一種斷路器熱記憶的電路的製作方法

2023-04-25 01:29:56 1

專利名稱：一種斷路器熱記憶的電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種斷路器熱記憶的電路，實現保護線路或電動機的目 的，屬於斷路器技術領域。
背景技術：
當斷路器在配電系統中發生電流過載時，斷路器中的電子脫扣器中的微
控制器(MCU)通過電流互感器檢測過載電流，將電流計算為相應的能量， 由MCU通過一定的方式輸送到外部器件進行保存，實現當MCU斷電時，積 累能量的熱記憶。
現有技術如圖l所示，當通過電流互感器12檢測到過載電流時，將電流 計算為相應的能量，由微處理器16輸出一定寬度脈衝來控制開關單元13使 其接通，這樣電源電壓(VCC)的電流通過開關單元13流向充電電路14的電 容C3，同時微處理器16檢測該電容C3上的電壓，與當前微處理器16計算的 相應能量的積累值比較後，調整脈衝寬度來控制該電容C3上的衝電電壓，也 就是達到通過預設的脫扣延時時間t時所應積累的能量值，微處理器16控制 脫扣線圈17切斷斷路器11，斷路器11被斷開時，電源電壓(VCC)不再對充 電電路14的電容C3進行充電，而已充電的電壓通過電阻R4開始慢慢放電。 當用戶操作接通斷路器11時，從而使動作電源重新流向斷路器時，上述微處 理器16通過電流互感器12檢測到過載電流時，微處理器16通過電壓跟隨電 路15讀取殘留在電容C3中的電壓，微處理器16通過上述讀出的值，計算斷 路器11斷開後所經過的時間，微處理器16通過此時間來推算當前設備以及 線路上所殘留的能量。此電路需要由微處理器對電容上的電壓進行監測以控 制充電，且需要不斷閉環調整脈衝寬度，微處理器軟體處理複雜，此電路還 需要計算電容放電後的殘留電壓後並反推出放電時間來計算出殘留能量，實 現熱記憶，此計算方法複雜且精度較低。發明內容
本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種斷路器熱記憶的電
路，此電路充電通過電路閉環控制自動完成，軟體處理相對簡單，直接由MCU 測量電容上的剩餘電壓計算出線路上衰減後剩餘能量值，實現熱記憶，處理 計算方式相對簡單且精度較髙。
本實用新型的目的是這樣來完成的， 一種斷路器熱記憶的電路，其特徵 在於包括微控制器、充電電平發生電路、充電控制電路、充放電電路、反饋 緩衝電路，微控制器與充電電平發生電路連接，充電電平發生電路與充電控 制電路連接，充電控制電路與充放電電路連接，充放電電路與反饋緩衝電路 連接，反饋緩衝電路與充電控制電路、微控制器連接。
本實用新型所述的充電電平發生電路由電阻R1、電容C1構成，電阻R1 的一端與微控制器的PWM腳連接，另一端與電容C1的正極和充電控制電路連 接，電容C1的負極接地。
本實用新型所述的充電控制電路由運放U1A、 M0S管Q1、 二極體VD1、恆 流管VC1構成，運放U1A的3腳與充電電平發生電路連接，運放U1A的2腳 與微控制器的A/D腳、反饋緩衝電路連接，運放U1A的1腳與M0S管Ql的柵 級連接，M0S管Ql的漏極接電源電壓VCC, M0S管Ql的源極與二極體VD1的 陽極連接，二極體VD1的陰極與恆流管VC1的陽極連接，恆流管VC1的陰極 與充放電電路連接，運放U1A的4腳接地。
本實用新型所述的充放電電路由電阻R2、電容C2構成，電阻R2的一端 與充電控制電路、反饋緩衝電路、電容C2的正極連接，電容C2的負極、電 阻R2的另一端接地。
本實用新型所述的反饋緩衝電路由電阻R3、運放U1B構成，電阻R3的一 端與充放電電路連接，電阻R3的另一端與運放!nB的5腳連接，運放U1B的 6腳與7腳連接後與充電控制電路和微控制器的A/D腳連接。
本實用新型由於採用了上述電路，實現斷路器在配電系統中發生電流過載時，低壓斷路器中的電子脫扣器中的微控制器通過電流互感器檢測過載電 流，將電流計算為相應的能量，並將此能量換算為一定比例的電壓值，再由
