專利名稱：一種電子開關(guān)過流保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電子開關(guān)保護(hù)電路，特別是指一種基于可控硅的家用和類似用途固定式電氣裝置的電子開關(guān)過流保護(hù)電路背景技術(shù)現(xiàn)有使用的電子開關(guān)產(chǎn)品，如實(shí)現(xiàn)調(diào)光或調(diào)速或調(diào)溫或樓道用的各種延時開關(guān)，將可控硅直接串聯(lián)于電源和負(fù)載之間，大部分沒有設(shè)置過流保護(hù)電路，這使得出現(xiàn)大電流時，往往導(dǎo)致可控硅的損壞?，F(xiàn)有的對電子開關(guān)的保護(hù)方式有1、提高可控硅的余量來增強(qiáng)電子開關(guān)的抗沖擊能力，比如額定電流為1A的電子開關(guān)，選用額定電流為16A的可控硅做開關(guān)器件，還可以在電子開關(guān)主電流回路中加入一個電感，可以降低浪涌電流上升率和電流的峰值。這種方法可以抵抗短時間產(chǎn)生的浪涌電流，而對長時間的過載和負(fù)載短路是起不到保護(hù)作用的。
2、在電子開關(guān)主電流回路中加入溫度保險絲，溫度保險絲又稱為熱熔斷器，有自恢復(fù)型和不可自恢復(fù)型，電子開關(guān)中常用自恢復(fù)型，其作用是周圍溫度上升到一定值之后自動斷開電路，一般是將其與可控硅固定在同一塊散熱器上，發(fā)生過載之后，可控硅的溫度會上升很高，在超過溫度保險絲的動作溫度時，溫度保險絲將電路斷開，起到保護(hù)作用。這種保護(hù)措施對負(fù)載短路引起的突發(fā)大電流反應(yīng)不過來，起不到對電子開關(guān)的保護(hù)作用。
3、在電子開關(guān)主電流回路中再加入快速熔斷保險絲FUSE，快速熔斷保險絲FUSE的作用是當(dāng)發(fā)生負(fù)載短路時迅速斷開電路，以保護(hù)可控硅不至于燒壞。這種保護(hù)電路的保護(hù)作用是比較完備的，但其成本較高，保險絲燒斷之后用戶更換比較麻煩，快速熔斷保險絲并不常用，如果用戶更換了一個普通保險絲，那么對可控硅的保護(hù)將會大打折扣。
4、為避免用戶更換保險絲的麻煩，有一種新器件可供選擇自恢復(fù)保險絲PTC。這種器件就是針對于替換傳統(tǒng)保險絲而設(shè)計的，在電路發(fā)生短路或過載時，流經(jīng)自恢復(fù)保險絲的大電流引起內(nèi)部保護(hù)物質(zhì)發(fā)熱，發(fā)熱后變?yōu)楦咦?，以阻斷大電流。?dāng)故障排除后，PTC物質(zhì)重新冷卻結(jié)晶，回復(fù)為低阻狀態(tài)，從而完成對電路的保護(hù)，無須人工更換。這種器件以前只有低耐壓產(chǎn)品，目前用于220V電網(wǎng)高耐壓領(lǐng)域的產(chǎn)品正在實(shí)用化。但這種以內(nèi)部發(fā)熱來起到保護(hù)作用的原理必然存在反應(yīng)速度慢的問題，在大的浪涌電流時還沒來得及保護(hù)，可控硅可能就已經(jīng)損壞了。
以上所述是目前基于可控硅的電子開關(guān)保護(hù)電路的現(xiàn)狀，可能在一款電子開關(guān)中用到很多種保護(hù)方式，以某電子開關(guān)為例在主電流回路中加入一電感、將可控硅的額定電流比電子開關(guān)整機(jī)額定電流提高三倍、在主電流回路中加入溫度保險絲和熔絲管。這種設(shè)計雖然保護(hù)作用比較完備，但其成本高，電路復(fù)雜，熔絲管燒斷之后用戶更換比較麻煩。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種電路簡單、成本低、保護(hù)效果顯著、性能完備、可靠性高的電子開關(guān)過流保護(hù)電路。
