專利名稱：一種限功率電源插座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種電源插座，具體涉及ー種限功率電源插座。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在人們的日常生活中電源插座的使用非常普遍，由于新的電器不斷増加，功率盲目的加大使普通插座無法承載，造成線路負荷加大，而且有時候會使用很多的電源插座接在一起，有可能會接上很多的負載。有的電源插座的額定電流一般不是很大，負載過多就會導(dǎo)致插座接入線部分電流過大，導(dǎo)致插座的電源線發(fā)熱，將電源線烘干，嚴重情況下可能會引出火災(zāi)，帶來的電氣安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供ー種限功率插座。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的一種限功率電源插座，包括防雷擊保護電路及整流濾波電路模塊，LNK304DN高效率輸出降壓式變頻調(diào)制開關(guān)轉(zhuǎn)換電路及三端穩(wěn)壓電路模塊，電流負感器檢測電路模塊，MCU控制、指示與驅(qū)動電路模塊，繼電器驅(qū)動輸出電路模塊，共五個電路模塊，市政電源經(jīng)防雷擊保護電路及整流濾波電路轉(zhuǎn)化成高壓直流電源，該高壓直流電源經(jīng)LNK304DN高效率頻率調(diào)制開關(guān)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化成+12V為繼電器驅(qū)動輸出電路和三端穩(wěn)壓電路提供工作電源，+12V經(jīng)過三端穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)化為+5V，為MCU控制、指示與驅(qū)動電路提供工作電源；市政電源火線經(jīng)過電流互感器檢測電路和繼電器驅(qū)動輸出電路連到負載電器，電流互感器檢測電路把負載的功率大小轉(zhuǎn)化為電壓值送到MCU控制指示與驅(qū)動電路，MCU控制、指示與驅(qū)動電路做出判斷負載是否超過額定功率，從而控制繼電 器驅(qū)動輸出電路的開關(guān)。其中市政電源的火線串接防雷電路中的保險絲F1、熱敏電阻RHl再與壓敏電阻RVl的一端相連，零線與壓敏電阻RVl的另一端相連，再與整流濾波電路Dl、D2、LI、C1、C2相連；高壓直流電源的正端與芯片LNK304DN的第四腳相連，負端與LNK304DN高效率頻率調(diào)制開關(guān)轉(zhuǎn)換電路中的D3的正端相連為電源地，該高壓直流電源經(jīng)LNK304DN高效率頻率調(diào)制開關(guān)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化成+12V電源，與繼電器Jl線圈的一端和三端穩(wěn)壓器78L05的第I腳相連，78L05的第3腳與芯片STM8S103F2P6的第9腳相連，78L05的第2腳與芯片STM8S103F2P6的第7腳相連接地。市政電源火線與互感器HTl的初級的一端相連，互感器HTl的初級的另一端與繼電器驅(qū)動輸出電路中的繼電器Jl的的第3腳相連，繼電器Jl的第4腳經(jīng)電容C17和繼電器Jl的第5腳連到負載電器。電流互感器檢測電路中的D8的負端與芯片STM8S103F2P6的第19腳相連，HTl的次級的一端接地。芯片STM8S103F2P6的第13腳與繼電器驅(qū)動輸出電路中的電阻Rl的一端相連。