MCU的PWM控制輸出，充電電平發生電路根據微控制器的輸出得到一定的電壓 VCC1，由充放電電路中的電容C2充到此電壓值。不需要由微處理器對電容上 的電壓進行監測以控制充電的過程，充電自動完成，軟體處理相對簡單。當 能量的累積達到斷路器設定的動作條件後，電子脫扣器中的MCU驅動磁通變 換器使斷路器動作，切斷故障線路。斷電時，充放電電路中電容C2上的電荷 通過電阻R2進行放電，模擬能量的衰減。當斷路器再合閘時，電子脫扣器中 的微控制器再次工作，其中MCU通過測量電容C2上的剩餘電壓，來計算出衰 減後當前剩餘的能量(線路或電動機的殘餘能量)，並將此作為再次能量累積 的基數，從而實現斷電後能量的記憶或重複斷電/過載後能量的連續累積。不 需要計算電容放電的時間，直接由MCU測量電容上的剩餘電壓計算出線路上 衰減後剩餘能量值，實現熱記憶，處理計算方式相對簡單且精度較高。

圖l為現有技術的控制電路圖。
圖2為本實用新型一種斷路器熱記憶的電路原理框圖。 圖3為本實用新型實施例1的電路原理圖。 圖4為本實用新型實施例2的電路原理圖。 圖5為本實用新型實施例3的電路原理圖。 圖6為本實用新型實施例4的電路原理圖。 具體實施
通過申請人對實施例的描述，將更加有助於理解本實用新型，並且使本 實用新型的積極效果更加體現，但實施例不應視為對本實用新型方案的有所 限制。
請參閱圖2本實用新型的電路原理框圖。 一種斷路器熱記憶的電路，包 括微控制器、充電電平發生電路、充電控制電路、充放電電路、反饋緩衝電路；上述電路之間的信號傳遞微控制器輸出一電壓信號來控制充電電平發 生電路產生一定的電壓VCC1,充電控制電路通過比較電壓VCC1和反饋緩衝電 路輸出電壓來閉環控制充放電電路的充電過程，反饋緩衝電路將充放電電路 的輸出電壓反饋給充電控制電路，並提供給微控制器作為能量剩餘值進行處 理。
請參閱圖3，本實用新型實施例1的電路原理圖，斷路器設置在外部電源 通向負載的線路上，斷路器與脫扣線圈連接，通過脫扣線圈斷開向負載提供 電源。電流互感器設置在斷路器與負載之間的線路上，用於檢測提供給負載 的電流。微控制器與脫扣線圈和電流互感器連接。本實用新型採用瑞薩的M16C 作MCU微處理器，當微控制器通過電流互感器檢測到過載電流時，將電流計 算為相應的能量，並將此能量換算為一定比例的電壓值，再由微控制器的PWM 輸出一電壓，經電阻Rl和電容Cl作為充電電平發生電路得到一定的電壓 VCC1。 VCC1 —方面作為控制充放電電路電容C2充電所能達到的電壓基準，另 一方面VCC1與來自反饋緩衝電路的電壓VCC2進行比較後經充電控制電路給 充放電電路進行充電，充電控制電路由運算放大器U1A、 M0S管Ql、 二極體 VD1、恆流管VC1構成，本實用新型使用恆流管VC1更能體現本實用新型的優 點即實現充電過程的快速和電流的恆定。VD1實現反向電流的隔離。本實用新 型U1優先使用運放(TLC2252)。經充電控制電路給充放電電路的電容C2進 行充電，得到的電壓VCC3經反饋緩衝電路中的U1B(TLC2252)反饋後得VCC2。 U1B作電壓跟隨器用。隨著能量不斷積累，電容C2上的電壓VCC3也相應升高， 當反饋電壓VCC2=VCC1時，充電過程結束。當能量的累積達到斷路器設定的 動作條件後，電子脫扣器中的MCU驅動磁通變換器脫扣線圈使斷路器動作， 切斷故障線路。斷電時，充放電電路中電容C2上的電荷通過電阻R2進行放 電，模擬能量的衰減。當斷路器再合閘時，電子脫扣器中的微控制器再次工 作，其中MCU通過測量電容C2上的剩餘電壓，來計算出衰減後當前剩餘的能 量(線路或電動機的殘餘能量)，並將此作為再次能量累積的基數，從而實現斷電後能量的熱記憶或重複斷電/過載後能量的連續累積。
請參閱圖4,本實用新型實施例2也可以採用MCU的D/A腳接充電電平發 生電路中運放U2A的3腳，來控制充放電電路電容所能充到的電壓,運放U2A 的1腳與運放U2A的2腳、運放U1A的3腳連接，運放U2A的8腳接電源VCC， 運放U2A的2腳與微控制器的D/A腳連接，運放U2A的4腳接地。運放U2A 為TLC2252。
