授權(quán)公告號：CN105406771B

授權(quán)公告日：2018.04.20

專利權(quán)人：張家港華捷電子有限公司

發(fā)明人：凌虎明

交流電機在全電壓直接啟動時，啟動電流會達到額定電流的4～7倍，當電機容量較大時，電機啟動期間的電流，不但會引起電網(wǎng)電壓的急劇下降，導致電網(wǎng)波動，直接影響同電網(wǎng)下的其它電氣設(shè)備的正常運行；而且，啟動電流中含有的大量高次諧波會與電網(wǎng)引起高頻諧振，還會導致電氣設(shè)備誤動作、控制失靈等故障。此外，大電流產(chǎn)生的熱量與沖擊力會使電機加速老化或產(chǎn)生故障，從而降低電機壽命；在實際應用時，當裝有上述電機的電動工具遇到電網(wǎng)突然斷電時，若開關(guān)未關(guān)，電網(wǎng)恢復后，電動工具立即起動，設(shè)想此時電動工具正放置于工作臺面或正在不正當操作，電機起動會造成不可估量的危害，尤其是對于手持式電動工具而言。事實上，即使是非手持式電動工具，在無人看管下起動，也會造成能源浪費或?qū)е缕渌：Α?/p>

該發(fā)明提供了一種安全可靠、并可降低啟動電流的單相交流負載的啟動保護電路。

發(fā)明內(nèi)容

單相交流負載的啟動保護電路，包括：啟動開關(guān)、微處理器、給微處理器提供電源的供電電路、控制信號電路、可控電子開關(guān)、同步信號電路、以及與啟動開關(guān)聯(lián)動的控制信號開關(guān)，啟動開關(guān)先于控制信號開關(guān)接通、后于控制信號開關(guān)斷開，控制信號開關(guān)的一端與控制信號電路的輸出端相連，控制信號開關(guān)的另一端與微處理器的相應輸入端相連，供電電路設(shè)置有一對用于連接單相交流電源的交流輸入端，啟動開關(guān)串接其中的一個交流輸入端的輸入電路中，可控電子開關(guān)串入所述單相交流負載的交流輸入回路中，可控電子開關(guān)的控制端通過與該可控電子開關(guān)相配合的限流電阻與微處理器的相應輸出端相連；所述同步信號電路的一對輸入端與一對交流輸入端一一對應相連，同步信號電路的輸出端與微處理器的相應輸入端相連。

在單相交流負載的啟動保護電路中，供電電路包括：濾波電路、穩(wěn)壓管、隔離二極管和降壓電阻，穩(wěn)壓管的負極與一對交流輸入端中的火線輸入端相連、作為供電電路的電源端，穩(wěn)壓管的正極作為供電電路的接地端、并通過串接在一起的隔離二極管和降壓電阻與一對交流輸入端中的零線輸入端相連，濾波電路并接在穩(wěn)壓管上。

在單相交流負載的啟動保護電路中，濾波電路包括：至少一個高頻濾波電容和至少一個低頻濾波電容。

在單相交流負載的啟動保護電路中，同步信號電路包括：同步二極管和同步電阻，同步二極管的正極與同步電阻的一端相連、作為同步信號電路的輸出端，同步二極管的負極與火線輸入端相連，同步電阻的另一端與零線輸入端相連。

在單相交流負載的啟動保護電路中，同步信號電路的輸出端與供電電路的地線之間并接有同步濾波電容。

在單相交流負載的啟動保護電路中，可控電子開關(guān)為雙向可控硅，雙向可控硅的陽極與火線輸入端相連，雙向可控硅的陰極連至單相交流負載。

在單相交流負載的啟動保護電路中，所述雙向可控硅的陽極和陰極之間并接有壓敏電阻。

在單相交流負載的啟動保護電路中，控制信號電路包括：一對分壓電阻，該對分壓電阻的一端相連、作為控制信號電路的輸出端，該對分壓電阻的另一端分別與火線輸入端和供電電路的接地端相連。

該發(fā)明的有益效果是：啟動開關(guān)先于控制信號開關(guān)接通、后于控制信號開關(guān)斷開，這樣，微處理器就可在穩(wěn)定工作后處理控制信號，并且在突然停電又來電的情況下，微處理器可以自動感知到控制信號開關(guān)一直處于接通(自鎖)狀態(tài)，從而可以關(guān)斷可控電子開關(guān)，避免所述交流負載的異常起動，使得整個電路的工作更加穩(wěn)定可靠，消除了安全隱患；此外，由于可控電子開關(guān)的存在，可以實現(xiàn)所述交流負載的軟啟動，大大降低了啟動電流，延長了所述交流負載的使用壽命。

