阻R1，微调电阻W1、W2，电容C1、C2组成的电压采样电路，供电电压直接经D1半波整流，R1降压，由微调电位器W1、W2中间头输出并经电容C1、C2滤波分别提供给过电压及低电压施密特触发器输入回路，该电压可直接反映供电电压变化，同时由于过电压、低电压施密特触发器采用集成运算放大器，其输入阻抗很高，该触发器动作翻转对采样电压影响可忽略不计，从而保证了整套装置具有很高的采样精度。由电阻R6、R7、R8、R9，二极管D7、D8，微调电位器W3，集成运放1/4IC1A、1/4IC1B组成的过电压施密特触发器电路作为过电压判据回路，当供电电压大于整定值时其1/4IC1B输出高电位，供电电压恢复正常时1/4IC1B输出低电位。由电阻R10、R11，微调电位器W4，集成运放1/4IC1C组成的低电压施密特触发器电路作为低电压判据回路，当供电电压小于整定值时其
1/4IC1C输出高电位，供电电压恢复正常时1/4IC1C输出低电位。由二极管D9、D10，电阻R12组成的逻辑电路。由电阻R13、R14、R15，微 调电位器W5，电容器C5，稳压管二极管DW，晶体管T2、T3组成的出口延时电路。由电阻R16、继电器J、二极管D11、晶体管T4组成的驱动及出口电路。对于由于供电电压异常致保护出口动作的报警指示电路则由出口继电器常开接点J，电阻R2，发光二极管LED1组成。
1/4IC1C输出高电位，供电电压恢复正常时1/4IC1C输出低电位。由二极管D9、D10，电阻R12组成的逻辑电路。由电阻R13、R14、R15，微 调电位器W5，电容器C5，稳压管二极管DW，晶体管T2、T3组成的出口延时电路。由电阻R16、继电器J、二极管D11、晶体管T4组成的驱动及出口电路。对于由于供电电压异常致保护出口动作的报警指示电路则由出口继电器常开接点J，电阻R2，发光二极管LED1组成。
[0013] 装置动过程如下：当供电单元供电电压正常时，供电电压经D1半波整流，R1降压在微调电位器W1、W2上取得采样电压，经W1、W2滑动头及电容C1、C2滤波后分别经R6、R10接至过电压、低电压施密特触发器反相输入端，调整W1阻值使得正常时过电压施密特触发器1/4IC1A反相端电压低于同相端电压，1/4IC1A输出高电位，经1/4IC1B反相，1/4IC1B输出低电位。调整W2阻值使得正常时低电压施密特触发器1/4IC1C反相端电压高于同相端电压，1/4IC1C亦输出低电位，经过由D9、D10组成的与门逻辑电路，晶体管T2基极为低电位，T2截止，T2集电极为高电位，经电组R14，晶体管T3饱和导通，T3集电极为低电位，电容C5上电压约为0V，稳压二极管DW不击穿，驱动及出口电路晶体管T4截止，出口继电器J失磁，供电市电电压通过J的常闭接点给用户及设备正常供电。
[0014] 当供电单元电压升高即发生过电压时，W1滑动头采样电压升高，采样电压经过电阻R6加到过电压施密特触发器集成运放1/4IC1A反相端，由于W1滑动头输出端电压预先调到与过电压整定值相对应的施密特触发器临界启动电压上，也就是说，只要供电电压升高到过电压整定值及以上时，加到1/4IC1A反相端电压大于同相端电压(该同相端电压由1/4IC1A输出电压与基准电压经电阻R7、电位器W3分压取得)，1/4IC1A立即翻转，输出由动作前的高电位变为低电位，经1/4IC1B反相器反相，1/4IC1B输出高电位，经逻辑电路二极管D9、晶体管T2导通，晶体管T3瞬时截止，电容C5通过电阻R15、可调电位器W5充电，当C5上电压上升到大于稳压二极管DW击穿电压时，DW击穿，晶体管T4饱和导通，出口继电器J动作，其常闭接点断开，供电单元供电电源被切除。另外通过出口继电器J常闭接点及电阻R2、发光二极管LED1回路，LED1被点亮，发出电压异常报警指示。上述由发生过电压致过电压施密特触发器动作，1/4IC1B输出高电位，T3截止至电容C5充电至DW击穿电压使出口继电器J动作这段时间为装置延时动作时间。