一种外接于开关测试仪上的恒流源电路的制作方法

1.本实用新型涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种外接于开关测试仪上的恒流源电路。


背景技术：

2.目前，由于电力线上存在着很强的感应电压，即使开关测试仪上一端已经采取接地措施，还是会有部分差模、共模干扰信号会经开关测试仪上的接点检测回路窜入测试仪内，从而干扰试验精度，其表现主要为接点动作信号上叠加有工频或高频交流分量，类似于接点的抖动，进而造成动作时间测量误差较大。
3.而现有的针对该干扰信号的解决办法主要有两种，分别为：1、将检测电源改为高频信号注入到开关触点，此信号频率远高于测试现场的干扰信号频率范围，然后通过复杂的滤波整形等方法还原出电源直流分量，使测试设备感知到开关动作。2、将检测电源提高输出功率，增加触点回路的测试电流，相当于减小了测试回路等效阻抗，抑制现场工频交流干扰信号。
4.但在实践中发现，对于第一种处理办法，虽只要采用较小的信号功率即可达到目的，但高频信号产生、传输、整形、检测等环节电路复杂，可靠性差，不适合现场测试环境。而对于第二种处理办法，虽然电路原理相对简单，抗干扰性强，但电路体积、功耗较大，且由于现场接线情况多变，为适应开关测试仪输入回路的特点，进而需设计大电流恒流源。
5.因此，需要提供一种外接于开关测试仪上的恒流源电路以解决上述技术问题。


