專利名稱：一種多功能電路保護器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種集電弧、漏電、過載等保護于一體的多功能電路保護器。
背景技術(shù)：
目前，隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平的提高，人均用電量劇增，而 在低電壓配電系統(tǒng)中，隨著電器的不斷增加，功率的增大，供電線路經(jīng)常處于 滿負荷狀態(tài)，甚至長期處于過載狀態(tài)，因此供電線路表面的絕緣層極易老化， 另外也有一些人為的因素而導(dǎo)致絕緣層的破裂。這樣很容易會由于電弧而引起
燃燒的可能性。據(jù)美國消費者委員會2003年9月23日的會議上統(tǒng)計每年有 因電器引起的火災(zāi)73500起，死亡591，傷者2247，十億的財產(chǎn)損失；國內(nèi)資 料報道，1996年發(fā)生的火災(zāi)中50%是由于電氣線路引起的。但是，現(xiàn)有電路保 護器，功能較為單一，要么僅用于電弧保護的電路保護器、要么是漏電保護的 電路保護器、或者是過載保護的電路保護器，如果要同時使用以滿足各種電路 保護需求，則占用空間較大，成本較高、安裝不便，同時攜帶不易，無法滿足 人們多元化日常需求。
實用新型內(nèi)容
本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種可降低成本、節(jié)省配電空間、
簡化安裝以及便攜移動應(yīng)用的多功能電路保護器。
為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型通過下述技術(shù)方案得以解決 一種多功能電路保護器，包括電源電路、信號處理電路、故障信號檢測電路、
驅(qū)動電路、脫扣裝置，所述電源電路為信號處理電路和故障信號檢測電路提供電源，所述故障信號檢測電路接入信號處理電路，所述信號處理電路連接驅(qū)動 電路，所述驅(qū)動電路根據(jù)信號處理電路輸出的信號對脫扣裝置進行動作，所述 故障信號檢測電路包括電弧檢測電路和漏電檢測電路，還包括過載保護器，所 述過載保護器串聯(lián)在火線L上。
作為優(yōu)選，所述電弧檢測電路包括主要包括電弧檢測互感器Ll，所述電弧檢 測互感器L1串接在交流電源的零線N或火線L上，信號負載電阻AR1、 AR2分 別接在電弧檢測互感器L1的兩端，然后接在整流橋AD1上輸出直流并進入信號 放大電路，放大后的信號經(jīng)過電阻AR9送入到信號處理電路。
作為優(yōu)選，還包括輔助電弧檢測電路，所述輔助電弧檢測電路主要包括非晶 互感器L2，所述非晶互感器L2串接在交流電源輸入、輸出雙線回路中，信號負 載電阻BR1、 BR2分別接在非晶互感器L2的兩端，然后接在整流橋BD1上輸出 直流并進入信號放大電路，信號放大后經(jīng)過二極管BD4的降壓和電阻BR9、 BRIO 的分壓又經(jīng)過了一個放大電路，輸出后接在了信號處理電路。
作為優(yōu)選，所述漏電檢測電路主要包括漏電電流互感器L3，所述漏電電流 互感器L3串接在交流電源輸入、輸出雙線回路中，其經(jīng)過電阻UR9的采集送入 U3D的正相輸入端，輸出一個穩(wěn)定的電壓信號，串接電阻UR10后進入信號處理 電路。
作為優(yōu)選，還包括浪涌抑制電路，所述浪涌抑制電路連接在火線和零線上， 所述浪涌抑制電路由壓敏電阻RY1、 RY12、 RY13、高耐壓電容CY1、 CY2、以及 電容的放電負載貼片電阻RY2、 RY3、 RY4 、 RY5構(gòu)成。
作為優(yōu)選，所述電源電路包括整流橋電路D1和經(jīng)整流橋電路D1整流后再 經(jīng)431電壓基準模塊U1和高耐壓三極管V1電流放大后的高耐壓線性電源電路。
