停电保护电路.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202021747154.4 (22)申请日 2020.08.19 (73)专利权人 陕西科技大学 地址 710021 陕西省西安市未央区大学园 (72)发明人 陈景文罗熠文郝鹏飞杨俊波 郑乃文王依妍李晶 (74)专利代理机构 西安通大专利代理有限责任 公司 61200 代理人 马贵香 (51)Int.Cl. H02H 9/04(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 一种停电保护电路 (57)摘要 本实用新型公开了一种停电保护电路， 。

2、包括 主电路、 电源电路、 检测电路和逻辑控制电路， 主 电路为带光电隔离器U4的双向可控硅开关电路； 电源电路为半波整流电路； 电源电路与检测电路 之间设有开关SW1， 检测电路包括延时电路和开 关状态检测电路， 可实现对电网和开关SW1的状 态检测； 逻辑控制电路包括与非逻辑控制器U1、 U2、 U3， 控制U4的输入脚2电平， 从而控制U4 “1” 和 “2” 脚之间的电压差实现对双向可控硅的控制。 当工作电路运行时突然停电， 电网和开关检测信 号异常， 电路停止运行， 开关SW1未断开； 上电后 电网检测正常， 但检测到开关处于闭合状态， 逻 辑控制电路不会输出触发信号， 启动主电路，。

3、 需 对开关进行断开再闭合操作才可正常运行。 权利要求书2页 说明书7页 附图1页 CN 212323727 U 2021.01.08 CN 212323727 U 1.一种停电保护电路， 其特征在于， 包括电源电路、 检测电路、 逻辑控制电路和主电路； 电源电路， 用于将交流电转换为直流电； 电源电路与检测电路之间设有开关SW1， 检测电路包括延时电路和开关状态检测电路， 延时电路用于对电网的状态进行检测， 开关状态检测电路用于对开关SW1的状态进行检测； 逻辑控制电路包括与非逻辑控制器U1、 与非逻辑控制器U2和与非逻辑控制器U3， 与非 逻辑控制器U1包括输入脚1、 输入脚2和输出脚3，。

4、 与非逻辑控制器U2包括输入脚4、 输入脚5 和输出脚6， 与非逻辑控制器U3包括输入脚9、 输入脚10和输出脚11； 开关SW1通过开关状态检测电路与输入脚4和输入脚9连接， 延时电路与输入脚2连接， 输出脚3和输入脚5连接， 输入脚1和输出脚6连接， 输入脚10和输出脚6连接； 主电路为带驱动的双向可控硅电路， 主电路的一个输入端与电源电路的输出端连接， 另一个输入端与与非逻辑控制器U3的输出脚11连接， 当输出脚11输出高电平时， 双向可控 硅电路不导通； 当输出脚11输出低电平时， 双向可控硅电路导通， 用于为负载供电。 2.根据权利要求1所述的停电保护电路， 其特征在于， 当开关SW。

5、1处于断开状态时， 开关 状态检测电路输出状态为低电平， 输入脚4和输入脚9处于低电平； 当SW1处于闭合状态时， 开关状态检测电路输出状态为高电平， 输入脚4和输入脚9处于高电平； 当电源电路的输入端未接入电网时， 输入脚2处于低电平， 当电源电路的输入端接入电 网后， 输入脚2处于高电平。 3.根据权利要求1所述的停电保护电路， 其特征在于， 电源电路包括二极管D1、 电阻R1、 稳压二极管D2和电容C1， 二极管D1、 电阻R1和电容C1依次连接， 稳压二极管D2与电容C1并联 设置； 二极管D1用于将交流电转化为直流电， 电阻R1与电路自身内阻构成分压电路， 电容C1 用于滤波， 稳压。

