CN105652947A - 一种断路器电动操作机构的节能控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种断路器电路，具体说是断路器电动操作机构的节能控制电路。它包括整流电路、开关电源模块和控制开关电源模块通断的开关控制电路。所述整流电路的输入端与断路器相连，整流电路的输出端通过开关控制电路与开关电源模块的输入端相连，开关电源模块的输出端接有输出控制电路。所述开关控制电路包括第一控制元件、第二控制元件和第三控制元件，第一控制元件和第二控制元件均为MOS管。其特点是所述第三控制元件为逻辑芯片，逻辑芯片用于与断路器所控制的费控端相连，逻辑芯片通过低功耗稳压电路与整流电路的输出端相连。所述开关控制电路接电源控制端。使用该电路控制断路器通断时，自身消耗的电流较少。

Description

一种断路器电动操作机构的节能控制电路

技术领域

本发明涉及一种断路器电路，具体说是断路器电动操作机构的节能控制电路。

背景技术

在电气行业内都知道，市场上使用的单相/三相费控智能电表大量采用了外置断路器来控制通断电。采用这种方式控制，外置断路器的电源接在电能表后端，外置断路器的本体也会作为负载的一部分，其功耗也会纳入电能计量。如果所设计的外置断路器的控制电路功耗过大，会出现电能表空载条件时的电能累计，影响电量计算，产生用电纠纷。

为了解决上述问题，中国专利申请号为2015202161597公开了一种断路器电动操作机构的功耗电路，该功耗电路主要包括整流电路、开关电源模块、控制开关电源模块通断的开关电路和控制开关电路启动的控制电路。所述整流电路的一端与断路器相连，另一条通过开关电路与开关电源模块相连，开关电源模块的输出端接有输出控制电路。所述开关电路包括用作控制元件的两个MOS管，所述控制电路为三级管电路，三级管电路与开关电路相连。该功耗电路利用三级管电路作为控制电路控制开关电路中的两个MOS管，实现一MOS管导通使开关电源模块导通，另一MOS管导通则使开关电源模块不导通，从而降低断路器在不进行分合闸时待机消耗。然而，这种功耗电路在断路器不需要进行分合闸时，电路处于待机状态，仍会产生较高的电流损耗（大约为0.16~0.20mA）。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种断路器电动操作机构的节能控制电路，使用该电路控制断路器通断时，自身消耗的电流较少。

为解决上述问题，提高以下技术方案：

本发明的一种断路器电动操作机构的节能控制电路包括整流电路、开关电源模块和控制开关电源模块通断的开关控制电路。所述整流电路的输入端与断路器相连，整流电路的输出端通过开关控制电路与开关电源模块的输入端相连，开关电源模块的输出端接有输出控制电路。所述开关控制电路包括第一控制元件、第二控制元件和第三控制元件，第一控制元件和第二控制元件均为MOS管。其特点是所述第三控制元件为逻辑芯片，逻辑芯片用于与断路器所控制的费控端相连，逻辑芯片通过低功耗稳压电路与整流电路的输出端相连。所述开关控制电路接电源控制端。

其中，所述整流电路包括整流桥，整流桥的输入端包括零线输入端口和火线输入端口，整流桥的输出端包括正极输出端口和负极输出端口，整流桥的负极输出端口接地。

所述低功耗稳压电路包括第一稳压管、第一电容和第一电阻。所述第一电阻的一端通过第一压敏电阻与所述整流桥的输出端正极相连，第一电阻的另一端分别通过第一稳压管和第一电容接地，且第一电阻的该端接有第一电源。

所述逻辑芯片为同或门逻辑器件，同或门逻辑器件有第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚和第五引脚。所述同或门逻辑器件的第一引脚分别通过第二电阻和第二电容接地，同或门逻辑器件的第一引脚依次通过第三电阻和第一二级管后用于与断路器所控制的费控端相连。所述同或门逻辑器件的第二引脚分别通过第四电阻和第三电容接地，同或门逻辑器件的第二引脚依次通过第五电阻和第二二级管后用于与断路器所控制的费控端相连；所述同或门逻辑器件的第三引脚接地。所述同或门逻辑器件的第四引脚与所述第一控制元件和第二控制元件相连；所述同或门逻辑器件的第五引脚与所述第一电源相连。

