一种用于容性负载的保护电路的制作方法

1.本实用新型涉及容性负载，具体是一种用于容性负载的保护电路。


背景技术：

2.容性负载在电路中是一个非常常规的负载。但是在大电流的电流中，如果启动容性负载，在启动的瞬间会产生一个很大的尖峰电流，这个尖峰电流的峰值可以达到正常电路中电流的数十倍，尖峰电流会直接击穿开关触头，使得开关触头融化，导致整体电路无法实现分合闸，存在很大的安全隐患。


技术实现要素：

3.本实用新型主要解决的技术问题是提供一种用于容性负载的保护电路。
4.本实用新型所解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于容性负载的保护电路，其中，包括连接第一电源与容性负载的第一开关单元、连接第二电源的第二开关单元、预充电电阻以及检测模块，第二开关单元控制预充电电阻工作，预充电电阻分别与第一开关单元以及检测单元并联，检测模块检测预充电电阻两端电压，检测模块包括控制单元，控制单元控制第一开关单元工作。
5.采用此种电路连接设置，第二开关单元工作，使得第一电源向预充电电阻、容性负载进行充电，预充电电阻开始工作，检测模块检测施加在预充电电阻两端的电压，当预充电电阻两端的电压低于预设值时，控制单元控制第一开关单元工作，当第一开关单元工作时，预充电电阻被短路，预充电电阻两端的电压为0，此时，也仅有第一开关单元工作，通过预充电电阻吸收部分电压，使得尖峰电流降低，实现保护效果。
6.其中，检测模块包括检测单元以及光电耦合器，检测单元一端与预充电电阻并联，另一端通过光电耦合器与控制单元连接，控制单元与第二电源连接。
7.通过光电耦合器进行控制，使得整体的电路形成一个隔离效果，而且隔离电源，使得整体电路的安全性更高。
8.其中，检测单元包括三极管跟随器电路，三极管跟随器电路与光电耦合器连接。
9.三极管跟随器电路实现电压跟随，实现控制光电耦合器工作的效果。
10.其中，检测单元还包括调节电路，调节电路包括分压电阻以及可变电阻，分压电阻与可变电阻串联，分压电阻与可变电阻的连接处与三极管跟随器电路连接。
11.检测单元主要用于检测预充电电阻两端的电压，然后通过调节可变电阻的阻值，实现三极管跟随器电路的工作效果，操作人员可以根据实际需求，选择不同的阻值，实现容性负载预充电时长的调整。
12.其中，可变电阻为电位器或滑动电阻。
13.采用电位器的方式，使得电阻调节更为方便，此外，可变电阻也可以为滑动电阻。
14.其中，第一开关单元包括主开关以及控制主开关动作的主线圈，主开关与容性负载连接，控制单元包括mos管电路，mos管电路控制主线圈的工作。
15.mos管电路控制了主线圈的工作，当光电耦合器持续工作，使得mos管电路位于闭合状态，此时主线圈不动作，第一开关单元不工作，当光电耦合器停止工作，mos管电路位于打开状态下，主线圈动作，主开关闭合，形成了合闸效果，此时，预充电电阻被短路，不再工作。
16.其中，控制单元设有充电电容，充电电容与mos管电路的前端连接。
17.采用充电电容的设置，形成mos管电路的延时缓冲启动效果，防止突然打开，提高整体电路的稳定性。
18.其中，控制单元还包括第二指示灯，mos管电路与第二指示灯同时工作。
19.第二指示灯的设置，使得操作人员可以直观的看到主线圈已经上电，整体合闸，启动容性负载。
20.其中，还包括第二开关单元，第二开关单元包括继电器电路，第二电源上电，控制继电器电路工作，继电器电路包括继电器，继电器的输出端与预充电电阻连接。
21.采用继电器电路控制，实现小电压驱动大电压导通的效果。
22.其中，还包括温控单元，温控单元包括第一控制开关、第一温度传感器以及第二控制开关，第一温度传感器与预充电电阻连接，第一控制开关控制继电器电路工作，第二控制开关控制预充电电阻工作。
23.第一温度传感器控制电路中的温升，当电路中温度过高时，则控制预充电电阻工作，保证电路的稳定性。
附图说明
24.图1是本实用新型实施例1的结构示意图；
