CN209658987U - 具有过压保护的低压直流电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种具有过压保护的低压直流电源，包括整流电路、过压保护单元、第一稳压电路、第二稳压电路以及锂电池；所述整流电路的输入端与市电连接，整流电路的输出端与过压保护单元的输入端连接，所述过压保护单元的输出端与第一稳压电路的输入端连接，第一稳压电路的输出端与第二稳压电路连接，所述第二稳压电路向负载供电；能够在供电过程中实现在不同的波动电压下实现三级过压保护，从而能够使整个直流电源的适应性强，安全性更高。

Description

具有过压保护的低压直流电源

技术领域

本实用新型涉及一种电源，尤其涉及一种具有过压保护的低压直流电源。

背景技术

低压直流电源广泛应用于生产生活中，比如LED台灯、手机充电灯，现有的低压直流电源一般是将220V市电通过全桥式整流电路转换成直流电，然后进行相应的稳压电路处理，形成所需的直流电，比如LED路灯、家用LED照明灯、电脑主机等均需要上述的处理过程，然而，由于市电在使用过程中时常出现波动，从而使得全桥式整流电路输出的直流电也随之而波动，虽然具有稳压电路，但是，如果市电电压波动较大以及市电电压较长时间处于一种过压状态，那么将对有序的稳压电路以及负载等造成不可逆性损坏，从而存在严重的用电安全隐患，而现有的低压直流电源的保护机制单一，不能够适应于不同的波动电压的要求，从而使得安全性低。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供的一种具有过压保护的低压直流电源，能够在供电过程中实现在不同的波动电压下实现三级过压保护，从而能够使整个直流电源的适应性强，安全性更高。

本实用新型提供的一种具有过压保护的低压直流电源，包括整流电路、过压保护单元、第一稳压电路、第二稳压电路以及锂电池；

所述整流电路的输入端与市电连接，整流电路的输出端与过压保护单元的输入端连接，所述过压保护单元的输出端与第一稳压电路的输入端连接，第一稳压电路的输出端与第二稳压电路连接，所述第二稳压电路向负载供电；

所述过压保护单元包括开关输出模块、比较控制模块以及过压保护模块；

所述过压保护模块包括保险丝F1、可控硅SCR1、可控硅SCR2、电阻R2、电阻R3、压敏电阻VR、电阻R4、电阻R5、稳压管DW1以及继电器；

所述保险丝F1的一端作为过压保护模块的输入端与整流电路的输出端连接，保险丝F1的另一端与开关输出模块的输入端连接，开关输出模块的输出端与第一稳压电路的输入端连接，所述可控硅SCR1的正极连接于保险丝F1与开关输出模块之间的公共连接点，所述可控硅SCR1的负极接地，压敏电阻VR的一端连接于可控硅SCR1的正极，压敏电阻VR的另一端通过电阻R3接地，压敏电阻VR与电阻R3之间的公共连接点通过电阻R2与可控硅SCR1的控制极连接，压敏电阻VR与电阻R3之间的公共连接点通过电容C1接地，电阻R4的一端与可控硅SCR1的正极连接，电阻R4的另一端通过电阻R5接地，电阻R4和电阻 R5之间的公共连接点与稳压管DW1的负极连接，稳压管DW1的正极与可控硅 SCR2的控制极连接，可控硅SCR2的负极作为过压保护单元的控制输出端与开关输出模块的控制输入端连接，可控硅SCR2的正极通过继电器的常开开关J-K 与可控硅SCR1的正极连接；

所述比较控制模块的输入端与电阻R4和电阻R5之间的公共连接点连接，所述比较控制模块用于控制继电器的线圈J1与电源之间的通断；

所述第一稳压电路包括稳压管DW2、稳压管DW3、电阻R13、电阻R14、电阻R15、三极管Q4、三极管Q5以及三极管Q6；

所述稳压管DW2的负极连接于第一稳压电路的输入端，稳压管DW2的正极通过电阻R15接地，稳压管DW2的正极与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的发射极通过电阻R13与第一稳压电路的输入端连接，三极管Q4的集电极与三极管Q5的基极连接，三极管Q5的集电极通过电阻R14与三极管Q6的集电极连接，三极管Q5的发射极与三极管Q6的基极连接，三极管Q6的基极与稳压管DW3 的负极连接，稳压管DW3的正极接地，三极管Q6的集电极作为第一稳压电路的输入端与开关输出模块的输出端连接，三极管Q6的发射极作为第一稳压电路的输出端与第二稳压电路的输入端连接；