技术实现要素：

6.本实用新型主要解决的技术问题是提供一种外接于开关测试仪上的恒流源电路，具有电路相对简单，现场实用性好等优点，能够在不改变原有开关测试仪内部电路的前提下有效提高开关动作时间的准确性。
7.为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是提供一种外接于开关测试仪上的恒流源电路，包括用于外接供电电源以便于向各模块提供所需电压的供电端子模块1、用于外接开关测试仪的信号输出端子模块2、用于向所述信号输出端子模块2输出开关状态信号的光电耦合器模块3、用于驱动所述光电耦合器模块3导通的第一驱动模块4、用于对电路进行散热的冷却风扇模块5、用于控制所述冷却风扇模块5 电源通断的受控开关模块6、用于驱动所述受控开关模块6导通的第二驱动模块7、用于外接三相电源的三相电源输入端子模块8、用于向所述第一驱动模块4输出电压值的恒流输出模块9、用于为所述恒流输出模块9提供基准电压值的基准电压模块10、用于根据外界环境温度变化来调整输入至所述基准电压模块10的电压值以便于所述基准电压模块 10可正常稳定地工作的温度补偿模块11；
8.其中，所述受控开关模块6的控制信号输入端与所述第二驱动模块 7电连接，所述第二驱动模块7的信号输入端与所述第一驱动模块4电连接，所述第一驱动模块4的信号输
入端与所述恒流输出模块9电连接，所述恒流输出模块9的电源信号输入端与所述三相电源输入端子模块8 电连接，所述基准电压模块10的信号输出端与所述恒流输出模块9电连接，所述温度补偿模块11的信号输出端与所述基准电压模块10电连接。
9.实施例中，优选：
10.所述恒流输出模块9内包括有三个闭环反馈电路91，所述第一驱动模块4内包括有与所述闭环反馈电路91对应设置的三个双运算放大电路41，所述光电耦合器模块3内包括有与所述双运算放大电路41对应设置的三个光电耦合器电路31，所述第二驱动模块7内包括有与所述双运算放大电路41对应设置的三个开关二极管d2；
11.所述基准电压模块10的信号输出端分别与每一所述闭环反馈电路91电连接，所述闭环反馈电路91的电源信号输入端与所述三相电源输入端子模块8电连接，所述双运算放大电路41的信号输入端与所述闭环反馈电路91电连接，所述光电耦合器电路31电连接于所述双运算放大电路41与所述信号输出端子模块2之间，所述开关二极管d2电连接于所述双运算放大电路41与所述受控开关模块6之间。
12.实施例中，优选：
13.每一所述闭环反馈电路91内包括有第一双运算放大器u2a、用于分别向所述第一驱动模块4和所述第一双运算放大器u2a输出电压值的第二双运算放大器u2b、分别用于将所述三相电源输入端子模块8输入的三相电源导通至所述第二双运算放大器u2b上的第一场效应管t1和第二场效应管t2；
14.所述第一双运算放大器u2a的电压输出端分别与所述第一场效应管t1的栅极g和第二场效应管t2的栅极g电连接，所述第一双运算放大器u2a的同相输入端电连接所述基准电压模块10的电压输出端，所述第一双运算放大器u2a的反向输入端电连接所述第二双运算放大器u2b的电压输出端，所述第二双运算放大器u2b的同相输入端分别与所述第一场效应管t1的源极s和第二场效应管t2的源极s电连接，所述第二双运算放大器u2b的反相输入端接地，所述第二双运算放大器 u2b的反相输入端与电压输出端之间电连接有一个反馈电阻r5，所述第一场效应管t1的漏极d和第二场效应管t2的漏极d分别与所述三相电源输入端子模块8的电压输出端电连接。
15.实施例中，优选：
16.每一所述双运算放大电路41内包括有用于放大所述恒流输出模块9 输出电压值的第三双运算放大器u3a，所述第三双运算放大器u3a的同相输入端电连接对应所述双运算放大电路41，所述第三双运算放大器 u3a的电压输出端分别与所述光电耦合器模块3和所述冷却风扇模块5 电连接，所述第三双运算放大器u3a的反相输入端接地，所述第三双运算放大器u3a的反相输入端与电压输出端之间电连接有一个反馈电阻 r7。
17.实施例中，优选：
18.所述受控开关模块6内设有三极管控制电路61，所述三极管控制电路61的控制信号输入端电连接所述第二驱动模块7，所述三极管控制电路61的控制信号输出端电连接所述冷却风扇模块5。
19.本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种外接于开关测试仪上的恒流源电路，具有电路相对简单，现场实用性好等优点，能够在不改变原有开关测试仪内部电路的前提下有效提高开关动作时间的准确性。
附图说明
20.图1是本实用新型的一种外接于开关测试仪上的恒流源电路的电路结构原理框图；
21.图2是本实用新型的另一种外接于开关测试仪上的恒流源电路的电路原理图。
具体实施方式
22.下面结合图示对本实用新型的技术方案进行详述。
23.请参见图1所示，本实施例的外接于开关测试仪上的恒流源电路，包括用于外接供电电源以便于向各模块提供所需电压的供电端子模块 1、用于外接开关测试仪的信号输出端子模块2、用于向信号输出端子模块2输出开关状态信号的光电耦合器模块3、用于驱动光电耦合器模块 3导通的第一驱动模块4、用于对电路进行散热的冷却风扇模块5、用于控制冷却风扇模块5电源通断的受控开关模块6、用于驱动受控开关模块6导通的第二驱动模块7、用于外接三相电源的三相电源输入端子模块8、用于向第一驱动模块4输出电压值的恒流输出模块9、用于为恒流输出模块9提供基准电压值的基准电压模块10、用于根据外界环境温度变化来调整输入至基准电压模块10的电压值以便于基准电压模块10 可正常稳定地工作的温度补偿模块11；
24.其中，受控开关模块6的控制信号输入端与第二驱动模块7电连接，第二驱动模块7的信号输入端与第一驱动模块4电连接，第一驱动模块4的信号输入端与恒流输出模块9电连接，恒流输出模块9的电源信号输入端与三相电源输入端子模块8电连接，基准电压模块10的信号输出端与恒流输出模块9电连接，温度补偿模块11的信号输出端与基准电压模块10电连接。
25.在本实施例中，本技术所采用的恒流源电路可根据实际需求来事先调整基准电压模块10中电位器w1～w3参数，以调整恒流输出模块9 中的输出电流，恒流输出模块9可监视回路电流变化，在有电流通过时，可认为开关闭合进而导通电压值至第一驱动模块4，无电流则可认为开关断开，恒流输出模块9无电压值导通。