作為優(yōu)選，所述信號處理電路中主要以P89LPC915芯片作為微處理器。作為優(yōu)選，所述電弧檢測互感器L1、非晶互感器L2、漏電電流互感器L3 中的傳感器磁環(huán)均由鐵硅鋁材料作為導(dǎo)磁材料。
按照本實用新型技術(shù)方案，克服了電弧、漏電、過載、過壓和浪涌等引起 的安全問題，其集成了電弧、漏電、過載、過壓和浪涌的檢測、識別技術(shù)，實 現(xiàn)多種電路故障的短路保護，體積小巧、安裝便捷、又便于攜帶，而且運行可 靠、無需另加電源，并能在故障發(fā)生的第一時間切斷電源。 說明書附圖

圖l是本實用新型的原理框圖。
圖2是本實用新型的電路工作原理圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細描述 本實施例中多功能電路保護器是一種集電弧、漏電、過載、浪涌和過壓等 斷路保護功能為一體
一種多功能電路保護器，包括電源電路l、信號處理電路2、故障信號檢測電
路、驅(qū)動電路3、脫扣裝置6，所述電源電路1為信號處理電路2和故障信號檢 測電路提供電源，所述故障信號檢測電路接入信號處理電路2，所述信號處理電 路2連接驅(qū)動電路3，所述驅(qū)動電路3根據(jù)信號處理電路2輸出的信號對脫扣裝 置6進行動作，所述故障信號檢測電路包括電弧檢測電路7和漏電檢測電路8， 同時，還包括過載保護器5，所述過載保護器5串聯(lián)在火線L上。其中所述電弧 檢測電路7主要包括電弧檢測互感器Ll，所述電弧檢測互感器Ll串接在交流電 源的零線N或火線L上，信號負載電阻AR1、 AR2分別接在電弧檢測互感器L1 的兩端，然后接在整流橋AD1上輸出直流并進入信號放大電路，放大后的信號 經(jīng)過電阻AR9送入到信號處理電路2。本實用新型的保護器電路中還包括輔助電弧檢測電路9，所述輔助電弧檢測電路9主要包括非晶互感器L2，所述非晶互感 器L2串接在交流電源輸入、輸出雙線回路中，信號負載電阻BR1、 BR2分別接 在非晶互感器L2的兩端，然后接在整流橋BD1上輸出直流并進入信號放大電路， 信號放大后經(jīng)過二極管BD4的降壓和電阻BR9、 BRIO的分壓又經(jīng)過了一個放大 電路，輸出后接在了信號處理電路2。所述漏電檢測電路8主要包括漏電電流互 感器L3，所述漏電電流互感器L3串接在交流電源輸入、輸出雙線回路中，其經(jīng) 過電阻UR9的采集送入U3D的正相輸入端，輸出一個穩(wěn)定的電壓信號，串接電 阻UR10后進入信號處理電路2。保護電路中為了防止浪涌還包括浪涌抑制電路 4,所述浪涌抑制電路4連接在火線和零線上，所述浪涌抑制電路4由壓敏電阻 RY1、 RY12、 RY13、高耐壓電容CY1、 CY2、以及電容的放電負載貼片電阻RY2、 RY3、 RY4 、 RY5構(gòu)成。而所述電源電路包括整流橋電路Dl和經(jīng)整流橋電路Dl 整流后再經(jīng)431電壓基準模塊Ul和高耐壓三極管VI電流放大后的高耐壓線性 電源電路。
本實施例中，所述信號處理電路2中主要以P89LPC915芯片作為微處理器， 對信號進行分析處理，其中電弧檢測互感器L1、非晶互感器L2、漏電電流互感 器L3中的傳感器磁環(huán)均由鐵硅鋁材料作為導(dǎo)磁材料。
本實用新型基本原理是過載保護器5是屬于單獨一個模塊，串聯(lián)在火線 上，當(dāng)線路達到過載保護狀態(tài)時，過載保護器自動斷開電源進行保護。
而浪涌抑制電路4對線路上的浪涌電壓進行抑制，使實用新型與負載能夠 在標準規(guī)定的浪涌電壓范圍內(nèi)能夠正常工作。另外此部分還對過壓情況對實用 新型和負載進行保護，使實用新型與負載能夠在標準規(guī)定的電壓范圍內(nèi)工作一 定的時間。
驅(qū)動電路3對從信號處理電路輸出的信號進行動作反應(yīng)，當(dāng)信號處理電路輸出一個高電平信號時，驅(qū)動電路回路就會產(chǎn)生一個大電流使脫扣裝置6斷開