所述锂电池的供电端向比较控制模块以及继电器供电。

优选地，所述开关输出模块包括电阻R7、电阻R8、电容C2以及PMOS管 Q2；

所述PMOS管Q2的源极作为开关输出单元的输入端与保险丝F1连接，PMOS 管Q2的漏极作为开关输出单元的输出端与第一稳压电路的输入端连接，所述 PMOS管Q2的源极通过电阻R7与PMOS管Q2的栅极连接，PMOS管Q2的栅极通过电阻R8接地，PMOS管Q2的源极通过电容C2接地。

优选地，所述比较控制模块包括电阻R6、电阻R1、三极管Q1、二极管D1、单片机、比较器U1、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、三极管Q3以及光耦G1；

所述电阻R6的一端与电阻R4和电阻R5之间的公共连接点连接，电阻R6 的另一端与比较器U1的反相端连接，电阻R9的一端与锂电池的输出端VCC连接，电阻R9的另一端通过电阻R10接地，电阻R10和电阻R9之间的公共连接点与比较器U1的同相端连接，比较器U1的输出端与光耦G1的发光二极管的正极连接，光耦G1的发光二极管的负极接地，光耦G1的光敏三极管的集电极通过电阻R12接锂电池的输出端VCC，光耦G1的光敏三极管的发射极通过继电器的线圈J1接地，比较器U1的输出端通过电阻R11与三极管Q3的基极连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极与单片机的控制输入端连接，单片机的控制输出端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的集电极与锂电池的输出端VCC连接，三极管Q1的发射极通过电阻R1接地，三极管Q1的发射极与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与可控硅SCR1的控制极连接。

优选地，所述比较控制模块还包括发光二极管LED，发光二极管LED的正极与光耦G1的光敏三极管的发射极连接，发光二极管LED的负极接地。

本实用新型的有益效果：通过本实用新型，由过压保护单元以及第一稳压电路的共同工作用，实现三个不同电压级别的过压保护，从而使得整个直流电源的适应性强，安全性更高，确保用电设备的用电安全。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作优选地描述：

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型的过压保护单元和第一稳压电路的原理图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本实用新型做出优选地详细说明，如图所示：下述中的实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，凡是对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

本实用新型提供的一种具有过压保护的低压直流电源，包括整流电路、过压保护单元、第一稳压电路、第二稳压电路以及锂电池；

所述整流电路的输入端与市电连接，整流电路的输出端与过压保护单元的输入端连接，所述过压保护单元的输出端与第一稳压电路的输入端连接，第一稳压电路的输出端与第二稳压电路连接，所述第二稳压电路向负载供电；

所述过压保护单元包括开关输出模块、比较控制模块以及过压保护模块；

所述过压保护模块包括保险丝F1、可控硅SCR1、可控硅SCR2、电阻R2、电阻R3、压敏电阻VR、电阻R4、电阻R5、稳压管DW1以及继电器；

所述保险丝F1的一端作为过压保护模块的输入端与整流电路的输出端连接，保险丝F1的另一端与开关输出模块的输入端连接，开关输出模块的输出端与第一稳压电路的输入端连接，所述可控硅SCR1的正极连接于保险丝F1与开关输出模块之间的公共连接点，所述可控硅SCR1的负极接地，压敏电阻VR的一端连接于可控硅SCR1的正极，压敏电阻VR的另一端通过电阻R3接地，压敏电阻VR与电阻R3之间的公共连接点通过电阻R2与可控硅SCR1的控制极连接，压敏电阻VR与电阻R3之间的公共连接点通过电容C1接地，电阻R4的一端与可控硅SCR1的正极连接，电阻R4的另一端通过电阻R5接地，电阻R4和电阻R5之间的公共连接点与稳压管DW1的负极连接，稳压管DW1的正极与可控硅 SCR2的控制极连接，可控硅SCR2的负极作为过压保护单元的控制输出端与开关输出模块的控制输入端连接，可控硅SCR2的正极通过继电器的常开开关J-K 与可控硅SCR1的正极连接；