請參閱圖5，本實用新型實施例3採用晶片U3來控制充放電電路電容所 能充到的電壓。晶片U3的Din腳與MCU的1/01腳連接，晶片U3的SCLK腳 與MCU的1/02腳連接，晶片U3的SYNC腳與MCU的1/03腳連接，晶片U3 的Vout腳與充電控制電路中的運放U1A的3腳連接，晶片U3的Va腳與直 流電源VDD連接。U3為DAC081的D/A晶片。也可用電阻來代替恆流管VCl。
請參閱圖6,本實用新型實施例4，原圖3中U1A使用運放(TLC2252) 改用U4A比較器(LM293),則需加上拉電阻R4來控制M0S管Ql的導通。電 阻R4的一端與U4A的1腳和MOS管Ql的柵極連接，電阻R4的另一端與電 源電壓VCC連接。
本實用新型由於採用了上述電路，實現斷路器在配電系統中發生電流過 載時，低壓斷路器中的電子脫扣器中的微控制器通過電流互感器檢測過載電 流，將電流計算為相應的能量，並將此能量換算為一定比例的電壓值，再由 MCU的PWM控制輸出，充電電平發生電路根據微控制器的輸出得到一定的電 壓VCCl,由充放電電路中的電容C2充到此電壓值。當能量的累積達到斷路 器設定的動作條件後，電子脫扣器中的MCU驅動磁通變換器使斷路器動作， 切斷故障線路。斷電時，充放電電路中電容C2上的電荷通過電阻R2進行放 電，模擬能量的衰減。當斷路器再合閘時，電子脫扣器中的微控制器再次工 作，其中MCU通過測量電容C2上的剩餘電壓，來計算出衰減後當前剩餘的 能量(線路或電動機的殘餘能量)，並將此作為再次能量累積的基數，從而 實現斷電後能量的記憶或重複斷電/過載後能量的連續累積。
權利要求1、一種斷路器熱記憶的電路，其特徵在於包括微控制器、充電電平發生電路、充電控制電路、充放電電路、反饋緩衝電路，微控制器與充電電平發生電路連接，充電電平發生電路與充電控制電路連接，充電控制電路與充放電電路連接，充放電電路與反饋緩衝電路連接，反饋緩衝電路與充電控制電路、微控制器連接。
2、 根據權利要求1所述的斷路器熱記憶的電路，其特徵在於所述的充 電電平發生電路由電阻(R1)、電容(C1)構成，電阻(R1)的一端與微控制器的PWM腳 連接，另一端與電容(C1)的正極和充電控制電路連接，電容(C1)的負極接地。
3、 根據權利要求1所述的斷路器熱記憶的電路，其特徵在於所述的充 電控制電路由運放(U1A)、 M0S管(Q1)、 二極體(VD1)、恆流管(VC1)構成，運 放(U1A)的3腳與充電電平發生電路連接，運放(U1A)的2腳與微控制器的A/D 腳、反饋緩衝電路連接，運放(U1A)的1腳與M0S管(Q1)的柵級連接，M0S 管(Q1)的漏極接電源電壓(VCC)， M0S管(Q1)的源極與二極體(VD1)的陽極連 接，二極體(VD1)的陰極與恆流管(VC1)的陽極連接，恆流管(VC1)的陰極與 充放電電路連接，運放(U1A)的4腳接地。
4、 根據權利要求1所述的斷路器熱記憶的電路，其特徵在於所述的充 放電電路由電阻(R2)、電容(C2)構成，電阻(R2)的一端與充電控制電路、反 饋緩衝電路、電容(C2)的正極連接，電容(C2)的負極、電阻(R2)的另一端接 地。
5、 根據權利要求1所述的斷路器熱記憶的電路，其特徵在於所述的反 饋緩衝電路由電阻(R3)、運放(U1B)構成，電阻(R3)的一端與充放電電路連 接，電阻(R3)的另一端與運放(U1B)的5腳連接，運放(U1B)的6腳與7腳連 接後與充電控制電路和微控制器的A/D腳連接。
專利摘要一種斷路器熱記憶的電路，包括微控制器、充電電平發生電路、充電控制電路、充放電電路、反饋緩衝電路，微控制器與充電電平發生電路連接，充電電平發生電路與充電控制電路連接，充電控制電路與充放電電路連接，充放電電路與反饋緩衝電路連接，反饋緩衝電路與充電控制電路、微控制器連接。優點不需要由微處理器對電容上的電壓進行監測以控制充電的過程，充電自動完成，軟體處理相對簡單；不需要計算電容放電的時間，直接由MCU測量電容上的剩餘電壓計算出線路上衰減後剩餘能量值，實現熱記憶，處理計算方式相對簡單且精度較高。
文檔編號H02H3/02GK201256281SQ20082018541
公開日2009年6月10日 申請日期2008年9月4日 優先權日2008年9月4日
發明者奚慎雲, 孫偉鋒, 殷建強, 潘振克 申請人:常熟開關製造有限公司(原常熟開關廠)