具有失效预判功能的浪涌保护电路制造技术

本发明专利技术提供一种具有失效预判功能的浪涌保护电路，包括一级放电电路、二级放电电路、底座电路、取样计数电路、漏电检测电路、中央处理电路和电源电路。由于采用了上述技术方案，本发明专利技术可以对泄放雷电流的频次、强度以及泄放单元的漏电流进行综合评估，判断泄放单元是否需要更换，并根据国际电工委员会定义的感应浪涌冲击强度(≤10KA，8/20us)实现上述预判功能，实现在≤10KA的冲击强度内永不中断电源和信号的设计思想，做到在不中断电源和信号的前提下在线更换受损浪涌保护器。

【技术实现步骤摘要】
具有失效预判功能的浪涌保护电路
本专利技术属于浪涌保护领域，特别是一种具有失效预判功能的浪涌保护电路。
技术介绍
随着计算机技术、自动控制技术、信息技术的发展、各种形式的电子系统的应用日渐增多，这些系统已广泛应用于工业许多部门和规模复杂性相当大的工厂，由于这些电子系统设备的工作电压仅为几伏，电流在微安到毫安数量级，自然界中常有的雷电现象及复杂的现场干扰信号很容易引起数据丢失、损坏电子系统设备，造成整个控制系统中断、工厂停产的严重事故。过程生产的特点是连续不中断的生产过程。从近几年的雷击灾害的统计情况表明，雷灾的直接损失较小，可能是现场某些自控仪表和设备损坏或是控制系统的I/O模块损坏。但是雷灾的间接损失可能巨大，一旦控制系统出现严重损坏将导致整个装置停产。由于这种停产是预先不能估计的，可能导致意想不到的严重后果。装置停产时间越长损失越大。为了要最大程度减少这种损失，通常会在电子系统中加上浪涌保护器。目前市场上绝大部分信号和电源用(串联式)浪涌保护器无法在线检测其工作状态，少量的浪涌保护器仅具有失效状态指示(好/坏)。需要解决的问题：1.无状态指示的浪涌保护器产品运用于工业现场，当遭受冲击后失效而不可知，被保护线路信号和设备处于危险状态；2.浪涌保护器被多次冲击损坏而断路，即使被保护设备完好，但信号中断，间接损失不可避免；3.不支持在线更换和在线自检的浪涌保护器产品，将对系统维护和设备管理带来高额成本和困扰；4.即使具备状态指示(好/坏)功能，也必须等到浪涌保护器损坏时才可知，信号失真和断路同样不可避免。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有失效预判功能的浪涌保护电路，它可以对泄放雷电流的频次、强度以及泄放单元的漏电流进行综合评估，判断泄放单元是否需要更换，并根据国际电工委员会定义的感应浪涌冲击强度(≤10KA，8/20us)实现上述预判功能，实现在≤10KA的冲击强度内永不中断电源和信号的设计思想，做到在不中断电源和信号的前提下在线更换受损浪涌保护器。本专利技术的目的是通过这样的技术方案实现的，它包括。一级放电电路，用于泄放雷电电量；二级放电电路，用于泄放一级放电电路剩余残压；底座电路，用于接收信号和输出信号，分配一级放电电路和二级放电电路所泄放雷电能量的大小；取样计数电路，用于记录一级放电电路的泄放次数和强度；漏电检测电路，用于检测二级放电电路是否漏电；中央处理电路用于分析取样计数电路和漏电检测电路发送的信号，对一级放电电路的泄放次数和强度及二级放电电路的漏电信息进行综合评估，给出建议更换、立即更换的信息；电源电路，用于给取样计数电路直接供电，并通过开关给中央处理电路、漏电检测电路以及显示电路供电；所述底座电路包括电感L1、电感L2、电感L3、电阻R1、电阻RL1、电阻RL2和电阻RL3，所述电阻RL1与电感L1并联，所述电阻RL2与电感L2并联，所述电阻RL3与电感L3并联；所述电感L1的一端与一级放电电路的第一端及浪涌侧的输出节点P-电连接，所