其中所述的防雷擊保護電路及整流濾波電路由保險管F1、熱敏電阻RH1、ニ極管D1、D2、電容C1、C2、電感LI器件組成，在火線AC-L上依次串有熱敏電阻RHl，ニ極管Dl，電感LI，在零線AC-N串有ニ極管D2，在火線AC-L和零線AC-N之間加設(shè)有電容Cl、C2、壓敏電阻RV1，其中壓敏電阻RVl在把不穩(wěn)定的交流輸入轉(zhuǎn)成穩(wěn)定的直流輸入的同時，插座內(nèi)的壓敏電阻可以抑制雷擊引起的過電壓，保護插座和插座相連的電器。所述的LNK304DN高效率頻率調(diào)制降壓式開關(guān)轉(zhuǎn)換電路及三端穩(wěn)壓電路包括集成電路IC1、ニ極管D3、三端集成穩(wěn)壓器IC2主要器件，其中集成電路ICl采用型號LNK304DN電子元件，三端集成穩(wěn)壓器IC2優(yōu)選型號78L05電子元件；LNK304DN的外圍器件電容C3、C4、C5、電阻R1、R2、ニ極管D4構(gòu)成反饋電路，根據(jù)輸出電壓高低自動調(diào)節(jié)LNK304DN內(nèi)部振蕩脈沖寬度與頻率，保證輸出電壓穩(wěn)定在+12V，經(jīng)穩(wěn)壓器IC2穩(wěn)壓，電容C12、C13濾波得到5V的輸出電壓作為IC3提供所需要的工作電壓。所述的電流互感器檢測電路由電流互感器HTl、ニ極管D8、電容C15、電容C16、電阻R9、R8、ESD保護ニ極管ZDl器件組成，其中ESD保護ニ極管ZDl優(yōu)選PESD5V0L2BT，電流互感器HTl優(yōu)選TA21CE11 ;當外接負載CN2變化時，在電流互感器HTl上有相應(yīng)的電流變化，經(jīng)ニ極管D8整流、電容C16、C15濾波得到ー個隨外接負載CN2變化的直流電壓，將其送 到單片機IC3的PD3上進行檢測控制，從而決定繼電器Jl是斷開或閉合；電阻R9、R8為回路負載，當送到單片機IC3的PD3上檢測到負載重時，單片機IC3的PC5腳上為低電平相當于在電阻R9上并聯(lián)ー個電阻，加重回路上的負載，以確保得到準確的電壓；當回路上負載輕時，單片機IC3的PC5腳上為高阻態(tài)相當于并聯(lián)在電阻R9上的負載R8被去棹，從而減輕回路負載，使得在外接負載CN2上負載輕時能判斷到當前是否有負載連接；直到拔掉該外接負載，通過單片機IC3的PD3腳上檢測到?jīng)]有負載連接時，單片機IC3的PC3腳輸出為低電平，控制繼電器Jl斷開，從而斷開本插座的外接負載，起到限制功率的作用。所述的MCU控制、LED指示與驅(qū)動電路包括ニ極管D5、單片機IC3、電阻R3、R4、R13、R14主要部件，單片機IC3使用型號STM8S103F2P6單片機，可以預(yù)先設(shè)定限定功率，ニ極管D5、電阻R5、電容C6構(gòu)成RESET電路，在電路中出現(xiàn)異常時自動復(fù)位，在設(shè)置負載時，先在外接負載CN2上外接要限制額定功率的負載，然后按下按鈕并通電啟動，LED 閃爍10秒后,便將該額定功率記入到本插座中，以后如果接上的負載功率大于上述已記入到本插座的額定功率吋，該插座便能自動斷開該外接負載，起到限制功率的作用。所述的繼電器驅(qū)動輸出電路由嵌位ニ極管D9、三極管Q1、電阻R6、電容C17組成，ニ極管D9并聯(lián)在繼電器Jl線圈兩端，三極管Ql起開關(guān)作用、當IC3的PC3腳為高電平吋，三極管Ql導(dǎo)通繼電器吸合，當IC3的PC3腳為低電平時，三極管Ql截止繼電器斷開，當插座進入保護時，外接負載CN2仍然可以通過與C17串聯(lián)提供小電流，為電流互感器HTl回路上提供小電流，用于判定插座上是否還插有已被保護的負載。