所述比较控制模块的输入端与电阻R4和电阻R5之间的公共连接点连接，所述比较控制模块用于控制继电器的线圈J1与电源之间的通断；

所述第一稳压电路包括稳压管DW2、稳压管DW3、电阻R13、电阻R14、电阻R15、三极管Q4、三极管Q5以及三极管Q6；

所述稳压管DW2的负极连接于第一稳压电路的输入端，稳压管DW2的正极通过电阻R15接地，稳压管DW2的正极与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的发射极通过电阻R13与第一稳压电路的输入端连接，三极管Q4的集电极与三极管Q5的基极连接，三极管Q5的集电极通过电阻R14与三极管Q6的集电极连接，三极管Q5的发射极与三极管Q6的基极连接，三极管Q6的基极与稳压管DW3 的负极连接，稳压管DW3的正极接地，三极管Q6的集电极作为第一稳压电路的输入端与开关输出模块的输出端连接，三极管Q6的发射极作为第一稳压电路的输出端与第二稳压电路的输入端连接；

所述锂电池的供电端向比较控制模块以及继电器供电；其中，稳压管DW1 的导通电压大于稳压管DW2的导通电压，压敏电阻VR的导通电压大于稳压管 DW1的导通电压；其中，压敏电阻VR的导通电压为第一阈值电压，稳压管DW1 的导通电压为第二阈值电压，稳压管DW2的导通电压为第三阈值电压；当整流电路输出的电压小于第三阈值电压时，PMOS管Q2导通，三极管Q4导通，进而三极管Q5导通，最后三极管Q6导通，由于三极管Q6和稳压管DW3的作用，从而对直流电压进行稳压处理，而当整流电路输出的直流电压位于第三阈值电压与第二阈值电压之间时，稳压管DW2导通，三极管Q4截止，从而使得Q6截止，从而不会向第二稳压电路供电，在这个电压范围内，第一稳压电路是能够承受的，不会对三极管Q4至Q6造成冲击；而当输入电压位于第二阈值与第一阈值之间时，稳压管DW1导通，可控硅SRC2导通；且同时比较控制模块从电阻R4 和电阻R5之间获取的电压大于基准电压，控制继电器得电而使继电器的常开开关J-K闭合，从而向开关输出单元输出断开控制命令，开关输出单元断开供电；当输入的直流电压大于第一阈值电压时，即压敏电阻VR导通，此时可控硅SCR1 导通，此时大电流流过保险丝F1，F1熔断，从而实现对后续的电路保护，其中，整流电路采用现有的由二极管组成的全桥式整流电路，第二稳压电路采用现有的稳压芯片，比如LM7805芯片，LM2596芯片等，锂电池用于提供电源VCC，采用现有的具有充电控制电路的锂电池，从而对锂电池的电量进行管理并控制锂电池充电，其中，锂电池的充电输入端与第二稳压电路的输出端连接，锂电池的充电控制电路在采购锂电池时可以直接从厂家采购，属于现有技术，在此不加以赘述。

本实施例中，所述开关输出模块包括电阻R7、电阻R8、电容C2以及PMOS 管Q2；

所述PMOS管Q2的源极作为开关输出单元的输入端与保险丝F1连接，PMOS 管Q2的漏极作为开关输出单元的输出端与第一稳压电路的输入端连接，所述 PMOS管Q2的源极通过电阻R7与PMOS管Q2的栅极连接，PMOS管Q2的栅极通过电阻R8接地，PMOS管Q2的源极通过电容C2接地，其中，电容C2用于滤波以及缓冲作用，当上电时，直流电首先对电容C2进行充电，在电容C2的电压逐渐上升，且当电容C2两端的电压高于PMOS管Q2的导通电压时，即PMOS管的源极电压与栅极电压的差值大于导通电压，此时PMOS管导通，从而实现对 PMOS管的保护，当可控硅SCR1导通和继电器的常开开关J-K闭合时，使得PMOS 管的栅极和源极之间的电压相等，从而使得PMOS管关断，断开后续供电。

