一种单相交流负载的启动保护电路

授权公告号：CN105406771B

授权公告日：2018.04.20

专利权人：张家港华捷电子有限公司

发明人：凌虎明

交流电机在全电压直接启动时，启动电流会达到额定电流的4～7倍，当电机容量较大时，电机启动期间的电流，不但会引起电网电压的急剧下降，导致电网波动，直接影响同电网下的其它电气设备的正常运行；而且，启动电流中含有的大量高次谐波会与电网引起高频谐振，还会导致电气设备误动作、控制失灵等故障。此外，大电流产生的热量与冲击力会使电机加速老化或产生故障，从而降低电机寿命；在实际应用时，当装有上述电机的电动工具遇到电网突然断电时，若开关未关，电网恢复后，电动工具立即起动，设想此时电动工具正放置于工作台面或正在不正当操作，电机起动会造成不可估量的危害，尤其是对于手持式电动工具而言。事实上，即使是非手持式电动工具，在无人看管下起动，也会造成能源浪费或导致其它危害。

该发明提供了一种安全可靠、并可降低启动电流的单相交流负载的启动保护电路。

发明内容

单相交流负载的启动保护电路，包括：启动开关、微处理器、给微处理器提供电源的供电电路、控制信号电路、可控电子开关、同步信号电路、以及与启动开关联动的控制信号开关，启动开关先于控制信号开关接通、后于控制信号开关断开，控制信号开关的一端与控制信号电路的输出端相连，控制信号开关的另一端与微处理器的相应输入端相连，供电电路设置有一对用于连接单相交流电源的交流输入端，启动开关串接其中的一个交流输入端的输入电路中，可控电子开关串入所述单相交流负载的交流输入回路中，可控电子开关的控制端通过与该可控电子开关相配合的限流电阻与微处理器的相应输出端相连；所述同步信号电路的一对输入端与一对交流输入端一一对应相连，同步信号电路的输出端与微处理器的相应输入端相连。

在单相交流负载的启动保护电路中，供电电路包括：滤波电路、稳压管、隔离二极管和降压电阻，稳压管的负极与一对交流输入端中的火线输入端相连、作为供电电路的电源端，稳压管的正极作为供电电路的接地端、并通过串接在一起的隔离二极管和降压电阻与一对交流输入端中的零线输入端相连，滤波电路并接在稳压管上。

在单相交流负载的启动保护电路中，滤波电路包括：至少一个高频滤波电容和至少一个低频滤波电容。

在单相交流负载的启动保护电路中，同步信号电路包括：同步二极管和同步电阻，同步二极管的正极与同步电阻的一端相连、作为同步信号电路的输出端，同步二极管的负极与火线输入端相连，同步电阻的另一端与零线输入端相连。

在单相交流负载的启动保护电路中，同步信号电路的输出端与供电电路的地线之间并接有同步滤波电容。

在单相交流负载的启动保护电路中，可控电子开关为双向可控硅，双向可控硅的阳极与火线输入端相连，双向可控硅的阴极连至单相交流负载。

在单相交流负载的启动保护电路中，所述双向可控硅的阳极和阴极之间并接有压敏电阻。

在单相交流负载的启动保护电路中，控制信号电路包括：一对分压电阻，该对分压电阻的一端相连、作为控制信号电路的输出端，该对分压电阻的另一端分别与火线输入端和供电电路的接地端相连。

该发明的有益效果是：启动开关先于控制信号开关接通、后于控制信号开关断开，这样，微处理器就可在稳定工作后处理控制信号，并且在突然停电又来电的情况下，微处理器可以自动感知到控制信号开关一直处于接通(自锁)状态，从而可以关断可控电子开关，避免所述交流负载的异常起动，使得整个电路的工作更加稳定可靠，消除了安全隐患；此外，由于可控电子开关的存在，可以实现所述交流负载的软启动，大大降低了启动电流，延长了所述交流负载的使用寿命。