述电感L2的一端与一级放电电路的第二端及浪涌侧的输出节点P+电连接，所述电感L3的一端与一级放电电路的第三端及浪涌侧的输入节点S-电连接，所述电阻R1的一端与一级放电电路的第四端及浪涌侧的输入节点S+电连接；所述电感L1的另一端与二级放电电路的第一端及被保护侧的输出节点P-电连接，所述电感L2的另一端与二级放电电路的第二端及被保护侧的输出节点P+电连接，所述电感L3的另一端与二级放电电路的第三端及被保护侧的输入节点S-电连接，所述电阻R1的另一端与二级放电电路的第四端及被保护侧的输入节点S+电连接。本专利技术通过一级放电电路、二级放电电路、显示电路、取样计数电路、漏电检测电路、中央处理电路和电源电路，实现对泄放雷电流的频次、强度以及泄放单元的漏电流进行综合评估，自行检测泄放元件的寿命，判断浪涌泄放模块(包括一级放电电路、二级放电电路、显示电路、取样计数电路、漏电检测电路、中央处理电路和电源电路)是否需要更换、并将检测结果通过显示电路提示，同时在更换浪涌泄放模块时，底座电路可正常工作，因此不会影响原有信号的传输。底座电路中，电感L1、L2、L3、电阻R1、RL1、RL2、RL3：阻挡和延缓雷电感应脉冲到达二级放电电路的能量和时间，使大部分雷电电量通过一级气体放电管泄放。进一步，所述一级放电电路包括第一气体放电管SA1、第二气体放电管SA2、第三气体放电管SA3、开关K1、开关K2和电阻R31，所述第一气体放电管SA1的第一端和第三端均与底座电路电连接，所述第二气体放电管SA2的第一端和第三端均与底座电路电连接，所述第一气体放电管SA1的第二端依次通过第三气体放电管SA3的第三端、开关K1、第三气体放电管SA5的第二端和取样计数电路中电流互感器T1的初级绕组接地，所述第一气体放电管SA1的第二端还依次通过第三气体放电管SA3的第三端、电阻R31、第三气体放电管SA3的第一端、开关K2和取样计数电路中电流互感器T1的初级绕组接地，所述第二气体放电管的第二端依次通过第三气体放电管SA3的第一端、开关K2和取样计数电路中电流互感器T1的初级绕组接地。进一步，所述二级放电电路包括二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D6、二极管D8、二极管D9和瞬态抑制二极管DS，所述二极管D6的阴极与二极管D2的阳极电连接，所述二极管D8的阴极与二极管D3的阳极电连接，所述二极管D9的阴极与二极管D4的阳极电连接，所述二极管D2的阴极与二极管D3的阴极电连接，所述二极管D3的阴极与二极管D4的阴极电连接，所述二极管D4的阴极与瞬态抑制二极管D5的阴极电连接，所述二极管D6的阳极与二极管D8的阳极电连接，所述二极管D8的阳极与二极管D9的阳极电连接，所述二极管D9的阳极与瞬态抑制二极管D5的阳极电连接，所述二极管D9的阴极接地，所述二极管D8的阴极与底座电路电连接，所述二极管D6的阴极与底座电路电连接，所述二级放电电路还包括二极管D17、二极管D18、二极管D19、二极管D22、二极管D23、二极管D24和瞬态抑制二极管D16，所述二极管D22的阴极与二极管D17的阳极电连接，所述二极管D23的阴极与二极管D18的阳极电连接，所述二极管D24的阴极与二极管D19的阳极电连接，所述二极管D22的阳极与二极管D23的阳极电连接，所述二极管D23的阳极与二极管D24的阳极电连接，所述二极管D24的阳极接地，所述二极管D17的阴极与二极管D18的阴极电连接，所述二极管D18的阴极与二极管D19的阴极电连接，所述二极管D19的阴极与瞬态抑制二极管D16的阴极电连接，所述二极管D22的阴极与底座电路电连接，所述二极管D23的阴极与底座电路电连接，所述二极管D24的阴极接地，所述瞬态抑制二极管D16的阳极与漏电检测电路电连接。