所述第一控制元件为第一N沟道MOS管，所述第二控制元件为第二N沟道MOS管，第一N沟道MOS管和第二N沟道MOS管均为三脚N沟道MOS管。所述第一N沟道MOS管的栅极与漏极间依次串联有第六电阻和第七电阻，第一N沟道MOS管的栅极通过所述第六电阻与第二N沟道MOS管的漏极相连，第一N沟道MOS管的漏极与第二N沟道MOS管的栅极间有第八电阻，第一N沟道MOS管的漏极通过所述第一压敏电阻与整流桥的输出端正极相连，第一N沟道MOS管的源极与所述开关电源模块的输入端正极相连，所述第一N沟道MOS管的漏极和源极间串联有第三稳压管。所述第二N沟道MOS管的栅极分别通过第二稳压管和第一有极性电容接地，且第一有极性电容的正极与第二N沟道MOS管的栅极相连，所述第二N沟道MOS管的栅极通过第三二级管与所述同或门逻辑器件的第四引脚相连，所述第二N沟道MOS管的栅极通过第四二级管与电源控制端相连，所述第二N沟道MOS管的源极接地。

所述输出控制电路包括稳压IC，该稳压IC含有输入脚，输出脚和接地脚，稳压IC的输入脚通过第四电容接地，稳压IC的输入脚与所述开关电源模块输出端的正极相连，稳压IC的输出脚通过第五电容接地，稳压IC的输出脚接有第二电源，稳压IC的接地脚接地。

所述开关电源模块的输入端负极和输出端负极均接地，开关电源模块的输入端正极通过第二有极性电容接地，第二有极性电容的正极与开关电源模块的输入端相连。

上述方案中，所述整流桥的零线输入端口与火线输入端口间串联有第二压敏电阻。

采取以上方案，具有以下优点：

由于本发明的断路器电动操作机构的节能控制电路的第三控制元件为逻辑芯片，逻辑芯片用于与断路器所控制的费控端相连相连，逻辑芯片通过低功耗稳压电路与整流电路的输出端相连，开关控制电路接电源控制端。该节能控制电路通过逻辑芯片与断路器所控制的费控端相连，从而通过费控端的电平变化来控制开关电源模块的导通情况。在费控端的电平不变化时，逻辑芯片和开关电源模块都处于断开模式，从而使得自身消耗的电流大大减少（大约为0.05~0.1mA）。

附图说明

图1为本发明的断路器电动操作机构的节能控制电路的结构原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本发明的一种断路器电动操作机构的节能控制电路包括整流电路、开关电源模块和控制开关电源模块通断的开关控制电路。所述整流电路的输入端与断路器相连，整流电路的输出端通过开关控制电路与开关电源模块的输入端相连，开关电源模块的输出端接有输出控制电路。所述开关控制电路包括第一控制元件、第二控制元件和第三控制元件，第一控制元件和第二控制元件均为MOS管。其特点是所述第三控制元件为逻辑芯片，逻辑芯片用于与断路器所控制的费控端相连，逻辑芯片通过低功耗稳压电路与整流电路的输出端相连。所述开关控制电路接电源控制端。

所述整流电路包括整流桥B1，整流桥B1的输入端包括零线输入端口N和火线输入端口L，整流桥B1的输出端包括正极输出端口和负极输出端口，整流桥B1的负极输出端口接地。

所述低功耗稳压电路包括第一稳压管D11、第一电容C1和第一电阻R1。所述第一电阻R1的一端通过第一压敏电阻RV1与所述整流桥B1的输出端正极相连，第一电阻R1的另一端分别通过第一稳压管D11和第一电容C1接地，且第一电阻R1的该端接有第一电源VCC1。

所述逻辑芯片为同或门逻辑器件U5，同或门逻辑器件U5有第一引脚1、第二引脚2、第三引脚3、第四引脚4和第五引脚5。所述同或门逻辑器件U5的第一引脚1分别通过第二电阻R2和第二电容C2接地，同或门逻辑器件U5的第一引脚1依次通过第三电阻R3和第一二级管D1后用于与断路器所控制的费控端相连。所述同或门逻辑器件U5的第二引脚2分别通过第四电阻R4和第三电容C3接地，同或门逻辑器件U5的第二引脚2依次通过第五电阻R5和第二二级管D2后用于与断路器所控制的费控端相连；所述同或门逻辑器件U5的第三引脚3接地。所述同或门逻辑器件U5的第四引脚4与所述第一控制元件和第二控制元件相连；所述同或门逻辑器件U5的第五引脚5与所述第一电源VCC1相连。

所述第一控制元件为第一N沟道MOS管Q1，所述第二控制元件为第二N沟道MOS管Q2，第一N沟道MOS管Q1和第二N沟道MOS管Q2均为三脚N沟道MOS管。所述第一N沟道MOS管Q1的栅极g1与漏极d1间依次串联有第六电阻R6和第七电阻R7，第一N沟道MOS管Q1的栅极g1通过所述第六电阻R6与第二N沟道MOS管Q2的漏极d2相连，第一N沟道MOS管Q1的漏极d1与第二N沟道MOS管Q2的栅极g2间有第八电阻R8，第一N沟道MOS管Q1的漏极d1通过所述第一压敏电阻RV1与整流桥B1的输出端正极相连，第一N沟道MOS管Q1的源极s1与所述开关电源模块的输入端正极相连，所述第一N沟道MOS管Q1的漏极d1和源极s1间串联有第三稳压管D13。所述第二N沟道MOS管Q2的栅极g2分别通过第二稳压管D12和第一有极性电容C11接地，且第一有极性电容C11的正极与第二N沟道MOS管Q2的栅极g2相连，所述第二N沟道MOS管Q2的栅极g2通过第三二级管D3与所述同或门逻辑器件U5的第四引脚4相连，所述第二N沟道MOS管Q2的栅极g2通过第四二级管D4与电源控制端相连，所述第二N沟道MOS管Q2的源极s2接地。

