过压保护电路、欠压保护电路、过压欠压保护电路、电器电源、电子设备的制作方法

1.本技术涉及电路技术领域，具体而言，涉及一种过压保护电路、欠压保护电路、过压欠压保护电路、电器电源、电子设备。


背景技术：

2.生活中的各种电器在实际应用中常因使用环境的异常而有不同程度的损坏，输入过欠压是其中一种较常见的破坏因素。输入过欠压会导致电器内部出现控制环路不稳定、功率器件过热、磁性器件饱和等异常情况，容易引起电器损坏。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本技术的实施例提供了一种过压保护电路、欠压保护电路、过压欠压保护电路、电器电源、电子设备，能够提高过压报警精度。
4.本技术的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本技术的实践而习得。
5.根据本技术实施例的一个方面，提供了一种过压保护电路，包括：第一基准电压源，所述第一基准电压源的参考电极接入电流电源，所述第一基准电压源的阳极接地；第一光电耦合器，所述第一光电耦合器的发光二极管的正极连接所述第一基准电压源的阴极，所述第一光电耦合器的发光二极管的负极接入所述电流电源；所述第一光电耦合器的光敏三极管的集电极接入电压电源，所述第一光电耦合器的光敏三极管的发射极连接过压报警控制模块；第一分压电阻电路，所述第一分压电阻电路的第一端连接所述电流电源，所述第一分压电阻电路的第二端接地；其中，当所述第一基准电压源的参考电极的电压值大于所述第一基准电压源的提供的第一参考电压时，所述发光二极管发光进而导通所述第一光电耦合器的光敏三极管，使得所述光敏三极管的发射极输出高电平信号至所述过压报警控制模块以进行过压报警。
6.在一个示例性地实施例中，所述电路还包括：第一电阻，所述第一电阻连接至所述第一基准电压源的参考电极与所述电流电源之间。
7.在一个示例性地实施例中，所述第一基准电压源包括：比较器，所述比较器的负向输入端接入参考电压源，正向输入端接入所述电流电源；三极管，所述三极管的基极连接所述比较器的输出端，集电极连接所述第一光电耦合器的发光二极管的正极，发射极连接接地。
8.在一个示例性地实施例中，所述第一基准电压源还包括：二极管，所述二极管的输入端连接至所述三极管的发射极与所述三极管的集电极之间。
9.在一个示例性地实施例中，所述电路还包括：第一电容，所述第一电容的第一端连接所述第一基准电压源的参考电极，第二端接地。
10.在一个示例性地实施例中，所述电路还包括第二电容与第二电阻，其中，所述第二
电阻的第一端连接所述第二电容的第一端，所述第二电阻的第二端连接所述电流电源，所述第二电容的第二端连接所述第一基准电压源的阴极。
11.根据本技术实施例的一个方面，提供了一种欠压保护电路，包括：第二基准电压源，所述第二基准电压源的参考电极接入电流电源，所述第二基准电压源的阳极接地；第二光电耦合器，所述第二光电耦合器的发光二极管的正极连接所述第二基准电压源的阴极，所述第二光电耦合器的发光二极管的负极接入所述电流电源；所述第二光电耦合器的光敏三极管的集电极接入电压电源，所述第二光电耦合器的光敏三极管的发射极连接欠压报警控制模块；第二分压电阻电路，所述第二分压电阻电路的第一端连接所述电流电源，所述第二分压电阻电路的第二端接地；其中，当所述第二基准电压源的参考电极的电压值小于所述第二基准电压源的提供的第二参考电压时，所述发光二极管发光进而导通所述第二光电耦合器的光敏三极管，使得所述光敏三极管的发射极输出低电平信号至所述欠压报警控制模块以进行欠压报警。
12.根据本技术实施例的一个方面，提供了一种过压欠压保护电路，包括如上述任意一项所述的过压保护电路，以及上述欠压保护电路。
13.根据本技术实施例的一个方面，提供了一种电器电源，包括如上述任一所述的过压保护电路或者欠压保护电路。
14.根据本技术实施例的一个方面，提供了一种电子设备，包括上述提供的电器电源。
15.在本技术的实施例提供的技术方案，与采用互感器的方案比较，本实施例提供的过压保护电路基于基准电压源和光电耦合器进行过压报警，具有检测精度高、可靠性高、重量轻、价格低等优点。与采用比较器的方案比较，本实施例提供的过压保护电路具有报警输出与被检测电压隔离、应用简单、电磁兼容性好等优点。
16.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