本發(fā)明ー種限功率電源插座，采用降壓-升壓型拓撲結(jié)構(gòu)恒流電源和CPU智能識別為一體化控制方式，可更靈活根據(jù)電路線徑大小或?qū)嶋H需要而預(yù)設(shè)好功率，無需改變電路元件，當外接負載CN2變化時，通過互感器檢測電流的變化量轉(zhuǎn)化為電壓并送給MCU進行采樣分析與內(nèi)部預(yù)設(shè)的基準值進行比較，當負載超過該基準預(yù)設(shè)功率值時，繼電器輸出電路被切換到C17串聯(lián)電容一端，使外接負載CN2與該電容進行串聯(lián)供電，僅維持極小電流通過負載，保證部分小功率設(shè)備使用，當外接電器插頭從該插座上拔掉后即斷開外接負載CN2，這時電流傳感器電路以及MCU檢測到外接負載斷開，將繼電器重新切換到常閉狀態(tài)，重新恢復(fù)正常工作起到限制外接電器功率的作用。本發(fā)明裝置保證用電安全和器件的使用壽命，結(jié)構(gòu)簡単，安全可靠，成本低，有效防止普通居民用戶通過電源插座亂搭與亂接用電負荷，導(dǎo)致插座上電流過超額定電流而引起的意外事故。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進ー步說明
圖I為本發(fā)明裝置工作流程 圖2為本發(fā)明裝置整體電路連接 圖3為本發(fā)明裝置防雷擊保護電路及整流濾波電路 圖4為本發(fā)明裝置LNK304DN高效率輸出降壓式變頻調(diào)制開關(guān)轉(zhuǎn)換電路及三端穩(wěn)壓電路圖；
圖5為本發(fā)明裝置電流負感器檢測電路 圖6為本發(fā)明裝置MCU控制與指示、驅(qū)動電路 圖7為本發(fā)明裝置繼電器驅(qū)動輸出電路圖。
具體實施例方式如圖f圖7所示，一種限功率電源插座，包括防雷擊保護電路及整流濾波電路模塊，LNK304DN高效率輸出降壓式變頻調(diào)制開關(guān)轉(zhuǎn)換電路及三端穩(wěn)壓電路模塊，電流負感器檢測電路模塊，MCU控制、指示與驅(qū)動電路模塊，繼電器驅(qū)動輸出電路模塊，共五個電路模塊，市政電源經(jīng)防雷擊保護電路及整流濾波電路轉(zhuǎn)化成高壓直流電源，該高壓直流電源經(jīng)LNK304DN高效率頻率調(diào)制開關(guān)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化成+12V為繼電器驅(qū)動輸出電路和三端穩(wěn)壓電路提供工作電源，+12V經(jīng)過三端穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)化為+5V，為MCU控制、指示與驅(qū)動電路提供工作電源；市政電源火線經(jīng)過電流互感器檢測電路和繼電器驅(qū)動輸出電路連到負載電器，電流互感器檢測電路把負載的功率大小轉(zhuǎn)化為電壓值送到MCU控制指示與驅(qū)動電路，MCU控制、指示與驅(qū)動電路做出判斷負載是否超過額定功率，從而控制繼電器驅(qū)動輸出電路的開關(guān)。其中市政電源的火線串接防雷電路中的保險絲F1、熱敏電阻RHl再與壓敏電阻RVl的一端相連，零線與壓敏電阻RVl的另ー端相連，再與整流濾波電路01、02、し1、(1、〇2相連；高壓直流電源的正端與芯片LNK304DN的第四腳相連，負端與LNK304DN高效率頻率調(diào)制開關(guān)轉(zhuǎn)換電路中的D3的正端相連為電源地，該高壓直流電源經(jīng)LNK304DN高效率頻率調(diào)制開關(guān)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化成+12V電源，與繼電器Jl線圈的一端和三端穩(wěn)壓器78L05的第I腳相連，78L05的第3腳與芯片STM8S103F2P6的第9腳相連，78L05的第2腳與芯片STM8S103F2P6的第7腳相連接地。市政電源火線與互感器HTl的初級的一端相連，互感器HTl的初級的另一端與繼電器驅(qū)動輸出電路中的繼電器Jl的的第3腳相連，繼電器Jl的第4腳經(jīng)電容C17和繼電器Jl的第5腳連到負載電器。