CN219811970U - 一种防止充电器火灾的自断电安全节能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防止充电器火灾的自断电安全节能装置，包括控制芯片，控制芯片一上依次连接设置有电压跟随器、减法电路、放大电路和比较器，比较器的输出端连接设置有控制芯片二，控制芯片二的连接端用于接入充电器与插座的回路。本实用新型能够根据电流大小来控制电源通断的模块，我们的目的就是在小电流的时候将电源切断，从源头上保障用电器的安全，为人们充完电不拔的充电器建立保障。

Description

一种防止充电器火灾的自断电安全节能装置

技术领域

本实用新型涉及自动断电领域，具体是指一种防止充电器火灾的自断电安全节能装置。

背景技术

在生活中，我们使用完某件电器，常常忘记拔掉插头，此时电器处于待机状态，内部仍有微弱电流通，长此以往，电器内部的电路和元件会出现发热、老化等情况，这样会降低其使用寿命，也会有一定的安全隐患。许多人都有这样的坏习惯，充电器一直插在插座上，需要充电时，就把USB接口插上就行了，充完电后，就直接拔掉手机，从来不会将充电器从插座上拔下来。充电器长期插在插座上，虽然没有连接手机，但是仍然会有电流通过。长期让充电器的电路板通着电，不仅会导致充电器老化，还容易引起短路，也由此引发火灾、爆炸，甚至意外触电等事故。

因此，一种防止充电器火灾的自断电安全节能装置成为整个社会亟待解决的问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：一种防止充电器火灾的自断电安全节能装置，包括控制芯片，所述控制芯片一上依次连接设置有电压跟随器、减法电路、放大电路和比较器，所述比较器的输出端连接设置有控制芯片二，所述控制芯片二的连接端用于接入充电器与插座的回路。

进一步地，所述控制芯片为ACS712芯片，所述ACS712芯片上电流互感器H5、电流互感器H7串联在电路中。

进一步地，所述电压跟随器包括运算放大器一，其用于与ACS712芯片上的引脚6输出电压连接，形成电压跟随器，所述运算放大器一的型号为LM324，所述电压跟随器的引脚1为其输出引脚，其值与ACS712电流传感器的引脚7电压相同。

实用新型与现有技术相比的优点在于：

本实用新型能够根据电流大小来控制电源通断的模块，我们的目的就是在小电流的时候将电源切断，从源头上保障用电器的安全，为人们充完电不拔的充电器建立保障。

附图说明

图1是本实用新型的模块示意图；

图2是本实用新型的电路示意图；

图3是接入充电器与插座的回路示意图；

图4是电源端、接地端的示意图；

图5是电流传感器示意图；

图6是电压跟随器的电路示意图；

图7是减法电路的电路示意图；

图8是放大器的电路示意图；

图9是比较器的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。

结合附图，对本实用新型进行详细介绍。

本实用新型在具体实施时提供了一种防止充电器火灾的自断电安全节能装置，包括控制芯片，所述控制芯片一上依次连接设置有电压跟随器、减法电路、放大电路和比较器，所述比较器的输出端连接设置有控制芯片二，所述控制芯片二的连接端用于接入充电器与插座的回路。

所述控制芯片为ACS712芯片，所述ACS712芯片上电流互感器H5、电流互感器H7串联在电路中。所述电压跟随器包括运算放大器一，其用于与ACS712芯片上的引脚6输出电压连接，形成电压跟随器，所述运算放大器一的型号为LM324，所述电压跟随器的引脚1为其输出引脚，其值与ACS712电流传感器的引脚7电压相同。所述减法电路包括运算放大器二，所述运算放大器二的型号为LM324，所述电压跟随器的输出电压通过运算放大器二的引脚5接入到减法电路，在运算放大器二上连接设置有分压电阻R10和分压电阻R14。所述放大电路包括运算放大器三，所述运算放大器三的型号为LM324，其引脚8作为输出端，用于与比较器电性连接，其引脚7通过电阻R11与减法电路电性连接，在引脚8与引脚9之间电性连接有电容C2。所述比较器包括运算放大器四，所述运算放大器四的型号为LM324。

本实用新型的具体实施方式如下：

本实用新型在工作时，可以通过将电流互感器H5、H7串联在电路中，目前是测量电路中USB口四根线的VCC线上的电流大小，利用ACS712电流测量芯片将其输出电压变为，