6、二极管D2用于保护后级电路。 4.根据权利要求1所述的停电保护电路， 其特征在于， 主电路包括光电隔离器U4和双向 可控硅TRIAC1， 光电隔离器U4的输入脚1通过电阻R5与电源电路的输出端连接， 光电隔离器 U4的输入脚2与与非逻辑控制器U3的输出脚11连接； 光电隔离器U4的输出脚4通过电阻R7与双向可控硅TRIAC1一端连接， 光电隔离器U4的 输出脚6与双向可控硅TRIAC1的另一端连接； 电阻R5、 光电隔离器U4及电阻R7组成双向可控硅TRIAC1的驱动电路。 5.根据权利要求4所述的停电保护电路， 其特征在于， 双向可控硅TRIAC1的型号为 BAT06-600。 6.根据权利。

7、要求1所述的停电保护电路， 其特征在于， 延时电路包括电阻R4与电容C3， 电阻R4输入端与电源电路的输出端连接， 电阻R4输出端分别与电容C3的一端和U1的输入脚 2连接， 电容C3的另一端接电源负极。 7.根据权利要求1所述的停电保护电路， 其特征在于， 开关状态检测电路包括二极管 D3、 电阻R3、 电容C2和电阻R6， 二极管D3、 电阻R3和电阻R6依次连接， 电阻R6与电容C2并联设 置， 电阻R3的输出端与U2的输入脚4和U3的输入脚9连接； 二极管D3用于将交流电转化为直流电， 电阻R3与电阻R6构成分压电路； 电容C2用于滤 波， 得到平直的开关信号。 8.根据权利要求1所述。

8、的停电保护电路， 其特征在于， 与非逻辑控制器U1、 与非逻辑控 权利要求书 1/2 页 2 CN 212323727 U 2 制器U2和与非逻辑控制器U3均采用施密特与非门。 权利要求书 2/2 页 3 CN 212323727 U 3 一种停电保护电路 技术领域 0001 本实用新型属于电力电子保护技术领域， 特别涉及一种停电保护电路。 背景技术 0002 常见家用电器如电热炉、 电灯、 电动工具等采用普通通断开关作为电路接通与闭 合的主要元件， 在遇突然停电后再次上电时， 电路会自动重启， 对于电炉、 电动工具等存在 较大安全隐患， 对于照明电路而言则会造成电能的浪费； 因此， 需要设计。

9、一种具有停电保护 功能的新型电路。 实用新型内容 0003 本实用新型的目的在于提供一种停电保护电路， 解决了断电后电路自动重启的问 题。 0004 本实用新型是通过以下技术方案来实现： 0005 一种停电保护电路， 包括电源电路、 检测电路、 逻辑控制电路和主电路； 0006 电源电路， 用于将交流电转换为直流电； 0007 电源电路与检测电路之间设有开关SW1， 检测电路包括延时电路和开关状态检测 电路， 延时电路用于对电网的状态进行检测， 开关状态检测电路用于对开关SW1的状态进行 检测； 0008 逻辑控制电路包括与非逻辑控制器U1、 与非逻辑控制器U2和与非逻辑控制器U3， 与非逻辑。

10、控制器U1包括输入脚1、 输入脚2和输出脚3， 与非逻辑控制器U2包括输入脚4、 输入 脚5和输出脚6， 与非逻辑控制器U3包括输入脚9、 输入脚10和输出脚11； 0009 开关SW1通过开关状态检测电路与输入脚4和输入脚9连接， 延时电路与输入脚2连 接， 输出脚3和输入脚5连接， 输入脚1和输出脚6连接， 输入脚10和输出脚6连接； 0010 主电路为带驱动的双向可控硅电路， 主电路的一个输入端与与电源电路的输出端 连接， 另一个输入端与与非逻辑控制器U3的输出脚11连接， 当输出脚11输出高电平时， 双向 可控硅电路不导通； 当输出脚11输出低电平时， 双向可控硅电路导通， 用于为负载。

11、供电。 0011 进一步， 当开关SW1处于断开状态时， 开关状态检测电路输出状态为低电平， 输入 脚4和输入脚9处于低电平； 当SW1处于闭合状态时， 开关状态检测电路输出状态为高电平， 输入脚4和输入脚9处于高电平； 0012 当电源电路的输入端未接入电网时， 输入脚2处于低电平， 当电源电路的输入端接 入电网后， 输入脚2处于高电平。 0013 进一步， 电源电路包括二极管D1、 电阻R1、 稳压二极管D2和电容C1， 二极管D1、 电阻 R1和电容C1依次连接， 稳压二极管D2与电容C1并联设置； 0014 二极管D1用于将交流电转化为直流电， 电阻R1与电路自身内阻构成分压电路， 电。