进一步，所述取样计数电路包括电流互感器T1、电阻R24、电阻R22、电阻R8、电阻R9、电阻R23、电阻R17、电阻R32、电阻R10、电阻R20、电阻R19、稳压二极管D13、稳压二极管D12、二级管D11、二极管D1、电容C6、电容C7、电容C4、电容C5、开关K5、开关K6、三极管Q3、三极管Q4和芯片IC1，所述电流互感器T1的次级绕组与电阻R24并联，所述电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有失效预判功能的浪涌保护电路，其特征在于，包括：一级放电电路，用于泄放雷电电量；二级放电电路，用于泄放一级放电电路剩余残压；底座电路，用于接收信号和输出信号，分配一级放电电路和二级放电电路所泄放雷电能量的大小；取样计数电路，用于记录一级放电电路的泄放次数和强度；漏电检测电路，用于检测二级放电电路是否漏电；中央处理电路用于分析取样计数电路和漏电检测电路发送的信号，对一级放电电路的泄放次数和强度及二级放电电路的漏电信息进行综合评估，给出建议更换、立即更换的信息；电源电路，用于给取样计数电路直接供电，并通过开关给中央处理电路、漏电检测电路以及显示电路供电；所述底座电路包括电感L1、电感L2、电感L3、电阻R1、电阻RL1、电阻RL2和电阻RL3，所述电阻RL1与电感L1并联，所述电阻RL2与电感L2并联，所述电阻RL3与电感L3并联；所述电感L1的一端与一级放电电路的第一端及浪涌侧的输出节点P‑电连接，所述电感L2的一端与一级放电电路的第二端及浪涌侧的输出节点P+电连接，所述电感L3的一端与一级放电电路的第三端及浪涌侧的输入节点S‑电连接，所述电阻R1的一端与一级放电电路的第四端及浪涌侧的输入节点S+电连接；所述电感L1的另一端与二级放电电路的第一端及被保护侧的输出节点P‑电连接，所述电感L2的另一端与二级放电电路的第二端及被保护侧的输出节点P+电连接，所述电感L3的另一端与二级放电电路的第三端及被保护侧的输入节点S‑电连接，所述电阻R1的另一端与二级放电电路的第四端及被保护侧的输入节点S+电连接。...

【技术特征摘要】
1.具有失效预判功能的浪涌保护电路，其特征在于，包括：一级放电电路，用于泄放雷电电量；二级放电电路，用于泄放一级放电电路剩余残压；底座电路，用于接收信号和输出信号，分配一级放电电路和二级放电电路所泄放雷电能量的大小；取样计数电路，用于记录一级放电电路的泄放次数和强度；漏电检测电路，用于检测二级放电电路是否漏电；中央处理电路用于分析取样计数电路和漏电检测电路发送的信号，对一级放电电路的泄放次数和强度及二级放电电路的漏电信息进行综合评估，给出建议更换、立即更换的信息；电源电路，用于给取样计数电路直接供电，并通过开关给中央处理电路、漏电检测电路以及显示电路供电；所述底座电路包括电感L1、电感L2、电感L3、电阻R1、电阻RL1、电阻RL2和电阻RL3，所述电阻RL1与电感L1并联，所述电阻RL2与电感L2并联，所述电阻RL3与电感L3并联；所述电感L1的一端与一级放电电路的第一端及浪涌侧的输出节点P-电连接，所述电感L2的一端与一级放电电路的第二端及浪涌侧的输出节点P+电连接，所述电感L3的一端与一级放电电路的第三端及浪涌侧的输入节点S-电连接，所述电阻R1的一端与一级放电电路的第四端及浪涌侧的输入节点S+电连接；所述电感L1的另一端与二级放电电路的第一端及被保护侧的输出节点P-电连接，所述电感L2的另一端与二级放电电路的第二端及被保护侧的输出节点P+电连接，所述电感L3的另一端与二级放电电路的第三端及被保护侧的输入节点S-电连接，所述电阻R1的另一端与二级放电电路的第四端及被保护侧的输入节点S+电连接。