CN116031857A - 一种应用于逆变焊接电源的市电防误接保护电路和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用于逆变焊接电源的市电防误接保护电路和方法，保护电路包括输入电压变换电路、整流采样电路、比较控制电路、整流滤波电路、稳压电路、基准电路、输入控制电路，整流采样电路的输出连接比较控制电路的一个输入，整流滤波电路、稳压电路、基准电路依次连接，基准电路的输出连接比较控制电路的另一个输入，输入电压变换电路的输入连接市电，其输出同时连接整流采样电路和整流滤波电路，市电电压经过输入电压变换电路降压后，经过整流滤波电路、稳压电路、基准电路的依次处理后获得基准电压，经过整流采样电路后获得采样电压，比较控制电路将基准电压与采样电压比较后，输出控制信号，控制市电电路上的输入控制电路接通或断开。本发明能够保证负载电路的安全，防止误接。

Description

一种应用于逆变焊接电源的市电防误接保护电路和方法

技术领域

本发明涉及逆变焊接电源技术领域，尤其是涉及一种应用于逆变焊接电源的市电防误接保护电路和方法。

背景技术

市电通常是指220V的交流电，但在一起场景下，交流电的电压是380V，在另一场景下，交流电的电压是120V，在有二种或多种不同电压的交流电存在的场景时，接入交流电时会发生误接的情况，而电器的交流输入是额定的，误接会引起电器的损坏，严重的会引起人员的伤害。

在焊接时，经常会有380V交流电源与220V交流电源同时存在，误接交流电情况会经常发生，因此，如何在误接交流电时对焊接电源进行保护，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于逆变焊接电源的市电防误接保护电路和方法，对市电输入端的交流电进行降压，对降压交流电进行整流滤波后获得稳压电源，从而提供二个基准电压，对降压交流电整流后取样，获得采样值，将采样值分别与二个基准电压进行比较，在采样值位于二个基准电压之间时，控制市电输入端接通负载电器，在采样值大于上限基准或小于下限基准时，控制市电输入端断开负载电器，实现市电误接时对负载电器的保护。

第一方面，本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：

一种应用于逆变焊接电源的市电防误接保护电路，包括输入电压变换电路、整流采样电路、比较控制电路、整流滤波电路、稳压电路、基准电路、输入控制电路，整流采样电路的输出连接比较控制电路的一个输入，整流滤波电路、稳压电路、基准电路依次连接，基准电路的输出连接比较控制电路的另一个输入，输入电压变换电路的输入连接市电，其输出同时连接整流采样电路和整流滤波电路，市电电压经过输入电压变换电路降压后，经过整流滤波电路、稳压电路、基准电路的依次处理后获得基准电压，经过整流采样电路后获得采样电压，比较控制电路将基准电压与采样电压比较后，输出控制信号，控制市电电路上的输入控制电路接通或断开。

本发明进一步设置为：还包括市电电路上依次连接的开关电路、输入控制电路、负载电路，开关电路用于控制市电是否接入，输入控制电路用于根据比较控制电路的控制信号，控制市电电路的接通或断开。

本发明进一步设置为：整流采样电路包括依次连接的整流电路和采样电路，整流电路对输入电压变换电路输出的交流电进行整流，采样电路对整流电压进行采样，得到采样值。

本发明进一步设置为：基准电路包括二个基准子电路，各基准子电路用于输出一个基准值，分别用于对应上限与下限。

本发明进一步设置为：比较控制电路包括第一比较电路、第二比较电路和控制电路，控制电路的输入连接第一比较电路、第二比较电路的输出，第一比较电路用于将采样值与第一基准电压进行比较，第二比较电路用于将采样值与第二基准电压进行比较，控制电路根据第一比较电路的比较结果和第二比较电路的比较结果输出控制信号。

本发明进一步设置为：第一比较电路包括依次连接的第一比较子电路和反向电路，在采样值大于等于第一基准电压时，第一比较子电路输出高电压，经过反向电路后输出低电平；在采样值小于第一基准电压时，第一比较子电路输出低电压，反向电路呈高阻状态。

本发明进一步设置为：第二比较电路包括第二比较子电路，在采样值大于等于第二基准电压时，第二比较子电路输出高电压；在采样值小于第二基准电压时，第二比较子电路输出低电压；控制电路包括NPN三极管，三极管的基极连接第一比较电路和第二比较电路的输出，其发射极接地，其集电极连接输入控制电路的输入端。

本发明进一步设置为：输入电压变换电路包括变压器和限流电路，变压器的初级连接市电电路，其次级连接限流电路，用于保护变压器。

本发明进一步设置为：输入控制电路包括继电器，继电器的线圈一端连接比较控制电路的输出，另一端连接稳压电路的电源输出端，继电器的两个开关端串联在市电电路的一个输入线上，用于控制市电电路的接通或断开。