實施方式

圖1是本發(fā)明單相交流負載的啟動保護電路的電原理結(jié)構(gòu)圖。

如圖1所示，發(fā)明一種單相交流負載的啟動保護電路，包括：啟動開關(guān)S1、型號為attiny10的微處理器IC、給微處理器IC提供電源的供電電路、控制信號電路、作為可控電子開關(guān)的雙向可控硅Q1、同步信號電路、以及與啟動開關(guān)S1聯(lián)動的控制信號開關(guān)S2，該控制信號開關(guān)S2后于啟動開關(guān)S1接通、先于啟動開關(guān)S1斷開，控制信號開關(guān)S2的一端與所述控制信號電路的輸出端相連，控制信號開關(guān)S2的另一端與微處理器IC的PB1腳(3腳)相連，供電電路包括：濾波電路、穩(wěn)壓管Z1、隔離二極管D1和降壓電阻R1，穩(wěn)壓管Z1的負極與火線輸入端即火線L的輸入端相連、作為所述供電電路的電源端VCC，穩(wěn)壓管Z1的正極作為供電電路的接地端GND(也稱地線)，隔離二極管D1的負極與降壓電阻R1的一端相連，隔離二極管D1的正極與穩(wěn)壓管Z1的正極相連，降壓電阻R1的另一端與零線輸入端即零線N的輸入端相連，濾波電路包括：低頻濾波電容C1(通常由有極性的電解電容構(gòu)成)和高頻濾波電容C2，低頻濾波電容C1的正端和高頻濾波電容C2的一端并接在穩(wěn)壓管Z1的負極上，低頻濾波電容C1的負端和高頻濾波電容C2的另一端并接在穩(wěn)壓管Z1的正極上；啟動開關(guān)S1串接零線N輸入端的輸入電路中，雙向可控硅Q1串入作為單相交流負載的單向交流電機M的交流輸入回路中，雙向可控硅Q1的控制端通過與該雙向可控硅Q1相配合的限流電阻R3與微處理器IC的PB2腳(4腳)和PB3腳(6腳)相連(微處理器IC的4、6腳短接)；所述同步信號電路包括：同步二極管D2和同步電阻R2，同步二極管D2的正極與同步電阻R2的一端相連、作為同步信號電路的輸出端與微處理器IC的PB0腳(1腳)相連，同步二極管D2的負極與火線L的輸入端相連，同步電阻R2的另一端與零線N的輸入端相連，同步信號電路的輸出端與所述供電電路的地線之間并接有同步濾波電容C3；控制信號電路包括：一對分壓電阻R4和R5，分壓電阻R4和R5的一端相連、作為控制信號電路的輸出端，分壓電阻R4的另一端與火線L的輸入端相連，分壓電阻R5的另一端與供電電路的接地端(穩(wěn)壓管Z1的正極)相連。

在實際應用時，還可根據(jù)需要在所述雙向可控硅Q1的陽極和陰極之間并接相應的壓敏電阻VR1。

發(fā)明的工作過程為：按下由啟動開關(guān)S1和控制信號開關(guān)S2組成的聯(lián)動開關(guān)，在按下過程中，啟動開關(guān)S1先于控制信號開關(guān)S2閉合，由降壓電阻R1、隔離二極管D1、低頻濾波電容C1、高頻濾波電容C2和穩(wěn)壓管Z1構(gòu)成的供電電路給微處理器IC供電，供電電路正常工作后，控制信號開關(guān)S2才閉合，這時，微處理器IC檢測到其3腳由“1”到“0”信號后，微處理器IC根據(jù)連接到其1腳上的由同步電阻R2、同步二極管D2組成的同步電路產(chǎn)生的同步信號通過其第4、6腳輸出觸發(fā)信號，控制雙向可控硅Q1的導通角，使其從小到大逐漸增大，以實現(xiàn)單相交流電機M的軟啟動。當電網(wǎng)斷電時，尤其是異常斷電時，由于斷電后，啟動開關(guān)S1和控制信號開關(guān)S2未斷開，電網(wǎng)恢復后，微處理器IC由于不能檢測到其3腳由“1”到“0”的信號，微處理器IC的第4、6腳不輸出觸發(fā)信號，雙向可控硅Q1不導通，單相交流電機M不運轉(zhuǎn)，這時，只有先斷開聯(lián)動開關(guān)，再重新閉合，單相交流電機M才會運轉(zhuǎn)，使得單相交流電機M的運轉(zhuǎn)始終處于掌控之中，有效地避免了意外事故的發(fā)生。

在實際使用過程中，由于控制信號開關(guān)S2先于啟動開關(guān)S1斷開，微處理器IC檢測到其3腳由“0”到“1”信號，微處理器IC的第4、6腳停止輸出觸發(fā)信號，雙向可控硅Q1截止，單相交流電機M1的主回路電流消耗完后，啟動開關(guān)S1才斷開，從而避免了啟動開關(guān)S1觸點產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象，從而可以延長啟動開關(guān)S1的使用壽命。

綜上所述，僅為該發(fā)明的較佳實施例而已，并非用來限定本發(fā)明實施的范圍，凡依該發(fā)明權(quán)利要求范圍形狀、構(gòu)造、特征及精神所作的均等變化與修飾，均應包括在該發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。