U_OUT＝2.5+0.185×I_P

其输出的电压信号经过运算放大器一进行后续处理，其1号引脚为电压跟随器的输出引脚，其值与ACS712的7号引脚电压相同，如图2所示，

其电压跟随器的输出电压紧接着进入减法器电路(通过LM324的5号引脚进入)，7号引脚输出电压约为0V。

根据“虚短”和“虚断”，可以得出LM324的8号引脚的输出电压：

其中，C2的作用是消除匝间电容的影响。

最后，经过运算放大器4通过电流转化而成的电压值来控制电路的通断，即手机充电与否。

本实用新型使用特定芯片采集充电电流信号，然后将电流信号转化为电压信号输出，对于电压信号进行一系列处理，这些处理包括模电中的跟随器电路、减法电路、放大电路和比较器电路，这些电路均使用相关运算放大器和比较器来实现。最终比较器电路输出的信号作为“开关信号”，即比较器电路输出高和低两个电平，去控制“开关”，这个开关在设计中使用的是固态继电器。固态继电器的导通与否决定了充电器与插座的220V交流电是否接通。

本实用新型的具体工作原理如下：

ACS712芯片的6号引脚输出的电压连接LM324构成的电压跟随器，可以减小输出阻抗，提高输出电压稳定性，并且电压跟随器的输入阻抗无穷大，后接负载的影响很小。

我们使用的是恒流5V/1A的充电头，所以图中的VCC实际上是恒定的5V，我们没有使用闪充，因为闪充充电头功率太大，其中电压有时能达到9V左右，与预设的电路相差较大。R2和R4的阻值为10K，R10和R12为100K，因为其并联所以取R4越小，其干扰电流越小。通过加减运算电路减去2.5V，如测量1A电流，输出电压为2.5+0.185＝2.685V，通过加减运算电路，其电压为0.185V，再通过同相比例运算放大电路，输出电压为0.185×11＝2.035，再调节最后一集比较器的输出电压来调节断开时电流的大小。

最右侧电流互感器H1为USB线中的VCC线，是用来一插上手机利用手机内部的锂电池输出电压将220V电源自动闭合。而电阻R8和R9的设计与电阻的选取是为了满足U1中发光二极管导通条件电流大于9mA设计，并考虑到贴片电阻功率为1/8W设计。

在这个阶段里，我们代替了前期使用复位按键的思路，因为前期的每一次复位都需要使用手动按键复位，无疑给人们实际生活中的操作带来麻烦，而且也解决了前期的问题，内部需要一个供电电源才能使它继续工作，没有起到本质的切断作用。中期我们为了解决这个问题，采用了拔下充电线自动复位，而插上充电线利用手机锂电池自带的电量，选用合适的光电继电器来驱动其交流的开与断。

采用上述技术方案，可以在手机充满电后将充电器与插座的220V交流电断开，这样做的目的在于，消除人们在手机充满电后，不拔充电器存在的安全隐患。

其功能效果如下：

1、手机需要充电时，该装置可以保证充电器与插座的220V交流电接通，可以正常充电。

2、手机满电时，该装置可以保证充电器与插座的220V交流电断开，可以消除安全隐患。

本实用新型的改进是为了保证开关器件的开关速度足够快、不易损坏，将传统的基于电磁感应的触点型继电器更换为固态继电器。固态继电器是通过其内部的电子器件实现导通的，并没有触点，在很短时间内就可实现电路的开通和切断，其设计更为合理。

以上对本实用新型及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种防止充电器火灾的自断电安全节能装置，包括控制芯片，所述控制芯片一上依次连接设置有电压跟随器、减法电路、放大电路和比较器，所述比较器的输出端连接设置有控制芯片二，所述控制芯片二的连接端用于接入充电器与插座的回路。

2.根据权利要求1所述的一种防止充电器火灾的自断电安全节能装置，其特征在于：所述控制芯片为ACS712芯片，所述ACS712芯片上电流互感器H5、电流互感器H7串联在电路中。

3.根据权利要求1所述的一种防止充电器火灾的自断电安全节能装置，其特征在于：所述电压跟随器包括运算放大器一，其用于与ACS712芯片上的引脚6输出电压连接，形成电压跟随器，所述运算放大器一的型号为LM324，所述电压跟随器的引脚1为其输出引脚，其值与ACS712电流传感器的引脚7电压相同。

4.根据权利要求1所述的一种防止充电器火灾的自断电安全节能装置，其特征在于：所述减法电路包括运算放大器二，所述运算放大器二的型号为LM324，所述电压跟随器的输出电压通过运算放大器二的引脚5接入到减法电路，在运算放大器二上连接设置有分压电阻R10和分压电阻R14。

5.根据权利要求1所述的一种防止充电器火灾的自断电安全节能装置，其特征在于：所述放大电路包括运算放大器三，所述运算放大器三的型号为LM324，其引脚8作为输出端，用于与比较器电性连接，其引脚7通过电阻R11与减法电路电性连接，在引脚8与引脚9之间电性连接有电容C2。

6.根据权利要求1所述的一种防止充电器火灾的自断电安全节能装置，其特征在于：所述比较器包括运算放大器四，所述运算放大器四的型号为LM324。