電流互感器檢測電路中的D8的負端與芯片STM8S103F2P6的第19腳相連，HTl的次級的一端接地。芯片STM8S103F2P6的第13腳與繼電器驅(qū)動輸出電路中的電阻Rl的一端相連。防雷擊保護電路及整流濾波電路由保險管F1、熱敏電阻RH1、ニ極管D1、D2、電容Cl、C2、電感LI器件組成，在火線AC-L上依次串有熱敏電阻RHl，ニ極管D1，電感LI，在零線AC-N串有ニ極管D2，在火線AC-L和零線AC-N之間加設(shè)有電容C1、C2、壓敏電阻RVlj中壓敏電阻RVl在把不穩(wěn)定的交流輸入轉(zhuǎn)成穩(wěn)定的直流輸入的同時，插座內(nèi)的壓敏電阻可以抑制雷擊引起的過電壓，保護插座和插座相連的電器。LNK304DN高效率頻率調(diào)制降壓式開關(guān)轉(zhuǎn)換電路及三端穩(wěn)壓電路包括集成電路IC1、ニ極管D3、三端集成穩(wěn)壓器IC2主要器件，其中集成電路ICl采用型號LNK304DN電子元件，三端集成穩(wěn)壓器IC2采用型號78L05電子元件；LNK304DN的外圍器件電容C3、C4、C5、電阻R1、R2、ニ極管D4構(gòu)成反饋電路，根據(jù)輸出電壓高低自動調(diào)節(jié)LNK304DN內(nèi)部振蕩脈沖寬度與頻率，保證輸出電壓穩(wěn)定在+12V，經(jīng)穩(wěn)壓器IC2穩(wěn)壓，電容C12、C13濾波得到5V的輸出電壓作為IC3提供所需要的工作電壓。電流互感器檢測電路由電流互感器HTl、ニ極管D8、電容C15、電容C16、電阻R9、R8、ESD保護ニ極管ZDl器件組成，其中ESD保護ニ極管ZDl采用PESD5V0L2BT，電流互感器HTl使用TA21CE11 ;當CN2上負載變化時，在電流互感器HTl上有相應(yīng)的電流變化，經(jīng)ニ極管D8整流、電容C16、C15濾波得到ー個隨外接負債CN2變化的直流電壓，將其送到單片機IC3的PD3上進行檢測控制，從而決定繼電器Jl是斷開或閉合；電阻R9、R8為回路負載，當送到單片機IC3的PD3上檢測到負載重時，單片機IC3的PC5腳上為低電平相當于在電·阻R9上并聯(lián)ー個電阻，加重回路上的負載，以確保得到準確的電壓；當回路上負載輕時，單片機IC3的PC5腳上為高阻態(tài)相當于并聯(lián)在電阻R9上的負載R8被去棹，從而減輕回路負載，使得在CN2上負載輕時能判斷到當前是否有負載連接；直到拔掉該外接負載，通過單片機IC3的PD3腳上檢測到?jīng)]有負載連接時，單片機IC3的PC3腳輸出為低電平，控制繼電器Jl斷開，從而斷開本插座的外接負載，起到限制功率的作用。MCU控制與指示、驅(qū)動電路包括ニ極管D5、單片機IC3、電阻R3、R4、R13、R14主要部件，單片機IC3使用型號STM8S103F2P6單片機，可以預(yù)先設(shè)定限定功率，ニ極管D5、電阻R5、電容C6構(gòu)成RESET電路，在電路中出現(xiàn)異常時自動復(fù)位，在設(shè)置負載時，先在CN2上外接要限制額定功率的負載，然后按下按鈕并通電啟動，LED閃爍10秒后，便將該額定功率記入到本插座中，以后如果接上的負載功率大于上述已記入到本插座的額定功率時，該插座便能自動斷開該外接負載，起到限制功率的作用。繼電器驅(qū)動輸出電路由嵌位ニ極管D9、三極管Q1、電阻R6、電容C17組成，ニ極管D9并聯(lián)在繼電器Jl線圈兩端，三極管Ql起開關(guān)作用、當IC3的PC3腳為高電平時，三極管Ql導(dǎo)通繼電器吸合，當IC3的PC3腳為低電平時，三極管Ql截止繼電器斷開，當插座進入保護時，外接負載仍然可以通過與C17串聯(lián)提供小電流，為電流互感器HTl回路上提供小電流，用于判定插座上是否還插有已被保護的負載。