对于过电压施密特触发器，1/4IC1A同相端电压为在发生过电压前1/4IC1A输出的高电位与基准电压经R7、W3分压值，供电电压大于整定电压即发生过电压时，同以上分析，1/4IC1A输出端瞬时由原来高电位变为低电位，该低电位与基准电压通过R7、W3分压加到1/4IC1A同相端电压比过电压以前更低，在输入采样电压不变的情况下，电路强烈的正反馈特性使施密特触发器瞬间翻转变态，其输出特性具有继电特性，这是区别于一般电压比较器的主要优点。
[0015] 当供电电压下降恢复到过电压整定值附近时，由于这时过电压施密特触发 器同相端电压由过电压发生前的高电位与基准电压经R7、W3分压变为由过电压动作后的低电位与基准电压经R7、W3分压，即当供电电压下降恢复到过电压整定值时，1/4IC1A反相端电压仍高于同相端电压，触发器不翻转，待供电单元电压继续下降到比过电压整定值再低一个值时，过电压施密特触发器动作翻转，1/4IC1A输出变为高电位，1/4IC1B输出变为低电位，晶体管T2截止，T3导通，C5上电压通过T3的集电极、发射极瞬间放电完毕，DW恢复阻断，晶体管T4瞬时截止，J失磁，其常闭接点接通，供电单元恢复正常供电，J常开接点断开，LED1熄灭。由以上分析可知，过电压施密特触发器动作电压与返回电压不相等，并且返回电压小于动作电压即触发器具有回差特性，其返回电压与动作电压之比为返回系数，其差值可通过微调W3阻值进行调节，过电压施密特触发器的这一特性可保证供电电压在动作值附近变化时装置不致频繁发生抖动现象，这是该触发器区别于一般电压比较器的另一大优点。 [0016] 对于发生的非正常电压升高如电网电压的瞬间升高，过电压施密特触发器1/4IC1A动作，经1/4IC1B反相器反相，晶体管T2瞬时导通，T3瞬时截止，C5经R5、W5充电，由于瞬间电压升高波动一般时限较短，不等电容器C5上电压充电至稳压二极管DW击穿电压前，供电电压恢复正常，过电压施密特触发器返回，T2又变为截止，T3变为饱和导通。C5上电压通过T3的集电极、发射极瞬时放电，DW不被击穿，晶体管T4不饱和导通，J不出口，装置具有躲过正常电压瞬时升高波动功能。
[0017] 当供电单元供电电压由正常值开始降低发生低电压时，W2采样电压降低，采样电压经电阻R10加到低电压施密特触发器集成运放1/4IC1C反相端，由于W2滑动输出端电压预先调到与低电压整定值相对应的施密特触发器临界启动电压上，只要供电电压降低到低电压整定值及以下时，加到1/4IC1C反相端电压小于同相端电压(该同相端电压由1/4IC1C输出电压与基准电压经电阻R11、电位器W4分压取得)，低电压施密特触发器翻转，1/4IC1C输出由低电位变为高电位，1/4IC1C同相端电压由低电压动作前的低电位与基准电压分压变为翻转后的高电位与基准电压分压，1/4IC1C同相端电压升高，在保持输入反相端电压不变的情况下电路强烈的正反馈特性使得低电压施密特触发器瞬时翻转，其输出特性同样具有继电特性。该触发器动作后1/4IC1C输出高电位进入与门逻辑电路输入，动作过程与过电压施密特触发器动作相同，出口J动作切断供电单元供电电压，并由装置LED1报警。当供电电压恢复其值上升到低电压整定值时，其1/4IC1C同相端电压由动作前的1/4IC1C输出低电位与基准电压分压变为动作后的1/4IC1C输出高电位与基准电压分压，1/4IC1C同相端电压升高，1/4IC1C不动作翻转，只有当供电电压继续上升到某一值达到1/4IC1C反相端电压高于同相端电压时，低电压施 密特触发器才发生翻转，并且具有继电特性。与过电压施密特触发器类同，低电压施密特触发器动作电压小于返回电压，该触发器同样具有回差特性，其动作电压与返回电压之比为返回系数。低电压施密特触发器动作返回电压差值可通过W4进行调整。