17.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。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者来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
18.图1是本技术的一示例性实施例示出的过压保护电路的电路图；
19.图2是流经第一基准电压源n702的电流随输入电压变化的曲线图；
20.图3是一示例性实施例示出的第一基准电压源的局部电路图；
21.图4是本技术的一示例性实施例示出的欠压保护电路的电路图；
具体实施方式
22.这里将详细地对示例性实施例执行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
23.附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
24.附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
25.还需要说明的是：在本技术中提及的“多个”是指两个或者两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
26.现有技术中，一般的过欠压保护采用电压互感器对电压进行采样处理。对于采用互感器方式对电压进行检测的方案，本身互感器有一定的重量，应用于对震动冲击要求较高的产品风险较大。并且受制于互感器的精度影响，整体的检测精度不高，可靠性也较低，尤其在高压报警时会由于精度问题在规定的电压下没有报警引起超压造成系统过压损坏。对于采用取样电阻加比较器的方案对电压进行检测的电路，由于没有采用强电和弱电的隔离，严重影响系统的电磁兼容性。
27.基于此，本技术提供一种过压保护电路、欠压保护电路、过压欠压保护电路、电器电源、电子设备，通过以下实施例对其进行详细叙述。
28.请参阅图1，图1是本技术的一示例性实施例示出的过压保护电路的电路图，如图1所示，本实施例提供的过压保护电路包括第一基准电压源n702、第一光电耦合器n701以及第一分压电阻电路，其中，第一基准电压源n702的参考电极接入电流电源dc_input，第一基准电压源n702的阳极接地，第二分压电阻电路的第一端连接电流电源，第二分压电阻电路的第二端接地。
29.示例性地，如图1所示，第一分压电阻电路包括第三电阻r707、第四电阻r708以及第五电阻r709，其中，第三电阻r707的第一端连接第一基准电压源n702的参考电极r，第三电阻r707的第二端连接第四电阻r708的第一端，第四电阻r708的第二端连接第五电阻r709的第一端，第五电阻r709的第二端接地。
30.示例性地，在本实施例中，第三电阻r707、第四电阻r708以及第五电阻r709的阻值分别为11k、2.4k、0ω。
31.第一光电耦合器n701的发光二极管的正极连接第一基准电压源n702的阴极k，第一光电耦合器n701的发光二极管的负极接入电流电源dc_input；第一光电耦合器n701的光敏三极管的集电极c接入电压电源，第一光电耦合器n701的光敏三极管的发射极e连接过压报警控制模块(图中未示出)的pa1_v_high端。
32.其中，当第一基准电压源n702的参考电极r的电压值大于第一基准电压源n702的提供的第一参考电压时，发光二极管发光进而导通第一光电耦合器n701的光敏三极管，使得光敏三极管的发射极e输出高电平信号至过压报警控制模块以进行过压报警。
33.具体地，本实施例提供的过压保护电路的工作原理为：
34.电路加电后，若输入的被检测电压低于作为过压报警电压的第一参考电压时，流经第一光电耦合器n701的发光二极管的电流以及第一基准电压源n702的阴极k到阳极a的电流(也即，ikao)均极小，因此第一光电耦合器n701的光敏三极管的发射极e的电流近似为
零，此时，过压报警控制模块读到的过压报警信号为逻辑低电平，说明系统没有出现过压报警。在外部输入电压超过第一参考电压时，流经第一基准电压源n702的阴极k到阳极a的电流均迅速增加，第一光电耦合器n701迅速饱和导通，此时，过压报警控制模块读到的过压报警信号为逻辑高电平，提示过压报警控制模块电路出现过压现象。
35.与采用互感器的方案比较，本实施例提供的过压保护电路基于基准电压源和光电耦合器进行过压报警，具有检测精度高、可靠性高、重量轻、价格低等优点。与采用比较器的方案比较，本实施例提供的过压保护电路具有报警输出与被检测电压隔离、应用简单、电磁兼容性好等优点。
