負(fù)載過流保護(hù)電路,電力采集設(shè)備及電力采集設(shè)備用試探性過流保護(hù)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明實施例是關(guān)于電力系統(tǒng)控制技術(shù)，更特定言之，是針對于電力采集設(shè)備 (例如電表）設(shè)計的負(fù)載過流過載進(jìn)行有效抑制的過流保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 在本發(fā)明相關(guān)領(lǐng)域的一般技術(shù)中，對電力采集設(shè)備的負(fù)載端需要進(jìn)行過流過載保 護(hù)。通常，一方面采用陶瓷PTC(正溫度系數(shù)）熱敏電阻或者高分子PTC(正溫度系數(shù)）熱 敏電阻，實現(xiàn)過流保護(hù)。缺陷主要有=點(diǎn)；1)保護(hù)恢復(fù)速度慢，根據(jù)電流超過限值的程度不 同，一般要在數(shù)秒甚至數(shù)分鐘W上才可W動作。甚至反復(fù)振蕩，無法實現(xiàn)保護(hù)?；謴?fù)速度 慢，當(dāng)外部負(fù)載恢復(fù)正常時，由于內(nèi)部電子器件的熱量需要緩慢散掉，在電能表等密閉類產(chǎn) 品中需要數(shù)十分鐘時間甚至更長時間，無法即刻恢復(fù)正常；2)由于是溫度敏感器件受到環(huán) 境溫度影響大，在環(huán)境溫差大的情況下，所保護(hù)的電流限值差別可達(dá)100%，無法實現(xiàn)精確 過流保護(hù)；（例如；設(shè)定在70°C的環(huán)境中過流限值為1A電流，在-40°C下的過流限值可達(dá)2A 電流）3)該方法的過流保護(hù)前提是需要消耗大量的功率，根據(jù)過流的情況下，引起器件本 身的熱效應(yīng)，導(dǎo)致器件自身電阻增加，該器件串接在電路中，最終導(dǎo)致輸出電流減小，達(dá)到 一定的熱平衡之后，保證了輸出功率的恒定。該樣，過載的輸出功率完全轉(zhuǎn)換為熱量，不僅 造成電能表內(nèi)部產(chǎn)生發(fā)熱源，溫度升高，降低電能表可靠性，還導(dǎo)致了能量的浪費(fèi)。甚至在 高溫環(huán)境下，造成電能表的過熱燒毀。
[0003] 另一方面，采用電子器件，根據(jù)發(fā)熱引起電子器件內(nèi)部電阻的增加，從而限制輸出 電流，實現(xiàn)過流保護(hù)。方法是；如果負(fù)載短路，電源輸出的功率耗散到電子器件上，轉(zhuǎn)換為熱 量，最終達(dá)到了熱平衡，從而使得電源輸出限定到一定值的功率。缺陷主要有兩點(diǎn)；1)如果 負(fù)載異常不排除，將使得電子電路長期處于過載狀態(tài)，過載功率全部在電能表內(nèi)部產(chǎn)生高 發(fā)熱源，導(dǎo)致電表內(nèi)部溫度升高，降低電能表可靠性，還導(dǎo)致了能量的浪費(fèi)。甚至在高溫環(huán) 境下，造成電能表的過熱燒毀；2)恢復(fù)速度慢，當(dāng)負(fù)載異常撤銷時，由于內(nèi)部電子器件的熱 量需要緩慢散掉，在電能表等密閉類產(chǎn)品中需要數(shù)十分鐘時間甚至更長時間，無法即刻恢 復(fù)正常。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述缺陷，主要設(shè)計一種應(yīng)用于電力采集系統(tǒng)的專用負(fù)載過流保護(hù)電 路。
[0005] 在一個方面，本發(fā)明第一技術(shù)方案是利用對負(fù)載接地端之間流過的直流值C)電 流信號的采集作為判斷信號源，根據(jù)比較器來判斷該個信號源轉(zhuǎn)換成的電壓與比較電壓源 之間的大小比較值來控制對外部負(fù)載的供電通路，在一般例子中，控制開關(guān)的方式選擇一 個或多個M0S開關(guān)管，待供電通路關(guān)斷后通過電路自身的調(diào)節(jié)器件將信號源降低至低于所 述比較電壓源后，即可再次恢復(fù)供電。
