可变交流电压转恒压直流电压的保护电路
阅读说明：本技术 可变交流电压转恒压直流电压的保护电路 (Protection circuit for converting variable alternating current voltage into constant voltage direct current voltage ) 是由 王萌 张妹雄 欧家茂 于 2021-11-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开可变交流电压转低压恒压直流电压的保护电路,涉及电压转换电路相关技术领域,包括整流电路,对输入的交流电压进行整流；所述整流电路连接用于电压采样的分压电阻,经过整流的电压通过分压电阻进行分压；分压电阻连接电压比较器,电压比较器的输出端连接光耦控制器,光耦控制器的输出端通过可控硅连接滤波电容,光耦控制器导通使可控硅触发给滤波电容充电,从而控制滤波电压在一定范围内。对交流电整流后,通过电压取样截取馒头波低压部分来控制可控硅对滤波电容的充电达到控制直流电压,整流滤波电容和MOS管都可以选择更低耐压值,因此成本更低,适用范围更广且有利于推广,能够滤除较高的交流峰值电压部分。(The invention discloses a protection circuit for converting variable alternating voltage into low-voltage constant-voltage direct voltage, which relates to the related technical field of voltage conversion circuits and comprises a rectifying circuit, a voltage stabilizing circuit and a voltage stabilizing circuit, wherein the rectifying circuit is used for rectifying the input alternating voltage; the rectifying circuit is connected with a voltage dividing resistor for voltage sampling, and the rectified voltage is divided by the voltage dividing resistor; the voltage divider resistor is connected with the voltage comparator, the output end of the voltage comparator is connected with the optical coupler controller, the output end of the optical coupler controller is connected with the filter capacitor through the silicon controlled rectifier, and the optical coupler controller is switched on to trigger the silicon controlled rectifier to charge the filter capacitor, so that the filter voltage is controlled within a certain range. After alternating current is rectified, the thyristor is controlled to charge the filter capacitor by sampling voltage and intercepting a low-voltage part of a voltage wave to control direct-current voltage, and the rectifier filter capacitor and the MOS tube can both select a lower withstand voltage value, so that the cost is lower, the application range is wider, the popularization is facilitated, and a higher alternating-current peak voltage part can be filtered.)
