过压保护电路及电器设备的制作方法

1.本技术涉及电子电路技术领域，具体涉及一种过压保护电路及电器设备。


背景技术：

2.电器设备是需要通电才能工作的器具的统称，一般情况下，家用电器设备是通过城市配电网进行供电的，在我国，城市配电网直接面向广大的电力用户，其供电方式可以概括为高压受电-变压器降压-低压配电的形式，通常，电厂高压电经过变电站降压变换后，被转换为220v的市电提供给电力用户。
3.但是，由于电压从电厂传输到电力用户，要经过各级输电、配电的线路以及变压器的变换，而在线路阻抗或变压器的内阻抗导致负载不同的时候，各级输电、配电的线路以及变压器的电压降是不同的，因此，便会导致传输到末端供电力用户使用的市电电压不稳定，有可能波动出现高压，而电器设备中的电子元器件容易被高压损坏，导致电器设备无法正常工作。
4.目前，为了避免电子元器件被高压损坏，有通过稳压源和隔离光耦实现市电电压检测的方案，但是，现有的技术方案中仅能进行电路中的过压检测，在检测到过电压时，需要人为断电，若断电不及时，同样会导致电子元器件尤其是主控芯片被击穿损毁。


技术实现要素：

5.本技术提供一种过压保护电路及电器设备，旨在解决现有技术中当检测到电路中过电压时，需要人为断电，若断电不及时，便会导致电子元器件尤其是主控芯片被击穿损毁的问题。
6.第一方面，本技术提供一种过压保护电路，包括依次电连接的供电模块、隔离检测模块和保护模块，保护模块配置有闭合状态和断开状态两个工作状态；
7.供电模块，用于提供交流电压，并将交流电压转换为直流电压输出至隔离检测模块；
8.隔离检测模块，用于比较直流电压与预设电压阈值得到比较结果，根据比较结果输出第一电平至保护模块；
9.保护模块，用于根据第一电平确定工作状态，以使得处于闭合状态时，使供电模块提供交流电压，处于断开状态时，切断供电模块提供的交流电压。
10.在本技术一种可能的实现方式中，过压保护电路还包括微控制器，微控制器分别与隔离检测模块和保护模块电连接；
11.微控制器用于接收第一电平，并根据第一电平得到控制电平输出至保护模块，以使保护模块根据控制电平确定工作状态。
12.在本技术一种可能的实现方式中，保护模块包括配置有常闭触点的继电器，常闭触点与供电模块电连接，继电器用于根据控制电平控制常闭触点与供电模块的连接关系，以确定工作状态。
13.在本技术一种可能的实现方式中，控制电平包括控制高电平和控制低电平，继电器根据控制高电平控制常闭触点与供电模块断开，以使保护模块工作于断开状态；继电器根据控制低电平控制常闭触点与供电模块连接，以使保护模块工作于闭合状态。
14.在本技术一种可能的实现方式中，隔离检测模块包括与供电模块电连接的检测模块，检测模块包括稳压源和分压模块；
15.分压模块用于根据直流电压得到比较电压输出至稳压源；
16.稳压源用于比较预设电压阈值与比较电压，当比较电压大于或等于预设电压阈值时，稳压源导通，当比较电压小于预设电压阈值时，稳压源截止。
17.在本技术一种可能的实现方式中，第一电平包括第一高电平和第一低电平，隔离检测模块还包括相互电性连接的隔离光耦和检波模块，隔离光耦与检测模块电连接，检波模块与微控制器电连接；
18.隔离光耦用于在稳压源导通时导通，在稳压源截止时截止；
19.检波模块用于在隔离光耦导通时，输出第一低电平至微控制器，在隔离光耦截止时，输出第一高电平至微控制器。
20.在本技术一种可能的实现方式中，检波模块包括第一三极管，隔离光耦包括发光器件和光敏器件，发光器件与检测模块电连接，光敏器件的集电极与第一三极管的基极连接，光敏器件的发射极与第一三极管的发射极连接并接地，第一三极管的集电极连接微控制器。
21.在本技术一种可能的实现方式中，过压保护电路还包括与微控制器电连接的电源模块，电源模块用于在保护模块处于断开状态时，为微控制器供电，以使得微控制器持续输出控制高电平，确保保护模块处于断开状态。
