專利名稱：低電壓交直流通用欠壓脫扣器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及脫扣器領(lǐng)域，特別涉及一種低電壓交直流通用欠壓脫扣器。
背景技術(shù)：
欠壓脫扣器是斷路器，尤其是框架式斷路器的重要元件之一。欠壓脫扣器是在它的端電壓降至某一規(guī)定范圍時，使斷路器有延時或無延時斷開的一種脫扣器，當電源電壓下降，甚至緩慢下降到額定工作電壓的70%至35%范圍內(nèi)，欠壓脫扣器應運作，欠壓脫扣器在電源電壓等于脫扣器額定工作電壓的35%時，欠壓脫扣器應能防止斷路器閉全，脫扣器線圈失電，線圈內(nèi)活動銜鐵有復位彈簧頂出一脫扣；電源電壓等于或大于85%欠電壓脫扣器的額定工作電壓時，在熱態(tài)條件下，應能保證斷路器可靠閉合，脫扣器線圈得電，線圈 內(nèi)活動銜鐵有線圈電磁力克服彈簧力吸入并保持一定力矩一吸合。欠壓脫扣的本質(zhì)，是防止斷路器下級電器設(shè)備工作在欠壓狀態(tài)下電流過大后，電器設(shè)備自身發(fā)熱加重的有效措施。現(xiàn)有的欠壓脫扣器，大多工作在220V、380V系統(tǒng)中。偶爾會有參照220V系統(tǒng)制造的Iiov的欠壓脫扣器，然而適用于安全照明，蓄電池及直流操作電源等場合的低壓交直流通用欠壓脫扣器一直沒有很好的產(chǎn)品和設(shè)計方案，因為在低電壓條件下，脫扣器的啟動力矩小，容易出現(xiàn)不吸合的現(xiàn)象，而且現(xiàn)有的欠電壓脫扣器還有在正常工作時線圈發(fā)熱大，電路過于復雜等問題。
實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是為了解決現(xiàn)有欠壓脫扣器電路過于復雜、正常工作時線圈發(fā)熱量大、在低壓情況下啟動力矩小，容易出現(xiàn)不吸合的現(xiàn)象，無法滿足低壓工作環(huán)境需要的不足，本實用新型提供了一種低電壓交直流通用欠壓脫扣器。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種低電壓交直流通用欠壓脫扣器，包括濾波整流電路、用于脫扣控制的電磁鐵、用于在上電時給電磁鐵升壓的升壓電路、與電磁鐵連接的開關(guān)電路、控制電路、穩(wěn)壓電源電路和用于采集代表電網(wǎng)電壓高低的SA采樣信號的電網(wǎng)電壓采樣電路，所述濾波整流電路的電源輸入端與電網(wǎng)聯(lián)接，所述濾波整流電路的電源輸出端分別與電網(wǎng)電壓采樣電路的輸入端和穩(wěn)壓電源電路的輸入端連接，所述穩(wěn)壓電源電路的輸出端分別與控制電路的電源輸入端、升壓電路的電源輸入端和開關(guān)電路的電源輸入端連接，所述控制電路具有控制升壓電路升壓的第一信號發(fā)送端，所述第一信號發(fā)送端與升壓電路連接，所述升壓電路具有發(fā)送升壓狀態(tài)的第二信號發(fā)送端，所述第二信號發(fā)送端與控制電路連接，所述電網(wǎng)電壓采樣電路的SA采樣信號發(fā)送端與控制電路連接，所述控制電路具有控制開關(guān)電路通斷的第三信號發(fā)送端，所述第三信號發(fā)送端與開關(guān)電路連接；所述控制電路包括微處理器在上電后控制升壓電路升壓，當升壓完成，并且SA采樣信號滿足吸合預定值時，使開關(guān)電路接通，電磁鐵吸合；當SA采樣信號滿足脫扣預定值時，控制電路控制開關(guān)電路斷開，電磁鐵脫扣，所述升壓電路在上電并在電磁鐵吸合后呈直通狀態(tài)，所述穩(wěn)壓電源電路直接向電磁鐵供電。作為優(yōu)選，所述電網(wǎng)電壓采樣電路包括第一分壓電阻和第二分壓電阻，所述濾波整流電路的電源輸出正端、第一分壓電阻和第二分壓電阻串聯(lián)，所述第二分壓電阻另一端接地，所述SA采樣信號為第一分壓電阻和第二分壓電阻之間引出的電壓值。