本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)設(shè)計一種電子開關(guān)過流保護(hù)電路，包括由順序聯(lián)接的交流電源、負(fù)載、可控硅組成的主電流回路，以及與可控硅聯(lián)接的電子開關(guān)控制電路，在主電流回路中還聯(lián)接有取樣電路以及并聯(lián)于取樣電路兩端的過流信號檢測電路，所述的過流信號檢測電路還與電子開關(guān)控制電路聯(lián)接。
所述的取樣電路由取樣電阻Rf組成，取樣電阻Rf采用具有抗大電流沖擊能力的線繞電阻或水泥電阻或?qū)嵭碾娮杌蛴秒娮杞z繞制的具有一定電感量的電阻，其串接于主電流回路之中。
所述的過流信號檢測電路，為一光耦元件或光控可控硅，其連接于取樣電路和電子開關(guān)控制電路之間。
本實(shí)用新型的優(yōu)選方案是取樣電路為取樣電阻Rf，過流信號檢測電路由整流橋B1、限流電阻R1和光耦GU1組成，整流橋B1的兩端并接于取樣電阻Rf的兩端，整流橋B1的第三端通過限流電阻R1與光耦GU1的一輸入端聯(lián)接，整流橋B1的第四端與光耦GU1的另一輸入端聯(lián)接，光耦GU1的輸出端與電子開關(guān)控制電路聯(lián)接。在電路中加入整流橋的目的是因?yàn)槿与娮鑂f上流過的是交流電流，有過流時電壓極性不確定，所以加入整流橋?qū)㈦妷簶O性確定。取樣電阻Rf選用具有抗大電流沖擊能力的線繞電阻、水泥電阻、實(shí)心電阻或用電阻絲繞制的具有一定電感量的電阻，它不光起到電流取樣的作用，而且還起到部分甚至全部的抑制浪涌電流峰值的作用，在過流發(fā)生時至少可以保證半個交流電周期的時間不被大電流沖壞。當(dāng)有過流發(fā)生時，在取樣電阻Rf上會產(chǎn)生較大的電壓降，此電壓超過過流信號檢測電路的閾值，點(diǎn)亮光耦中的發(fā)光器件，光耦的輸出由高阻變成低阻產(chǎn)生過流信號，此過流信號反饋至電子開關(guān)控制電路，控制電路及時關(guān)斷可控硅，以保護(hù)可控硅不至于燒壞。
當(dāng)取樣電阻Rf取值比較小時，考慮到整流橋產(chǎn)生的壓降會有負(fù)面影響，過流信號檢測電路不采用整流橋而改為由限流電阻R2和雙向光耦GU2組成，光耦GU2的一輸入端通過阻流電阻R2與聯(lián)樣電阻Rf的一端聯(lián)接，光耦GU2的另一輸入端與聯(lián)樣電阻Rf的另一端聯(lián)接，光耦GU2的輸出端與電子開關(guān)控制電路聯(lián)接；或由限流電阻R3和兩個單向光耦GU3、GU4組成，單向光耦GU3、GU4的各輸入端分別與取樣電阻Rf聯(lián)接，各輸出端與電子開關(guān)控制電路聯(lián)接。
本實(shí)用新型為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，針對于熔絲管更換麻煩和自恢復(fù)保險絲反應(yīng)速度慢的問題而設(shè)計，并且在一定應(yīng)用范圍內(nèi)代替溫度保險絲以實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，達(dá)到一種非常簡單成本很低并且保護(hù)性能完備的電子開關(guān)過流保護(hù)電路。


圖1為本實(shí)用新型電子開關(guān)過流保護(hù)電路原理方框圖；圖2為本實(shí)用新型取樣電路和過流信號檢測電路原理圖一；圖3為本實(shí)用新型取樣電路和過流信號檢測電路原理圖二；圖4為本實(shí)用新型取樣電路和過流信號檢測電路原理圖三；圖5為本實(shí)用新型電子開關(guān)過流保護(hù)電路實(shí)施例一電路原理圖；圖6為本實(shí)用新型電子開關(guān)過流保護(hù)電路實(shí)施例二電路原理圖。
具體實(shí)施方式
下面參考附圖進(jìn)行詳細(xì)說明如圖1所示，本實(shí)用新型電子開關(guān)過流保護(hù)電路原理方框圖，包括順序聯(lián)接的交流電源、電源內(nèi)阻和輸電線路阻抗Rs(圖中未示)、負(fù)載、可控硅以及與可控硅聯(lián)接的電子開關(guān)控制電路，一取樣電路聯(lián)接于可控硅和交流電源之間，在取樣電路兩端還聯(lián)接有過流信號檢測電路，所述的過流信號檢測電路還與電子開關(guān)控制電路聯(lián)接。
