專利名稱：電源過電壓檢測(cè)方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電器的安全保護(hù)，尤其是涉及一種電源過電壓檢測(cè)方法及其裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的微波爐中，當(dāng)外部輸入的電源電壓過高時(shí)導(dǎo)致工作中的微波爐電器部件工 作電壓增大，進(jìn)而工作電流增大，會(huì)使工作中的電器部件產(chǎn)生短路或者過熱甚至冒煙起火。 為了避免出現(xiàn)這些現(xiàn)象，現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)了電源過電壓檢測(cè)裝置并且制定出一套控制電源過 電壓檢測(cè)裝置的控制方法。然而現(xiàn)有電源過電壓檢測(cè)裝置存在以下問題首先，由于元器件特性參數(shù)的誤差 導(dǎo)致檢測(cè)到電源電壓值與實(shí)際電源輸入的電壓值之間的誤差。其次，由于電源的不穩(wěn)定導(dǎo) 致輸入電壓不穩(wěn)定，使得控制芯片內(nèi)部的參考電壓不穩(wěn)定，對(duì)程序判定產(chǎn)生一定的影響。再 者，控制芯片的端口 A/D轉(zhuǎn)換會(huì)產(chǎn)生一定量化誤差。這些誤差都會(huì)導(dǎo)致電源電壓檢測(cè)裝置 切斷電器部件供電的時(shí)機(jī)不準(zhǔn)確，從而存在產(chǎn)生事故的隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電源過電壓檢測(cè)方法，其充分估計(jì)電源過 電壓檢測(cè)裝置誤差的影響，以降低裝置存在的檢測(cè)誤差的影響。本發(fā)明還提供一種電源過電壓檢測(cè)裝置，其檢測(cè)的參考值充分估計(jì)電源過電壓檢 測(cè)裝置誤差的影響。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提出一種電源過電壓檢測(cè)方法， 利用一電源過電壓檢測(cè)裝置檢測(cè)電源電壓，該電源過電壓檢測(cè)裝置包括變壓器、整流元件、 分壓電路以及控制芯片，該變壓器的一次側(cè)連接于一電源；該整流元件連接該低壓變壓器 的二次側(cè)，將該二次側(cè)的電壓整流為直流電壓；該分壓電路連接該整流元件，分壓該直流電 壓以獲得一檢測(cè)電壓；控制芯片具有一連接該檢測(cè)電壓的模數(shù)轉(zhuǎn)換端口，該控制芯片將該 檢測(cè)電壓轉(zhuǎn)換為一數(shù)字量化值，該方法包括以下步驟記錄該控制芯片的數(shù)字量化值隨該電源電壓變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系；生成電源電壓_數(shù)字量化值的特性曲線；計(jì)算該特性曲線的斜率；根據(jù)該特性曲線的斜率計(jì)算一預(yù)知的最大承受電壓對(duì)應(yīng)的數(shù)字量化值；估計(jì)所述電源電壓檢測(cè)裝置的總誤差；根據(jù)該最大承受電壓對(duì)應(yīng)的數(shù)字量化值以及所述電源電壓檢測(cè)裝置的總誤差選 取一數(shù)字量化值的閾值；以及于一電子裝置運(yùn)行時(shí)，比較控制芯片檢測(cè)的數(shù)字量化值與該數(shù)字量化值的閾值，且在該數(shù)字量化值超過一閾值時(shí)，切斷該電子裝置的電器部件的供電。