22.在本技术一种可能的实现方式中，过压保护电路还包括与微控制器电连接的声光报警模块，声光报警模块用于在微控制器接收到第一低电平时，发出声光报警信号以指示电路处于过压状态。
23.第二方面，本技术还提供一种电器设备，该电器设备中集成有第一方面的过压保护电路。
24.在本技术一种可能的实现方式中，该电器设备为空调器。
25.从以上内容可得出，本技术具有以下的有益效果：
26.1、本技术中，通过隔离检测模块对直流电压进行检测，将直流电压与预设电压阈值进行比较，并根据比较结果得到第一电平输出到保护模块，保护模块根据第一电平确定其自身的工作状态为闭合状态还是断开状态，在保护模块处于断开状态时，其能够切断供电模块提供的交流电压，避免交流电压传输至后级电路对电路中的电子元器件造成损坏，即当检测到电路中过电压时，保护模块可以立即切换为断开状态，从而对电路中的电子元器件起到保护作用，延长电子元器件的使用寿命，提高电路可靠性。
27.2、本技术中，在保护模块处于断开状态，即供电模块无法为电路提供交流电压的情况下，通过电源模块为微控制器供电，能够确保微控制器持续输出高电平，以使得保护模块始终处于断开状态，进一步提高了电路可靠性。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术中的技术方案，下面将对本技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1是本技术实施例中提供的过压保护电路的一个结构示意图；
30.图2是本技术实施例中提供的过压保护电路的一个电路原理示意图；
31.图3是本技术实施例中提供的电器设备的一个结构示意图。
具体实施方式
32.下面将结合本技术中的附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
33.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
34.在本技术中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本技术中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本技术，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本技术。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本技术的描述变得晦涩。因此，本技术并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本技术所公开的原理和特征的最广范围相一致。
35.请参阅图1，图1为本技术实施例中提供的过压保护电路的一个结构示意图。该过压保护电路可以包括依次电连接的供电模块100、隔离检测模块200和保护模块400，其中，保护模块400配置有闭合状态和断开状态两个工作状态。供电模块100可以用于提供交流电压，并将交流电压转换为直流电压输出至隔离检测模块200；隔离检测模块200可以用于比较直流电压与预设电压阈值得到比较结果，根据比较结果输出第一电平至保护模块400；保护模块400可以用于根据第一电平确定工作状态，以使得处于闭合状态时，使供电模块100提供交流电压，处于断开状态时，切断供电模块100提供的交流电压。
36.本技术实施例中，供电模块100提供的交流电压可以是由市电电网提供的220v交流电，由于电器设备中的电子元器件的工作电压大多为直流电压，因此，供电模块100可以用于将交流电压转换为直流电压，以便于为后级电路中的隔离检测模块200提供用于检测的电压以及通过直流电压为电路中的电子元器件供电。