12、 容C1用于滤波， 稳压二极管D2用于保护后级电路。 0015 进一步， 主电路包括光电隔离器U4和双向可控硅TRIAC1， 光电隔离器U4的输入脚1 说明书 1/7 页 4 CN 212323727 U 4 通过电阻R5与电源电路的输出端连接， 光电隔离器U4的输入脚2与与非逻辑控制器U3的输 出脚11连接； 0016 光电隔离器U4的输出脚4通过电阻R7与双向可控硅TRIAC1一端连接， 光电隔离器 U4的输出脚6与双向可控硅TRIAC1的另一端连接； 0017 电阻R5、 光电隔离器U4及电阻R7组成双向可控硅TRIAC1的驱动电路。 0018 进一步， 双向可控硅TRIAC1的型号为B。

13、AT06-600。 0019 进一步， 延时电路包括电阻R4与电容C3， 电阻R4输入端与电源电路的输出端连接， 电阻R4输出端分别与电容C3的一端和U1的输入脚2连接， 电容C3的另一端接电源负极。 0020 进一步， 开关状态检测电路包括二极管D3、 电阻R3、 电容C2和电阻R6， 二极管D3、 电 阻R3和电阻R6依次连接， 电阻R6与电容C2并联设置， 电阻R3的输出端与U2的输入脚4和U3的 输入脚9连接； 0021 二极管D3用于将交流电转化为直流电， 电阻R3与电阻R6构成分压电路； 电容C2用 于滤波， 得到平直的开关信号。 0022 进一步， 与非逻辑控制器U1、 与非逻辑。

14、控制器U2和与非逻辑控制器U3均采用施密 特与非门。 0023 与现有技术相比， 本实用新型具有以下有益的技术效果： 0024 本实用新型公开了一种停电保护电路， 包括主电路、 电源电路、 检测电路和逻辑控 制电路， 主电路为带驱动的双向可控硅电路， 检测电路包括延时电路和开关状态检测电路， 可实现对电网和开关SW1的状态检测； 逻辑控制电路包括与非逻辑控制器U1、 U2和U3， 根据 U1、 U2、 U3各引脚的高低电平信号决定其工作模态。 当U3的输出脚11输出高电平时， 双向可 控硅不导通； 当U3的输出脚11输出低电平时， 双向可控硅导通， 用于为负载供电。 当工作电 路运行时突然停电。

15、， 电网和开关检测信号异常， 电路停止运行， 开关SW1未断开； 上电后电网 检测正常， 但检测到开关处于闭合状态， 逻辑控制电路不会输出触发信号， 启动主电路， 需 对开关进行断开再闭合操作才可正常运行。 0025 进一步， 主电路包括光电隔离器U4和双向可控硅TRIAC1， 光电隔离器的两个输入 脚一个连接电源电路， 另一个连接与非逻辑控制器U3的输出脚， 通过控制U4的两个输入脚 之间的电压差实现对双向可控硅的控制。 0026 进一步， 二极管D1将交流电转化为直流电， 电网电压经过二极管D1将交流电转化 为直流电； 由于电网电压整流后幅值较高， 使用分压电路降低电压， 分压电路由电阻R。

16、1与电 路自身内阻构成， 电阻R1与电路自身的内阻进行分压得到所需要的电压等级； 经整流后的 直流电为脉动的直流电， 电路的稳定运行需要波动较小的直流电， 电容C1为滤波电路， 减小 直流电的脉动； 经过电容C1滤波， 得到平直的直流电， 为了防止电网电压的浪涌突变， 使用 稳压二极管D2保护后级电路， 使得在电路瞬时过压可以保护后级电路， 稳压二极管D2是防 止电网浪涌的过压保护。 附图说明 0027 图1为实用新型的停电保护电路的电路结构示意图。 说明书 2/7 页 5 CN 212323727 U 5 具体实施方式 0028 下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明， 所述是对。

