基于电压非线性元件的过电压检测及开关电路制造技术

本实用新型专利技术公开了基于电压非线性元件的过电压检测及开关电路；其第二电阻器、稳压二极管和电容器并联连接，对应稳压二极管的阴极的并联端与半导体开关元件的门极或栅极连接，对应稳压二极管的阳极的并联端与半导体开关元件阴极或源极连接；第一电阻器与电压敏感元件串联连接，串联的一端与开关一端连接，串联的另一端与半导体开关元件的门极或栅极连接；负载一端与开关一端连接，负载的另一端与半导体开关元件的阳极或漏极连接；开关的另一端及半导体开关元件的阴极或源极与分别与电源两端连接。本实用新型专利技术实现电压检测与控制，省去了运算放大器电路及其所需直流电源，也无需增加抗干扰设计，简化了电路结构，降低了制作成本，缩小了产品体积。

【技术实现步骤摘要】
基于电压非线性元件的过电压检测及开关电路
本技术涉及过电压检测与开关电路，特别涉及一种基于电压非线性元件的过电压检测与开关电路。
技术介绍
由于供电网故障、设备投切、错相、线路谐振等原因，常会导致供电线路发生工频过电压故障，直流供电线路也会因为各种原因导致电压过高，过高电压会使用电设备内电子元器件失效，甚至导致火灾事故。采用电压检测电路，当检测电路检测到电源电压超过规定电压时，输出信号触发开关使电源断开，可减少损失，避免发生事故。现有技术普遍采用运算放大器为基的电压比较电路对电压进行检测，但是这种电路存在下列不足：易受干扰，需要增加抗干扰设计；需要配置直流工作电源；制作成本较高。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本技术的目的在于提供一种简单可靠、成本低廉的基于电压非线性元件的过电压检测及开关电路。本技术利用电压非线性元件的伏安特性检测电源电压，根据电压高低触发或关断处于电源回路的半导体开关器件从而控制回路中的负载通断。本技术的目的通过以下技术方案实现：一种基于电压非线性元件的过电压检测及开关电路，包括半导体开关元件、电压敏感元件、第一电阻器、第二电阻器、稳压二极管、电容器和开关；第二电阻器、稳压二极管和电容器并联连接，对应稳压二极管的阴极的并联端与半导体开关元件的门极或栅极连接，对应稳压二极管的阳极的并联端与半导体开关元件阴极或源极连接；第一电阻器与电压敏感元件串联连接，串联的一端与开关一端连接，串联的另一端与半导体开关元件的门极或栅极连接；负载一端与开关一端连接，负载的另一端与半导体开关元件的阳极或漏极连接；开关的另一端及半导体开关元件的阴极或源极与分别与电源两端连接。为进一步实现本技术目的，优选地，第一电阻器为限流电阻，选择的阻值将流过压敏电阻的导通电流限制在mA数量级范围以内；当压敏电阻导通电流达到0.1mA时，第二电阻器上的电压触发单向可控硅。优选地，所述半导体开关元件为单向可控硅、N沟道场效应管或双向可控硅。优选地，所述电压敏感元件为压敏电阻或双向瞬态抑制器。优选地，所述电源端连接交流电源或直流电源。进一步地，所述单向可控硅的耐压大于所连接的直流电源电压的两倍或交流电源电压峰值的两倍。进一步优选，所述单向可控硅的耐压参数为800V。优选地，所述稳压二极管采用电压参数为2.5V的稳压二极管。优选地，所述电容器采用0.1～0.5微法电容器。进一步优选所述电容器采用0.22微法电容器。本技术所述半导体开关元件可以采用单向可控硅SCR、双向可控硅TRIAC，也可以采用场效应管(MOSFET)；电压非线性元件可以采用氧化锌压敏电阻Rv，也可以采用半导体瞬态电压抑制元件(TVS)。本技术第一电阻R1与电压非线性元件串联，第二电阻R2与稳压二极管D及电容器C并联并与半导体开关元件连接。如果半导体开关元件为可控硅，则与可控硅的门极和阴极相连；如果半导体开关元件为MOSFET，则与其栅极和源极相连。本技术第二电阻R2作为分压电阻，稳压二极管D用作半导体开关元件的保护元件，限制半导体开关元件的触发电压或触发电流，以免触发电流或电压过大损坏半导体开关元件。本技术电容器C起抑制干扰作用，减少半导体开关元件误触发的发生几率。与现有技术相比，本技术具有以下优点和有益效果：本技术利用电压非线性元件的强非线性特性，实现电压检测与控制，与现有技术比较，由于省去了运算放大器电路及其所需直流电源，也无需增加抗干扰设计，所以简化了电路结构，降低了制作成本，缩小了产品体积。附图说明图1为实施例1的基于电压非线性元件的过电压检测及开关电路连接示意图。图2为实施例2的基于电压非线性元件的过电压检测及开关电路连接示意图。图3为实施例3的基于电压非线性元件的过电压检测及开关电路连接示意图。具体实施方式为更好地理解本技术，下面结合附图和实施例对本技术作进一步地说明，但本技术的实施方式不限于此。实施例1如图1所示，一种基于电压非线性元件的过电压检测及开关电路，包括单向可控硅SCR、压敏电阻RV、第一电阻器R1、第二电阻器R2、稳压二极管D、电容器C和开关K。