本实施例中，所述比较控制模块包括电阻R6、电阻R1、三极管Q1、二极管D1、单片机、比较器U1、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、三极管 Q3以及光耦G1；

所述电阻R6的一端与电阻R4和电阻R5之间的公共连接点连接，电阻R6 的另一端与比较器U1的反相端连接，电阻R9的一端与锂电池的输出端VCC连接，电阻R9的另一端通过电阻R10接地，电阻R10和电阻R9之间的公共连接点与比较器U1的同相端连接，比较器U1的输出端与光耦G1的发光二极管的正极连接，光耦G1的发光二极管的负极接地，光耦G1的光敏三极管的集电极通过电阻R12接锂电池的输出端VCC，光耦G1的光敏三极管的发射极通过继电器的线圈J1接地，比较器U1的输出端通过电阻R11与三极管Q3的基极连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极与单片机的控制输入端连接，单片机的控制输出端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的集电极与锂电池的输出端VCC连接，三极管Q1的发射极通过电阻R1接地，三极管Q1的发射极与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与可控硅SCR1的控制极连接；其中，单片机采用现有的芯片，比如89S51芯片，VAR单片机或者STM32系列芯片均可，属于现有技术，在此不加以赘述；比较器U1在直流电压正常时输出低电平；电阻R9和电阻R10的值进行基准电压的设定，其中，该基准电压与稳压管DW1 的导通电压相对应，此处的相对应并非是相等，由于电阻R6的限流分压作用，因此，稳压管DW1的导通电压不会等于电阻R9和电阻R10之间的基准电压，因此，通过对电阻R10和电阻9以及电阻R6的值进行相应的设定，使得稳压管 DW1导通时比较器U1的反相端电压大于同相端电压即可，此时，比较器U1输出高电平，光耦G1导通，继电器的线圈J1得电使得常开开关J-K闭合，从而使得PMOS管Q2因源极电压和栅极电压相等而截至，当电阻R4和电阻R5之间的电压小于稳压管DW1的导通电压时，比较器U1的反相端电压也就低于同相端电压，此时，比较器重新输出低电平，光耦G1截止，继电器市电，常开开关 J-K断开，此时，开关输出单元又重新向负载供电；单片机与三极管Q3的集电极连接的端子在电压正常时置为高电平，当比较器U1输出高电平时，单片机与三极管Q3连接的端子被拉低，此时，单片机开始计时，当该端子的低电平时间超过设定的时间阈值时，控制三极管Q1导通，虽然压敏电阻VR此时不导通，但是三极管Q1的导通，也会使可控硅SCR1导通，从而实现保险丝F1熔断，上述中的电源VCC采用现有的可充电锂电池提供。

本实施例中，所述比较控制模块还包括发光二极管LED，发光二极管LED 的正极与光耦G1的光敏三极管的发射极连接，发光二极管LED的负极接地，其中，发光二极管LED用于对PMOS管截止而断电进行指示，用户可以根据该提示及时断开与整流电路与市电的连接。

Claims (4)

1.一种具有过压保护的低压直流电源，其特征在于：包括整流电路、过压保护单元、第一稳压电路、第二稳压电路以及锂电池；

所述整流电路的输入端与市电连接，整流电路的输出端与过压保护单元的输入端连接，所述过压保护单元的输出端与第一稳压电路的输入端连接，第一稳压电路的输出端与第二稳压电路连接，所述第二稳压电路向负载供电；

