本实用新型涉及感应电源保护电路技术领域，尤其是涉及一种感应加热电源用三相中频电压过电压保护电路。
背景技术：
在真空式蒸镀设备中，需要配套大功率感应加热式电源。该类型电源以大功率igbt为核心元件，在能源效率、可靠性上均较佳。
感应式加热电源的负载为石墨坩埚，以电磁涡流感应方式融化坩埚内的金属材料并形成金属蒸汽，并在高速旋转的塑料基材表面蒸镀一层金属薄膜。与传统的加热蒸镀设备相比，感应式加热电源具有加热时间短，热效率高，成膜质量高等优势。实际应用中，感应式加热电源输出为三相，工作频率在10—20khz间，为避免出现输出过电压后坩埚内金属融化状态不一致，需要快速可靠的三相中频过电压检测电路。
现有三相过电压检测线路通常采用变压器降压采样方式，经过三相变压器降压→二极管整流→滤波后获得采样信号，此方式体积大、采样响应速度一般、中频应用时发热较大。而感应式加热电源输出干扰较大、频率为中频。因而在采用变压器采用过程中，常因其发热而导致设备误停机，影响正常生产。
技术实现要素：
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本实用新型提供一种感应加热电源用三相中频电压过电压保护电路，解决了采样方式因发热及抗干扰能力差、可靠性不佳而导致生产设备误停机而影响正常生产的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种感应加热电源用三相中频电压过电压保护电路，包括：
第一支路，由降压差分采样电路、电子整流电路、直流电压放大滤波电路和电压比较电路依次串联构成；
第二支路，结构与第一支路相同；
或门逻辑电路，两输入端分别接至第一支路电压比较电路输出端和第二支路电压比较电路输出端，输出端以电平信号输出比较结果。
进一步地，降压差分采样电路包括：
第一降压电阻，输入端接至待检电源u相或v相；
第二降压电阻，输入端接至待检电源v相或w相；
第一运放，其反向输入端接至第一降压电阻输出端，其同向输入端接至第二降压电阻输出端，其输出端为降压差分采样电路输出端；
反馈电阻，两端跨接于第一运放的反向输入端和输出端。
进一步地，电子整流电路包括：
第二运放，其反向输入端接至第一运放输出端；
整流回路，两端跨接于第二运放的反向输入端和输出端。
进一步地，整流回路包括：
第一整流二极管；
第二整流二极管，与第一整流二极管串联；
第一电阻，并联于第一整流二极管和第二整流二极管串联电路处；
其中，处于二极管阴极一侧的并联公共端接至第二运放反向输入端，而处于二极管阳极一侧的并联公共端为电子整流电路输出端。
进一步地，直流电压放大滤波电路包括：
第三运放，其反向输入端接至二极管阳极一侧的并联公共端，其输出端为直流电压放大滤波电路输出端；
第二电阻，两端跨接于第三运放的反向输入端和输出端。
进一步地，第一支路或第二支路中还包括：
反馈电容，并联于反馈电阻处；
平滑滤波电容，并联于第二电阻处。
进一步地，电压比较电路包括：
第四运放，其同向输入端接至第三运放输出端，其输出端为电压比较电路输出端；
阈值电路，由串联的两个电阻构成，其一端接地，另一端接至第四运放正电源处；
其中，第四运放的反向输入端接至阈值电路两电阻间。
进一步地，第一支路或第二支路中还包括：
若干接地偏置电阻，分别接至一运放、第二运放、第三运放的同向输入端；
若干平衡电阻，分别接于降压差分采样电路输出端与电子整流电路输入端间、电子整流电路输出端与直流电压放大滤波电路输入端间，以及直流电压放大滤波电路输出端与电压比较电路输入端间。
进一步地，或门逻辑电路由两个隔离二极管串联构成，隔离二极管的输入端分别接至第一支路中第四运放输出端以及第二支路中第四运放输出端；两隔离二极管间设有电平信号输出点。
进一步地，第一支路或第二支路中还包括：
若干限流隔离电阻，分别接于电压比较电路输出端与或门逻辑电路隔离二极管间；
下拉电阻，一端接至电平信号输出点前，另一端接地。
本实用新型采用两条支路分别采样待检电源u/v、v/w高压交流电压信号，随后进行降压、差分放大，输出低压交流电压信号；再将低压交流电压信号整流输出为直流脉动电压信号；最后经放大、比较后输出电平信号以确定是否存在过电压。工作过程中无磁耦合环节，各级电路直接电子式耦合，采样响应速度快，采用双单元差分输入运放放大电路，抗干扰性佳。电气性能更加稳定可靠，体积小巧，能够较好适应负载工况复杂的情况，有效避免误动作。本实用新型采样电压范围为三相10hz~30khz、5v~500v交流电压，且隔离度高，通用性强，可替代变压器采样类型的反馈采样电路。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型申请实施例结构示意图。
图3为本实用新型申请实施例中降压差分采样电路的结构示意图。
图4为本实用新型申请实施例中电子整流电路的结构示意图。
图5为本实用新型申请实施例中直流电压放大滤波电路的结构示意图。
图6为本实用新型申请实施例中电压比较电路的结构示意图。
图7为本实用新型申请实施例中或门逻辑电路电路的结构示意图。
