一种输入交流电源过压保护单元、过压保护方法和空调机与流程

1.本发明涉及交流电源过压保护技术领域，尤其涉及一种输入交流电源过压保护单元、过压保护方法和空调机。


背景技术：

2.现在，空调等电器已经得到了广泛的普及，并且，随着科技的发展，电器的种类也越来越多，例如，在家庭里，很多过去手动操作、通过煤气炉等进行的家务现在都通过各种电器实现。但是，随着家用电器的增多，用电量也越来越大，导致电压不稳。
3.无论是家庭还是公共用电，目前大多数工业区以及部分城市商业中心和住宅入户电源为三相电源，其线电压为380v，相电压为220v。市场上售卖的空调大部分采用单相供电方式，经常会因为误操作等，售后安装时误接三相电源，则输入空调电源电压为380v，远高于额定电压220v，空调内部工作电路因无法承受三相电压而损坏。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在提供一种输入交流电源过压保护单元，采用输入交流电源过压保护单元，在单元中设置了电压检测和比较电路，实时监测判断电压是否超出指定电压，根据情况进行过压保护操作，解决了电压超压，损坏电器等的问题。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
6.一种输入交流电源过压保护单元，包括：电源降压模块，包括第一输入端和第一输出端，所述第一输入端与外部电源电连接，通过所述第一输入端输入外部交流电压经过所述第一输出端输出12v电压；
7.电压检测模块，包括第二输入端和第二输出端，所述第二输入端与所述外部电源电连接；
8.通过所述第二输入端输入外部电源电压v
ac
，经过所述电压检测模块后产生比较输出电压vs；
9.负载保护模块，与所述外部电源电连接，并且，与所述第一输出端和所述第二输出端电连接。所述负载保护模块设有电源输出端，通过所述电源输出端连接负载；
10.所述负载保护模块包括通断器，所述通断器的一端与所述外部电源的火线连接，另一端与所述负载电连接；
11.通过所述比较输出电压vs与指定电压值比较的结果，获取所述外部电源电压v
ac
是否超压的判断结果，控制所述通断器的电连接与切断动作。
12.进一步的，所述外部电源电压v
ac
通过第一整流元件，通过第一电容稳压后获得峰值电压v
dc
。
13.进一步的，第一电容与串联的第一电阻和第二电阻并联，在两个所述电阻之间的连接点获得电压检测输出信号vs；
[0014]vs
和v
ac
的关系为：
[0015][0016]
进一步的，所述电压检测模块还包括可控精密稳压源，所述电压检测输出信号vs输出到所述可控精密稳压源，所述可控精密稳压源的另一端为所述第二输出端；
[0017]
通过比较vs与所述指定电压值比较的结果控制所述可控精密稳压源的通断。
[0018]
进一步的，所述电源降压模块包括第二电容、第二整流元件和第三整流元件、电解电容、12v稳压二极管；
[0019]
其中，所述第三整流元件、所述电解电容和所述12v稳压二极管并联后的一端与地电连接。
[0020]
进一步的，所述通断器为常闭继电器。
[0021]
进一步的，所述负载保护模块还包括三极管和串联的第三电阻和第四电阻；
[0022]
所述三极管的发射极和所述第三电阻的第一端连接到所述第一输出端；
[0023]
所述三极管的集电极与所述通断器电连接；
[0024]
所述第四电阻的第一端与所述第二输出端的连接；
[0025]
所述第三电阻的第二端和所述第四电阻的第二端连接的连接端与所述三极管的基极连接。
[0026]
一种输入交流电源过压保护方法，其特征在于，通过如上述任意一项所述的输入交流电源过压保护单元进行过压保护的方法，包括：
[0027]
s100、生成12v电压，通过电源降压模块(100)中的第二电容(c1)对输入的外部电源进行限流和降压，通过第二整流元件(d1)对交流电进行半波整流，当稳压管(q1)两端电压高于12v时,稳压管反向击穿，使稳压管(q1)电压钳位在12v；
[0028]
s200、检测外部电源电压，通过电压检测模块检测外部输入的电源电压值，判断所述外部电源电压是否超过指定电压值；
[0029]
s300、根据判断的外部电源电压的超压的结果，控制常闭继电器的通断，实现过压保护。
[0030]
进一步的，在步骤s200中，包括：
[0031]
s210、交流电压vac通过第一整流元件(d2)进行半波整流；
[0032]
s220、通过第一电容(c2)进行稳压，所述第一电容(c2)两端电压值vdc为交流电压v
ac
峰值，电压检测输出信号为vs，测v
dc
、vs、v
ac
之间的关系为：
[0033][0034][0035]
通过公式(2)和公式(3)获得公式(1)；
[0036]
s230、当输入参考极电压vs＞2.5v时，阴极和阳极导通；当输入参考极电压vs≤2.5v时，阴极和阳极断开。
[0037]
一种空调机，包括：
[0038]
输入交流电源过压保护单元，为上述任意一项所述的输入交流电源过压保护单元；
[0039]
所述输入交流电源过压保护单元设置于所述空调机的内部，包括电源输入端和电