技术领域
本发明涉及电压转换电路相关技术领域，具体为可变交流电压转恒定低压直流电压的保护电路。
背景技术
世界各地交流电源线路电压标准不一，同一电压标准各地波动范围也不一。例如印度交流电网电压波动范围可以从190V到380V不等；正常电源设计的输入电压范围一般为100V到277V，这给很多电源设计带来很多挑战，电源失效率更是高居不下。
其中，浪涌MOV，整流滤波电容和开关MOS管失效率最为普遍。在现有技术中为了解决这一问题，MOV整流滤波电容和MOS管的耐压不得不提升一个高度，这样带来的成本压力显然是巨大的，难以对其进行推广使用。因此特提出一种能够成本更低，适用范围更广且有利于推广，能够滤除较高的交流峰值电压部分，尤其针对交流电网短时偏高波动防护，同时可兼容交流电压低压波动的可变交流电压转恒定低压直流电压保护电路。
发明内容
本发明的目的在于提供可变交流电压转恒压直流电压的保护电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括整流电路，对输入的交流电压进行整流；所述整流电路连接用于电压采样的分压电阻，经过整流的电压通过分压电阻进行分压；分压电阻连接电压比较器，电压比较器的输出端连接光耦控制器，光耦控制器的输出端通过可控硅连接滤波电容，光耦控制器导通使可控硅触发给滤波电容充电，从而控制滤波电压在一定范围内。
优选的，包括由四个整流二极管D11构成的整流电路一、信号取样分压电阻R11和R12、高压侧供电限流电阻R13、IC比较器电路一、单向可控硅SCR11、驱动电阻R14、驱动防反二极管D12、光耦一MOC3023以及滤波电容C12；
所述信号取样分压电阻R11和R12串联，所述IC比较器电路一的第一端连接信号取样分压电阻R11和R12之间，第二端连接高压侧供电限流电阻R13，第三端连接整流电路一，第四端连接光耦一MOC3023；
驱动电阻R14的第一端通过单向可控硅SCR11连接光耦一MOC3023，驱动电阻R14的第二端通过驱动防反二极管D12连接光耦一MOC3023。
优选的，包括由四个整流二极管D21构成的整流电路二、过压检测管TVS21、限流电阻R21、稳压管TVS22、限流电阻R26、下拉电阻R22、或非门芯片二IC、光耦二MOC3023、下拉电阻R25、单向可控硅二SCR21、驱动电阻R24、驱动防反二极管D22、滤波电容C21、滤波电阻R23、稳压管TVS23、限流电阻R27、滤波电容C22、C23；
过压检测管TVS21的正极连接限流电阻R21，稳压管TVS22的正极连接限流电阻R21，负极通过限流电阻R26连接过压检测管TVS21的正极；下拉电阻R22的一端连接稳压管TVS22的负极，另一端连接稳压管TVS22的正极；
或非门芯片二IC的一个输入端连接稳压管TVS22的负极，另一个输入端连接稳压管TVS22的正极，输出端连接光耦二MOC3023；
滤波电阻R23和滤波电容C21串联后并联在单向可控硅二SCR21的正极和负极；驱动电阻R24的第一端连接单向可控硅二SCR21的正极，第二端通过驱动防反二极管D22连接光耦二MOC3023；单向可控硅二SCR21的负极连接光耦二MOC3023；
限流电阻R27一端连接整流电路二，另一端连接稳压管TVS23的负极，接稳压管TVS23的正极连接滤波电容C22的第一端，滤波电容C22的第二端接或非门芯片二IC。
优选的，包括由四个整流二极管D31构成的整流电路三、信号取样分压电阻R31、R32、高压侧供电限流电阻R36、滤波电容C32、IC比较器三LM393、稳压管TVS31、光耦限流电阻R37、光耦开关三MOSFET、MOSFET驱动电阻R38、比较器输出上拉电阻R35、单向可控硅SCR31、驱动电阻R34、驱动防反二极管D32、光耦三MOC3023、滤波电容C31、滤波电阻R33以及滤波电容C33；
信号取样分压电阻R31、R32串联后并联在整流电路三的两端，滤波电阻R33和滤波电容C31串联后并联在单向可控硅SCR31的两端，驱动电阻R34的第一端连接单向可控硅SCR31的正极，第二端通过驱动防反二极管D32连接光耦三MOC3023；比较器输出上拉电阻R35并联在IC比较器三LM393的pin1接口和pin8接口；高压侧供电限流电阻R36的一端连接单向可控硅SCR31的正极，另一端连接滤波电容C32；光耦限流电阻R37的一端连接光耦三MOC3023，另一端稳压管TVS31的负极；MOSFET驱动电阻R38的一端连接IC比较器三LM393的pin1接口，另一端连接光耦开关三MOSFET。