17、本实用新型 的解释而不是限定。 0029 如图1所示， 本实用新型公开的一种停电保护电路， 包括主电路、 电源电路、 检测电 路和逻辑控制电路。 主电路为带驱动的双向可控硅电路； 电源电路为半波整流电路， 用于将 交流电转换为直流电； 电源电路与检测电路之间设有开关SW1， 检测电路包括延时电路和开 关状态检测电路， 延时电路用于对电网的状态进行检测， 开关状态检测电路用于对开关SW1 的状态进行检测； 逻辑控制电路包括三个与非逻辑控制器， 通过三个与非逻辑控制器的连 接来控制光电隔离器U4的 “2” 脚电平， 从而控制U4 “1” 和 “2” 脚之间的电压差实现对双向可 控硅的控制。 003。

18、0 主电路包括光电隔离器U4和双向可控硅TRIAC1， 光电隔离器U4的输入脚1与电源 电路连接， 光电隔离器U4的输入脚2与与非逻辑控制器U3的输出脚11连接， 光电隔离器U4的 输出脚与双向可控硅TRIAC1连接。 光电隔离器U4作为驱动器件， 通过三个与非逻辑控制器 的连接来控制光电隔离器U4的 “2” 脚电平， 从而控制U4 “1” 和 “2” 脚之间的电压差实现对双 向可控硅的控制。 0031 具体地， 逻辑控制电路包括与非逻辑控制器U1、 与非逻辑控制器U2和与非逻辑控 制器U3， 与非逻辑控制器U1包括输入脚1、 输入脚2和输出脚3， 与非逻辑控制器U2包括输入 脚4、 输入脚5。

19、和输出脚6， 与非逻辑控制器U3包括输入脚9、 输入脚10和输出脚11。 0032 具体地， 电源电路包括二极管D1、 电阻R1、 稳压二极管D2和电容C1， 二极管D1、 电阻 R1和电容C1依次连接， 稳压二极管D2与电容C1并联设置； 该电路工作需要直流电源， 所以通 过二极管D1、 电阻R1、 稳压二极管D2、 电容C1构成交、 直转换电路， 为系统提供直流电源。 供 电电源电路的整流部分使用最为简单的半波整流电路， 其中， 二极管D1将交流电转化为直 流电， 电网电压经过二极管D1将交流电转化为直流电； 由于电网电压整流后幅值较高， 使用 分压电路降低电压， 分压电路由电阻R1与电路。

20、自身内阻构成， 电阻R1与电路自身的内阻进 行分压得到所需要的电压等级； 经整流后的直流电为脉动的直流电， 电路的稳定运行需要 波动较小的直流电， 电容C1为滤波电路， 减小直流电的脉动； 经过电容C1滤波， 得到平直的 直流电， 为了防止电网电压的浪涌突变， 使用稳压二极管D2保护后级电路， 使得在电路瞬时 过压可以保护后级电路， 稳压二极管D2是防止电网浪涌的过压保护。 0033 如图1所示， 电阻R4与电容C3组成的延时电路， 电阻R4输入端与电阻R1的输出端连 接， 电阻R4输出端分别与电容C3的一端和U1的输入脚2连接， 电容C3的另一端接电源负极。 在交流输入端接入电网后， 直流电。

21、源输出稳定的直流的电源， 既可以为系统提供直流电源， 而且由于直流电源不受开关SW1的控制， 只要停电保护电路接入市电即可工作， 所以通过电 阻R4与电容C3组成的延时电路检测直流电源输出即可判断电网工作状态(正常供电或者是 停电状态)， 当电网正常供电时， 在电阻R4与电容C3构成的延时电路完成充电后， U1的输入 脚2将处于高电平， 反之在电网停电时， U1的输入脚2将处于低电平。 0034 二极管D3、 电阻R3、 电容C2及电阻R6组成的开关状态检测电路， 当开关SW1处于断 开状态时， 开关状态检测电路将输出低电平， 即U2的输入脚4将处于低电平。 当SW1处于闭合 状态时， 开关状。