第二方面，本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：

一种应用于逆变焊接电源的市电防误接保护方法，将市电电路上的输入经过降压后，获得稳压电源，用于提供电源和二个基准电压，二个基准电压分别对应市电电压的上限与下限，同时对降压后的交流电进行整流，获得采样值，将采样值分别与二个基准电压进行比较，在采样值位于二个基准电压之间时，控制市电电路接通；在采样值大于等于上限或小于等于下限时，控制市电电路断开，避免市电误接。

与现有技术相比，本申请的有益技术效果为：

1.本申请通过对市电降压整流，获得采样值，将采样值分别与上限基准下限基准进行比较，在市电电压属于保护范围内时，接通负载，实现了对负载电器的保护；

2.进一步地，本申请对市电降压整流后获得采样值，保证了采样值的及时性与真实性，提高了市电保护的准确度；

3.进一步地，本申请对市电降压整流滤波后，获得稳定电压，用于给保护电路提供电源的同时，提供基准电压，解决了保护电路的电源和基准电压的获取问题，简化了电路；

4.进一步地，本申请通过调整二个基准电压的电压值，不仅能够实现误接时的保护，也能实现在市电电压变动较大时对负载的保护。

附图说明

图1是本申请一个具体实施例的保护电路结构示意图；

图2是本申请一个具体实施例的保护电路原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本申请的一种应用于逆变焊接电源的市电防误接保护方法，在市电输入电路上设置输入控制，将市电输入进行降压，对降压后的交流电进行整流滤波，再进行稳压得到稳定的电源电压，用来得到二个基准电压，分别用于限定市电输入电压的上限和下限，同时稳压电源给保护电路提供电源；对降压后的交流电进行整流，得到直流电，对直流电进行采样，得到市电输入电压的采样值，将采样值分别与二个基准电压进行比较，当采样值位于二个基准电压之间时，控制市电输入线路接通，当采样值大于上限基准或小于下限基准时，控制市电输入线路断开，实现在不同市电电压输入时对负载电器的保护。

在本申请中，负载电器包括逆变焊接电源。

本申请的一种应用于逆变焊接电源的市电防误接保护电路，如图1所示，包括输入电压变换电路、整流采样电路、比较控制电路、整流滤波电路、稳压电路、基准电路、输入控制电路，输入电压变换电路的输出分别连接整流采样电路和整流滤波电路，整流滤波电路、稳压电路、基准电路依次连接，比较控制电路的输入连接整流采样电路的输出、基准电路的输出，其输出连接输入控制电路。

市电电压经过输入电压变换电路后，得到降压后的交流电，整流采样电路对降压后的交流电进行整流并采样，得到采样值，将采样值传输给比较控制电路。

降压后的交流电经过整流滤波电路后，得到直流电，再经过稳压电路后，得到稳定电压，基准电路对稳定电压进行分压，得到基准电压，将基准电压传输给比较控制电路。

比较控制电路将采样值与基准电压进行比较，得到比较结果，根据比较结果控制输入控制电路的通断。

在市电电路上，依次设置有开关电路、输入控制电路和逆变焊接电路。开关电路、输入控制电路都用于控制市电电路的通断，在开关电路接通后，输入控制电路进一步控制市电电路的通断，只有开关电路、输入控制电路二个都接通后，逆变焊接电路才能得电开始运行，当开关电路、输入控制电路中有一个处于断开的情况，逆变焊接电路就不可能上电工作。

输入电压变换电路包括变压器，用于对市电进行降压，得到降压后的交流电。

整流采样电路包括相互连接的第一整流电路和采样电路，第一整流电路的输入连接输入电压变换电路的输出，用于对降压后的交流电进行整流，得到具有纹波的第一直流电，采样电路对第一直流电进行采样，得到采样值，对具有纹波的第一直流电进行采样，没有虚电，能够准确及时的得到交流电的电压变化。

整流滤波电路包括相互连接的第二整流电路和滤波电路，同样地，第一整流电路的输入连接输入电压变换电路的输出，用于对降压后的交流电进行整流，滤波电路用于对第二整流电路得到的具有纹波的直流电进行滤波，得到平滑的第二直流电。

稳压电路对第二直流电进行稳压处理，得到需要的稳定电路，用于给保护电路提供稳压电源。

比较控制电路包括相互连接的比较电路和控制电路，比较电路将采样值与基准电压进行比较，控制电路根据比较结果输出控制信号给输入控制电路，输入控制电路在接收到控制信号后动作，断开或接通市电电路。