36.参阅图2，图2是流经第一基准电压源n702的电流随输入电压变化的曲线图，如图2所示，横坐标表示输入电压，纵坐标表示流经第一基准电压源n701的阴极k到阳极a的电流，从图中可以看出，在输入电压小于第一电压(第一电压表示使流经第一基准电压源n702的阴极k到阳级a的电流为零的最小的电压，图未标识)时，经第一基准电压源n702的阴极k到阳级a的电流小于零，则第一基准电压源n702的阴极k到阳级a不导通，当输入电压大于第一电压且小于第二电压(第二电压表示使流经第一基准电压源n702阴极k到阳级a的电流为零的最大的电压，图未标识)时，流经第一基准电压源n702阴极k到阳级a的电流等于零，则基准电压源仍然不导通，当输入电压大于第二电压时，经第一基准电压源n702阴极k到阳级a的电流等于零，则第一基准电压源n702阴极k到阳级a的电流迅速增加，第一光电耦合器n701迅速饱和导通，此时，过压报警控制模块读到的过压报警信号为逻辑高电平，提示过压报警控制模块电路出现过压现象。可见，在本实施例中，预先设置的第一参考电压为第二电压，当输入电压小于第二电压时，不发出过压报警信号，当输入电压大于或等于第二电压时，发出过压报警信号。
37.示例性地，考虑到理论上当输入到第一基准电压源的电压接近内部参考电压时，会有一小段的输出波动，在利用过压报警控制模块读取过压报警信号时，可用适当的滤波算法将这一小段滤掉，以达到进一步提高检测精度的目的。例如，可以用预设时间段进行滤波处理，只有在这段时间内读到了稳定的过压报警信号才执行对应的动作。
38.示例性地，电路还包括第一电阻r706，第一电阻r706连接至第一基准电压源n702的参考电极r与电流电源dc_input之间，用于对输入电压进行分压处理，将对输入电压进行分压处理之后的电压输入参考电极r中，与第一参考电压进行比较，进而基于比较结果导通第一基准电压源r701。
39.在本实施例中，利用第一电阻r706对输入电压进行分压处理，然后对分压处理之后的电压进行检测，通过这种方式，能够避免在输入电压过大时，损坏电元器件。示例性地，采用0.1％的超精密电阻作为第一电阻r706。示例性地，第一电阻r706的阻值为1206-2mω。
40.示例性地，为了进一步提高对电压检测的精度，需要对所有过压保护电路中采用的元器件进行老化筛选，使各元器件的技术指标进入稳定态，降低产品在使用后期检测精度的衰减。
41.示例性地，同时参阅图1和图3，图3是一示例性实施例示出的第一基准电压源的局部电路图，如图3所示，第一基准电压源n702包括比较器和三极管，其中，比较器的负向输入端接入参考电压源v
ref
，正向输入端ref(也即，第一基准电压源n702的参考电极r)接入电流电源dc_input；三极管的基极连接比较器的输出端，三极管的集电极(也即，第一基准电压
源n702的阴极k)连接第一光电耦合器n701的发光二极管的正极，三极管的发射极(也即，第一基准电压源n702的阳极)连接接地。
42.当开关电源正常工作时，输出电压经第一电阻r706分压取样后，提供给第一基准电压源r702的参考电极；第一基准电压源r702的比较器将参考电极r的电压与第一参考电压进行比较，此时参考电极r的电压低于第一参考电压，第一基准电压源r702不导通，第一光电耦合器n702输出低电平信号，开关电源继续正常工作。当开关电源输出电压升高时，第一基准电压源r702的参考电极r的电位随之升高，第一基准电压源r702的参考电极r的电位也随之升高，当输出电压继续升高导致第一基准电压源r702的参考电极r电位升高至超过第一参考电压电位时，第一基准电压源r702的比较器输出高电平使第一基准电压源r702的三极管导通，第一光电耦合器r701的发光二极管导通发光，第一光电耦合器r701中的光敏三极管接收到发光二极管的信号并反馈给过压报警控制模块，过压报警控制模块可以基于接收到的高电平信号进行相应的过压报警操作。示例性地，过压报警控制模块控制开关电源停止输出，从而实现输出过电压保护功能。
43.示例性地，如图3所示，第一基准电压源n702还包括二极管，二极管的输入端连接至三极管的发射极与三极管的集电极之间，这种设置方式能够起到保护电路的作用，也即，当三极管的负载为感性时，当三极管截止的时候由于流过感性负载的电流不能突变，将会在感性负载两端产生一个瞬时高压，在这个高压作用下二极管导通，及时将瞬时能量吸收，避免三极管被瞬时高压击穿。