37.如图1所示，在一些实施例中，供电模块100可以包括整流模块101，通过该整流模块101便可以将市电电网提供的220v交流电整流为直流电压，为后级的隔离检测模块200提供用于检测的电压，该整流模块101可以是常用的整流器、整流桥等。另外，由于整流后的直流电压可能存在杂波或锯齿波，因此，在本技术一些实施例中，供电模块100还可以包括与整流模块101电连接的平波模块102，该平波模块102可以用于对整流后得到的包含有杂波或锯齿波的直流电压进行滤波处理，使得最后得到的直流电压为平缓的直流波形，以便于提高后续隔离检测模块200对直流电压进行检测的检测准确度。
38.本技术实施例中，隔离检测模块200比较直流电压与预设电压阈值，可以是通过电压比较器进行比较，也可以是通过具有比较功能的电子元器件进行比较，直流电压与预设电压阈值的比较结果可能是直流电压大于预设电压阈值、直流电压等于预设电压阈值、或者直流电压小于预设电压阈值，在直流电压等于预设电压阈值或直流电压小于预设电压阈值两种情况时，可以认为电路的电压在电子元器件的可承受范围之内，即电路中不存在会使电子元器件损坏的高压，因此，在前述两种情况下，第一电平可以是不影响电路正常运行的电平信号；而对于直流电压大于预设电压阈值的这种情况，可以认为电路存在会使电子元器件损坏的高压，因此，此时，隔离检测模块200输出的第一电平可以是用于改变电路现有运行状态的电平信号。
39.本技术实施例中，保护模块400配置有两个工作状态，即闭合状态和断开状态，隔离检测模块200根据直流电压与预设电压阈值的比较结果输出第一电平至保护模块400，使保护模块400根据第一电平确定工作状态。在电路正常运行时，由于供电模块100需要为后级电路提供交流电压，因此，此时，保护模块400可以处于闭合状态，从而使得供电模块100提供交流电压，而在直流电压等于预设电压阈值或直流电压小于预设电压阈值两种情况时，隔离检测模块200输出的第一电平是不影响电路正常运行的电平信号，即在直流电压等于预设电压阈值或直流电压小于预设电压阈值时，保护模块400根据第一电平确定工作状态为闭合状态；而在直流电压大于预设电压阈值时，由于隔离检测模块200输出的第一电平是用于改变电路现有运行状态的电平信号，即直流电压大于预设电压阈值的情况下，保护模块400根据第一电平确定工作状态为断开状态，此时，保护模块400可以用于切断供电模块100提供的交流电压，使供电模块100无法为后级电路提供交流电压，避免高压对电路中的电子元器件造成冲击。
40.本技术实施例中，通过隔离检测模块200对直流电压进行检测，将直流电压与预设电压阈值进行比较，并根据比较结果得到第一电平输出到保护模块400，保护模块400根据第一电平确定其自身的工作状态为闭合状态还是断开状态，在保护模块400处于断开状态时，其能够切断供电模块100提供的交流电压，避免交流电压传输至后级电路对电路中的电子元器件造成损坏，即当检测到电路中过电压时，保护模块400可以立即切换为断开状态，从而对电路中的电子元器件起到保护作用，延长电子元器件的使用寿命，提高电路可靠性。
41.请继续参阅图1，在本技术一些实施例中，过压保护电路还可以包括微控制器300，该微控制器300可以分别与隔离检测模块200和保护模块400电连接，微控制器300可以用于接收第一电平，并根据第一电平得到控制电平输出至保护模块400，以使保护模块400根据控制电平确定工作状态。本技术实施例中，微控制器300可以根据隔离检测模块200输出的第一电平得到用于控制保护模块400的工作状态的控制电平，以使保护模块400根据该控制
电平确定其自身的工作状态为闭合状态或断开状态。
42.如图2所示，为本技术实施例中提供的过压保护电路的一个电路原理示意图，在本技术一些实施例中，保护模块400可以包括配置有常闭触点的继电器k1，继电器k1的常闭触点与供电模块100电连接，继电器k1用于根据控制电平控制常闭触点与供电模块100的连接关系，以确定工作状态。请继续参阅图2，本实施例中，整流模块101为与市电连接的整流桥db1，其中市电的火线l与整流桥db1的2脚连接，市电的零线n与整流桥db1的3脚连接，平波模块102为第一电解电容e1，继电器k1的常闭触点与市电零线n电连接，具体的，继电器k1的常闭触点连接在市电零线n与整流桥db1的3脚之间，微控制器(microcontroller unit，mcu)的第一输出端out1通过第二三极管q2连接继电器k1，以向该继电器k1输出控制电平。本技术实施例中，控制电平可以包括控制高电平和控制低电平，继电器k1可以根据控制高电平控制常闭触点与供电模块100断开，以使保护模块400工作于断开状态；继电器k1可以根据控制低电平控制常闭触点与供电模块100连接，以使保护模块400工作于闭合状态。