其上述回差特性亦可防止供电电压在低电压整定值附近变化时，装置不致频繁发生抖动现象。
其上述回差特性亦可防止供电电压在低电压整定值附近变化时，装置不致频繁发生抖动现象。
[0018] 对于非正常的电压降低如电网电压的瞬间降低，启动大负荷引起的瞬间电压下降现象使供电电压低于低电压施密特触发器动作电压时，该触发器同样翻转动作，1/4IC1C输出高电位，晶体管T2饱和导通，T3截止，C5通过电阻R15、可调电阻W5充电，由于瞬间电压下将波动时间较短，不等电容器C5上电压充到稳压二极管DW击穿电压由于供电电压恢复正常，低电压施密特触发器返回，1/4IC1C输出低电位，T2截止，T3导通，C5上电压通过T3的集电极、发射极瞬间放电，DW不被击穿，出口电路不动作。
[0019] 本保护装置调试可按以下几步进行，根据用电设备对供电电压的要求，首先确定过电压、低电压整定动作值(一般过电压整定为额定电压的110％，低电压整定为额定电压的90％，也可不同)，通电测量装置+12V及+5V电压正常，分别将过电压采样微调电阻W1中间头调到最下端，低电压采样微调电阻W2中间头调到最上端，过电压、低电压施密特触发器微调电阻W3、W4调到适当位置，调节加入供电单元的输入电压，当电压升高到过电压整定值时，调W1使阻值增大直至过电压施密特触发器1/4IC1B输出端由低电位变为高电位，该电压为过电压单元的动作电压，再减小供电输入电压使1/4IC1B输出端由高电位变为低电位，其对应电压为过电压单元的返回电压，该单元动作电压与返回电压差值一般控制在5V左右，由W3进行调节。低电压单元的整定是待过电压单元整定完成后，减小加入供电单元的输入电压至低电压整定值，调W2使其阻值减小直至低电压施密特触发器1/4IC1C输出端由低电位变为高电位，该电压为低电压单元的动作电压，再增大供电输入电压使1/4IC1C输出端由高电位变为低电位，其对应电压为低电压单元返回电压值。同过电压单元的动作值与返回值，该低电压单元低电压动作值、返回值的差值一般也控制在+5V左右，由W4进行调节。对于延时动作、瞬时返回的出口延时电路的调整是待过电压、低电压分别整定调整完后，调节加入供电单元的电压大于过电压整定值或小于低电压整定值，调整W5阻值，使装置由上电至出口继电器动作时间等于欲延时整定时间即可。
[0020] 本实用新型电路构成以集成电路为主，可靠性较高，与已有装置、专利技术相比保护精度高，继电特性突出，其回差特性使得装置在供电电压动作值附近波动时出口不会发生抖动现象，同时电压动作返回值可调。本实用新型能独立成为一种产品，可作为独立供电单元的理想电压保护。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 具有负电压辅助的存储器电路 | 2020-07-11 | 0 |
| 显示装置的控制电路及信号转换电路 | 2020-11-20 | 2 |
| 手写输入装置 | 2020-08-13 | 2 |
| 基于血管支架的体内无线通信装置和无线通信系统 | 2020-12-07 | 0 |
| 大功率热梯度化学气相渗透工艺系统监控装置及监控方法 | 2021-12-28 | 2 |
| 一种基于恒流源驱动的发动机测控系统 | 2020-10-30 | 0 |
| 一种防止电子产品误触发电路 | 2020-05-23 | 2 |
| 智能桌柜 | 2020-05-08 | 0 |
| Esd protecting circuit and semiconductor device including the same | 2021-02-27 | 0 |
| Shift register and semiconductor display device | 2021-10-06 | 1 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