25.图2是本实用新型实施例1的电路图。
具体实施方式
26.实施例1：
27.参照附图1-2所示，一种用于容性负载的保护电路，包括连接第一电源与容性负载的第一开关单元、第二开关单元、预充电电阻、检测模块以及温控单元。
28.第一电源用于实现容性负载的供电，可以为两相电，也可以为三相电，使用者可以根据实际需求选择，本实施例中，第一电源仅以220v为例。
29.第一开关单元连通了容性负载以及第一电源，第一开关单元包括主开关以及主线圈，主开关两端分别连接第一电源、容性负载，主线圈则用于控制主开关的工作状态，即主线圈两端上电导通，主开关闭合工作；主线圈两端不导通，主开关位于断开状态。主开关动作，实现整体的分合闸操作，使得容性负载上电或断电的效果。
30.主开关与第一温度传感器ptc1、继电器k1输出端、预充电电阻、第二控制开关连接。本实施例中预充电电阻优选为大功率电阻。
31.其具体电路为，主开关一端与第一温度传感器ptc1的一端连接，第一温度传感器ptc1的另一端通过继电器k1的输出端与预充电电阻ld连接，预充电电阻ld另一端通过第二控制开关与主开关的另一端连接。第一温度传感器ptc1与第二控制开关连接，第二控制开关控制预充电电阻工作。第二控制开关是控制电路中的温升，当温度过高时，则控制预充电
电阻工作，保证电路的稳定性。简单的来说，第一温度传感器ptc1、继电器k1的输出端、预充电电阻ld、第二控制开关连接形成的电路并联在主开关的两端上。
32.第二开关单元包括继电器电路，继电器电路通过第二电源实现供电控制的效果，第二电源与继电器k1的控制端连接，形成控制效果，使得预充电电阻上电。此处第二电源通过第一控制开关实现控制效果。本实施例中，第二电源与第一电源为相互独立的两个电源，第二电源的电压小于第一电源的电压，本实施例中，第二电源优选为小电压。当第二电源上电，继电器k1工作，此时继电器k1的输出端闭合，使得第一电源向预充电电阻供电。
33.继电器电路为，24v+与二极管d1的正极连接，24v-与第一控制开关连接。二极管d1的负极与电容c1的正极、并联电阻块的一端连接，第一控制开关的另一端与电容c1的负极、二极管d2的正极、继电器k1的控制端连接，并联电阻块的另一端与二极管d2的负极、继电器k1的控制端连接。此处二极管d2用于保护继电器k1。并联电阻块包括两组并联电阻以及电容c2，具体为电阻r2、电阻r3、电阻r4并联，电阻r5、电阻r6、电阻r7并联，两组并联后进行串联，电容c2为并联在电阻r7上。
34.第一控制开关与第一温度传感器连接，第一控制开关控制继电器电路工作。第一控制开关控制电路中的温升，当温度高于预设值，则控制继电器电路工作，停止预充电整体工作。
35.检测模块包括检测单元、光电耦合器以及控制单元。
36.检测单元包括整流电路、三极管跟随器电路以及调节电路，整流电路将预充电电阻两端的电压进行整流处理，调节电路包括分压电阻以及可变电阻，分压电阻与可变电阻串联，分压电阻与可变电阻的连接处与三极管跟随器电路连接。检测单元主要用于检测预充电电阻两端的电压，然后通过调节可变电阻的阻值，实现三极管跟随器电路的工作，操作人员可以根据实际需求，选择不同的阻值，实现容性负载预充电时长的调整。
37.三极管跟随器电路则是控制光电耦合器工作，实现检测单元与控制单元之间的电气连通。
38.检测单元具体为，预充电电阻ld两端的ld1、ld2通过整流桥整流，然后通过电容c3进行滤波。滤波完成后的一端分别与分压电阻r8、电阻r11连接，分压电阻r8的另一端通过可变电阻r9、电阻r10与滤波完成后的另一端连接。此处可变电阻r9可以为电位器或滑动电阻，使用者可以根据实际需求选择，本实施例中优选为电位器。
