专利名称：一种断路器热记忆的电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种断路器热记忆的电路，实现保护线路或电动机的目 的，属于断路器技术领域。
背景技术：
当断路器在配电系统中发生电流过载时，断路器中的电子脱扣器中的微
控制器(MCU)通过电流互感器检测过载电流，将电流计算为相应的能量， 由MCU通过一定的方式输送到外部器件进行保存，实现当MCU断电时，积 累能量的热记忆。
现有技术如图l所示，当通过电流互感器12检测到过载电流时，将电流 计算为相应的能量，由微处理器16输出一定宽度脉冲来控制开关单元13使 其接通，这样电源电压(VCC)的电流通过开关单元13流向充电电路14的电 容C3，同时微处理器16检测该电容C3上的电压，与当前微处理器16计算的 相应能量的积累值比较后，调整脉冲宽度来控制该电容C3上的冲电电压，也 就是达到通过预设的脱扣延时时间t时所应积累的能量值，微处理器16控制 脱扣线圈17切断断路器11，断路器11被断开时，电源电压(VCC)不再对充 电电路14的电容C3进行充电，而已充电的电压通过电阻R4开始慢慢放电。 当用户操作接通断路器11时，从而使动作电源重新流向断路器时，上述微处 理器16通过电流互感器12检测到过载电流时，微处理器16通过电压跟随电 路15读取残留在电容C3中的电压，微处理器16通过上述读出的值，计算断 路器11断开后所经过的时间，微处理器16通过此时间来推算当前设备以及 线路上所残留的能量。此电路需要由微处理器对电容上的电压进行监测以控 制充电，且需要不断闭环调整脉冲宽度，微处理器软件处理复杂，此电路还 需要计算电容放电后的残留电压后并反推出放电时间来计算出残留能量，实 现热记忆，此计算方法复杂且精度较低。发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种断路器热记忆的电
路，此电路充电通过电路闭环控制自动完成，软件处理相对简单，直接由MCU 测量电容上的剩余电压计算出线路上衰减后剩余能量值，实现热记忆，处理 计算方式相对简单且精度较髙。
本实用新型的目的是这样来完成的， 一种断路器热记忆的电路，其特征 在于包括微控制器、充电电平发生电路、充电控制电路、充放电电路、反馈 缓冲电路，微控制器与充电电平发生电路连接，充电电平发生电路与充电控 制电路连接，充电控制电路与充放电电路连接，充放电电路与反馈缓冲电路 连接，反馈缓冲电路与充电控制电路、微控制器连接。
本实用新型所述的充电电平发生电路由电阻R1、电容C1构成，电阻R1 的一端与微控制器的PWM脚连接，另一端与电容C1的正极和充电控制电路连 接，电容C1的负极接地。
本实用新型所述的充电控制电路由运放U1A、 M0S管Q1、 二极管VD1、恒 流管VC1构成，运放U1A的3脚与充电电平发生电路连接，运放U1A的2脚 与微控制器的A/D脚、反馈缓冲电路连接，运放U1A的1脚与M0S管Ql的栅 级连接，M0S管Ql的漏极接电源电压VCC, M0S管Ql的源极与二极管VD1的 阳极连接，二极管VD1的阴极与恒流管VC1的阳极连接，恒流管VC1的阴极 与充放电电路连接，运放U1A的4脚接地。
本实用新型所述的充放电电路由电阻R2、电容C2构成，电阻R2的一端 与充电控制电路、反馈缓冲电路、电容C2的正极连接，电容C2的负极、电 阻R2的另一端接地。
本实用新型所述的反馈缓冲电路由电阻R3、运放U1B构成，电阻R3的一 端与充放电电路连接，电阻R3的另一端与运放!nB的5脚连接，运放U1B的 6脚与7脚连接后与充电控制电路和微控制器的A/D脚连接。
本实用新型由于采用了上述电路，实现断路器在配电系统中发生电流过载时，低压断路器中的电子脱扣器中的微控制器通过电流互感器检测过载电 流，将电流计算为相应的能量，并将此能量换算为一定比例的电压值，再由