電源，從而進行保護。
信號處理電路2對采集的信號進行處理，分辨出信號的真?zhèn)?，?dāng)出現(xiàn)有害 信號時，信號處理電路2即MCU輸出一個高電平送入到驅(qū)動電路，從而脫扣。 具體電路原理圖可參考圖2:
240V的交流電，經(jīng)過一個吸收高頻的Y1電容CY1、 CY2、吸收浪涌的壓敏電 阻RY1、 RY12、 RY13、貼片電阻RY2、 RY3、 RY4、 RY5組成的高壓浪涌保護電路， 然后連接到脫扣線圈J1，當(dāng)電路有大電流產(chǎn)生時，線圈脫扣即斷開電路，再串 聯(lián)兩個電阻VR1、 VR2接到整流橋D1的交流端，將交流轉(zhuǎn)化為直流，用以供應(yīng)電 路其他部分工作。
直流端的4腳接地，2腳串接LED用來指示電路是否通電，LED后面串接供應(yīng) MCU以及運放的電源電路。電壓取自整流橋D1出來的直流高壓。該直流高壓經(jīng)過 電阻R1、 R2、 R33、 R4、 R5、穩(wěn)壓基準U1以及三極管V1，為后面的電路部分提供 一個穩(wěn)定的電壓點。電阻R1串接在V1的集電極起個降壓作用，減少V1的熱損耗， 而經(jīng)過電阻R2、 R33分壓后，電源供給了穩(wěn)壓基準U1陰極以及三極管V1的基極， 電阻R4、 R5分壓，電容C3提供一個交流負反饋，用來防止U1自激。三極管V1輸 出的電壓經(jīng)過電阻R6供給運放LM324電壓，經(jīng)過二極管D6和電阻R7供給MCU電壓。
整流橋D2的1腳串聯(lián)在脫扣機構(gòu)J1上，直流端并聯(lián)TVS管VD1以及可控硅SCR1 的陰極、陽極，可控硅SCR1的控制極經(jīng)過電阻R14接到MCU的9腳，當(dāng)可控硅接到 一個從電阻R14傳來的動作電壓信號后，陰、陽極馬上導(dǎo)通，在回路上產(chǎn)生一個 大電流迫使脫扣線圈Jl脫扣以保護電路。
信號處理電路2，微處理器U2的10腳接電源，4腳接地，9腳輸出，l腳、8腳、 13腳、14腳為電弧信號檢測輸入端，5腳為漏電檢測信號輸入端，當(dāng)U2判斷到電路有故障時，它會輸出一個高電平給電阻R14，即提供給可控硅SCR1的控制極一 個動作信號，U2是通過檢測電弧、漏電信號輸入端送入的電壓脈沖是否達到設(shè) 定的標準進行的判斷，如果設(shè)定的標準達到則輸出高電平給驅(qū)動電路使其脫扣， 切斷電源，停止供電，若沒有達到標準則繼續(xù)檢測。
限流電阻R6、去耦電容C5與U3的4腳相連，為U3提供電源，其中U3包含有4 個運放，以供電弧、漏電信號的放大，U3的ll腳接地。
與U2的13腳相連的是電弧信號檢測電路，電弧檢測線圈L1串接在零線N或者 火線上，線圈一端串聯(lián)一個濾波電容AC1后并聯(lián)到整流橋AD1交流端，整流橋AC 兩端分別與地并聯(lián)電阻AR1、 AR2，經(jīng)過整流橋輸出端并聯(lián)二極管AD2、龜阻AR3、 電容AC2，然后線路一部分經(jīng)過AR4進入MCU的8腳， 一部分串接AR12后進入運放 U3C的正相輸入端，其中整流橋AD1的4腳接地，運方正相輸入端并聯(lián)一個二極管 AD4接地，反相輸入端串接在電阻AR5、 AR6的連接點上，AR6的另一端接地，AR5 的另一端接在運放U3C的輸出端，AR9串接在MCU的13腳和運放U3C的輸出端之間， 運放U3C的輸出端串聯(lián)二極管AD5、電阻ARIO、電阻AR11接入MCU，電容AC3并聯(lián) 在電阻ARIO、 AR11的連接點與地之間。電弧檢測互感器檢測到信號后經(jīng)整流橋 變成直流信號，U3C的10腳為正相輸入端，9腳為反相輸入端，8腳為輸出端，信 號經(jīng)過運放U3C、電阻AR6、 AR5，將放大的信號輸出，串聯(lián)AR9之后進入芯片的 13腳，而電阻AR5、 AR6的大小決定著信號的放大倍數(shù)。