43.具体的，mcu的第一输出端out1连接第二三极管q2的基极，第二三极管q2的发射极接地，集电极连接继电器k1，在此处，第二三极管q2相当于一个开关，当mcu输出的控制电平的控制高电平时，第二三极管q2导通，由于继电器k1配置有常闭触点，该常闭触点在电路正常工作时处于闭合状态，即市电正常为整流桥db1提供交流电压，则第二三极管q2导通时，继电器k1得电，此时其常闭触点从零线n上断开，即此时，常闭触点切断了市电与整流桥db1之间的连接，供电模块100无法为后级电路提供交流电压；而当mcu输出的控制电平的控制低电平时，第二三极管q2截止，此时继电器k1仍旧处于闭合状态，即市电正常为整流桥db1提供交流电压。
44.如图1所示，在本技术一些实施例中，隔离检测模块200可以包括与供电模块100电连接的检测模块203，该检测模块203可以包括稳压源2031和分压模块2032，其中，分压模块2032可以用于根据直流电压得到比较电压输出至稳压源2031；稳压源2031可以用于比较预设电压阈值与比较电压，当比较电压大于或等于预设电压阈值时，稳压源2031导通，当比较电压小于预设电压阈值时，稳压源2031截止，具体的，稳压源2031可以是可控精密稳压源。
45.请参阅图2，本技术实施例中，稳压源2031采用型号为tl431k(bp)的可控精密稳压源，分压模块2032包括第一电阻r1和第二电阻r2，其中第一电阻r1与第二电阻r2串联在整流桥db1的1脚与地之间，并且第一电阻r1和第二电阻r2的连接点连接可控精密稳压源tl431k(bp)的参考极，可控精密稳压源tl431k(bp)的阳极接地，阴极依次通过第四电阻r4和第三电阻r3连接整流桥db1的1脚。通过调节第一电阻r1和第二电阻r2的电阻值，可以使可控精密稳压源tl431k(bp)导通，本实施例中，可控精密稳压源tl431k(bp)的导通电压即为预设电压阈值，因此，当第一电阻r1和第二电阻r2的连接点的比较电压大于或等于预设电压阈值时，可控精密稳压源tl431k(bp)导通，而当比较电压小于预设电压阈值时，可控精密稳压源tl431k(bp)截止。
46.如图1所示，在本技术一些实施例中，隔离检测模块200还可以包括相互电性连接的隔离光耦204和检波模块205，隔离光耦204与检测模块203电连接，检波模块205与微控制器300电连接，第一电平包括第一高电平和第一低电平，隔离光耦204可以用于在稳压源2031导通时导通，在稳压源2031截止时截止；检波模块205可以用于在隔离光耦204导通时，输出第一低电平至微控制器300，在隔离光耦204截止时，输出第一高电平至微控制器300。
本技术实施例中，通过隔离光耦204的特性，可以实现强电与弱电之间的隔离，对微控制器300进行电压保护，而检波模块205可以过滤雷击浪涌，避免电路中的雷击浪涌对微控制器300输出的控制电平产生影响。
47.如图2所示，检波模块205包括第一三极管q1，隔离光耦204为包括发光器件和光敏器件的光耦ic3，发光器件与检测模块的可控精密稳压源tl431k(bp)电连接，光敏器件的集电极即4脚与第一三极管q1的基极连接，光敏器件的发射极即3脚与第一三极管q1的发射极连接并接地，第一三极管q1的集电极连接mcu，具体的，发光器件的阳极即1脚连接第三电阻r3与第四电阻r4的连接点，发光器件的阴极即2脚连接可控精密稳压源tl431k(bp)的阴极，光敏器件的集电极即4脚通过第六电阻r6与第一三极管q1的基极连接，并且光敏