本發(fā)明所提出的一種電源過電壓檢測(cè)裝置，包括變壓器、整流元件、分壓電路以及 控制芯片，該變壓器的一次側(cè)連接于一電源；該整流元件連接該低壓變壓器的二次側(cè)，將該二次側(cè)的電壓整流為直流電壓；該分壓電路連接該整流元件，分壓該直流電壓以獲得一檢 測(cè)電壓；控制芯片具有一連接該檢測(cè)電壓的模數(shù)轉(zhuǎn)換端口，該控制芯片將該檢測(cè)電壓轉(zhuǎn)換 為一數(shù)字量化值，比較該數(shù)字量化值與一數(shù)字量化值的閾值，且在該數(shù)字量化值超過該閾 值時(shí)，切斷該電子裝置的電器部件的供電，其中該數(shù)字量化值的閾值根據(jù)該電子裝置的電 器部件的最大承受電壓以及該電源電壓檢測(cè)裝置的總誤差確定。在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，該整流元件包括第一二極管和電容器，該第一二極管 的陽極連接該二次側(cè)的一端，該電容器的一端連接該第一二極管的陰極，該電容器的另一 端連接該二次側(cè)的另一端；該分壓電路包括第一電阻和第二電阻，該第一電阻連接于該第 一二極管的陰極與該模數(shù)轉(zhuǎn)換端口之間，該第二電阻連接于該模數(shù)轉(zhuǎn)換端口與該二次側(cè)的 另一端之間；其中該第二電阻與該二次側(cè)的另一端之間設(shè)有第二二極管。在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，該第二二極管與該第一二極管的規(guī)格相同。在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，所述的總誤差包括電阻阻值誤差、控制芯片輸入電壓 誤差。在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，所述的總誤差包括電容容量誤差、電器部件運(yùn)行造成 的誤差、控制芯片讀取數(shù)字量化值的誤差。因此，本發(fā)明的電源過電壓檢測(cè)方法對(duì)電源過電壓檢測(cè)裝置的誤差進(jìn)行估計(jì)并結(jié) 合到模數(shù)轉(zhuǎn)換量化值的確定過程。因此可以更準(zhǔn)確地在電源電壓增大到一定值時(shí)，及時(shí)停 止微波爐料理工作，切斷電器部件通路，防止電器部件在過電壓時(shí)產(chǎn)生短路，過熱，冒煙，起 火。


為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具 體實(shí)施方式作詳細(xì)說明，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電源過電壓檢測(cè)裝置示意圖。圖2示出圖1中A、B、C三點(diǎn)的電壓隨溫度變化示意圖。圖3示出圖1中AD值與電源電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線。圖4示出本發(fā)明一實(shí)施例的利用電源過電壓檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法流程圖。
具體實(shí)施例方式在本發(fā)明的實(shí)施例中，通過電源過電壓檢測(cè)裝置對(duì)電源電壓或其等效值進(jìn)行檢 測(cè)，并利用控制芯片對(duì)檢測(cè)的電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，當(dāng)電源電壓增大到一定值時(shí)，及時(shí)停 止電器的工作，切斷工作元器件通路，防止元器件在過電壓時(shí)產(chǎn)生短路，過熱，冒煙，起火。在一實(shí)施例中，電源電壓檢測(cè)裝置可以應(yīng)用于各種電子裝置中，如微波爐中。