在本申请的一个具体实施例中，基准电路得到二个基准电压，分别对于对市电电路上的上限电压与下限电压，比较电路将采样值分别与二个基准电压进行比较，在市电电压处于上限电压与下限电压之间时，控制输入控制电路接通市电电路，保证逆变焊接电路在正常市电时工作；在市电电压高于上限电压或低于下限电压时，控制输入控制电路断开市电电路，保证逆变焊接电路在非正常市电时不工作，防止市电误接和市电电压变化。

本申请的一个具体实施例中，保护电路原理图如图2所示，市电电路上依次连接有变压器T1的初级、双控开关SW1、继电器开关端和逆变焊接电路。

变压器T1的初级连接市电的二个输入端，变压器T1的次级一端连接限流电阻R1，限流电阻R1的另一端与次级的另一端作为输入电压变换电路的输出，限流电阻R1用于防止保护电路短路时，变压器T1中的电流过大，烧坏变压器。

经过变压器T1降压后的交流电，经过第一全桥整流电路BD1后，再经过并联电容C1/C2组成的滤波电路进行滤波，稳压电路U1对输入电压进行稳压，得到稳定电源电压，本申请中，稳定电源电压为12V。

经过变压器T1降压后的交流电，经过第二全桥整流电路BD2后，得到有纹波的直流电。

由电阻R2/R3/R5组成的第一串联电阻组合，组成采样电路，采样点选取在第三电阻R3与第五电阻R5的串联点上，获得采样值。

由电阻R7/R8组成的第二串联电阻组合，组成第一基准电路，第二串联电阻组合连接在12V稳压电源与地之间，第七电阻R7与第八电阻R8的第一串联点，用于获得第一基准电压V1。

由电阻R10/R11组成的第三串联电阻组合，组成第二基准电路，第三串联电阻组合连接在12V稳压电源与地之间，第十电阻R10与第十一电阻R11的第二串联点，用于获得第二基准电压V2。

第一比较器U2A的正输入端通过第四电阻R4连接到采样点，其负输入端连接第二串联电阻组合的第一串联点，用于将采样值与第一基准电压V1进行比较，得到第一比较结果。

第二比较器U2B的正输入端通过第四电阻R4连接到采样点，其负输入端连接第三串联电阻组合的第二串联点，用于将采样值与第二基准电压V2进行比较，得到第二比较结果。

控制电路包括第一NPN三极管Q1、第二NPN三极管Q2，第一NPN三极管Q1的基极通过第六电阻R6连接到第一比较器U2A的输出端，其发射极接地，其集电极连接到第二NPN三极管Q2的基极。

第二NPN三极管Q2的基极通过第九电阻R9连接到第二比较器U2B的输出端，其发射极接地，其集电极连接到输入控制电路的输入端。

第二NPN三极管Q2的基极还连接第十二电阻R12的一端，第十二电阻R12的另一端接地，用于钳位第二NPN三极管Q2的基极电压。

输入控制电路包括继电器K1，继电器K1线圈的一端连接稳压电路的电源端，另一端连接第二NPN三极管Q2的集电极，其两个开关端串接在市电电路的一个输入线路上，用于接通或断开该输入线路。

在本申请的一个具体实施例中，继电器设置有二个，分别连接到市电电路的二个输入线路上；或继电器对应有二个开关，分别串接在市电的二个输入线路上，同时控制市电输入线路的接通或断开。

本发明实施例一种应用于逆变焊接电源的市电防误接保护电路的实施原理为：

市电电压经过变压器T1降压后，经过第一全桥整流电路BD1整流，再经过滤波电路滤波后，输入稳压电源U1，稳压电源U1输出12V稳定电压，为保护电路提供电源。二个不同的基准电路对稳压电源的电压进行分压，得到二个基准电压，分别对应于市电电压的上限和下限。

市电电压经过变压器T1降压后，经过第二全桥整流电路BD2整流，得到有纹波的直流电，第一串联电阻组合对有纹波的直流电进行分压，得到采样值，此时的采样值能够及时准确地反映市电电压的变化。

将采样值分别与二个基准电压进行比较，在采样值介于上限基准电压与下限基准电压之间时，对应市电介于市电电压的上限与下限之间，此时，二个比较电路U2A/U2B组成一个滞回比较器电路，第二NPN三极管Q2的基极为高电位，第二NPN三极管Q2导通，继电器K1线圈上有电流流过，继电器K1吸合，继电器开关闭合，市电电路的一个输入线路接通，负载—逆变焊接电源得电。

设第一基准电压大于第二基准电压，在市电电压超过设定市电上限电压时，采样值大于第一基准电压，第一比较器U2A输出为高电平，同样地，采样值大于第二基准电压，第二比较器U2B输出为高电平。