器件的集电极还通过第五电阻r5连接电源vcc，第一三极管q1的基极通过第一电容c1接地，第一三极管q1的集电极通过第七电阻r7连接电源vcc，并且通过第八电阻r8连接mcu的第一输入端in1，mcu的第一输入端in1还连接有接地的第二电容c2，本技术实施例中，当直流电压小于或者等于预设电压阈值时，可控精密稳压源tl431k(bp)截止，光耦ic3同样截止，此时第一三极管q1截止，mcu的第一输入端in1接收到的第一电平为第一高电平，mcu的第一输出端out1输出的控制电平为控制低电平，此时，继电器k1可以根据控制低电平控制常闭触点闭合，以使市电正常供电；而当直流电压大于预设电压阈值时，可控精密稳压源tl431k(bp)导通，光耦ic3同样导通，此时第一三极管q1导通，mcu的第一输入端in1接收到的第一电平为第一低电平，mcu的第一输出端out1输出的控制电平为控制高电平，此时，继电器k1可以根据控制高电平控制常闭触点断开，即可以避免高压对电路中的电子元器件造成冲击，使其损坏。
48.如图1所示，在本技术一些实施例中，过压保护电路还可以包括与微控制器300电连接的电源模块600，该电源模块600可以用于在保护模块400处于断开状态时，为微控制器300供电，以使得微控制器300持续输出控制高电平，确保保护模块400处于断开状态，本实施例中，电源模块600可以是具有蓄电功能的蓄电池ba，另外，供电模块100与电源模块600之间还可以连接有开关电源模块500，如图2所示，本技术实施例中，开关电源模块500为芯片ic1，其可以输出与微控制器300的工作电压的幅值相同的电压为其供电，例如电压值为5v或3.3v的电源vcc，也可以输出不同的其他路电压给电路中的其他器件或供电，例如电压值为12v的电压，另外，开关电源模块500还可以为负载供电，因此，可以根据实际应用场景对开关电源模块500输出的电压的路数以及幅值进行调整和规划，另外，为了里面交流电压对蓄电池ba造成干扰，芯片ic1与蓄电池ba之间并联有第二电解电容，用于对交流电压进行过滤。
49.如图1所示，本技术一些实施例中，过压保护电路还可以包括与微控制器300电连接的声光报警模块700，声光报警模块700用于在微控制器300接收到第一低电平时，发出声光报警信号以指示电路处于过压状态，具体的，如图2所示，声光报警模块700为芯片ic2，芯片ic2上可以焊接有警示灯和蜂鸣器，为了附图简洁明了，图2中未示出警示灯和蜂鸣器，芯片ic2与mcu的第二输出端out2连接，当mcu的第一输入端in1接收到第一低电平时，mcu的第二输出端out2可以输出驱动信号，以使得芯片ic2中的警示灯亮起，蜂鸣器发出声响，以提供用户市电电压波动，处于过压状态，及时断电。
50.如图3所示，为本技术实施例中提供的电器设备的一个结构示意图。在上述实施例
的基础之上，本技术还提供一种电器设备800，该电器设备800中集成有上述实施例中的任一过压保护电路，具体的，在一些实施例中，该电器设备可以是空调器或其他家电。具体的，上述实施例中的负载可以是电机，若空调器或其它家电开始开机工作，且微控制器300接收到第一低电平时，微控制器300输出控制高电平，使继电器k1得常闭触点断开，对电器设备进行过压保护。
51.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见上文针对其他实施例的详细描述，此处不再赘述。
52.具体实施时，以上各个单元或结构可以作为独立的实体来实现，也可以进行任意组合，作为同一或若干个实体来实现，以上各个单元或结构的具体实施可参见前面的实施例，在此不再赘述。
53.以上对本技术所提供的一种过压保护电路及电器设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上说明只是用于帮助理解本技术的电路及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。