舉例來說，家用電壓是220V，工業(yè)電壓是380V，當(dāng)電子裝置在220V電壓使用下突然電壓上升至 380V時(shí)，可能造成在保險(xiǎn)絲未熔斷前運(yùn)行中的電器部件(例如燒烤管、微波發(fā)生器)短路， 過熱，冒煙，起火。引入電源過電壓檢測(cè)裝置與檢測(cè)方法可以在電器部件短路，過熱，冒煙， 起火前切斷電器部件的供電，防止電器部件出現(xiàn)這些短路，過熱，冒煙，起火的現(xiàn)象。圖1示出本發(fā)明一實(shí)施例的電源過電壓檢測(cè)裝置示意圖。其中，為了減少電源造 成的不穩(wěn)定，建議電源使用開關(guān)電源20。電源電壓檢測(cè)裝置10包括變壓器T、由電容Cl與二極管Dl組成的半波整流元件、分壓電阻R1、R2、二極管D2以及控制芯片11。變壓器T從電源電壓Vcc取得相對(duì)穩(wěn)定的交流電壓，經(jīng)過電容Cl和第一二極管Dl進(jìn)行半波整流取得 直流電壓，將直流電壓通過第一電阻Rl和第二電阻R2分壓以得到檢測(cè)電壓(即B點(diǎn)電壓)， 最終利用控制芯片11的A/D(模數(shù)轉(zhuǎn)換)端口來檢測(cè)電壓值計(jì)算出相對(duì)的數(shù)字量化值(以 下稱AD值)。然后在控制芯片11中根據(jù)一 AD閾值來判斷是否過電壓。此AD閾值與微波 爐電器部件的最大承受電壓Vth有關(guān)。在檢測(cè)的AD值超過AD閾值的情況下，裝置及時(shí)切 斷運(yùn)行中的各種電器部件(例如燒烤管、微波發(fā)生器等)的供電，防止電器部件短路，過熱， 冒煙，起火。在本實(shí)施例中，根據(jù)控制芯片11的A/D端口輸入電壓的大小范圍來選擇電源電壓 檢測(cè)裝置的元器件規(guī)格。由于微波爐工作在高溫的條件下，因此電路在高溫下的特性必須考慮。隨著溫度 的上升，檢測(cè)電壓隨著元件溫度特性的變化而變化。圖2示出二極管Dl、D2在溫度變化時(shí) 對(duì)檢測(cè)電壓的影響的曲線，在獲得這些曲線時(shí)，圖1所示裝置中的電阻Rl與R2要選取相同 的阻值(例如IOK歐姆)，避免溫度特性的差異而造成電壓的偏差。可以看出，A點(diǎn)電壓隨 溫度上升而升高，C點(diǎn)電壓則相反，因此圖1中的二極管D2的設(shè)計(jì)可以補(bǔ)償溫度的變化對(duì)二 極管Dl的影響，減少控制芯片11的A/D端口檢測(cè)電壓的誤差，補(bǔ)償后B點(diǎn)的電壓可以在溫 度變化時(shí)保持不變。二極管D2的選擇與二極管Dl的規(guī)格相同。值得一提的是，在PCB板 布局時(shí)，為了將補(bǔ)償作用發(fā)揮到最大，可以把檢測(cè)回路部分集中在一起放置，避免因PCB不 同區(qū)域的溫度不一致而導(dǎo)致元件的溫度不同。在本發(fā)明的實(shí)施例中，需要獲得AD閾值與最大承受電壓Vth之間的關(guān)系，并且此 AD閾值的設(shè)定充分考慮到裝置存在的誤差。圖4示出本發(fā)明一實(shí)施例的利用電源過電壓檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法流程圖。低壓變 壓器T使用時(shí)，假設(shè)控制芯片11的輸入電壓為3. 3V，電阻Rl = 1K，R2 = 10K，量化精度為 8位。參照?qǐng)D4所示，于步驟101，不斷地改變電源電壓Vcc時(shí)，通過電源過電壓檢測(cè)裝置10 記錄電源電壓Vcc增大時(shí)，控制芯片11的AD值的變化，下表1-表2分別示出實(shí)機(jī)測(cè)試和 PCB測(cè)試下的電源電壓、A點(diǎn)電壓、B點(diǎn)電壓和AD值的對(duì)應(yīng)關(guān)系。表150Hz頻率實(shí)機(jī)測(cè)試
電源電壓Vcc ADfI 3. 3V芯片電壓 A點(diǎn)電壓I B點(diǎn)電壓 19883