第一比较器U2A输出的高电平，使第一NPN三极管Q1导通，经第一NPN三极管Q1反向，将高电平变为低电平，第二NPN三极管Q2的基极钳位在低电平，第二NPN三极管Q2截止，继电器T1不能得电导通，继电器的两个开关端断开，逆变焊接电源无法得电工作。

在市电电压小于设定市电上限电压时，采样值小于第一基准电压，第一比较器U2A输出为低电平，同样地，采样值小于第二基准电压，第二比较器U2B输出为高电平。

第一比较器U2A输出的低电平，使第一NPN三极管Q1的集电极变为高阻态，第二比较器U2B输出的低电平，使第二NPN三极管Q2截止，继电器T1不能得电导通，继电器的两个开关端断开，逆变焊接电源无法得电工作。

以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种应用于逆变焊接电源的市电防误接保护电路，其特征在于：包括输入电压变换电路、整流采样电路、比较控制电路、整流滤波电路、稳压电路、基准电路、输入控制电路，整流采样电路的输出连接比较控制电路的一个输入，整流滤波电路、稳压电路、基准电路依次连接，基准电路的输出连接比较控制电路的另一个输入，输入电压变换电路的输入连接市电，其输出同时连接整流采样电路和整流滤波电路，市电电压经过输入电压变换电路降压后，经过整流滤波电路、稳压电路、基准电路的依次处理后获得基准电压，经过整流采样电路后获得采样电压，比较控制电路将基准电压与采样电压比较后，输出控制信号，控制市电电路上的输入控制电路接通或断开。

2.根据权利要求1所述应用于逆变焊接电源的市电防误接保护电路，其特征在于：还包括市电电路上依次连接的开关电路、输入控制电路、负载电路，开关电路用于控制市电是否接入，输入控制电路用于根据比较控制电路的控制信号，控制市电电路的接通或断开。

3.根据权利要求1所述应用于逆变焊接电源的市电防误接保护电路，其特征在于：整流采样电路包括依次连接的整流电路和采样电路，整流电路对输入电压变换电路输出的交流电进行整流，采样电路对整流电压进行采样，得到采样值。

4.根据权利要求1所述应用于逆变焊接电源的市电防误接保护电路，其特征在于：基准电路包括二个基准子电路，各基准子电路用于输出一个基准值，分别用于对应上限与下限。

5.根据权利要求4所述应用于逆变焊接电源的市电防误接保护电路，其特征在于：比较控制电路包括第一比较电路、第二比较电路和控制电路，控制电路的输入连接第一比较电路、第二比较电路的输出，第一比较电路用于将采样值与第一基准电压进行比较，第二比较电路用于将采样值与第二基准电压进行比较，控制电路根据第一比较电路的比较结果和第二比较电路的比较结果输出控制信号。

6.根据权利要求5所述应用于逆变焊接电源的市电防误接保护电路，其特征在于：第一比较电路包括依次连接的第一比较子电路和反向电路，在采样值大于等于第一基准电压时，第一比较子电路输出高电压，经过反向电路后输出低电平；在采样值小于第一基准电压时，第一比较子电路输出低电压，反向电路呈高阻状态。

7.根据权利要求5所述应用于逆变焊接电源的市电防误接保护电路，其特征在于：第二比较电路包括第二比较子电路，在采样值大于等于第二基准电压时，第二比较子电路输出高电压；在采样值小于第二基准电压时，第二比较子电路输出低电压；控制电路包括NPN三极管，三极管的基极连接第一比较电路和第二比较电路的输出，其发射极接地，其集电极连接输入控制电路的输入端。

8.根据权利要求1所述应用于逆变焊接电源的市电防误接保护电路，其特征在于：输入电压变换电路包括变压器和限流电路，变压器的初级连接市电电路，其次级连接限流电路，用于保护变压器。

9.根据权利要求1所述应用于逆变焊接电源的市电防误接保护电路，其特征在于：输入控制电路包括继电器，继电器的线圈一端连接比较控制电路的输出，另一端连接稳压电路的电源输出端，继电器的两个开关端串联在市电电路的一个输入线上，用于控制市电电路的接通或断开。

10.一种应用于逆变焊接电源的市电防误接保护方法，其特征在于：将市电电路上的输入经过降压后，获得稳压电源，用于提供电源和二个基准电压，二个基准电压分别对应市电电压的上限与下限，同时对降压后的交流电进行整流，获得采样值，将采样值分别与二个基准电压进行比较，在采样值位于二个基准电压之间时，控制市电电路接通；在采样值大于等于上限或小于等于下限时，控制市电电路断开，避免市电误接。

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