44.示例性地，本实施例提供的过压保护电路还包括：第一电容c702，第一电容c702的第一端连接第一基准电压源n702的参考电极r，第二端接地gnd2。示例性地，本实施例可以对直流电源dc_input直接进行采样，也可以对交流电源进行整流滤波处理之后进行采样，能够提供高精度的电压报警检测。具体的，若接入电路的是交流电源，则在将交流电源的电压输入第一基准电压源n702的参考电极r之前，利用第一电容c702对交流电源进行滤波处理，进而提高电压报警检测的精度。示例性地，第一电容c702的容值为1210-10uf。
45.示例性地，过压保护电路还包括第二电容c701与第二电阻r710，其中，第二电阻r710的第一端连接第二电容c701的第一端，第二电阻r710的第二端连接电流电源dc_input，第二电容c710的第二端连接第一基准电压源n702的阴极c。在本实施例中，通过在对应位置设置第二电阻r710和第二电容c701，能够改善电路的稳态响应，抑制过压保护电路的震荡。示例性地，第二电容c701的容值为10805-33nf。第二电阻r710的阻值为10kω-1％。
46.示例性地，本实施例提供的过压保护电路还包括第六电阻r701、第七电阻r702、第八电阻r703以及第九电阻r704，其中，第六电阻r701、第七电阻r702和第八电阻r703并联在电流电源dc_input与第一光电耦合器n701的发光二极管的负极之间，第九电阻r704的第一端连接第八电阻r703的第二端，第九电阻r704的第二端接地。示例性地，第六电阻r701、第七电阻r702、第八电阻r703的阻值均为1206-1mω，第九电阻r704的阻值为0603-18kω-1％。
47.示例性地，本实施例提供的过压保护电路还包括第十电阻r705，第十电阻r705的第一端连接第一光电耦合器n701的光敏三极管的发射极e，第十电阻r705的第二端接地。示例性地，第十电阻r705的阻值为10k。
48.请参阅图4，图4是本技术的一示例性实施例示出的欠压保护电路的电路图，如图4
所示，本实施例提供的欠压保护电路包括第二基准电压源n722、第二分压电阻电路和第二光电耦合器n721，其中，第二基准电压源n722的参考电极r接入电流电源dc_input，第二基准电压源n722的阳极a接地。
49.第二光电耦合器n721的发光二极管的正极连接第二基准电压源n722的阴极k，第二光电耦合器n721的发光二极管的负极接入电流电源dc_input；第二光电耦合器n721的光敏三极管的集电极c接入电压电源，第二光电耦合器n721的光敏三极管的发射极e连接欠压报警控制模块。第二分压电阻电路的第一端连接电流电源，第二分压电阻电路的第二端接地。
50.其中，当第二基准电压源的参考电极的电压值小于第二基准电压源的提供的第二参考电压时，发光二极管发光进而导通第二光电耦合器的光敏三极管，使得光敏三极管的发射极输出低电平信号至欠压报警控制模块的pc12_v_low端以进行欠压报警。
51.示例性地，本实施例提供的第二分压电阻电路包括第十三电阻r727、第十四电阻r728以及第十五电阻r729，其中，第十三电阻r727的第一端连接第二基准电压源n722的参考电极r，第十三电阻r727的第二端连接第十四电阻r728的第一端，第十四电阻r728的第二端连接第十五电阻r729的第一端，第十五电阻r729的第二端接地。示例性地，在本实施例中，第十三电阻r727、第十四电阻r728以及第十五电阻r729的的阻值分别为0603-20kω-0.1％、330、0ω。
52.具体地，本实施例提供的欠压保护电路的工作原理为：
53.系统加电后，如果输入的被检测电压为0v，欠压保护电路中的第二基准电压源n722处于关断状态，流经第二基准电压源n722的阴极k到阳极a的电流为0，第二光电耦合器n721的发光二极管不发光，因此第二光电耦合器n721的集电极c电流为零，此时，欠压报警控制模块接收到的欠压报警信号为逻辑低电平，说明系统出现了欠压现象。在外部输入电压达到欠压报警电压(也即第二参考电压)之前欠压报警控制模块读到的欠压报警信号一直是逻辑低电平。当输入电压超过欠压报警电压后，流经第二基准电压源n722的阴极k到阳极a的电流迅速增加，第二光电耦合器n721迅速饱和导通，此时欠压报警控制模块读到的欠压报警信号为逻辑高电平，欠压报警信号解除。
54.示例性地，电路还包括第十一电阻r726，第十一电阻r726连接至第二基准电压源n722的参考电极r与电流电源dc_input之间，用于对输入电压进行分压处理，将对输入电压进行分压处理之后的电压输入参考电极r中，与第一参考电压进行比较，进而基于比较结果导通第一基准电压源r701。示例性的，第十一电阻r726为贴片电阻，阻值为1206-2m-b0.1％ω。