MCU的PWM控制输出，充电电平发生电路根据微控制器的输出得到一定的电压 VCC1，由充放电电路中的电容C2充到此电压值。不需要由微处理器对电容上 的电压进行监测以控制充电的过程，充电自动完成，软件处理相对简单。当 能量的累积达到断路器设定的动作条件后，电子脱扣器中的MCU驱动磁通变 换器使断路器动作，切断故障线路。断电时，充放电电路中电容C2上的电荷 通过电阻R2进行放电，模拟能量的衰减。当断路器再合闸时，电子脱扣器中 的微控制器再次工作，其中MCU通过测量电容C2上的剩余电压，来计算出衰 减后当前剩余的能量(线路或电动机的残余能量)，并将此作为再次能量累积 的基数，从而实现断电后能量的记忆或重复断电/过载后能量的连续累积。不 需要计算电容放电的时间，直接由MCU测量电容上的剩余电压计算出线路上 衰减后剩余能量值，实现热记忆，处理计算方式相对简单且精度较高。
图l为现有技术的控制电路图。
图2为本实用新型一种断路器热记忆的电路原理框图。 图3为本实用新型实施例1的电路原理图。 图4为本实用新型实施例2的电路原理图。 图5为本实用新型实施例3的电路原理图。 图6为本实用新型实施例4的电路原理图。 具体实施
通过申请人对实施例的描述，将更加有助于理解本实用新型，并且使本 实用新型的积极效果更加体现，但实施例不应视为对本实用新型方案的有所 限制。
请参阅图2本实用新型的电路原理框图。 一种断路器热记忆的电路，包 括微控制器、充电电平发生电路、充电控制电路、充放电电路、反馈缓冲电路；上述电路之间的信号传递微控制器输出一电压信号来控制充电电平发 生电路产生一定的电压VCC1,充电控制电路通过比较电压VCC1和反馈缓冲电 路输出电压来闭环控制充放电电路的充电过程，反馈缓冲电路将充放电电路 的输出电压反馈给充电控制电路，并提供给微控制器作为能量剩余值进行处 理。
请参阅图3，本实用新型实施例1的电路原理图，断路器设置在外部电源 通向负载的线路上，断路器与脱扣线圈连接，通过脱扣线圈断开向负载提供 电源。电流互感器设置在断路器与负载之间的线路上，用于检测提供给负载 的电流。微控制器与脱扣线圈和电流互感器连接。本实用新型采用瑞萨的M16C 作MCU微处理器，当微控制器通过电流互感器检测到过载电流时，将电流计 算为相应的能量，并将此能量换算为一定比例的电压值，再由微控制器的PWM 输出一电压，经电阻Rl和电容Cl作为充电电平发生电路得到一定的电压 VCC1。 VCC1 —方面作为控制充放电电路电容C2充电所能达到的电压基准，另 一方面VCC1与来自反馈缓冲电路的电压VCC2进行比较后经充电控制电路给 充放电电路进行充电，充电控制电路由运算放大器U1A、 M0S管Ql、 二极管 VD1、恒流管VC1构成，本实用新型使用恒流管VC1更能体现本实用新型的优 点即实现充电过程的快速和电流的恒定。VD1实现反向电流的隔离。本实用新 型U1优先使用运放(TLC2252)。经充电控制电路给充放电电路的电容C2进 行充电，得到的电压VCC3经反馈缓冲电路中的U1B(TLC2252)反馈后得VCC2。 U1B作电压跟随器用。随着能量不断积累，电容C2上的电压VCC3也相应升高， 当反馈电压VCC2=VCC1时，充电过程结束。当能量的累积达到断路器设定的 动作条件后，电子脱扣器中的MCU驱动磁通变换器脱扣线圈使断路器动作， 切断故障线路。断电时，充放电电路中电容C2上的电荷通过电阻R2进行放 电，模拟能量的衰减。当断路器再合闸时，电子脱扣器中的微控制器再次工 作，其中MCU通过测量电容C2上的剩余电压，来计算出衰减后当前剩余的能 量(线路或电动机的残余能量)，并将此作为再次能量累积的基数，从而实现断电后能量的热记忆或重复断电/过载后能量的连续累积。
请参阅图4,本实用新型实施例2也可以采用MCU的D/A脚接充电电平发 生电路中运放U2A的3脚，来控制充放电电路电容所能充到的电压,运放U2A 的1脚与运放U2A的2脚、运放U1A的3脚连接，运放U2A的8脚接电源VCC， 运放U2A的2脚与微控制器的D/A脚连接，运放U2A的4脚接地。运放U2A 为TLC2252。
请参阅图5，本实用新型实施例3采用芯片U3来控制充放电电路电容所 能充到的电压。芯片U3的Din脚与MCU的1/01脚连接，芯片U3的SCLK脚 与MCU的1/02脚连接，芯片U3的SYNC脚与MCU的1/03脚连接，芯片U3 的Vout脚与充电控制电路中的运放U1A的3脚连接，芯片U3的Va脚与直 流电源VDD连接。U3为DAC081的D/A芯片。也可用电阻来代替恒流管VCl。