各元件连接方式：第二电阻器R2、稳压二极管D和电容器C三个元件并联连接，对应稳压二极管D的阴极的并联端与单向可控硅SCR的门极连接，对应稳压二极管D的阳极的并联端与单向可控硅SCR阴极连接；第一电阻器R1与压敏电阻RV串联连接，串联后一端与开关K一端连接，另一端与单向可控硅SCR的门极连接；负载一端与开关K一端连接，另一端与单向可控硅SCR的阳极连接；开关K的另一端及单向可控硅SCR的阴极与分别与电源两端连接。本实施例以压敏电阻RV为电压敏感元件，采用单向可控硅SCR为半导体开关元件，实现对过电压检测以及触发保护电路工作。图1中，开关K合闸后，当电源电压较低时，压敏电阻RV不导通，第一电阻器R1和第二电阻器R2都没有电流流过，单向可控硅SCR的门极没有触发信号，单向可控硅SCR不导通，负载没有电流流过。当电源电压升高达到一定电压值，使压敏电阻RV导通，此时在第二电阻器R2有电压降，当这个电压降大于单向可控硅SCR的触发电压时，单向可控硅SCR导通，使电源电压施加到负载上。稳压二极管D用作单向可控硅SCR的保护元件，限制单向可控硅SCR的门极电压，以免触发电流或电压过大损坏单向可控硅SCR。电容器C起抑制干扰作用，减少单向可控硅SCR误触发的发生几率。本实施例采用的压敏电阻RV的压敏电压为375V。本实施例电源端可连接交流电源，也可连接直流电源。将电源端连接工频可调电源，电压调节到260VAC以下时，接通电源(开关K合闸)，可控硅SCR不导通，负载没有电流流过。当将工频可调电源电压调节到263VAC以上时，接通电源(开关K合闸)，压敏电阻Rv有漏电流流过，该电流使第二电阻器R2两端形成电压降，使得可控硅SCR导通，从而使负载两端与交流电源接通而工作。当电源电压调节到260～263VAC范围时，接通电源(开关K合闸)，可控硅SCR通断状态不确定，这个不确定电压范围决定于所采用的可控硅SCR的工作重复性等因素。电源电压260～263VAC为本实施例过压保护临界交流电压范围。本实施例中的电源也可以连接直流电源，连接直流电源时电源正极与开关K连接，电源负极与单向可控硅SCR阴极连接，采用的压敏电阻压敏电压为375V，当将直流可调电压源电压调节到370V以下时，接通电源(开关K合闸)，可控硅SCR不导通，负载没有电流流过。当将直流可调电压源电压调节到373V以上时，接通电源(开关K合闸)，压敏电阻Rv有漏电流流过，该电流使第二电阻器R2两端形成电压降，使得可控硅SCR导通，从而使负载两端与交流电源接通而工作。当电源电压调节到370～373V范围时，接通电源(开关K合闸)，可控硅SCR通断状态不确定，这个不确定电压范围决定于所采用的可控硅SCR的工作重复性等因素。电源电压370～373V为本实施例过压保护临界直流电压范围。本实施例元件参数优选为：单向可控硅SCR耐压应该大于所连接的直流电源电压的两倍或交流电源电压峰值的两倍，本实施例选用的单向可控硅SCR耐压参数为800V；第一电阻器R1为限流电阻，选择适当阻值将流过压敏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电压非线性元件的过电压检测及开关电路，其特征在于，包括半导体开关元件、电压敏感元件、第一电阻器、第二电阻器、稳压二极管、电容器和开关；第二电阻器、稳压二极管和电容器并联连接，对应稳压二极管的阴极的并联端与半导体开关元件的门极或栅极连接，对应稳压二极管的阳极的并联端与半导体开关元件阴极或源极连接；第一电阻器与电压敏感元件串联连接，串联的一端与开关一端连接，串联的另一端与半导体开关元件的门极或栅极连接；负载一端与开关一端连接，负载的另一端与半导体开关元件的阳极或漏极连接；开关的另一端及半导体开关元件的阴极或源极与分别与电源两端连接；所述电压敏感元件为压敏电阻或双向瞬态抑制器；所述半导体开关元件为单向可控硅、N沟道场效应管或双向可控硅。

【技术特征摘要】
1.一种基于电压非线性元件的过电压检测及开关电路，其特征在于，包括半导体开关元件、电压敏感元件、第一电阻器、第二电阻器、稳压二极管、电容器和开关；第二电阻器、稳压二极管和电容器并联连接，对应稳压二极管的阴极的并联端与半导体开关元件的门极或栅极连接，对应稳压二极管的阳极的并联端与半导体开关元件阴极或源极连接；第一电阻器与电压敏感元件串联连接，串联的一端与开关一端连接，串联的另一端与半导体开关元件的门极或栅极连接；负载一端与开关一端连接，负载的另一端与半导体开关元件的阳极或漏极连接；开关的另一端及半导体开关元件的阴极或源极与分别与电源两端连接；所述电压敏感元件为压敏电阻或双向瞬态抑制器；所述半导体开关元件为单向可控硅、N沟道场效应管或双向可控硅。2.根据权利要求1所述的基于电压非线性元件的过电压检测及开关电路，其特征在于，第一电阻器为限流电阻，选择的阻值将流过压敏电阻的导通电流限制在mA数量级范围以内...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢振亚，王瀛洲，邓腾飞，颜健，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44