22、态检测电路将输出高电平， 即U2的输入脚4将处于高电平。 0035 与电源电路类似， 二极管D3、 电阻R3、 电容C2、 电阻R6组成的开关状态检测电路， 使 说明书 3/7 页 6 CN 212323727 U 6 用半波整流电路将交流电转化为直流电， 其主要部分为二极管D3， 使用分压电路降低电压 等级， 分压电路由电阻R3和引脚的等效电阻R6组成， 为了减小电压的波动， 使用电容C2进行 滤波， 得到较为平直的开关信号， 当开关SW1处于断开状态时， 开关状态检测电路将输出低 电平， 即U2的输入脚4将处于低电平。 当SW1处于闭合状态时， 开关状态检测电路将输出高电 平， 即U2的输。

23、入脚4将处于高电平。 0036 电阻R5、 光电隔离器U4、 电阻R7组成双向可控硅驱动电路， U4的输入脚1通过电阻 R5与电阻R1连接， U4的输出脚4通过电阻R7与双向可控硅TRIAC1一端连接， U4的输出脚6与 双向可控硅TRIAC1的另一端连接； U4的输入脚2与U3的输出脚11相连， U4的输出脚6与双向 可控硅的脚3相连接。 电阻R7一端与双向可控硅的2脚相连， 另一端与U4的输出脚4相连。 0037 当U4的2脚为高电平时， U4内的发光二极管不导通， U4内部与U4的6脚和4脚相连的 受控二极管不导通， 无法触发双向可控硅TRIAC1导通， 反之如果U4的2脚为低电平， 双。

24、向可 控硅TRIAC1就会导通。 R7为限流电阻防止U4内部受控二极管导通时导通电流过大。 双向可 控硅TRIAC1的3脚为双向可控硅的门极， 只要是U4的2脚为低电平， 双向可控硅TRIAC1的3脚 就会有触发信号， 双向可控硅TRIAC1的1脚和2脚就是导通的， 如果U4的2脚为高电平， 则双 向可控硅TRIAC1的3脚没有触发信号， 则双向可控硅的1脚和2脚是断开的。 0038 U1、 U2、 U3组成停电保护电路的逻辑控制电路。 通过U1的2脚的高低电平状态来判 断电网供电状态； 通过判断U2的4脚高低电平状态来判度开关SW1的开关状态。 0039 假设1代表高电平， 0代表低电平。 。

25、有如下工作模态， 表1-表7为各工作状态下电路 U1、 U2、 U3和U4各引脚电平。 0040 模态I： 当停电保护电路输入端接入电网， 且开关SW1处于断开状态。 此时由于电阻 R4与电容C3组成延时电路， 在电容C3的电压没有达到U1的阈值电压前， U1的2脚处于低电 平。 同时由于开关SW1处于断开状态， 所以U2的4脚也处于低电平。 因此U1的3脚与U2的6脚都 输出高电平， U1的1脚与U2的6脚连接， U1的1脚也为高电平。 由于U3的9脚与U2的4脚相连， 所 以U3的11脚也输出高电平。 因此U4的2脚处于高电平， U4内部的发光二极管不能导通， 双向 可控硅TRIAC1处于。

26、断开状态， 无法为负载供电。 U1、 U2、 U3管脚真值表如表1所示。 0041 表1模态I时的U1、 U2、 U3管脚真值表 0042 0043 模态II： 当停电保护电路的输入端接入电网， 且开关SW1仍然处于断开状态。 此时 由与电阻R4与电容C3组成的延时电路已经完成充电过程， 即电容C3上的电压已经达到了U1 的阈值电压， U1的2脚处于高电平。 由于此时U1的1脚也处于电平， 所以此时U1的3脚输出低 电平。 由于U2的5脚与U1的3脚相连接， 所以U2的5脚也为低电平； 由于开关SW1仍然处于断开 状态， 所以U2的4脚仍然处于低电平状态， 所以U2的6脚输出仍然为高电平。 同。