非晶互感器L2串接在電源線雙線上，線圈一端串聯(lián)一個濾波電容BC1后并聯(lián) 到整流橋BD1交流端，整流橋AC兩端分別與地并聯(lián)電阻BR1、 BR2，經(jīng)過整流橋輸 出端并聯(lián)二極管BD2、電阻BR3、電容BC2，然后線路一部分經(jīng)過BR4進入MCU， 一 部分串接BR5后進入運放U3A中，其中整流橋BD1的4腳接地，運放U3A正相輸入端 并聯(lián)一個二極管BD3接地，反相輸入端接在電阻BR7、 BR6的連接點上，電阻BR6的另一端接在運放U3A的輸出端，電阻BR7的另一段串接電阻BR8后接地，電阻BR8 兩端并聯(lián)電容BC3，運放U3A輸出端串聯(lián)二極管BD4、電阻BR9、 BR10后接地，電 阻BR10兩端并聯(lián)電容BC4，電容BC5—端接在電阻BR9、 BR10的連接點上， 一端進 入運放的U3B的正相輸入端，運放U3B的正相輸入端與地之間并聯(lián)一個電阻BR11， 反相輸入端與地之間并聯(lián)電容BC6，且與輸出端之間并聯(lián)一個電阻BR12，輸出端 串聯(lián)二極管BD5、電阻BR14后接入MCU， 二極管BD5兩端并聯(lián)電阻郎13，電阻BR14 接入MCU的管腳處與地之間并聯(lián)電容BC7。非晶互感器L2檢測到的信號通過U3A以 及U3B的放大作用將信號送往U2的14腳，和電弧檢測互感器L1所采集的信號一起 來提高判斷的可靠性。U3A的3腳為正相輸入端，2腳為反相輸入端、l腳為輸出 端。其中U3A放大部分與U3C部分基本相同，唯一不同的就是決定放大倍數(shù)的電 阻，決定U3A部分放大倍數(shù)的是電阻BR6、 BR7、 BR8。 U3A輸出的電壓信號經(jīng)過BD4 和電阻BR9、 BR10的分壓，出來一個電壓信號經(jīng)過濾波電容BC5進入U3B的正相輸 入端。信號經(jīng)過U3B、電阻BR12輸出一個相同的電壓信號、電容BC6并聯(lián)在U3B的 反相輸入端和地之間起個濾波的作用，輸出的電壓信號經(jīng)過BD5的降壓和BR14的 保護進入到U2的14腳，U2的14腳并聯(lián)一個去耦電容BC7，吸收干擾信號。
零序電流互感器L3檢測通過它的導(dǎo)線有無漏電現(xiàn)象，包括L3和U3D、電阻 UR8、 UR9、 UR15、 UR14、 URIO、電容UC4、 二極管UD1、 UD2，濾波電容UC4慮除 線圈采集的干擾信號，UR9將采集到的電流信號轉(zhuǎn)化成電壓信號送到U3D的正相 輸入端，而電阻UR14、 UR15決定著信號的放大倍數(shù)，經(jīng)過放大后的信號經(jīng)過URIO 的保護進入U2的5腳。
測試電路由電阻UR1、 UR2、電容UC1和測試開關(guān)K1組成，當(dāng)測試開關(guān)K1按下 時，電阻UR1、 UR2的連接點就會接地，MCU的3腳的電壓發(fā)生變化傳給MCU，經(jīng)過 MCU的處理后會給驅(qū)動電路一個電壓高電平，使產(chǎn)品脫扣，切斷電源。
權(quán)利要求1.一種多功能電路保護器，包括電源電路(1)、信號處理電路(2)、故障信號檢測電路、驅(qū)動電路(3)、脫扣裝置(6)，所述電源電路(1)為信號處理電路(2)和故障信號檢測電路提供電源，所述故障信號檢測電路接入信號處理電路(2)，所述信號處理電路(2)連接驅(qū)動電路(3)，所述驅(qū)動電路(3)根據(jù)信號處理電路(2)輸出的信號對脫扣裝置(6)進行動作，所述故障信號檢測電路包括電弧檢測電路(7)和漏電檢測電路(8)，其特征在于還包括過載保護器(5)，所述過載保護器(5)串聯(lián)在火線L上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種多功能電路保護器，其特征在于，所述電弧檢 