200853.31301.2180 1.10450
220993.31401.2790 1.28000
2401123.31301.6010 1. 45130
2601263.31301.7898 1.62400 表25OHz頻率PCB測(cè)試 表360Hz頻率實(shí)機(jī)測(cè)試 表460Hz頻率PCB測(cè)試 然后在步驟102，根據(jù)這些記錄生成電源電壓-AD值的特性曲線。圖3示出AD值 與電源電壓的關(guān)系特性曲線。在步驟103，根據(jù)特性曲線可以自動(dòng)地計(jì)算出控制芯片11轉(zhuǎn)換的AD值與電源電壓 的關(guān)系。其中，AD 值=(B 點(diǎn)電壓/3. 3V)*256從圖3可以看出，電源電壓Vcc的變化與端口 AD值的變化大致為線性關(guān)系，斜率 約為0. 670。在步驟104，通過實(shí)驗(yàn)先檢證電器部件在運(yùn)行時(shí)承受的最大電壓，在這種電壓下不 會(huì)導(dǎo)致短路，過熱，冒煙，起火，例如電器部件最大承受電壓為285V，則據(jù)此可以計(jì)算出對(duì)應(yīng) 的AD閾值在142。控制芯片11就是利用AD的變化來檢測(cè)電源電壓的變化，由于實(shí)驗(yàn)得到的電源電 壓的變化與端口 AD值的變化大致為線性關(guān)系，則電源電壓Vcc的變化與AD值具備單調(diào)性， 確保在電源電壓增大時(shí)，AD值也單調(diào)，這樣裝置就能在電壓突然增大時(shí)通過A/D的單調(diào)線 形變化來保護(hù)元器件?？紤]到裝置中仍然存在的誤差，在步驟105，計(jì)算裝置中存在的各種誤差，以下分 別對(duì)幾類誤差進(jìn)行討論和估計(jì)。1)分壓電阻R1、R2和+3. 3V芯片輸入電壓的誤差；通過改變輸入芯片電壓和改變電阻Rl、R2的阻值來計(jì)算它們對(duì)檢測(cè)電壓和芯片 讀取AD值的誤差。假設(shè)+3. 3V芯片輸入電壓誤差為1%，電阻Rl = Ik Ω、R2 = IOk Ω，誤差在2%。 下表5示出芯片輸入電壓及電阻波動(dòng)時(shí)對(duì)AD值的影響，其中電源電壓Vcc在220V時(shí)A點(diǎn) 電壓檢測(cè)值為1. 263075V。表 5 可見，AD值的上限值為90. 05569，下限值為87. 84824，標(biāo)準(zhǔn)值為89. 07636，上限與
下限的差值約為2。2)電容容量的變化對(duì)AD值的影響表6不同頻率下電容Cl變化對(duì)AD值的影響 由表6可見，電容Cl對(duì)AD值的影響最大為1。3)芯片讀取AD值的誤差通過對(duì)50HZ，60HZ電源，實(shí)機(jī)和PCB板取得的AD值來分析誤差范圍，見下表7。表7芯片讀取AD值誤差 可見芯片讀取對(duì)AD值幾乎沒有影響。4)由于二極管D2的補(bǔ)償，溫度對(duì)AD值的影響很??；5)電子元器對(duì)AD值的影響。表8微波爐各個(gè)器件對(duì)AD值的影響 由表8可見，微波爐中的各種電子器件例如燒烤管、微波發(fā)生器等運(yùn)行時(shí)，對(duì)AD值 的影響幾乎可以忽略。在步驟106，加權(quán)各種誤差得到總誤差。通過考察影響最大的第1點(diǎn)因素，誤差位 2/89*100%= 2.5%。再考慮其他較小的誤差，并給予一定的預(yù)量，則取得的A/D的誤差可 以控制在5%以內(nèi)。在步驟107，結(jié)合保護(hù)器件的最大承受電壓對(duì)應(yīng)的AD值與以上估計(jì)的誤差，例如 將最大承受電壓對(duì)應(yīng)的AD值扣除誤差的影響，得到過電壓的最大AD值A(chǔ)D1，這一值可內(nèi)置 于控制芯片11中，以作為比較的基準(zhǔn)。