39.电阻r8与可变电阻r9的连接处与三极管u4的基极连接，电阻r11通过电阻r12、电阻r13与三极管u4的集电极连接，三极管u4的发射极通过反向设置的稳压管d3与电容c4的一端、小开关k2连接，小开关k2的另一端通过电阻r15与光电耦合器u1的“1”号引脚连接，电阻r10的另一端与电容c4的另一端、反向设置的第三指示灯led3的负极连接，第三指示灯led3的正极与光电耦合器u1的“2”号引脚连接。此处第三指示灯led3起到指示的效果，即此时的状态为主线圈未工作，预充电工作状态。稳压管d3的导通电压可以根据实际需求选择，三极管u4的发射极的电压大于稳压管d3的导通电压，稳压管d3才会导通。
40.控制单元与光电耦合器的另一端连接，此处需要说明的是，控制单元的供电是第二电源供电，即24v供电。通过光电耦合器进行控制，使得整体的电路形成一个隔离效果，而且隔离电源，使得整体电路的安全性更高。本实施例中，光电耦合器主要起到控制mos管电路以及第二指示灯工作的效果。
41.控制单元包括mos管电路、充电电容以及第二指示灯，mos管电路控制主线圈的工作。当光电耦合器持续工作，使得mos管电路与第二指示灯位于不工作状态，此时主线圈不动作，第一开关单元同样也不工作；当光电耦合器停止工作，mos管电路、第二指示灯均位于打开状态下，主线圈动作，第一开关单元也是位于工作状态，即形成了合闸效果，此时，预充电电阻被短路，不再工作，需要说明的是，第二指示灯与mos管电路是同时工作。第二指示灯的设置，使得操作人员可以直观的看到主线圈已经上电，整体合闸，启动容性负载。充电电容则进行电路的充电，形成电路的延时缓冲效果，控制mos管电路工作。
42.控制单元的具体电路为，光电耦合器u1的“4”号引脚通过电阻r16与电阻r17的一端、充电电容c5的正极、正向设置的二极管d6连接，二极管d6的负极与反向设置的稳压管d5连接。光电耦合器u1的“3”号引脚与24v-连接，电阻r17的另一端与24v+连接。24v+通过电阻r1与第一指示灯led1与24v-连接。第一指示灯led1起到第二电源上电指示状态。24v+通过反向二极管d4与mos管u3的漏极连接，主线圈并联在二极管d4的两端上。
43.稳压管的正极与mos管u3的栅极、电阻r18的一端连接。电阻r18的另一端通过第二指示灯led2与24-连接。充电电容c5的负极、mos管u3的源极均与24-连接。此处第二指示灯led2用于指示主线圈上电。
44.其具体的工作原理为，第二电源工作，同时第一指示灯亮，指示目前位于合闸开启状态。继电器的输出端闭合导通，使得预充电电阻两端直接施加第一电源的电压，同时第一电源的电压通过预充电电阻逐渐向容性负载充电，从而导致施加在预充电电阻两端的电压逐渐降低。初始状态，预充电电阻两端的电压达到最大值，检测单元检测到预充电电阻两端的电压，三极管跟随器电路动作，此时，三极管u4的发射极的电压大于稳压管d3的导通电压，使得稳压管d3导通，光电耦合器工作，第三指示灯的点亮，指示目前状态为主线圈未工作，为预充电工作状态。由于光电耦合器的工作，抑制mos管电路工作，使得稳压管d5的负极电压低于稳压管d5的电压，稳压管d5为不导通状态，此时mos管电路不工作，第二指示灯同样也不工作。
45.随之容性负载逐渐充电，导致施加在预充电电阻两端的电压逐渐降低，直至三极管u4的发射极的电压小于稳压管d3的导通电压，稳压管d3位于不导通状态时，光电耦合器停止工作，第三指示灯熄灭，此时检测到的电压即为预设值电压。当电路持续工作，充电电容c5充电储能，形成电路的延时缓冲效果，使得稳压管d5的负极电压逐渐增加，直至电压高于稳压管d5的电压，稳压管d5导通，此时mos管与第二指示灯同时工作，主线圈也随之工作，主线圈带动主开关工作，此时，预充电电阻被短路，施加在预充电电阻两端的电压为0，即实现了第一电源给容性负载直接供电的效果，旁路的预充电电阻停止工作。采用此种电路连接设置，使得容性负载前期缓慢充电，充电至一定状态时，直接启动时，此时容性负载的启动尖峰电流降低，实现保护效果。
46.除此之外，还需要说明的是，当整体在分闸状态时，即第二电源断开，由于电容c1内还存储了部分电压，可以通过预充电电阻进行多余电压的消耗，从而实现整体电路的保护效果。