请参阅图6,本实用新型实施例4，原图3中U1A使用运放(TLC2252) 改用U4A比较器(LM293),则需加上拉电阻R4来控制M0S管Ql的导通。电 阻R4的一端与U4A的1脚和MOS管Ql的栅极连接，电阻R4的另一端与电 源电压VCC连接。
本实用新型由于采用了上述电路，实现断路器在配电系统中发生电流过 载时，低压断路器中的电子脱扣器中的微控制器通过电流互感器检测过载电 流，将电流计算为相应的能量，并将此能量换算为一定比例的电压值，再由 MCU的PWM控制输出，充电电平发生电路根据微控制器的输出得到一定的电 压VCCl,由充放电电路中的电容C2充到此电压值。当能量的累积达到断路 器设定的动作条件后，电子脱扣器中的MCU驱动磁通变换器使断路器动作， 切断故障线路。断电时，充放电电路中电容C2上的电荷通过电阻R2进行放 电，模拟能量的衰减。当断路器再合闸时，电子脱扣器中的微控制器再次工 作，其中MCU通过测量电容C2上的剩余电压，来计算出衰减后当前剩余的 能量(线路或电动机的残余能量)，并将此作为再次能量累积的基数，从而 实现断电后能量的记忆或重复断电/过载后能量的连续累积。
权利要求1、一种断路器热记忆的电路，其特征在于包括微控制器、充电电平发生电路、充电控制电路、充放电电路、反馈缓冲电路，微控制器与充电电平发生电路连接，充电电平发生电路与充电控制电路连接，充电控制电路与充放电电路连接，充放电电路与反馈缓冲电路连接，反馈缓冲电路与充电控制电路、微控制器连接。
2、 根据权利要求1所述的断路器热记忆的电路，其特征在于所述的充 电电平发生电路由电阻(R1)、电容(C1)构成，电阻(R1)的一端与微控制器的PWM脚 连接，另一端与电容(C1)的正极和充电控制电路连接，电容(C1)的负极接地。
3、 根据权利要求1所述的断路器热记忆的电路，其特征在于所述的充 电控制电路由运放(U1A)、 M0S管(Q1)、 二极管(VD1)、恒流管(VC1)构成，运 放(U1A)的3脚与充电电平发生电路连接，运放(U1A)的2脚与微控制器的A/D 脚、反馈缓冲电路连接，运放(U1A)的1脚与M0S管(Q1)的栅级连接，M0S 管(Q1)的漏极接电源电压(VCC)， M0S管(Q1)的源极与二极管(VD1)的阳极连 接，二极管(VD1)的阴极与恒流管(VC1)的阳极连接，恒流管(VC1)的阴极与 充放电电路连接，运放(U1A)的4脚接地。
4、 根据权利要求1所述的断路器热记忆的电路，其特征在于所述的充 放电电路由电阻(R2)、电容(C2)构成，电阻(R2)的一端与充电控制电路、反 馈缓冲电路、电容(C2)的正极连接，电容(C2)的负极、电阻(R2)的另一端接 地。
5、 根据权利要求1所述的断路器热记忆的电路，其特征在于所述的反 馈缓冲电路由电阻(R3)、运放(U1B)构成，电阻(R3)的一端与充放电电路连 接，电阻(R3)的另一端与运放(U1B)的5脚连接，运放(U1B)的6脚与7脚连 接后与充电控制电路和微控制器的A/D脚连接。
专利摘要一种断路器热记忆的电路，包括微控制器、充电电平发生电路、充电控制电路、充放电电路、反馈缓冲电路，微控制器与充电电平发生电路连接，充电电平发生电路与充电控制电路连接，充电控制电路与充放电电路连接，充放电电路与反馈缓冲电路连接，反馈缓冲电路与充电控制电路、微控制器连接。优点不需要由微处理器对电容上的电压进行监测以控制充电的过程，充电自动完成，软件处理相对简单；不需要计算电容放电的时间，直接由MCU测量电容上的剩余电压计算出线路上衰减后剩余能量值，实现热记忆，处理计算方式相对简单且精度较高。
文档编号H02H3/02GK201256281SQ20082018541
公开日2009年6月10日 申请日期2008年9月4日 优先权日2008年9月4日
发明者奚慎云, 孙伟锋, 殷建强, 潘振克 申请人:常熟开关制造有限公司(原常熟开关厂)