在步驟108，在微波爐的電子器件工作時(shí)，檢測(cè)其電源電壓對(duì)應(yīng)的AD值A(chǔ)D2。在步驟109，將電器部件工作時(shí)的電壓對(duì)應(yīng)的AD值A(chǔ)D2與ADl比較，如果AD2大于 ADl，則表示電源超過安全標(biāo)準(zhǔn)，芯片重啟(步驟110)，切斷各電器部件的供電(步驟111)， 否則，電器正常工作(步驟112)。下面列舉一實(shí)際的例子。低壓變壓器電源使用時(shí)，假設(shè)控制芯片11的輸入電壓為 3. 3V，電阻Rl = IK歐姆，R2 = IOK歐姆，當(dāng)芯片11的AD端口檢測(cè)到AD值在100左右時(shí)電 源電壓大致在220V (參見表1)，由于電源電壓與AD值的關(guān)系是線性并且根據(jù)圖3顯示是單 調(diào)遞增，通過實(shí)驗(yàn)先檢證電器部品在運(yùn)行時(shí)承受的最大電壓，在這種電壓下不會(huì)導(dǎo)致短路， 過熱，冒煙，起火，例如電器部件最大承受電壓為285V，對(duì)應(yīng)AD值142左右，當(dāng)控制芯片11 檢測(cè)到AD值到135(142*95% )就可以及時(shí)切斷工作中的元器件，防止了電器部件短路，過 熱，冒煙，起火。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技 術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護(hù)范 圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種電源過電壓檢測(cè)方法，利用一電源過電壓檢測(cè)裝置檢測(cè)電源電壓，該電源過電壓檢測(cè)裝置，包括變壓器、整流元件、分壓電路以及控制芯片，該變壓器的一次側(cè)連接于一電源；該整流元件連接該低壓變壓器的二次側(cè)，將該二次側(cè)的電壓整流為直流電壓；該分壓電路連接該整流元件，分壓該直流電壓以獲得一檢測(cè)電壓；控制芯片具有一連接該檢測(cè)電壓的模數(shù)轉(zhuǎn)換端口，該控制芯片將該檢測(cè)電壓轉(zhuǎn)換為一數(shù)字量化值，該方法包括以下步驟記錄該控制芯片的數(shù)字量化值隨該電源電壓變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系；生成電源電壓-數(shù)字量化值的特性曲線；計(jì)算該特性曲線的斜率；根據(jù)該特性曲線的斜率計(jì)算一預(yù)知的最大承受電壓對(duì)應(yīng)的數(shù)字量化值；估計(jì)所述電源電壓檢測(cè)裝置的總誤差；根據(jù)該最大承受電壓對(duì)應(yīng)的數(shù)字量化值以及所述電源電壓檢測(cè)裝置的總誤差選取一數(shù)字量化值的閾值；于一電子裝置運(yùn)行時(shí)，比較控制芯片檢測(cè)的數(shù)字量化值與該數(shù)字量化值的閾值，且在該數(shù)字量化值超過一閾值時(shí)，切斷該電子裝置的電器部件的供電。
2.如權(quán)利要求1所述的電源過電壓檢測(cè)方法，其特征在于，該整流元件包括第一二極 管和電容器，該第一二極管的陽極連接該二次側(cè)的一端，該電容器的一端連接該第一二極 管的陰極，該電容器的另一端連接該二次側(cè)的另一端；該分壓電路包括第一電阻和第二電阻，該第一電阻連接于該第一二極管的陰極與該模 數(shù)轉(zhuǎn)換端口之間，該第二電阻連接于該模數(shù)轉(zhuǎn)換端口與該二次側(cè)的另一端之間； 其中該第二電阻與該二次側(cè)的另一端之間設(shè)有第二二極管。