优选的，包括由四个整流二极管D41构成的整流电路四、信号取样分压电阻R41、R42、高压侧供电限流电阻R45、滤波电容C42、集成比较器四IC、光耦限流电阻R46、单向可控硅四SCR41、驱动电阻R44、驱动防反二极管D42、光耦四MOC3023、滤波电容C41、滤波电阻R43、变压器副绕组供电导向二极管D43、限流电阻R47以及滤波电容C43；
信号取样分压电阻R41、R42并联后串联在整流电路四的两端；滤波电阻R43和滤波电容C41串联后并联在单向可控硅四SCR41的两端；驱动电阻R44的第一端连接单向可控硅四SCR41的正极，第二端通过驱动防反二极管D42连接光耦四MOC3023；高压侧供电限流电阻R45的一端连接单向可控硅四SCR41的正极，另一端连接滤波电容C42；光耦限流电阻R46与光耦四MOC3023连接；限流电阻R47通过变压器副绕组供电导向二极管D43连接集成比较器四IC。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过对交流电压先行整流，之后利用控制电路控制电压对滤波电容充电实现对电压的控制，并未直接采用成本压力较大的高压滤波电容和高压MOS管，因此成本更低，适用范围更广且有利于推广，能够滤除较高的交流峰值电压部分，尤其针对交流电网短时偏高波动防护，同时可兼容交流电压低压波动。
附图说明
图1为本发明实施例1电路原理图；
图2为本发明实施例2或非门式坝式泄流供电电路原理图；
图3为本发明实施例3电源比较器控制电路拓扑式坝式泄流供电电路原理图；
图4为本发明实施例4电路拓扑集成优化电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1，本实施例一提供了可变交流电压转低压恒压直流电压的保护电路，包括由四个整流二极管D11构成的整流电路一、信号取样分压电阻R11和R12、高压侧供电限流电阻R13、IC比较器电路一、单向可控硅SCR11、驱动电阻R14、驱动防反二极管D12、光耦一MOC3023以及滤波电容C12；所述信号取样分压电阻R11和R12串联，所述IC比较器电路一的第一端连接信号取样分压电阻R11和R12之间，第二端连接高压侧供电限流电阻R13，第三端连接整流电路一，第四端连接光耦一MOC3023；驱动电阻R14的第一端通过单向可控硅SCR11连接光耦一MOC3023，驱动电阻R14的第二端通过驱动防反二极管D12连接光耦一MOC3023。
交流电压经过整流电路一后形成馒头波，电压采样信号由信号取样分压电阻R11和R12分压后输入，与IC比较器电路一比较电压(信号取样分压电阻的设置需根据直流电压要求和IC比较器电路一的参考电压来定)，使得馒头波电压下降至设定电压触发IC比较器电路一输出的高电平信号控制光耦一MOC3023导通使单向可控硅SCR11触发给滤波电容C12充电，从而控制滤波电压在一定低压范围内。单向可控硅SCR11和光耦一MOC3023耐压取决于输入交流电压最大值。
实施例2
请参阅图2，本实施例二提供了可变交流电压转低压恒压直流电压的保护电路，包括由四个整流二极管D21构成的整流电路二、过压检测管TVS21、限流电阻R21、稳压管TVS22、限流电阻R26、下拉电阻R22、或非门芯片二IC、光耦二MOC3023、下拉电阻R25、单向可控硅二SCR21、驱动电阻R24、驱动防反二极管D22、滤波电容C21、滤波电阻R23、稳压管TVS23、限流电阻R27、滤波电容C22、C23；过压检测管TVS21的正极连接限流电阻R21，稳压管TVS22的正极连接限流电阻R21，负极通过限流电阻R26连接过压检测管TVS21的正极；下拉电阻R22的一端连接稳压管TVS22的负极，另一端连接稳压管TVS22的正极；
或非门芯片二IC的一个输入端连接稳压管TVS22的负极，另一个输入端连接稳压管TVS22的正极，输出端连接光耦二MOC3023；
滤波电阻R23和滤波电容C21串联后并联在单向可控硅二SCR21的正极和负极；驱动电阻R24的第一端连接单向可控硅二SCR21的正极，第二端通过驱动防反二极管D22连接光耦二MOC3023；单向可控硅二SCR21的负极连接光耦二MOC3023；