55.在本实施例中，利用第十一电阻r726对输入电压进行分压处理，然后对分压处理之后的电压进行检测，通过这种方式，能够避免在输入电压过大时，损坏电元器件。示例性地，采用0.1％的超精密电阻作为第十一电阻r726。
56.示例性地，为了进一步提高对电压检测的精度，需要对所有欠压保护电路中采用的元器件进行老化筛选，使各元器件的技术指标进入稳定态，降低产品在使用后期检测精度的衰减。
57.示例性地，如图4所示，第二基准电压源n722还包括二极管，二极管的输入端连接至三极管的发射极与三极管的集电极之间，这种设置方式能够起到保护电路的作用，也即，
当三极管的负载为感性时，当三极管截止的时候由于流过感性负载的电流不能突变，将会在感性负载两端产生一个瞬时高压，在这个高压作用下二极管导通，及时将瞬时能量吸收，避免三极管被瞬时高压击穿。
58.示例性地，本实施例提供的欠压保护电路还包括：第十一电容c704，第十一电容c704的第一端连接第二基准电压源n722的参考电极r，第二端接地gnd2。示例性地，本实施例可以对直流电源dc_input直接进行采样，也可以对交流电源进行整流滤波处理之后进行采样，能够提供高精度的电压报警检测。具体的，若接入电路的是交流电源，则在将交流电源的电压输入第二基准电压源n722的参考电极r之前，利用第十一电容c704对交流电源进行滤波处理，进而提高电压报警检测的精度。示例性地，第十一电容c704的容值为1210-10uf。
59.示例性地，欠压保护电路还包括第十二电容c721与第十二电阻r730，其中，第十二电阻r730的第一端连接第十二电容c721的第一端，第十二电阻r730的第二端连接电流电源dc_input，第十二电容c721的第二端连接第二基准电压源n702的阴极c。在本实施例中，通过在对应位置设置第二电阻r710和第十二电容c721，能够改善电路的稳态响应，抑制欠压保护电路的震荡。示例性地，第十二电容c721的容值为0805-33nf，第二电阻r710的阻值为10kω-1％。
60.示例性地，本实施例提供的欠压保护电路还包括第十六电阻r721、第十七电阻r722、第十八电阻r723以及第十九电阻r724，其中，第十六电阻r721、第十七电阻r722、第十八电阻r723并联在电流电源dc_input与第二光电耦合器n721的发光二极管的负极之间，及第十九电阻r724的第一端连接第十八电阻r723的第二端，第十九电阻r724的第二端接地。示例性地，第十六电阻r721、第十七电阻r722、第十八电阻r723的阻值均为1206-1mω，第十九电阻r724的阻值为0603-18kω-1％。
61.示例性地，本实施例提供的欠压保护电路还包括第二十电阻r725，第二十电阻r725，的第一端连接第二光电耦合器n721的光敏三极管的发射极e，第二十电阻r725的第二端接地。示例性地，第二十电阻r725的阻值为10k。
62.在另一示例性实施例中，本技术提供一种过压欠压保护电路，包括上述实施例提供的任意一项过压保护电路，以及上述实施例提供的任意一项欠压保护电路。
63.在另一示例性实施例中，本技术提供一种电器电源，包括上述实施例提供的任意一项过压保护电路或者欠压保护电路。
64.在另一示例性实施例中，本技术提供一种电子设备，包括上述实施例提供的电器电源。示例性的本实施例提供的电子设备包括但不限于空调器、以及需要在过压或欠压状态下对系统进行保护的电气产品。
65.需要说明的是，上述实施例所提供的电路与上述实施例所提供的设备属于同一构思，其中各个模块和单元执行操作的具体方式已经在方法实施例中进行了详细描述，此处不再赘述。
66.描述于本技术实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的单元也可以设置在处理器中。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。
67.上述内容，仅为本技术的较佳示例性实施例，并非用于限制本技术的实施方案，本
领域普通技术人员根据本技术的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本技术的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。