一般地，所述控制 電路包括微處理器和輔助電路，所述微處理器為單片機(MCU)、片上系統(tǒng)(SOC)、CPLD、FPGA 或者 DSP。作為優(yōu)選，所述濾波整流電路包括EMC電路、整流橋電路，隔離二極管和濾波電容器，所述EMC電路輸出端與整流橋電路的輸入端連接，所述整流橋電路的輸出端與隔離二極管和濾波電容器串聯(lián)。為了確定延時時間和電磁鐵的脫扣，所述控制電路包括B⑶撥碼開關(guān)在需要延時脫扣的場合，設(shè)置不同的撥碼開關(guān)組合，所述微處理器讀取此信號后，確定延時脫扣的延時時間；微處理器當SA采樣信號滿足脫扣預定值時，如果BCD撥碼開關(guān)表示的延時時間不為零，當延時到達時，控制電路控制開關(guān)電路斷開，電磁鐵脫扣，如果BCD撥碼開關(guān)表示的延時時間為零，當SA采樣信號滿足脫扣預定值時，控制電路控制開關(guān)電路立即斷開，電磁鐵脫扣。為了在電壓過低時能瞬時脫漏，所述SA采樣信號低于強制瞬時脫口最高電壓值時，忽略BCD撥碼開關(guān)的設(shè)置狀態(tài)，述電磁體強制瞬時脫扣。本實用新型的有益效果是I、設(shè)置升壓電路，通電后升高電磁鐵的工作電壓，啟動力矩大，控制電路首先判斷SA采樣信號是否滿足吸合條件，然后判斷升壓電路是否達到預設(shè)值，當兩者同時滿足后，開關(guān)電路接通電磁鐵，這樣確保在低壓條件下電磁鐵吸合。2、正常工作時，穩(wěn)壓電源直接提供給電磁鐵額定工作電壓，保持電磁鐵一定功率，以維持電磁鐵的銜鐵一定力矩，減少線圈發(fā)熱量。3、啟動電源電路中設(shè)有EMC電路，雙向抑制來自電網(wǎng)與脫扣器內(nèi)部產(chǎn)生的干擾信號;4、交直流通用，為生產(chǎn)與使用提供方便；綜上所述，本實用新型低電壓交直流通用欠壓脫扣器，電路簡單、啟動力矩大、吸合可靠，線圈發(fā)熱量小、能夠?qū)崿F(xiàn)低電壓下脫扣。
以下結(jié)合附圖
和實施例對本實用新型進一步說明。圖I是本實用新型低電壓交直流通用欠壓脫扣器最優(yōu)實施例的電路原理圖。圖2是本實用新型低電壓交直流通用欠壓脫扣器中穩(wěn)壓電源電路最優(yōu)實施例的電路原理圖。圖3是本實用新型低電壓交直流通用欠壓脫扣器中升壓電路最優(yōu)實施例的電路原理圖。圖中I、電磁鐵，2、升壓電路，3、開關(guān)電路，4、控制電路，5、穩(wěn)壓電源電路，6、EMC電路。
具體實施方式
現(xiàn)在結(jié)合附圖對本實用新型作進ー步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本實用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實用新型有關(guān)的構(gòu)成。如圖I所示，本實用新型低電壓交直流通用欠壓脫扣器最優(yōu)實施例的電路原理圖，包括濾波整流電路、用于脫扣控制的電磁鐵I、用于在上電時給電磁鐵I升壓的升壓電路2、與電磁鐵I連接的開關(guān)電路3、控制電路4、穩(wěn)壓電源電路5和用于采集代表電網(wǎng)電壓高低的SA采樣信號的電網(wǎng)電壓采樣電路，濾波整流電路的電源輸入端與電網(wǎng)聯(lián)接，濾波整流電路的電源輸出端分別與電網(wǎng)電壓采樣電路的輸入端和穩(wěn)壓電源電路5的輸入端連接，穩(wěn)壓電源電路5的輸出端分別與控制電路4的電源輸入端、升壓電路2的電源輸入端和開關(guān)電路3的電源輸入端連接，控制電路4具有控制升壓電路2升壓的第一信號發(fā)送端，第一 