27、时U3的9脚与 说明书 4/7 页 7 CN 212323727 U 7 10脚的电平状态也保持不变， 所以U3的11脚输出仍然为高电平， U4的体内发光二极管断开。 此时U1、 U2、 U3管脚真值表如表2所示。 0044 表2模态II U1、 U2、 U3管脚真值表 0045 0046 模态III： 在模态II的状态下， 闭合开关SW1。 由二极管D3、 电阻R3、 电容C2、 电阻R6 组成的开关状态检测电路输出高电平， 此时U2的4脚与U3的9脚由低电平转化为高电平。 U1 的状态不变， U2的5脚仍然处于低电平， 所以U2的6脚仍然输出高电平， 所以U3的10脚仍然为 高电平， 因此。

28、U3的11脚输出低电平。 U4的体内发光二极管导通， 触发双向可控硅TRIAC1导 通， 给输出端所接用电负载供电。 此时U1、 U2、 U3管脚真值表如表3所示。 0047 表3模态III U1、 U2、 U3管脚真值表 0048 0049 模态IV： 当电网正常供电， 此时断开开关SW1， U1， U2， U3的管脚状态恢复到模态II 中的管脚状态， 见表4， 双向可控硅TRIAC1关断。 0050 表4模态IV U1、 U2、 U3管脚真值表 0051 0052 V： 在模态III的状态下电网突然停电， 开关SW1仍处于闭合状态， 一段时间后电网 恢复供电。 由于电网状态检测电路中的延时。

29、电路的存在， 所以电容C3在没有达到U1的阈值 电压之前， U1的2脚仍然保持低电平， 因此U1的3脚输出高电平。 由于开关检测电路输出高电 平， 所以U2的4脚为高电平， 同时U2的5脚与U1的3脚相连， 也处于高电平， 所以U2的6脚输出 说明书 5/7 页 8 CN 212323727 U 8 低电平。 因此U3的10脚为低电平， U3的11脚输出高电平， U4体内发光二极管不导通， U4不发 出触发信号所以双向可控硅TRIAC1不导通。 因此即使， 开关SW1处于闭合状态也不会给用电 负载供电。 此时U1、 U2、 U3管脚真值表如表5所示。 0053 表5模态V U1、 U2、 U3。

30、管脚真值表 0054 0055 模态VI： 电容C3充电一段时间后， 当电容C3的电压达到U1的阈值电压， U1的2脚由 低电平变化为高电平， 此时由于U1的1脚仍然处于低电平， U2和U3管脚电平不变化， 所以U13 脚输出仍然为高电平， U4不导通， 双向可控硅TRIAC1仍然关断。 此时U1、 U2、 U3管脚真值表如 表6所示。 0056 表6模态VI U1、 U2、 U3管脚真值表 0057 0058 模态VII： 在VI的状态下， 开关SW1断开， U2的4脚由高电平转化为低电平， 因此U2的 6脚输出高电平， U3的9脚由高电平转化为低电平， U3的10脚由低电平转化为高电平， 。

31、因此U3 的11脚依然输出高电平， 双向可控硅TRIAC1关断。 同时U1的1脚由低电平转化为高电平， U1 的2脚仍然为高电平， 所以U1的3脚输出低电平， 同时U2的5脚也由高电平转变为低电平。 此 时U1、 U2、 U3管脚真值表如表7所示。 0059 表7模态VII U1、 U2、 U3管脚真值表 0060 0061 由表7和表2可以看出状态VII与状态II拥有相同的逻辑状态。 所以当开关SW1再次 说明书 6/7 页 9 CN 212323727 U 9 闭合时， 停电保护电路的逻辑状态将处于状态III。 0062 由以上分析可知， 图1所示停电保护电路具有当电源中断时， 再次恢复供电， 即使 开关或电源插座开关处于闭合状态， 也能够切断电源， 不向所属用电器供电， 只有再次操作 开关后才恢复供电的功能。 0063 本实用新型的各电路元件参数如表8所示： 0064 表8电路元件参数及型号 0065 说明书 7/7 页 10 CN 212323727 U 10 图1 说明书附图 1/1 页 11 CN 212323727 U 11 。