附图标记：100.第一支路，200.第二支路，300.或门逻辑电路，1.降压差分采样电路，11.第一降压电阻，12.第二降压电阻，13.第一运放，14.反馈电阻，15.反馈电容，16.接地偏置电阻，2.电子整流电路，21.第二运放，22.接地偏置电阻，23.整流回路，231.第一整流二极管，232.第二整流二极管，233.第一电阻，3.直流电压放大滤波电路，31.第三运放，32.接地偏置电阻，33.第二电阻，34.平滑滤波电容，4.电压比较电路，41.第四运放，42.阈值电路，421.422.电阻，51.52.隔离二极管，61.62.63.平衡电阻，71.72.限流隔离电阻，8.下拉电阻。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型申请实施例的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”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”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型申请实施例的描述中，“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
为了简化本实用新型申请实施例的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型申请实施例。此外，本实用新型申请实施例提供了的各种特定的材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他材料的使用。
下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
如图1所示，本实用新型申请实施例提供了一种感应加热电源用三相中频电压过电压保护电路，包括：
第一支路100，由降压差分采样电路1、电子整流电路2、直流电压放大滤波电路3和电压比较电路4依次串联构成；
第二支路200，结构与第一支路100相同；
或门逻辑电路300，两输入端分别接至第一支路100电压比较电路输出端a和第二支路200电压比较电路输出端b，输出端以电平信号输出比较结果。
第一支路100和第二支路200分别采集待检电源u、v、w三相中频高压交流电压信号。支路中降压差分采样电路1对中频u、v、w相高压交流电压信号进行降压→差分放大后输出低压交流电压信号，由电子整流电路2对两路低压交流电压信号进行整流并输出直流脉动电压信号，依次经直流电压放大滤波电路3、电压比较电路4和或门逻辑电路300对输入的直流脉动电压信号进行放大→比较，输出电平信号提示u、v、w任一相是否存在过电压。
由于第一支路100和第二支路200结构相同，因此，本处仅采用第一支路100为例说明降压差分采样电路1、电子整流电路2、直流电压放大滤波电路3和电压比较电路4。
如图3所示，降压差分采样电路包括：
第一降压电阻11，输入端接至待检电源u相（在第二支路200中，第一降压电阻输入端接至待检电源v相）。
第二降压电阻12，输入端接至待检电源v相（在第二支路200中，第二降压电阻输入端接至待检电源w相）。
本实施例中第一降压电阻11和第二降压电阻12选用0.1%精度金属膜电阻。
第一运放13，其反向输入端接至第一降压电阻11输出端，其同向输入端接至第二降压电阻12输出端，其输出端为降压差分采样电路输出端。
反馈电阻14，两端跨接于第一运放13的反向输入端和输出端。
反馈电容15，并联于反馈电阻14处。
接地偏置电阻16，接至一运放13同向输入端。
工作时，第一降压电阻11和第二降压电阻12将输入的高压交流电压衰减约100倍。第一运放13负责形成抗干扰能力强的差分放大部分，接地偏置电阻16为第一运放13提供适当的偏置电流，稳定其工作。反馈电容15能够在输入电压较低时防止运放产生振荡。
如图4所示，电子整流电路包括：
第二运放21，其反向输入端接至第一运放输出端；其同向输入端接有接地偏置电阻22，该接地偏置电阻作用与接地偏置电阻16类似。
整流回路23，两端跨接于第二运放的反向输入端和输出端。
其中，整流回路包括：
第一整流二极管231；
第二整流二极管232，与第一整流二极管231串联；
第一电阻233，并联于第一整流二极管231和第二整流二极管232串联电路处。
处于二极管阴极一侧的并联公共端c接至第二运放21反向输入端，而处于二极管阳极一侧的并联公共端d为电子整流电路输出端。
工作时，串联的第一整流二极管231和第二整流二极管232组成全波整流电路，分别对交流信号的正半波、负半波进行整流。采用上述二极管与第二运放21配合，避免了二极管的0.7v管压降，提高了采样电压的线性度。
如图2所示，降压差分采样电路输出端与电子整流电路输入端间接有平衡电阻61，用于平衡降压差分采样电路输出与电子整流电路输入阻抗，并与第一电阻233组成信号比例放大电路。
如图5所示，直流电压放大滤波电路包括：