所述过压保护单元包括开关输出模块、比较控制模块以及过压保护模块；

所述过压保护模块包括保险丝F1、可控硅SCR1、可控硅SCR2、电阻R2、电阻R3、压敏电阻VR、电阻R4、电阻R5、稳压管DW1以及继电器；

所述保险丝F1的一端作为过压保护模块的输入端与整流电路的输出端连接，保险丝F1的另一端与开关输出模块的输入端连接，开关输出模块的输出端与第一稳压电路的输入端连接，所述可控硅SCR1的正极连接于保险丝F1与开关输出模块之间的公共连接点，所述可控硅SCR1的负极接地，压敏电阻VR的一端连接于可控硅SCR1的正极，压敏电阻VR的另一端通过电阻R3接地，压敏电阻VR与电阻R3之间的公共连接点通过电阻R2与可控硅SCR1的控制极连接，压敏电阻VR与电阻R3之间的公共连接点通过电容C1接地，电阻R4的一端与可控硅SCR1的正极连接，电阻R4的另一端通过电阻R5接地，电阻R4和电阻R5之间的公共连接点与稳压管DW1的负极连接，稳压管DW1的正极与可控硅SCR2的控制极连接，可控硅SCR2的负极作为过压保护单元的控制输出端与开关输出模块的控制输入端连接，可控硅SCR2的正极通过继电器的常开开关J-K与可控硅SCR1的正极连接；

所述比较控制模块的输入端与电阻R4和电阻R5之间的公共连接点连接，所述比较控制模块用于控制继电器的线圈J1与电源之间的通断；

所述第一稳压电路包括稳压管DW2、稳压管DW3、电阻R13、电阻R14、电阻R15、三极管Q4、三极管Q5以及三极管Q6；

所述稳压管DW2的负极连接于第一稳压电路的输入端，稳压管DW2的正极通过电阻R15接地，稳压管DW2的正极与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的发射极通过电阻R13与第一稳压电路的输入端连接，三极管Q4的集电极与三极管Q5的基极连接，三极管Q5的集电极通过电阻R14与三极管Q6的集电极连接，三极管Q5的发射极与三极管Q6的基极连接，三极管Q6的基极与稳压管DW3的负极连接，稳压管DW3的正极接地，三极管Q6的集电极作为第一稳压电路的输入端与开关输出模块的输出端连接，三极管Q6的发射极作为第一稳压电路的输出端与第二稳压电路的输入端连接；

所述锂电池的供电端向比较控制模块以及继电器供电。

2.根据权利要求1所述具有过压保护的低压直流电源，其特征在于：所述开关输出模块包括电阻R7、电阻R8、电容C2以及PMOS管Q2；

所述PMOS管Q2的源极作为开关输出单元的输入端与保险丝F1连接，PMOS管Q2的漏极作为开关输出单元的输出端与第一稳压电路的输入端连接，所述PMOS管Q2的源极通过电阻R7与PMOS管Q2的栅极连接，PMOS管Q2的栅极通过电阻R8接地，PMOS管Q2的源极通过电容C2接地。

3.根据权利要求2所述具有过压保护的低压直流电源，其特征在于：所述比较控制模块包括电阻R6、电阻R1、三极管Q1、二极管D1、单片机、比较器U1、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、三极管Q3以及光耦G1；

所述电阻R6的一端与电阻R4和电阻R5之间的公共连接点连接，电阻R6的另一端与比较器U1的反相端连接，电阻R9的一端与锂电池的输出端VCC连接，电阻R9的另一端通过电阻R10接地，电阻R10和电阻R9之间的公共连接点与比较器U1的同相端连接，比较器U1的输出端与光耦G1的发光二极管的正极连接，光耦G1的发光二极管的负极接地，光耦G1的光敏三极管的集电极通过电阻R12接锂电池的输出端VCC，光耦G1的光敏三极管的发射极通过继电器的线圈J1接地，比较器U1的输出端通过电阻R11与三极管Q3的基极连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极与单片机的控制输入端连接，单片机的控制输出端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的集电极与锂电池的输出端VCC连接，三极管Q1的发射极通过电阻R1接地，三极管Q1的发射极与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与可控硅SCR1的控制极连接。

4.根据权利要求1所述具有过压保护的低压直流电源，其特征在于：所述比较控制模块还包括发光二极管LED，发光二极管LED的正极与光耦G1的光敏三极管的发射极连接，发光二极管LED的负极接地。