技术特征：
1.一种用于容性负载的保护电路，其特征在于：包括连接第一电源与容性负载的第一开关单元、连接第二电源的第二开关单元、预充电电阻以及检测模块，第二开关单元控制预充电电阻工作，预充电电阻分别与第一开关单元以及检测单元并联，检测模块检测预充电电阻两端电压，检测模块包括控制单元，控制单元控制第一开关单元工作。2.如权利要求1所述的一种用于容性负载的保护电路，其特征在于：检测模块包括检测单元以及光电耦合器，检测单元一端与预充电电阻并联，另一端通过光电耦合器与控制单元连接，控制单元与第二电源连接。3.如权利要求2所述的一种用于容性负载的保护电路，其特征在于：检测单元包括三极管跟随器电路，三极管跟随器电路与光电耦合器连接。4.如权利要求3所述的一种用于容性负载的保护电路，其特征在于：检测单元还包括调节电路，调节电路包括分压电阻以及可变电阻，分压电阻与可变电阻串联，分压电阻与可变电阻的连接处与三极管跟随器电路连接。5.如权利要求4所述的一种用于容性负载的保护电路，其特征在于：可变电阻为电位器或滑动电阻。6.如权利要求1所述的一种用于容性负载的保护电路，其特征在于：第一开关单元包括主开关以及控制主开关动作的主线圈，主开关与容性负载连接，控制单元包括mos管电路，mos管电路控制主线圈的工作。7.如权利要求6所述的一种用于容性负载的保护电路，其特征在于：控制单元设有充电电容，充电电容与mos管电路的前端连接。8.如权利要求7所述的一种用于容性负载的保护电路，其特征在于：控制单元还包括第二指示灯，mos管电路与第二指示灯同时工作。9.如权利要求1所述的一种用于容性负载的保护电路，其特征在于：还包括第二开关单元，第二开关单元包括继电器电路，第二电源上电，控制继电器电路工作，继电器电路包括继电器，继电器的输出端与预充电电阻连接。10.如权利要求9所述的一种用于容性负载的保护电路，其特征在于：还包括温控单元，温控单元包括第一控制开关、第一温度传感器以及第二控制开关，第一温度传感器与预充电电阻连接，第一控制开关控制继电器电路工作，第二控制开关控制预充电电阻工作。

技术总结
本实用新型公开了一种用于容性负载的保护电路，其中，包括连接第一电源与容性负载的第一开关单元、连接第二电源的第二开关单元、预充电电阻以及检测模块，预充电电阻与第二开关单元串联，串联后的预充电电阻与第二开关单元分别与第一开关单元以及检测单元并联，检测模块检测预充电电阻两端电压，检测模块包括控制单元，控制单元控制第一开关单元工作；本实用新型缓冲充电、降低尖峰电流、保护性好。保护性好。保护性好。


技术研发人员：陈碎勇
受保护的技术使用者：浙江光大通信设备有限公司
技术研发日：2021.11.05
技术公布日：2022/5/25