第三运放31，其反向输入端接至二极管阳极一侧的并联公共端b，其同向输入端接有接地偏置电阻32，该接地偏置电阻作用与接地偏置电阻16类似，其输出端为直流电压放大滤波电路输出端。
第二电阻33，两端跨接于第三运放31的反向输入端和输出端。
平滑滤波电容34，并联于第二电阻33处。本实施例中，平滑滤波电容33选用聚丙烯材质的电容。
如图2所示，电子整流电路输出端与直流电压放大滤波电路输入端间接有平衡电阻62，用于平衡电子整流电路输出与直流电压放大滤波电路输入阻抗，并与第二电阻33组成信号比例放大电路。
如图6所示，电压比较电路包括：
第四运放41，其同向输入端接至第三运放31输出端；其输出端为电压比较电路输出端。
阈值电路42，由串联的两个电阻421、422构成，其一端接地，另一端接至第四运放41正电源处。
其中，第四运放的反向输入端接至阈值电路42中电阻421与电阻422间。
如图2所示，直流电压放大滤波电路输出端与电压比较电路输入端间接有平衡电阻63，用于直流电压放大滤波电路输出与电压比较电路输入阻抗。
本实施例中，各运放均采用具有较高工作极限参数的lm248型号，以适于工业化应用场合。
如图2和图7所示，或门逻辑电路300由两个隔离二极管51、52串联构成，隔离二极管的输入端分别接至第一支路100中第四运放输出端a以及第二支路200中第四运放输出端b；两隔离二极管51、52间设有电平信号输出点k。
电压比较电路输出端与或门逻辑电路二极管间接有限流隔离电阻71/72。
两隔离二极管51、52间、电平信号输出点k前端接有下拉电阻8，作用为稳定k点的逻辑状态。
第一支路100负责检测输入u、v任一相电压是否过电压，第二支路200负责检测输入v、w任一相电压是否过电压。两支路电路输出经或门逻辑电路输出过电压信号。正常时，电平信号输出点k输出为低电平，过电压时输出高电平。
如图2所示，实际使用时，将感应电源三相10hz~30khz、5v~500v交流电压输入接口u、v、w分别接入降压电阻11、12、11a、12a处，电源交流电压分两路经过降压衰减→整流为直流→放大→滤波→比较→逻辑相或，输出电平信号，以判断是否存在过电压。
1.一种感应加热电源用三相中频电压过电压保护电路，其特征在于，包括：
第一支路，由降压差分采样电路、电子整流电路、直流电压放大滤波电路和电压比较电路依次串联构成；
第二支路，结构与第一支路相同；
或门逻辑电路，两输入端分别接至第一支路电压比较电路输出端和第二支路电压比较电路输出端，输出端以电平信号输出比较结果。
2.根据权利要求1所述的过电压保护电路，其特征在于，降压差分采样电路包括：
第一降压电阻，输入端接至待检电源u相或v相；
第二降压电阻，输入端接至待检电源v相或w相；
第一运放，其反向输入端接至第一降压电阻输出端，其同向输入端接至第二降压电阻输出端，其输出端为降压差分采样电路输出端；
反馈电阻，两端跨接于第一运放的反向输入端和输出端。
3.根据权利要求2所述的过电压保护电路，其特征在于，电子整流电路包括：
第二运放，其反向输入端接至第一运放输出端；
整流回路，两端跨接于第二运放的反向输入端和输出端。
4.根据权利要求3所述的过电压保护电路，其特征在于，整流回路包括：
第一整流二极管；
第二整流二极管，与第一整流二极管串联；
第一电阻，并联于第一整流二极管和第二整流二极管串联电路处；
其中，处于二极管阴极一侧的并联公共端接至第二运放反向输入端，而处于二极管阳极一侧的并联公共端为电子整流电路输出端。
5.根据权利要求4所述的过电压保护电路，其特征在于，直流电压放大滤波电路包括：
第三运放，其反向输入端接至二极管阳极一侧的并联公共端，其输出端为直流电压放大滤波电路输出端；
第二电阻，两端跨接于第三运放的反向输入端和输出端。
6.根据权利要求5所述的过电压保护电路，其特征在于，第一支路或第二支路中还包括：
反馈电容，并联于反馈电阻处；
平滑滤波电容，并联于第二电阻处。
7.根据权利要求5所述的过电压保护电路，其特征在于，电压比较电路包括：
第四运放，其同向输入端接至第三运放输出端，其输出端为电压比较电路输出端；
阈值电路，由串联的两个电阻构成，其一端接地，另一端接至第四运放正电源处；
其中，第四运放的反向输入端接至阈值电路两电阻间。
8.根据权利要求7所述的过电压保护电路，其特征在于，第一支路或第二支路中还包括：
若干接地偏置电阻，分别接至一运放、第二运放、第三运放的同向输入端；
若干平衡电阻，分别接于降压差分采样电路输出端与电子整流电路输入端间、电子整流电路输出端与直流电压放大滤波电路输入端间，以及直流电压放大滤波电路输出端与电压比较电路输入端间。
9.根据权利要求7所述的过电压保护电路，其特征在于，或门逻辑电路由两个隔离二极管串联构成，隔离二极管的输入端分别接至第一支路中第四运放输出端以及第二支路中第四运放输出端；两隔离二极管间设有电平信号输出点。
10.根据权利要求9所述的过电压保护电路，其特征在于，第一支路或第二支路中还包括：
若干限流隔离电阻，分别接于电压比较电路输出端与或门逻辑电路隔离二极管间；
下拉电阻，一端接至电平信号输出点前，另一端接地。
技术总结