接通電源后，市政電源經(jīng)防雷保護電路熱敏電阻RH1、壓敏電阻RVl及整流濾波電路ニ極管D1、ニ極管D2、電容Cl、電容C2、電感LI把不穩(wěn)定的交流輸入轉(zhuǎn)成穩(wěn)定的直流高壓送至后端，為LNK304DN高效率頻率調(diào)制降壓式開關(guān)轉(zhuǎn)換電路提供工作電源；由LNK304DN電路輸出電壓分別為繼電器、三端穩(wěn)壓提供所需要的電壓，三端穩(wěn)壓輸出為MCU提供穩(wěn)定的工作電源；MCU具有功率智能識別功能，對插座上使用的負載功率進行采樣識別；當外接負載變化時，通過互感器檢測電流的變化量轉(zhuǎn)化為電壓并送給MCU進行采樣分析與內(nèi)部預(yù)設(shè)的基準值進行比較，當負載超過該基準預(yù)設(shè)功率值時，繼電器輸出電路被切換到C17串聯(lián)電容一端，使外接負載與該電容進行串聯(lián)供電，僅維持極小電流通過負載，當外接電器插頭從該插座上拔掉后即斷開外接負載，這時電流傳感器電路以及MCU檢測到外接負載斷開，將繼電器重新切換到常閉狀態(tài)，重新恢復(fù)正常工作起到限制外接電器功率的作用。本發(fā)明裝置保證用電安全和器件的是使用壽命，結(jié)構(gòu)簡単，安全可靠，成本低，有效防止普通居民用戶通過電源插座亂搭與亂接用電負荷，導(dǎo)致插座上電流過超額定電流而引起的意外事故?！?br> 權(quán)利要求
1.一種限功率電源插座，其特征在于，它包括包括防雷擊保護電路及整流濾波電路模塊，LNK304DN高效率輸出降壓式變頻調(diào)制開關(guān)轉(zhuǎn)換電路及三端穩(wěn)壓電路模塊，電流負感器檢測電路模塊，MCU控制、指示與驅(qū)動電路模塊，繼電器驅(qū)動輸出電路模塊，共五個電路模塊，市政電源經(jīng)防雷擊保護電路及整流濾波電路轉(zhuǎn)化成高壓直流電源，該高壓直流電源經(jīng)LNK304DN高效率頻率調(diào)制開關(guān)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化成+12V為繼電器驅(qū)動輸出電路和三端穩(wěn)壓電路提供工作電源，+12V經(jīng)過三端穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)化為+5V，為MCU控制、指示與驅(qū)動電路提供工作電源；市政電源火線經(jīng)過電流互感器檢測電路和繼電器驅(qū)動輸出電路連到負載電器，電流互感器檢測電路把負載的功率大小轉(zhuǎn)化為電壓值送到MCU控制指示與驅(qū)動電路，MCU控制、指示與驅(qū)動電路做出判斷負載，控制繼電器驅(qū)動輸出電路的開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種限功率電源插座，其特征在于，市政電源的火線串接防雷電路中的保險絲F1、熱敏電阻RHl再與壓敏電阻RVl的一端相連，零線與壓敏電阻RVl的另一端相連，再與整流濾波電路Dl、D2、LI、Cl、C2相連；高壓直流電源的正端與芯片LNK304DN的第四腳相連，負端與LNK304DN高效率頻率調(diào)制開關(guān)轉(zhuǎn)換電路中的D3的正端相連為電源地，該高壓直流電源經(jīng)LNK304DN高效率頻率調(diào)制開關(guān)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化成+12V電源，與繼電器Jl線圈的一端和三端穩(wěn)壓器78L05的第I腳相連，78L05的第3腳與芯片STM8S103F2P6的第9腳相連，78L05的第2腳與芯片STM8S103F2P6的