源输出端，所述电源输入端连接外部电源，所述电源输出端为第三输出端，所述第三输出端与所述空调机的电源输入端电连接。
[0040]
相对于现有技术，本发明所述的一种输入交流电源过压保护单元，具有以下优势：
[0041]
本技术方案优点在于采用输入交流电源过压保护单元，在单元中设置了电压检测和比较电路，实时监测判断电压是否超出指定电压，根据情况进行过压保护操作，避免电压超压，防止损坏电器。
附图说明
[0042]
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0043]
图1为本发明实施例所述的输入交流电源过压保护单元的电路示意图。
[0044]
附图标记说明：
[0045]
100-电源降压模块，200-电压检测模块，300-负载保护模块，310-通断器，c1-第二电容，c2-第一电容，d1-第二整流元件，d2-第一整流元件，d3-第三整流元件，e1-电解电容，q1-稳压管，q2-三极管，r2-第三电阻，r3-第四电阻，r4-第一电阻，r5-第二电阻，tl431-可控精密稳压源，e-r4和r5连接点，f-第二输出端，g-第一输出端，h-r2和r3之间的连接点。
具体实施方式
[0046]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0047]
在本发明中涉及“第一”、“第二”、“上”、“下”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”、“上”、“下”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，当实施例之间的技术方案能够实现结合的，均在本发明要求的保护范围之内。
[0048]
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0049]
如图1所示，一种输入交流电源过压保护单元，其特征在于，包括：
[0050]
电源降压模块100，包括第一输入端和第一输出端g，所述第一输入端与外部电源电连接，通过所述第一输入端输入外部交流电压经过所述第一输出端g输出12v电压；
[0051]
电压检测模块200，包括第二输入端和第二输出端f，所述第二输入端与所述外部电源电连接；
[0052]
通过所述第二输入端输入外部电源电压vac，经过所述电压检测模块后产生比较输出电压vs；
[0053]
负载保护模块300，与所述外部电源电连接，并且，与所述第一输出端g和所述第二输出端f电连接。所述负载保护模块300设有电源输出端，通过所述电源输出端连接负载。
[0054]
所述负载保护模块包括通断器310，所述通断器310的一端与所述外部电源的火线连接，另一端与所述负载电连接；
[0055]
通过所述比较输出电压vs与指定电压值比较的结果，获取所述外部电源电压vac是否超压的判断结果，控制所述通断器的电连接与切断动作。
[0056]
通过电源降压模块100将输入的外部电源电压降压到12v输入到负载保护模块300，用于控制通断器310的通断。通过电压检测模块200检测并比较输入到负载保护模块300的电压是否超过12v，如果判断电压小于等于12v，说明外部电源电压保持在22v市电允许阈值范围内，保持通断器310闭合。如果判断电压大于12v，说明外部电源电压超过了220v市电允许阈值范围，则认为输入电压超压，通过负载保护模块300控制通断器310断开，切断外部电源对负载的供电。采用输入交流电源过压保护单元，在单元中设置了电压检测和比较电路，实时监测判断电压是否超出指定电压，根据情况进行过压保护操作，避免电压超压，防止损坏电器。
[0057]
具体的，所述外部电源电压v
ac
通过第一整流元件d2，通过第一电容c2稳压后获得峰值电压v
dc
。
[0058]
第一整流元件d2对交流电压v
ac
进行半波整流，第一电容c2进行稳压，在第一电容c2的电压值vdc为交流电压vac峰值。
[0059]
第一电容c2与串联的第一电阻r4和第二电阻r5并联，在两个所述电阻之间的连接点e获得电压检测输出信号vs。
[0060]vs
和v
ac
的关系为：
[0061][0062]
其中，测得v
dc
与vs和v
ac
之间的关系如以下公式2和公式3
[0063][0064][0065]
通过公式2和公式3推导出公式1。
[0066]
进一步地，所述电压检测模块还包括可控精密稳压源tl431，所述电压检测输出信号vs输出到所述可控精密稳压源tl431，所述可控精密稳压源tl431的另一端为所述第二输出端f。通过比较vs与所述指定电压值比较的结果控制所述可控精密稳压源tl431的通断。
[0067]
根据可控精密稳压源tl431的特征，当输入参考极电压vs＞2.5v时，阴极和阳极导通；当输入参考极电压vs≤2.5v时，阴极和阳极断开。作为一个实施例，例如，r4选择5.1k，r5选择700k，通过公式1计算，即当v
ac
＞244v时tl431阴极和阳极导通；当v
ac
≤244v时，tl431阴极和阳极断开。
[0068]