限流电阻R27一端连接整流电路二，另一端连接稳压管TVS23的负极，接稳压管TVS23的正极连接滤波电容C22的第一端，滤波电容C22的第二端接或非门芯片二IC。
交流电压经过整流电路二后形成馒头波，过压检测管TVS21决定电压采样点，超过过压检测管TVS21电压的信号由稳压管TVS22稳压成低电平信号，与或非门芯片二IC组成或非门电路控制，每次只有当交流侧电压低于过压检测管TVS21电压的区间，或非门芯片二IC才输出高电平控制光耦二MOC3023的输出信号触发单向可控硅SCR21导通给滤波电容C23充电，从而控制滤波电压在一定低压范围内。单向可控硅SCR21和光耦二MOC3023耐压取决于输入交流电压最大值。
实施例3
请参阅图3，本实施例三提供了可变交流电压转低压恒压直流电压的保护电路，包括由四个整流二极管D31构成的整流电路三、信号取样分压电阻R31、R32、高压侧供电限流电阻R36、滤波电容C32、IC比较器三LM393、稳压管TVS31、光耦限流电阻R37、光耦开关三MOSFET、MOSFET驱动电阻R38、比较器输出上拉电阻R35、单向可控硅SCR31、驱动电阻R34、驱动防反二极管D32、光耦三MOC3023、滤波电容C31、滤波电阻R33以及滤波电容C33；信号取样分压电阻R31、R32串联后并联在整流电路三的两端，滤波电阻R33和滤波电容C31串联后并联在单向可控硅SCR31的两端，驱动电阻R34的第一端连接单向可控硅SCR31的正极，第二端通过驱动防反二极管D32连接光耦三MOC3023；比较器输出上拉电阻R35并联在IC比较器三LM393的pin1接口和pin8接口；高压侧供电限流电阻R36的一端连接单向可控硅SCR31的正极，另一端连接滤波电容C32；光耦限流电阻R37的一端连接光耦三MOC3023，另一端稳压管TVS31的负极；MOSFET驱动电阻R38的一端连接IC比较器三LM393的pin1接口，另一端连接光耦开关三MOSFET。
交流电压经过整流电路三后形成馒头波，电压采样信号由信号取样分压电阻R31、R32分压后输入IC比较器三LM393，与IC比较器三LM393比较电压(参考电压由IC比较器三LM393的供电电压决定)，使得馒头波电压下降至设定电压触发IC比较器三LM393的输出高电平信号控制光耦开关三MOSFET导通来使得光耦三MOC3023导通，使单向可控硅SCR31触发给滤波电容C33充电，从而控制滤波电压在一定低压范围内。单向可控硅SCR31和光耦三MOC3023耐压取决于输入交流电压最大值。
实施例4
请参阅图4，本实施例四提供了可变交流电压转低压恒压直流电压的保护电路，包括由四个整流二极管D41构成的整流电路四、信号取样分压电阻R41、R42、高压侧供电限流电阻R45、滤波电容C42、集成比较器四IC、光耦限流电阻R46、单向可控硅四SCR41、驱动电阻R44、驱动防反二极管D42、光耦四MOC3023、滤波电容C41、滤波电阻R43、变压器副绕组供电导向二极管D43、限流电阻R47以及滤波电容C43；信号取样分压电阻R41、R42并联后串联在整流电路四的两端；滤波电阻R43和滤波电容C41串联后并联在单向可控硅四SCR41的两端；驱动电阻R44的第一端连接单向可控硅四SCR41的正极，第二端通过驱动防反二极管D42连接光耦四MOC3023；高压侧供电限流电阻R45的一端连接单向可控硅四SCR41的正极，另一端连接滤波电容C42；光耦限流电阻R46与光耦四MOC3023连接；限流电阻R47通过变压器副绕组供电导向二极管D43连接集成比较器四IC。
本实施例四的可变交流电压转低压恒压直流电压的保护电路与实施例三类似，不同在于，把比较器集成到AC/DC controller里面，使拓扑更简洁，成本更低，性能更稳定。交流电压经过整流电路四后形成馒头波，电压采样信号由信号取样分压电阻R41、R42分压后输入集成比较器四IC的pin2接口，与集成比较器四IC比较电压(参考电压由集成比较器四IC的内部电压决定)，使得馒头波电压下降至设定电压触发集成比较器四IC输出高电平信号控制光耦四MOC3023导通，来使得单向可控硅SCR41触发给滤波电容C43充电，从而控制滤波电压在一定低压范围内。单向可控硅SCR41和光耦四MOC3023耐压取决于输入交流电压最大值。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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