信號發(fā)送端與升壓電路2連接，升壓電路2具有發(fā)送升壓狀態(tài)的第二信號發(fā)送端，第二信號發(fā)送端與控制電路4連接，電網(wǎng)電壓采樣電路的SA采樣信號發(fā)送端與控制電路4連接，控制電路4具有控制開關(guān)電路3通斷的第三信號發(fā)送端，第三信號發(fā)送端與開關(guān)電路3連接；濾波整流電路包括EMC電路6、整流橋電路BG，隔離ニ極管DO和濾波電容器⑶1，EMC電路6雙向抑制來自電網(wǎng)和脫扣器內(nèi)部產(chǎn)生的干擾信號，EMC電路6輸出端與整流橋電路BG的輸入端連接，整流橋電路BG輸出負端接地，輸出正端一方面接入電網(wǎng)電壓采樣電路，一方面與隔離ニ極管DO陽極連接，隔離ニ極管DO的陰極連接濾波電容器⑶1，如果輸入電壓為交流電時，整流橋電路BG將輸入交流電壓轉(zhuǎn)換成脈動直流電壓，向濾波電容器CDl供電，電壓為輸入交流電壓的倍，當輸入電壓為直流電壓時，濾波電容器CDl上的電壓約等于直流輸入電壓，經(jīng)過濾波電容器CDl平滑濾波后，直流電壓輸入到穩(wěn)壓電源電路5中，具體的，穩(wěn)壓電源電路5產(chǎn)生5V電壓給控制電路4，產(chǎn)生15V電壓給開關(guān)電路3，產(chǎn)生18V電壓給升壓電路2，18V電壓也是電磁鐵I的額定工作電壓。電網(wǎng)電壓采樣電路包括第一分壓電阻Rl和第二分壓電阻R2，濾波整流電路的電源輸出正端、第一分壓電阻Rl和第二分壓電阻R2串聯(lián)，第二分壓電阻R2另一端接地，SA采樣信號為第一分壓電阻Rl和第二分壓電阻R2之間引出的電壓值?？刂齐娐?在上電后控制升壓電路2升壓，比如升到250V，當升壓完成，電網(wǎng)電壓采樣電路的SA采樣信號輸入到控制電路4中，控制電路4采用上升沿觸發(fā)捕獲電網(wǎng)周期并計算出電網(wǎng)過零點后，采用Hanning窗插值FFT方法,計算出當前電網(wǎng)電壓的有效值，當SA采樣信號大于80%的電網(wǎng)額定電壓Ue時，使開關(guān)電路3接通，電磁鐵I吸合；當SA采樣信號小于50%的Ue時，控制電路4控制開關(guān)電路3斷開，電磁鐵I脫扣，升壓電路2在電磁鐵I吸合后呈直通狀態(tài)，穩(wěn)壓電源電路5直接提供給電磁鐵I額定工作電壓18V，保持電磁鐵I 一定功率，以維持電磁鐵I的銜鐵一定カ矩，達到減少線圈發(fā)熱量的目的。本實用新型中，控制電路4首先判斷SA采樣信號是否滿足吸合條件，然后判斷升壓電路2是否達到預設(shè)值，當兩者同時滿足后，控制電路4控制開關(guān)電路3接通電磁鐵I，確保能有夠吸合?？刂齐娐?包括微處理器和輔助電路，微處理器為單片機(MCU)、片上系統(tǒng)(SOC)、CPLD、FPGA或者DSP，輔助電路包括BCD撥碼開關(guān)，升壓電路2的升壓元件可以是三極管、MOS管或者變壓器，開關(guān)電路3開關(guān)元件可以是MOS管、三極管、繼電器。[0030]控制電路4包括B⑶撥碼開關(guān)在需要延時脫扣的場合，設(shè)置不同的撥碼開關(guān)組合，微處理器讀取此信號后，確定延時脫扣的延時時間。當SA米樣信號小于50%的Ue大于30%的Ue時，如果BCD撥碼開關(guān)表示的延時時間不為零，當延時到達時，控制電路4控制開關(guān)電路3斷開，電磁鐵I脫扣，如果BCD撥碼開關(guān)表示的延時時間為零，控制電路4控制開關(guān)電路3立即斷開，電磁鐵I脫扣，當SA采樣信號小于30%的Ue時，忽略BCD撥碼開關(guān)的設(shè)置狀態(tài)，控制電路4控制開關(guān)電路3立即斷開，電磁鐵I瞬時脫ロ。 如圖3所示本實用新型低電壓交直流通用欠壓脫扣器中穩(wěn)壓電源電路最優(yōu)實施例的電路原理圖，三極管Tl為開關(guān)調(diào)整管，受控于三極管T2，電阻R3提供偏置電流。電阻R4向穩(wěn)壓管Zl提供偏置電流形成電壓Vm，當比較器T4導通時，使得Vm略大于于Vk，保證T2可靠截止。電阻R5為三極管T3與電阻R7接成的恒流電路提供工作電流。T3與R7組成的恒流電路及R5，ー是為T4提供工作電流，ニ是為T4承擔分壓任務，保護耐壓相對低的T4正常工作。電阻R8與電阻R6組成T4的下偏置，同時起到負反饋作用，縮短T4開關(guān)時刻的時間。