如圖2所示，取樣電路和過流信號檢測電路原理圖一，取樣電路由取樣電阻Rf組成，取樣電阻Rf串接于主電流回路中，主電流回路中的交流電源、負(fù)載、可控硅圖中未示；過流信號檢測電路由整流橋B1、限流電阻R1和光耦GU1組成，其中整流橋B1的1腳和3腳并接于取樣電阻Rf的兩端，整流橋B1的2腳通過限流電阻R1與光耦GU1的一輸入端聯(lián)接，整流橋B1的4腳與光耦GU1的另一輸入端聯(lián)接，光耦GU1的輸出端與電子開關(guān)控制電路聯(lián)接。
如圖3-4所示，取樣電路和過流信號檢測電路原理圖二和三，取樣電路由取樣電阻Rf組成，取樣電阻Rf選取阻值較小時，小的過流在Rf上產(chǎn)生的電壓也較小，此時整流橋產(chǎn)生的壓降就會有負(fù)面影響，為了解決這種影響，圖3提出了一種對過流信號檢測電路進(jìn)行改進(jìn)的方案由限流電阻R2和雙向光耦GU2組成，光耦GU2的一輸入端通過阻流電阻R2與聯(lián)樣電阻Rf的一端聯(lián)接，光耦GU2的另一輸入端與聯(lián)樣電阻Rf的另一端聯(lián)接，光耦GU2的輸出端與電子開關(guān)控制電路聯(lián)接；如圖4提出了另一種解決方案由限流電阻R3和兩個單向光耦GU3、GU4組成，單向光耦GU3、GU4的各輸入端分別與取樣電阻Rf聯(lián)接，各輸出端與電子開關(guān)控制電路聯(lián)接。
如圖5所示，本實(shí)用新型電子開關(guān)過流保護(hù)電路實(shí)施例一電路原理圖，它是采用取樣電路和過流信號檢測電路原理圖一，用于220V/50Hz交流電網(wǎng)中額定電流為1A的電子開關(guān)過流保護(hù)電路，其中可控硅選用雙向可控硅SCR1，額定電流為16A，它能保證在半個交流電周期即10毫秒可以抵抗約200A的峰值電流；取樣電阻Rf阻值選取1.5歐姆。220V交流電的峰值電壓為310V，假設(shè)其內(nèi)阻及線路阻抗為零，則在負(fù)載短路的情況下，電流回路的電流只有由Rf來限制，此時Rf可將峰值電流限制在200A左右，以保證可控硅的安全。在流過額定電流1A時，Rf上的壓降有效值為1.5V，整流橋的壓降約1.4V，光耦輸入端的壓降約為1V，總壓降為2.4V，所以光耦不會導(dǎo)通；當(dāng)電流超過1.6A時，Rf上的壓降為2.4V，光耦就會導(dǎo)通，點(diǎn)亮光耦中的發(fā)光器件，光耦的輸出由高阻變成低阻產(chǎn)生過流信號，及時關(guān)斷可控硅，保證電子開關(guān)不會被燒壞，起到過載保護(hù)的作用，調(diào)整R1的阻值可以調(diào)整過載保護(hù)的電流值。C1和R5只起到抗干擾的作用。
如圖6所示，本實(shí)用新型電子開關(guān)過流保護(hù)電路實(shí)施例二電路原理圖，用于220V交流電網(wǎng)中額定電流為2A的電子開關(guān)過流保護(hù)電路，其中可控硅選用雙向可控硅SCR1，額定電流為16A，它能保證在半個交流電周期即10毫秒可以抵抗約200A的峰值電流；因主電流回路流過的額定電流為2A，由于整流橋和大電阻發(fā)熱比較大，取樣電阻Rf選0.5歐姆。由于Rf的減小，負(fù)載短路時的沖擊電流也會增大，有可能在半個交流電周期將SCR1沖壞，在主電流回路中串入電感L1，它能起到一定的抑制峰值電流和電流上升率的作用。過流信號檢測電路由限流電阻R2和雙向光耦GU2組成，光耦GU2的一輸入端通過阻流電阻R2與聯(lián)樣電阻Rf的一端聯(lián)接，光耦GU2的另一輸入端與聯(lián)樣電阻Rf的另一端聯(lián)接，光耦GU2的輸出端與電子開關(guān)控制電路聯(lián)接，調(diào)整R2使GU2在電流超過3A時輸出有效的過流信號。在額定電流更大的電子開關(guān)中，因發(fā)熱問題，Rf還要進(jìn)一步減小，此時由于光耦的輸入端壓降限制，對輕度過載不能起到很好的保護(hù)，可以在電子開關(guān)主電流回路中串入溫度保險絲來形成完備的保護(hù)。