測電路包括(7)主要包括電弧檢測互感器Ll，所述電弧檢測互感器Ll串接在交 流電源的零線N或火線L上，信號負載電阻AR1、 AR2分別接在電弧檢測互感器 Ll的兩端，然后接在整流橋AD1上輸出直流并進入信號放大電路，放大后的信 號經(jīng)過電阻AR9送入到信號處理電路(2)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種多功能電路保護器，其特征在于，還包括輔助 電弧檢測電路(9)，所述輔助電弧檢測電路(9)主要包括非晶互感器L2，所述 非晶互感器L2串接在交流電源輸入、輸出雙線回路中，信號負載電阻BR1、 BR2 分別接在非晶互感器L2的兩端，然后接在整流橋BD1上輸出直流并進入信號放 大電路，信號放大后經(jīng)過二極管BD4的降壓和電阻BR9、 BRIO的分壓又經(jīng)過了一 個放大電路，輸出后接在了信號處理電路(2)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述一種多功能電路保護器，其特征在于，所 述漏電檢測電路(8)主要包括漏電電流互感器L3，所述漏電電流互感器L3串 接在交流電源輸入、輸出雙線回路中，其經(jīng)過電阻UR9的采集送入U3D的正相 輸入端，輸出一個穩(wěn)定的電壓信號，串接電阻UR10后進入信號處理電路(2)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述一種多功能電路保護器，其特征在于，還包括浪涌抑制電路(4)，所述浪涌抑制電路(4)連接在火線和零線上，所述浪涌抑制 電路(4)由壓敏電阻RY1、 RY12、 RY13、高耐壓電容CY1、 CY2、以及電容的放 電負載貼片電阻RY2、 RY3、 RY4 、 RY5構(gòu)成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述一種多功能電路保護器，其特征在于，所述電源電 路包括整流橋電路Dl和經(jīng)整流橋電路Dl整流后再經(jīng)431電壓基準模塊Ul和高 耐壓三極管V1電流放大后的高耐壓線性電源電路。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述一種多功能電路保護器，其特征在于，所述信號處理 電路(2)中主要以P89LPC915芯片作為微處理器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述一種多功能電路保護器，其特征在于，所述電弧檢測 互感器Ll、非晶互感器L2、漏電電流互感器L3中的傳感器磁環(huán)均由鐵硅鋁材 料作為導(dǎo)磁材料。
專利摘要本實用新型涉及一種多功能電路保護器，包括電源電路、信號處理電路、故障信號檢測電路、驅(qū)動電路、脫扣裝置，所述電源電路為信號處理電路和故障信號檢測電路提供電源，所述故障信號檢測電路接入信號處理電路，所述信號處理電路連接驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路根據(jù)信號處理電路輸出的信號對脫扣裝置進行動作，所述故障信號檢測電路包括電弧檢測電路和漏電檢測電路，還包括過載保護器，所述過載保護器串聯(lián)在火線L上。按本實用新型技術(shù)方案，克服電弧、漏電、過載等引起安全問題，其集成電弧、漏電、過載檢測、識別技術(shù)，實現(xiàn)多種電路故障的短路保護，體積小巧、安裝便捷、又便于攜帶，而且運行可靠、無需另加電源，并能在故障發(fā)生的第一時間切斷電源。
文檔編號H02H3/08GK201149985SQ200820082508
公開日2008年11月12日 申請日期2008年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月23日
發(fā)明者黃武杰 申請人:黃武杰