電容器C2與電阻Rll組成負反饋補充網(wǎng)絡。電阻R9與電阻RlO組成輸出電壓取 樣電路，將輸出電壓高低信號反饋給T4。電容器C3則是并聯(lián)于R9上的交流旁路電容,為輸出電壓中的交流分量提供通路。ニ極管D2為主電路的續(xù)流ニ極管，LI則為主電路中的儲能電感。在ー個周期內(nèi)，T4截止，Vk為高，T2導通導致Tl導通，D2截止，VH經(jīng)Tl到向LI充磁、C3充電。當T4導通，Vk為低，T2截止導致Tl同時截止，LI向C3放電，D2續(xù)流。當輸出電壓高于18V吋，Vf與T4內(nèi)部基準信號相比較，會導致ー個周期內(nèi)的Tl導通時間縮短；反之當輸出電壓低于18V時，會導致ー個周期內(nèi)的Tl導通時間加長。經(jīng)過若干周期，達到平衡。如圖3所示本實用新型低電壓交直流通用欠壓脫扣器中升壓電路最優(yōu)實施例的電路原理圖，控制電路4發(fā)出的方波信號Con通過電阻器R12控制三極管T5的基板，T5將方波信號Con放大控制三極管T6與三極管T7的基板，C4為加速電容。R13為T5的集電極偏置電阻，T6與17的發(fā)射極連接在一起，控制MOS管T8。電阻R14抑制T6與17可能同時導通的電流，當Con為低電平吋，T5截止，T6被R13上拉導通，T7反偏置而截止，MOS管T8柵極約等于18V，T8導通。T8導通后，18V電壓通過電感器LI、T8到地，形成LI中的充電電流，當Con為高電平吋，T5導通，T6失去基極電流而截止，T7被下拉導通，T8柵極上的電荷經(jīng)T7、R14到地全部釋放，當T8截止后，由于LI中的電流不能被截斷，于是經(jīng)D3向電容器C5充電,VH電壓經(jīng)電阻R15與電阻R16分壓，此分壓值大于穩(wěn)壓管Z2的擊穿電壓后，三極管T9導通，T9集電極Vint變?yōu)榈碗娖?，R18為T9集電極的負載電阻。R17為T9的下偏置電阻，提高T9的抗擾能力，Vint信號連接到控制電路4，使VH為250V吋，Vint由高電平轉(zhuǎn)為低電平，使VH為240V吋，Vint由低電平轉(zhuǎn)為高電平?？刂齐娐?接收到Vint為低電平或被中斷后，將Con設(shè)置為高電平，停止升壓電路2工作，當Vint退出低電平轉(zhuǎn)為高電平時，控制電路4開始新ー輪升壓控制，如此往復，VH電壓可維持恒定，為電磁鐵I強力啟動提供條件。當控制電路4控制開關(guān)電路3接通電磁鐵I后，C5上的電荷迅速向電磁鐵I釋放，電磁鐵I被強力啟動，直至VH電壓約等于18V電壓。電磁鐵I強力啟動完畢，18V電壓通過LI、D3向電磁鐵I供電，在維持電磁鐵I中銜鐵保持一定カ矩的前提下，降低電磁鐵I功耗。以上述依據(jù)本實用新型的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項實用新型技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多祥的變更以及修改。本項實用新型的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù) 性范圍。
權(quán)利要求1.一種低電壓交直流通用欠壓脫扣器，其特征在于包括濾波整流電路、用于脫扣控制的電磁鐵(I)、用于在上電時給電磁鐵(I)升壓的升壓電路(2)、與電磁鐵(I)連接的開關(guān)電路(3)、控制電路(4)、穩(wěn)壓電源電路(5)和用于采集代表電網(wǎng)電壓高低的SA采樣信號的電網(wǎng)電壓采樣電路，所述濾波整流電路的電源輸入端與電網(wǎng)聯(lián)接，所述濾波整流電路的電源輸出端分別與電網(wǎng)電壓采樣電路的輸入端和穩(wěn)壓電源電路(5)的輸入端連接，所述穩(wěn)壓電源電路(5 )的輸出端分別與控制電路(4 )的電源輸入端、升壓電路(2 )的電源輸入端和開關(guān)電路(3 )的電源輸入端連接，所述控制電路(4 )具有控制升壓電路(2 )升壓的第一信號發(fā)送端，所述第一信號發(fā)送端與升壓電路(2)連接，所述升壓電路(2)具有發(fā)送升壓狀態(tài)的第二信號發(fā)送端，所述第二信號發(fā)送端與控制電路(4)連接，所述電網(wǎng)電壓采樣電路的SA采樣信號發(fā)送端與控制電路(4 )連接，所述控制電路(4 )具有控制開關(guān)電路(3 )通斷的第三信號發(fā)送端，所述第三信號發(fā)送端與開關(guān)電路(3)連接； 所述控制電路(4)包括微處理器在上電后控制升壓電路(2)升壓，當升壓完成，并且SA采樣信號滿足正常電壓吸合預定值時，使開關(guān)電路(3)接通，電磁鐵(I)吸合；當SA采樣信號滿足低電壓脫扣預定值時，控制電路(4)控制開關(guān)電路(3)斷開，電磁鐵(I)脫扣，所述升壓電路(2 )在電磁鐵(I)吸合后呈直接導通狀態(tài)，所述穩(wěn)壓電源電路(5 )直接向電磁鐵··(I)供電。
2.如權(quán)利要求I所述低電壓交直流通用欠壓脫扣器，其特征在于所述電網(wǎng)電壓采樣電路包括第一分壓電阻(Rl)第二分壓電阻(R2)，所述濾波整流電路的電源輸出正端、第一分壓電阻(Rl)和第二分壓電阻(R2)串聯(lián)，所述第二分壓電阻(R2)另一端接地，所述SA采樣信號為第一分壓電阻(Rl)和第二分壓電阻(R2)之間引出的電壓值。
3.如權(quán)利要求I所述低電壓交直流通用欠壓脫扣器，其特征在于所述控制電路(4)包括微處理器和輔助電路，所述微處理器為單片機(MCU)、片上系統(tǒng)(SOC)、CPLD, FPGA或者DSP。
4.如權(quán)利要求I所述低電壓交直流通用欠壓脫扣器，其特征在于所述濾波整流電路包括EMC電路(6)、整流橋電路(BG)，隔離二極管(DO)和濾波電容器(⑶1)，所述EMC電路(6)輸出端與整流橋電路(BG)的輸入端連接，所述整流橋電路(BG)的輸出端與隔離二極管(DO)和濾波電容器(⑶I)串聯(lián)。
5.如權(quán)利要求I所述低電壓交直流通用欠壓脫扣器，其特征在于所述控制電路(4)包括 BCD撥碼開關(guān)在需要延時脫扣的場合，設(shè)置不同的撥碼開關(guān)組合，所述微處理器讀取此信號后，確定延時脫扣的延時時間； 微處理器當SA采樣信號滿足脫扣預定值時，如果BCD撥碼開關(guān)表示的延時時間不為零，當延時到達時，控制電路(4)控制開關(guān)電路(3)斷開，電磁鐵(I)脫扣，如果BCD撥碼開關(guān)表示的延時時間為零，當SA采樣信號滿足脫扣預定值時，控制電路(4)控制開關(guān)電路(3)立即斷開，電磁鐵(I)脫扣。
6.如權(quán)利要求I或5所述低電壓交直流通用欠壓脫扣器，所述SA采樣信號低于強制瞬時脫口最高電壓值時，忽略BCD撥碼開關(guān)的設(shè)置狀態(tài)，所述電磁體(I)強制瞬時脫扣。
專利摘要本實用新型提供了一種低電壓交直流通用欠壓脫扣器，包括濾波整流電路、用于脫扣控制的電磁鐵、用于在上電時給電磁鐵升壓的升壓電路、與電磁鐵連接的開關(guān)電路、控制電路、穩(wěn)壓電源電路和用于采集代表電網(wǎng)電壓高低的SA采樣信號的電網(wǎng)電壓采樣電路，所述濾波整流電路的電源輸入端與電網(wǎng)聯(lián)接，所述濾波整流電路的電源輸出端分別與電網(wǎng)電壓采樣電路的輸入端和穩(wěn)壓電源電路的輸入端連接，本實用新型的低電壓交直流通用欠壓脫扣器電路簡單、正常工作時線圈發(fā)熱量小、啟動力矩大，在低壓環(huán)境中能正常工作，不會出現(xiàn)不吸合的現(xiàn)象。
文檔編號H01H71/24GK202616157SQ20122025147
公開日2012年12月19日 申請日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者吳志祥, 彭穎, 蔣雷, 蔣國良 申請人:江蘇國星電器有限公司, 常州工學院