具体的，所述电源降压模块包括第二电容c1、第二整流元件d1和第三整流元件d3、电解电容e1、12v稳压二极管q1。其中，所述第三整流元件d3、所述电解电容e1和所述12v稳压二极管并联后的一端与地电连接。
[0069]
第二电容c1为薄膜电容，因第二电容c1能通过交流电，其两端施加交流电压时等效阻抗为z＝1/2πfc。其中f为交流电源频率，常用市电为50hz，c1电容根据实际需求选取，作为一个实施例，在本实施例中，c1取1uf，计算c1阻抗z＝1/2π*50hz*1uf＝3.185kω，当输入零火线间电压v
ac
为220v时，流过c1最大电流i＝220v/z＝220v/3.185k＝69ma。因此，第二电容c1在本电路中作用为限流和降压。
[0070]
第二整流元件d1作用是对经过降压后的交流电进行半波整流。当稳压管q1两端电压高于12v时,稳压管反向击穿，使q1电压钳位在12v。由于第二电容c1限流作用，稳压管q1
反向击穿峰值电流小于vac/z，因此不会因过流击穿。电解电容e1作用为稳压和滤波，防止12v电压产生较大波动，其大小根据实际需求选取，本列选470uf。第三整流元件d3作用是在交流电压负半周提供一个导通回路。第二整流元件d1、zd2可选常规整流二极管如1n4007等。
[0071]
作为优选方式，所述通断器310为常闭继电器。
[0072]
所述负载保护模块300还包括三极管q2和串联的第三电阻r2和第四电阻r3。所述三极管q2的发射极和所述第三电阻r2的第一端连接到所述第一输出端g。所述三极管q2的集电极与所述通断器310电连接。所述第四电阻r3的第一端与所述第二输出端f的连接。所述第三电阻r2的第二端和所述第四电阻r3的第二端连接的连接端h与所述三极管q2的基极连接。
[0073]
外部输入电源的零火线上负载由一个常闭继电器控制，当输入交流电压过压时，常闭继电器动作断开，负载不得电，实现过压保护。常闭继电器是否动作由pnp三极管q2控制。
[0074]
当ac电压高于保护电压值244v时：tl431阴极和阳极导通，电阻r2和r3对12v电源分压后输入三极管基极，此时三极管q2基极电压低于发射极，因此导通，常闭继电器动作，触电断开，负载不得电，实现过压保护；
[0075]
当ac电压低于保护电压值244v时，tl431阴极和阳极断开，三极管q2基极电压等于发射极电压，三极管不导通，常闭继电器保持吸合状态，负载正常得电。
[0076]
一种输入交流电源过压保护方法，通过上述任意一项所述的输入交流电源过压保护单元进行过压保护的方法，包括：
[0077]
s100、生成12v电压，通过电源降压模块100中的第二电容c1对输入的外部电源进行限流和降压，通过第二整流元件d1对交流电进行半波整流，当稳压管q1两端电压高于12v时,稳压管反向击穿，使稳压管q1电压钳位在12v；
[0078]
s200、检测外部电源电压，通过电压检测模块检测外部输入的电源电压值，判断所述外部电源电压是否超过指定电压值；
[0079]
s210、交流电压vac通过第一整流元件d2进行半波整流；
[0080]
s220、通过第一电容c2进行稳压，所述第一电容c2两端电压值v
dc
为交流电压v
ac
峰值，电压检测输出信号为vs，测v
dc
、vs、v
ac
之间的关系为：
[0081][0082][0083]
通过公式2和公式3获得公式1；
[0084]
s230、当输入参考极电压vs＞2.5v时，阴极和阳极导通；当输入参考极电压vs≤2.5v时，阴极和阳极断开。
[0085]
s300、根据判断的外部电源电压的超压的结果，控制常闭继电器的通断，实现过压保护。
[0086]
一种空调机，包括：输入交流电源过压保护单元，为如上述任意一项所述的输入交流电源过压保护单元。
[0087]
所述输入交流电源过压保护单元设置于所述空调机的内部，包括电源输入端和电
源输出端，所述电源输入端连接外部电源，所述电源输出端为第三输出端，所述第三输出端与所述空调机的电源输入端电连接。
[0088]
将上述输入交流电源过压保护单元对空调机起到了过压保护的作用，在单元中设置了电压检测和比较电路，实时监测判断电压是否超出指定电压，根据情况进行过压保护操作，避免电压超压，防止损坏电器。
[0089]
作为优选方式，输入交流电源过压保护单元可以作为一个电路板设置于空调机的内部，其输入端连接电源插头与市电连接，另一端连接空调机的输入电源端子，实现通过继电器控制输入电源端子的通断电。
[0090]
也可以将输入交流电源过压保护单元制作成一个单独的装置，其一端连接电源插头，另一端制作成电源插孔形式，将空调机的电源线插入电源插孔使用。
[0091]
上述输入交流电源过压保护单元还可以应用于任何电器。
[0092]
作为另一种实施方式，还可以将输入交流电源过压保护单元设置在墙壁的电源插座中、接线插排中等。
[0093]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本技术旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
[0094]
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。