第7腳相連接地；市政電源火線與互感器HTl的初級的一端相連，互感器HTl的初級的另一端與繼電器驅(qū)動輸出電路中的繼電器Jl的的第3腳相連，繼電器Jl的第4腳經(jīng)電容C17和繼電器Jl的第5腳連到負載電器；電流互感器檢測電路中的D8的負端與芯片STM8S103F2P6的第19腳相連，HTl的次級的一端接地；芯片STM8S103F2P6的第13腳與繼電器驅(qū)動輸出電路中的電阻Rl的一端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種限功率電源插座，其特征在于，所述防雷擊保護電路及整流濾波電路由保險管F1、熱敏電阻RH1、ニ極管Dl、D2、電容Cl、C2、電感LI器件組成，在火線AC-L上依次串有熱敏電阻RHl，ニ極管Dl，電感LI，在零線AC-N串有ニ極管D2，在火線AC-L和零線AC-N之間加設(shè)有電容Cl、C2、壓敏電阻RVl。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種限功率電源插座，其特征在于，所述LNK304DN高效率頻率調(diào)制降壓式開關(guān)轉(zhuǎn)換電路及三端穩(wěn)壓電路包括集成電路IC1、ニ極管D3、三端集成穩(wěn)壓器IC2主要器件，其中集成電路ICl采用型號LNK304DN電子元件，三端集成穩(wěn)壓器IC2優(yōu)選型號78L05電子元件，LNK304DN的外圍器件電容C3、C4、C5、電阻Rl、R2、ニ極管D4構(gòu)成反饋電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種限功率電源插座，其特征在于，所述電流互感器檢測電路由電流互感器HT1、ニ極管D8、電容C15、電容C16、電阻R9、R8、ESD保護ニ極管ZDl器件組成，其中ESD保護ニ極管ZDl優(yōu)選PESD5V0L2BT，電流互感器HTl優(yōu)選TA21CE11。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種限功率電源插座，其特征在于，所述MCU控制、LED指示與驅(qū)動電路包括ニ極管D5、單片機103、電阻1 3、1 4、1 13、1 14主要部件，單片機103使用型號STM8S103F2P6單片機，ニ極管D5、電阻R5、電容C6構(gòu)成RESET電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種限功率電源插座，其特征在于，所述繼電器驅(qū)動輸出電路由嵌位ニ極管D9、三極管Q1、電阻R6、電容C17組成，ニ極管D9并聯(lián)在繼電器Jl線圈兩端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種限功率電源插座，包括防雷擊保護電路及整流濾波電路模塊，LNK304DN高效率輸出降壓式變頻調(diào)制開關(guān)轉(zhuǎn)換電路及三端穩(wěn)壓電路模塊，電流負感器檢測電路模塊，MCU控制、指示與驅(qū)動電路模塊，繼電器驅(qū)動輸出電路模塊，共五個電路模塊，本發(fā)明由于采用了上述結(jié)構(gòu)保證用電安全和器件的是使用壽命，結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，成本低，有效防止普通居民用戶通過電源插座亂搭與亂接用電負荷，導(dǎo)致插座上電流過超額定電流而引起的意外事故。
文檔編號H01R13/68GK102780134SQ20121027073
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月1日
發(fā)明者林松 申請人:福建僑匯電子科技有限公司