26.在本实施例中，原开关测试仪的跳合闸输出回路可继续维持原接线方法不变，开关测试仪的信号输入接点可连接到信号输出端子模块2的输出端，当开关闭合后，恒流输出模块9可根据电流变化来判断开关状态，即有电流通过时，可认为开关闭合进而导通电压值至第一驱动模块 4，将开关状态转化为光电耦合器模块3的导通与截止，光电耦合器模块3输出的此信号被开关测试仪检测到后可作为信号输入量。
27.在本实施例中，由于本技术的恒流源电路本身引入的延时很小，约为几十微秒数量级，因此对开关时间的测试结果无明显影响，又因为恒流输出模块9的电流检测回路等效阻抗很小，只有0.5欧姆左右，不容易感应出高频电压信号，另外，光电耦合器模块3具有很好的电气隔离性能，耐压可达3750v以上，能够有效地抑制共模干扰，因此外界感应的干扰信号不容易对其产生明显影响，很好地保证了测量的准确性。
28.请参看图2所示，在本实用新型的实施例中，优选：
29.恒流输出模块9内包括有三个闭环反馈电路91，第一驱动模块4内包括有与闭环反馈电路91对应设置的三个双运算放大电路41，光电耦合器模块3内包括有与双运算放大电路41对应设置的三个光电耦合器电路31，第二驱动模块7内包括有与双运算放大电路41对
应设置的三个开关二极管d2；
30.基准电压模块10的信号输出端分别与每一闭环反馈电路91电连接，闭环反馈电路91的电源信号输入端与三相电源输入端子模块8电连接，双运算放大电路41的信号输入端与闭环反馈电路91电连接，光电耦合器电路31电连接于双运算放大电路41与信号输出端子模块2之间，开关二极管d2电连接于双运算放大电路41与受控开关模块6之间。
31.请参看图2所示，在本实用新型的实施例中，优选：
32.每一闭环反馈电路91内包括有第一双运算放大器u2a、用于分别向第一驱动模块4和第一双运算放大器u2a输出电压值的第二双运算放大器u2b、分别用于将三相电源输入端子模块8输入的三相电源导通至第二双运算放大器u2b上的第一场效应管t1和第二场效应管t2；
33.第一双运算放大器u2a的电压输出端分别与第一场效应管t1的栅极g和第二场效应管t2的栅极g电连接，第一双运算放大器u2a的同相输入端电连接基准电压模块10的电压输出端，第一双运算放大器 u2a的反向输入端电连接第二双运算放大器u2b的电压输出端，第二双运算放大器u2b的同相输入端分别与第一场效应管t1的源极s和第二场效应管t2的源极s电连接，第二双运算放大器u2b的反相输入端接地，第二双运算放大器u2b的反相输入端与电压输出端之间电连接有一个反馈电阻r5，第一场效应管t1的漏极d和第二场效应管t2的漏极d分别与三相电源输入端子模块8的电压输出端电连接。
34.在本实施例中，当基准电压模块10给定的基准电压值输入到第一双运算放大器u2a同相端时，第一双运算放大器u2a可将其与第二双运算放大器u2b输出的电压值进行比较，当压差为正时，第一双运算放大器u2a输出电压升高，可驱动第一场效应管t1和第二场效应管t2 进入深度导通状态，使回路电流增大，该电流经r30～r37组成的分压电路，转换成对应的电压信号之后，可由第二双运算放大器u2b回馈到第一双运算放大器u2a实现电流闭环。
35.在本实施例中，若需要改变闭环反馈电路91中的总体电流大小，可自行调节基准电压模块10上的电位器，即可调整第一场效应管t1和第二场效应管t2的回路电流。
36.在本实施例中，在第一场效应管t1和第二场效应管t2是未导通的时候，三相电源的电流值是传输不到第二双运算放大器u2b同相输入端上，进而第二双运算放大器u2b输出电压值为0，第一双运算放大器 u2a可根据基准电压模块10提供的基准电压值和第二双运算放大器 u2b的输出电压值进行比较，进而得到压差，随后第一双运算放大器 u2a可输出对应的电压值，随后第一场效应管t1和第二场效应管t2 导通，三相电源的电流值可通过第一场效应管t1和第二场效应管t2传导到第二双运算放大器u2b同相输入端上。
37.请参看图2所示，在本实用新型的实施例中，优选：
38.每一双运算放大电路41内包括有用于放大恒流输出模块9输出电压值的第三双运算放大器u3a，第三双运算放大器u3a的同相输入端电连接对应双运算放大电路41，第三双运算放大器u3a的电压输出端分别与光电耦合器模块3和冷却风扇模块5电连接，第三双运算放大器 u3a的反相输入端接地，第三双运算放大器u3a的反相输入端与电压输出端之间电连接有一个反馈电阻r7。
39.在本实施例中，第二双运算放大器u2b的输出电压除了一方面给到第一双运算放大器u2a之外，还可给到第三双运算放大器u3a的同相输入端，在经过第三双运算放大器u3a
的6倍电压放大后即可驱动光电耦合器模块3导通。
40.在本实施例中，只有当恒流输出模块9中获得的三相电源电流值超过预定值的时候，光电耦合器模块3方可导通，并经过信号输出端子模块2输出给开关测试仪，以作为开关动作信号。
41.请参看图2所示，在本实用新型的实施例中，优选：
42.受控开关模块6内设有三极管控制电路61，三极管控制电路61的控制信号输入端电连接第二驱动模块7，三极管控制电路61的控制信号输出端电连接冷却风扇模块5。
43.在本实施例中，第二驱动模块7输出端经开关二极管d2之后，可与另外两个开关二极管d2信号组成或的逻辑，只要任意回路电流大于一定值时，即可驱动三极管控制电路61导通，以使冷却风扇模块5电路动作，使风扇散热。
44.在本实施例中，本技术作为高压开关测试仪的扩展部分，该电路可以提高原开关测试仪在电力高压现场测试时的抗干扰性能，由于将原设备高阻抗的信号输入回路改造成大电流、低阻抗的电流检测回路，使该测试设备即使在高压电场环境下，依然可以准确测量开关的动作时间。
45.可见，实施图1～图2所描述的外接于开关测试仪上的恒流源电路，具有电路相对简单，现场实用性好等优点，能够在不改变原有开关测试仪内部电路的前提下有效提高开关动作时间的准确性。
46.此外，实施图1～图2所描述的外接于开关测试仪上的恒流源电路，能够有效地抑制共模干扰，使得外界感应的干扰信号不容易对开关测试仪产生明显影响，很好地保证了测量的准确性。
47.以上仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。