实施方式

图1是本发明单相交流负载的启动保护电路的电原理结构图。

如图1所示，发明一种单相交流负载的启动保护电路，包括：启动开关S1、型号为attiny10的微处理器IC、给微处理器IC提供电源的供电电路、控制信号电路、作为可控电子开关的双向可控硅Q1、同步信号电路、以及与启动开关S1联动的控制信号开关S2，该控制信号开关S2后于启动开关S1接通、先于启动开关S1断开，控制信号开关S2的一端与所述控制信号电路的输出端相连，控制信号开关S2的另一端与微处理器IC的PB1脚(3脚)相连，供电电路包括：滤波电路、稳压管Z1、隔离二极管D1和降压电阻R1，稳压管Z1的负极与火线输入端即火线L的输入端相连、作为所述供电电路的电源端VCC，稳压管Z1的正极作为供电电路的接地端GND(也称地线)，隔离二极管D1的负极与降压电阻R1的一端相连，隔离二极管D1的正极与稳压管Z1的正极相连，降压电阻R1的另一端与零线输入端即零线N的输入端相连，滤波电路包括：低频滤波电容C1(通常由有极性的电解电容构成)和高频滤波电容C2，低频滤波电容C1的正端和高频滤波电容C2的一端并接在稳压管Z1的负极上，低频滤波电容C1的负端和高频滤波电容C2的另一端并接在稳压管Z1的正极上；启动开关S1串接零线N输入端的输入电路中，双向可控硅Q1串入作为单相交流负载的单向交流电机M的交流输入回路中，双向可控硅Q1的控制端通过与该双向可控硅Q1相配合的限流电阻R3与微处理器IC的PB2脚(4脚)和PB3脚(6脚)相连(微处理器IC的4、6脚短接)；所述同步信号电路包括：同步二极管D2和同步电阻R2，同步二极管D2的正极与同步电阻R2的一端相连、作为同步信号电路的输出端与微处理器IC的PB0脚(1脚)相连，同步二极管D2的负极与火线L的输入端相连，同步电阻R2的另一端与零线N的输入端相连，同步信号电路的输出端与所述供电电路的地线之间并接有同步滤波电容C3；控制信号电路包括：一对分压电阻R4和R5，分压电阻R4和R5的一端相连、作为控制信号电路的输出端，分压电阻R4的另一端与火线L的输入端相连，分压电阻R5的另一端与供电电路的接地端(稳压管Z1的正极)相连。

在实际应用时，还可根据需要在所述双向可控硅Q1的阳极和阴极之间并接相应的压敏电阻VR1。

发明的工作过程为：按下由启动开关S1和控制信号开关S2组成的联动开关，在按下过程中，启动开关S1先于控制信号开关S2闭合，由降压电阻R1、隔离二极管D1、低频滤波电容C1、高频滤波电容C2和稳压管Z1构成的供电电路给微处理器IC供电，供电电路正常工作后，控制信号开关S2才闭合，这时，微处理器IC检测到其3脚由“1”到“0”信号后，微处理器IC根据连接到其1脚上的由同步电阻R2、同步二极管D2组成的同步电路产生的同步信号通过其第4、6脚输出触发信号，控制双向可控硅Q1的导通角，使其从小到大逐渐增大，以实现单相交流电机M的软启动。当电网断电时，尤其是异常断电时，由于断电后，启动开关S1和控制信号开关S2未断开，电网恢复后，微处理器IC由于不能检测到其3脚由“1”到“0”的信号，微处理器IC的第4、6脚不输出触发信号，双向可控硅Q1不导通，单相交流电机M不运转，这时，只有先断开联动开关，再重新闭合，单相交流电机M才会运转，使得单相交流电机M的运转始终处于掌控之中，有效地避免了意外事故的发生。

在实际使用过程中，由于控制信号开关S2先于启动开关S1断开，微处理器IC检测到其3脚由“0”到“1”信号，微处理器IC的第4、6脚停止输出触发信号，双向可控硅Q1截止，单相交流电机M1的主回路电流消耗完后，启动开关S1才断开，从而避免了启动开关S1触点产生拉弧现象，从而可以延长启动开关S1的使用寿命。

综上所述，仅为该发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依该发明权利要求范围形状、构造、特征及精神所作的均等变化与修饰，均应包括在该发明的权利要求范围内。