3.如權(quán)利要求2所述的電源過電壓檢測(cè)方法，其特征在于，該第二二極管與該第一二 極管的規(guī)格相同。
4.如權(quán)利要求2所述的電源過電壓檢測(cè)方法，其特征在于，所述總誤差包括電阻阻值 誤差、控制芯片輸入電壓誤差。
5.如權(quán)利要求2所述的電源過電壓檢測(cè)方法，其特征在于，所述總誤差包括電容容量 誤差、電器部件運(yùn)行造成的誤差、控制芯片讀取數(shù)字量化值的誤差。
6.一種電源過電壓檢測(cè)裝置，包括 變壓器，其一次側(cè)連接于一電源；整流元件，連接該低壓變壓器的二次側(cè)，將該二次側(cè)的電壓整流為直流電壓； 分壓電路，連接該整流元件，分壓該直流電壓以獲得一檢測(cè)電壓； 控制芯片，具有一連接該檢測(cè)電壓的模數(shù)轉(zhuǎn)換端口，該控制芯片將該檢測(cè)電壓轉(zhuǎn)換為 一數(shù)字量化值，比較該數(shù)字量化值與一數(shù)字量化值的閾值，且在該數(shù)字量化值超過該閾值 時(shí)，切斷該電子裝置的電器部件的供電，其中該數(shù)字量化值的閾值根據(jù)該電子裝置的電器 部件的最大承受電壓以及該電源電壓檢測(cè)裝置的總誤差確定。
7.如權(quán)利要求6所述的電源過電壓檢測(cè)裝置，其特征在于，該整流元件包括第一二極 管和電容器，該第一二極管的陽極連接該二次側(cè)的一端，該電容器的一端連接該第一二極 管的陰極，該電容器的另一端連接該二次側(cè)的另一端；該分壓電路包括第一電阻和第二電阻，該第一電阻連接于該第一二極管的陰極與該模數(shù)轉(zhuǎn)換端口之間，該第二電阻連接于該模數(shù)轉(zhuǎn)換端口與該二次側(cè)的另一端之間； 其中該第二電阻與該二次側(cè)的另一端之間設(shè)有第二二極管。
8.如權(quán)利要求7所述的電源過電壓檢測(cè)裝置，其特征在于，該第二二極管與該第一二 極管的規(guī)格相同。
9.如權(quán)利要求7所述的電源過電壓檢測(cè)裝置，其特征在于，所述總誤差包括電阻阻值 誤差、控制芯片輸入電壓誤差。
10.如權(quán)利要求7所述的電源過電壓檢測(cè)裝置，其特征在于，所述總誤差包括電容容 量誤差、電器部件運(yùn)行造成的誤差、控制芯片讀取數(shù)字量化值的誤差。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電源過電壓檢測(cè)方法和裝置，在本發(fā)明的方法中，記錄過電壓檢測(cè)裝置中的控制芯片的數(shù)字量化值隨該電源電壓變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系，生成電源電壓-數(shù)字量化值的特性曲線，根據(jù)該特性曲線的斜率計(jì)算一預(yù)知的最大承受電壓對(duì)應(yīng)的數(shù)字量化值。并且，估計(jì)電源電壓檢測(cè)裝置的總誤差，再根據(jù)該最大承受電壓對(duì)應(yīng)的數(shù)字量化值以及電源電壓檢測(cè)裝置的總誤差選取一數(shù)字量化值的閾值。當(dāng)一電子裝置運(yùn)行時(shí)，比較控制芯片檢測(cè)的數(shù)字量化值與該數(shù)字量化值的閾值，且在該數(shù)字量化值超過一閾值時(shí)，切斷該電子裝置的電器部件的供電。本發(fā)明有助于提供電源過電壓檢測(cè)裝置切斷電源時(shí)機(jī)的準(zhǔn)確判斷，消除誤操作導(dǎo)致的事故隱患。
文檔編號(hào)G01R19/25GK101846729SQ20091004842
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者楊振業(yè), 陸智勇 申請(qǐng)人:上海松下微波爐有限公司