權(quán)利要求1.一種電子開關(guān)過流保護(hù)電路，包括由順序聯(lián)接的交流電源、負(fù)載、可控硅組成的主電流回路，以及與可控硅聯(lián)接的電子開關(guān)控制電路，其特征在于在主電流回路中還聯(lián)接有取樣電路以及并聯(lián)于取樣電路兩端的過流信號檢測電路，所述的過流信號檢測電路還與電子開關(guān)控制電路聯(lián)接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子開關(guān)過流保護(hù)電路，其特征在于所述的取樣電路由取樣電阻Rf組成，取樣電阻Rf采用具有抗大電流沖擊能力的線繞電阻或水泥電阻或?qū)嵭碾娮杌蛴秒娮杞z繞制的具有一定電感量的電阻，其串接于主電流回路之中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子開關(guān)過流保護(hù)電路，其特征在于所述的過流信號檢測電路，為一光耦元件或光控可控硅，其連接于取樣電阻Rf的兩端和電子開關(guān)控制電路之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子開關(guān)過流保護(hù)電路，其特征在于所述的過流信號檢測電路由整流橋B1或四個二極管、限流電阻R1和光耦GU1組成，整流橋B1的兩端并接于取樣電阻Rf的兩端，整流橋B1的第三端通過限流電阻R1與光耦GU1的一輸入端聯(lián)接，整流橋B1的第四端與光耦GU1的另一輸入端聯(lián)接，光耦GU1的輸出端與電子開關(guān)控制電路聯(lián)接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子開關(guān)過流保護(hù)電路，其特征在于所述的過流信號檢測電路由限流電阻R2和雙向光耦GU2組成，光耦GU2的一輸入端通過限流電阻R2與取樣電阻Rf的一端聯(lián)接，光耦GU2的另一輸入端與取樣電阻Rf的另一端聯(lián)接，光耦GU2的輸出端與電子開關(guān)控制電路聯(lián)接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子開關(guān)過流保護(hù)電路，其特征在于所述的過流信號檢測電路由限流電阻R3和兩個單向光耦GU3、GU4組成，單向光耦GU3、GU4的各輸入端分別與取樣電阻Rf聯(lián)接，各輸出端與電子開關(guān)控制電路聯(lián)接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電子開關(guān)過流保護(hù)電路，包括由順序聯(lián)接的交流電源、負(fù)載、可控硅組成的主電流回路，以及與可控硅聯(lián)接的電子開關(guān)控制電路，在主電流回路中還聯(lián)接有取樣電路以及并聯(lián)于取樣電路兩端的過流信號檢測電路，所述的過流信號檢測電路還與電子開關(guān)控制電路聯(lián)接。取樣電路由取樣電阻組成，過流信號檢測電路由光耦元件組成。本實(shí)用新型為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，針對于熔絲管更換麻煩和自恢復(fù)保險絲反應(yīng)速度慢的問題而設(shè)計，并且在一定應(yīng)用范圍內(nèi)代替溫度保險絲以實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，達(dá)到一種非常簡單成本很低并且保護(hù)性能完備的電子開關(guān)過流保護(hù)電路。
文檔編號H03K17/72GK2882120SQ20062005474
公開日2007年3月21日 申請日期2006年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月27日
發(fā)明者宋剛, 喬成, 陸正平, 孫勤龍 申請人:Tcl-羅格朗國際電工(惠州)有限公司