[0006] 在另一方面，本發(fā)明第二技術(shù)方案是基于此實現(xiàn)的電力采集設(shè)備，例如電表、采集 器或者負(fù)控終端設(shè)備等，同時實現(xiàn)設(shè)備對外部負(fù)載的供電，例如12V的DC電流。
[0007] 在又一方面，本發(fā)明第=技術(shù)方案在前述基礎(chǔ)上設(shè)計出具備試探性特點(diǎn)的過流保 護(hù)電路，"試探性"表示本電路通過多次嘗試導(dǎo)通所述M0S開關(guān)管的方式，W精確達(dá)到抑制負(fù) 載過流或者短路控制的效果。即使一次嘗試導(dǎo)通不成功，可W設(shè)置信號源的電壓比例來調(diào) 整比較電壓的大小，W及對該個信號源進(jìn)行緩慢放電，W周期性地抑制過流或短路情況的 出現(xiàn)，多余的電流通過接地端泄放。
[0008] 技術(shù)方案1 ;負(fù)載過流保護(hù)電路，用于對所述電力采集設(shè)備外部負(fù)載的過/欠流控 審IJ，它設(shè)置于一個負(fù)載電源端與若干個接地端之間，包括：靠近接地端設(shè)置的電壓采樣部， 用于采集所述接地端之間流過的DC電流信號并轉(zhuǎn)換為第一電壓信號；連接所述電壓采樣 部的倍壓轉(zhuǎn)換部，接收此第一電壓信號并轉(zhuǎn)換為第二電壓信號輸出；比較器，通過正相輸入 端接收所述第二電壓信號并將其與輸入所述回差比較器反相輸入端的第=電壓信號比較 W輸出開關(guān)控制信號；W及M0S開關(guān)，根據(jù)所輸出的開關(guān)控制信號來導(dǎo)通或關(guān)斷對所述外 部負(fù)載的通路。
[0009] 技術(shù)方案2 ;電力采集設(shè)備，其內(nèi)部裝設(shè)對其外部負(fù)載輸送DC電流的負(fù)載電源端； W及所述的負(fù)載過流保護(hù)電路。
[0010] 在一個實施例中，所述外部負(fù)載是與該個電力采集設(shè)備（例如電表）功能性配對 的集成電路或完整模塊，例如可W從電表拆裝的通訊板、紅外控制模塊等，也可W是運(yùn)維人 員抄表的手持設(shè)備。
[0011] 技術(shù)方案3 ;電力采集設(shè)備外部負(fù)載用的試探性負(fù)載過流保護(hù)電路，設(shè)置于電力 采集設(shè)備內(nèi)，用于在內(nèi)部或外部負(fù)載過流一定時間后周期性檢測所述外部負(fù)載是否從過流 狀態(tài)恢復(fù)，包括；DC電流通路，連接于負(fù)載電源端與負(fù)載之間，并設(shè)置了若干個接地端；W 及試探電壓檢測部，接設(shè)在所述DC電流通路中，用于根據(jù)檢測到所述若干個接地端之間流 過的DC電流信號來多次控制所述DC電流通路的通斷，其中所述試探電壓檢測部包括；靠近 接地端設(shè)置的電壓采樣部，用于采集所述接地端之間流過的DC電流信號并轉(zhuǎn)換為第一電 壓信號；連接所述電壓采樣部的倍壓轉(zhuǎn)換部，接收此第一電壓信號并轉(zhuǎn)換為第二電壓信號 輸出；回差比較器，通過正相輸入端接收所述第二電壓信號并將其與輸入所述回差比較器 反相輸入端的第S電壓信號比較W輸出開關(guān)控制信號；M0S開關(guān)，根據(jù)所輸出的開關(guān)控制 信號來導(dǎo)通或關(guān)斷對所述外部負(fù)載的通路；W及連接所述回差比較器反相輸入端的電壓自 變換部，用于根據(jù)M0S開關(guān)的通斷來周期性地改變所述的第二電壓信號的高低，W改變所 述M0S開關(guān)的通斷狀態(tài)。
[0012] 基于此，本發(fā)明技術(shù)效果突出；1、恢復(fù)速度快，可W實現(xiàn)外部異常排除之后，做到 0.5秒W內(nèi)自恢復(fù)。保護(hù)速度快，可W做到10毫秒內(nèi)切斷異常負(fù)載供電；2、可W做到過流 保護(hù)的精準(zhǔn)控制，并且?guī)в谢夭?，避免電路反?fù)振蕩，同時不受環(huán)境溫度的影響；3、另外在 短路狀態(tài)下，僅有1 % -一 10 %可設(shè)定比例的