[实用新型]用于负载的过电压保护的设备

说明书

本公开的实施例涉及一种用于负载的过电压保护的设备。所述设备包括电源(U)、齐纳二极管(Z1、Z2)、场效应管(Q1、Q2)和开关电路(10)。所述齐纳二极管耦接至所述电源(U)并且耦接至光耦合器(OPTO)，并且被配置为当所述电源(U)的瞬时电压的绝对值超过阈值时导通所述光耦合器(OPTO)。所述场效应管(Q1、Q2)耦接至负载(R)。所述开关电路(10)耦接在所述光耦合器(OPTO)和所述场效应管(Q1、Q2)之间，并且被配置为基于跨过所述光耦合器(OPTO)的电压来控制所述场效应管(Q1、Q2)的断开和闭合。根据本公开的实施例，可以实现对正向过电压以及负向过电压的实时保护。

技术领域

本公开的实施例总体上涉及电气领域，更具体地涉及一种用于负载的过电压保护的设备。

背景技术

在工业应用中，对于许多电气装置，常常使用220V的交流电作为其电源输入。然而在某些场合下，由于现场的工业用电大多为380V的交流电，因此一旦操作不慎，这些电气装置存在被接入380V的交流电的风险，这样的过电压有可能烧毁电气装置，更严重地可能会导致人员的伤亡。因此，急需一种有效的方案来对负载进行过电压的检测和控制。

实用新型内容

现有技术中存在一些可以用来对负载进行过电压保护的方法。图1和图2分别示出了现有的方法。在图1中，采用晶闸管Triac对过电压状态进行关断保护。然而，由于晶闸管Triac的特性，需要在电压经过零点时才可以有效地进行关断，这会导致对负载的保护不及时。也就是说，当电压经过零点时，可能过电压状态已经持续了一段时间并且对负载造成了损害。这种方案的实时性不佳。另外，在这种方案中，由于需要将交流电转换成直流电，这样会导致短暂的过电压被过滤掉，无法对负载提供全面的保护。

在图2中，采用继电器Relay对过电压状态进行关断保护。由于继电器Relay的特性，其对过电压的响应有大约10ms的延时，这对于频率为50Hz的交流电而言是显著的。也就是说，在频率为50Hz的交流电中，周期为20ms，继电器Relay延时达到了半个周期。因此，继电器Relay对过电压状态的关断也不及时。此外，如图2所示，由于在电路中还需要提供ADC器件，这种方案的成本也相对较高，其推广受到限制。

本公开的实施例提供了一种设备，用来对负载进行过电压保护，这种设备旨在至少部分地解决现有的方案中存在的上述和/或其他潜在问题。

本公开的实施例提供了一种用于负载的过电压保护的设备。所述设备包括：电源；齐纳二极管，耦接至所述电源并且耦接至光耦合器，并且所述齐纳二极管被配置为当所述电源的瞬时电压的绝对值超过阈值时导通所述光耦合器；场效应管，耦接至负载；开关电路，耦接在所述光耦合器和所述场效应管之间，并且被配置为基于跨过所述光耦合器的电压来控制所述场效应管的断开和闭合。

根据本公开的实施例，通过设置齐纳二极管，可以利用一种成本可控的方案实时地对过电压进行检测和关断，从而防止检测和关断不及时对负载造成损坏。

在一些实施例中，所述光耦合器包括第一发光二极管和第二发光二极管，所述第一发光二极管和所述第二发光二极管并联设置，并且所述第一发光二极管的正极耦接至所述第二发光二极管的负极。

在一些实施例中，所述齐纳二极管包括第一齐纳二极管和第二齐纳二极管，所述第一齐纳二极管的负极与所述第二齐纳二极管的负极耦接。

在一些实施例中，所述开关电路包括：第一反相器和第二反相器；以及连接电路，耦接在所述第一反相器和所述第二反相器之间。

在一些实施例中，所述连接电路包括：第一二极管和第二二极管；第一电阻和第二电阻；以及电容器，耦接至所述第二反相器和基准电压节点之间；其中所述第一二极管和所述第一电阻串联，所述第二二极管和所述第二电阻串联，并且所述第一二极管的正极耦接至所述第二二极管的负极。

在一些实施例中，所述第二电阻的阻值超过所述第一电阻的阻值的400倍。