2.如权利要求1所述的具有失效预判功能的浪涌保护电路，其特征在于，所述一级放电电路包括第一气体放电管SA1、第二气体放电管SA2、第三气体放电管SA3、开关K1、开关K2和电阻R31，所述第一气体放电管SA1的第一端和第三端均与底座电路电连接，所述第二气体放电管SA2的第一端和第三端均与底座电路电连接，所述第一气体放电管SA1的第二端依次通过第三气体放电管SA3的第三端、开关K1、第三气体放电管SA3的第二端和取样计数电路中电流互感器T1的初级绕组接地，所述第一气体放电管SA1的第二端还依次通过第三气体放电管SA3的第三端、电阻R31、第三气体放电管SA3的第一端、开关K2和取样计数电路中电流互感器T1的初级绕组接地，所述第二气体放电管的第二端依次通过第三气体放电管SA3的第一端、开关K2和取样计数电路中电流互感器T1的初级绕组接地。3.如权利要求1所述的具有失效预判功能的浪涌保护电路，其特征在于，所述二级放电电路包括二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D6、二极管D8、二极管D9和瞬态抑制二极管D5，所述二极管D6的阴极与二极管D2的阳极电连接，所述二极管D8的阴极与二极管D3的阳极电连接，所述二极管D9的阴极与二极管D4的阳极电连接，所述二极管D2的阴极与二极管D3的阴极电连接，所述二极管D3的阴极与二极管D4的阴极电连接，所述二极管D4的阴极与瞬态抑制二极管D5的阴极电连接，所述二极管D6的阳极与二极管D8的阳极电连接，所述二极管D8的阳极与二极管D9的阳极电连接，所述二极管D9的阳极与瞬态抑制二极管D5的阳极电连接，所述二极管D9的阴极接地，所述二极管D8的阴极与底座电路电连接，所述二极管D6的阴极与底座电路电连接，所述二级放电电路还包括二极管D17、二极管D18、二极管D19、二极管D22、二极管D23、二极管D24和瞬态抑制二极管D16，所述二极管D22的阴极与二极管D17的阳极电连接，所述二极管D23的阴极与二极管D18的阳极电连接，所述二极管D24的阴极与二极管D19的阳极电连接，所述二极管D22的阳极与二极管D23的阳极电连接，所述二极管D23的阳极与二极管D24的阳极电连接，所述二极管D24的阳极接地，所述二极管D17的阴极与二极管D18的阴极电连接，所述二极管D18的阴极与二极管D19的阴极电连接，所述二极管D19的阴极与瞬态抑制二极管D16的阴极电连接，所述二极管D22的阴极与底座电路电连接，所述二极管D23的阴极与底座电路电连接，所述二极管D24的阴极接地，所述瞬态抑制二极管D16的阳极与漏电检测电路电连接。4.如权利要求1所述的具有失效预判功能的浪涌保护电路，其特征在于，所述取样计数电路包括电流互感器T1、电阻R24、电阻R22、电阻R8、电阻R9、电阻R23、电阻R17、电阻R32、电阻R10、电阻R20、电阻R19、稳压二极管D13、稳压二极管D12、二级管D11、二极管D1、电容C6、电容C7、电容C4、电容C5、开关K5、开关K6、三极管Q3、三极管Q4和芯片IC1，所述电流互感器T1的次级绕组与电阻R24并联，所述电流互感器T1次级绕组的一端依次通过电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻杭斌，
申请(专利权)人：重庆正博仪器工业有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50