所述输出控制电路包括稳压ICU1，该稳压ICU1含有输入脚，输出脚和接地脚，稳压ICU1的输入脚通过第四电容C4接地，稳压ICU1的输入脚与所述开关电源模块输出端的正极相连，稳压ICU1的输出脚通过第五电容C5接地，稳压ICU1的输出脚接有第二电源VCC2，稳压ICU1的接地脚接地。

所述开关电源模块的输入端负极和输出端负极均接地，开关电源模块的输入端正极通过第二有极性电容C12接地，第二有极性电容C12的正极与开关电源模块的输入端相连。

所述整流桥B1的零线输入端口N与火线输入端口L间串联有第二压敏电阻RV2。

使用时，将同或门逻辑器件U5的第一引脚1依次通过第三电阻R3和第一二级管D1后与断路器所控制的费控端相连、将同或门逻辑器件U5的第二引脚2依次通过第五电阻R5和第二二级管D2后与断路器所控制的费控端相连。当费控端的电平变化时，通过同或门逻辑器件U5实现第二N沟道MOS管Q2不导通，第一N沟道MOS管Q1导通，从而使开关电源模块导通。当费控端的电平不变化时，通过电源控制端实现第二N沟道MOS管Q2导通，第一N沟道MOS管Q1不导通，使得开关电源模块的不导通，此时，同或门逻辑器件U5也处于断开状态，从而减少了电路自身的电流消耗，达到了节能的目的。

Claims (8)

1.一种断路器电动操作机构的节能控制电路，包括整流电路、开关电源模块和控制开关电源模块通断的开关控制电路；所述整流电路的输入端与断路器相连，整流电路的输出端通过开关控制电路与开关电源模块的输入端相连，开关电源模块的输出端接有输出控制电路；所述开关控制电路包括第一控制元件、第二控制元件和第三控制元件，第一控制元件和第二控制元件均为MOS管；其特征在于所述第三控制元件为逻辑芯片，逻辑芯片用于与断路器所控制的费控端相连，逻辑芯片通过低功耗稳压电路与整流电路的输出端相连；所述开关控制电路接电源控制端。

2.如权利要求1所述的断路器电动操作机构的节能控制电路，其特征在于所述整流电路包括整流桥（B1），整流桥（B1）的输入端包括零线输入端口（N）和火线输入端口（L），整流桥（（B1）的输出端包括正极输出端口和负极输出端口，整流桥（B1）的负极输出端口接地。

3.如权利要求2所述的断路器电动操作机构的节能控制电路，其特征在于所述低功耗稳压电路包括第一稳压管（D11）、第一电容（C1）和第一电阻（R1）；所述第一电阻（R1）的一端通过第一压敏电阻（RV1）与所述整流桥（B1）的输出端正极相连，第一电阻（R1）的另一端分别通过第一稳压管（D11）和第一电容（C1）接地，且第一电阻（R1）的该端接有第一电源（VCC1）。

4.如权利要求3所述的断路器电动操作机构的节能控制电路，其特征在于所述逻辑芯片为同或门逻辑器件（U5），同或门逻辑器件（U5）有第一引脚（1）、第二引脚（2）、第三引脚（3）、第四引脚（4）和第五引脚（5）；所述同或门逻辑器件（U5）的第一引脚（1）分别通过第二电阻（R2）和第二电容（C2）接地，同或门逻辑器件（U5）的第一引脚（1）依次通过第三电阻（R3）和第一二级管后（D1）用于与断路器所控制的费控端相连；所述同或门逻辑器件（U5）的第二引脚（2）分别通过第四电阻（R4）和第三电容（C3）接地，同或门逻辑器件（U5）的第二引脚（2）依次通过第五电阻（R5）和第二二级管（D2）后用于与断路器所控制的费控端相连；所述同或门逻辑器件（U5）的第三引脚（3）接地；所述同或门逻辑器件（U5）的第四引脚（4）与所述第一控制元件和第二控制元件相连；所述同或门逻辑器件（U5）的第五引脚（5）与所述第一电源（VCC1）相连。

5.如权利要求4所述的断路器电动操作机构的节能控制电路，其特征在于所述第一控制元件为第一N沟道MOS管（Q1），所述第二控制元件为第二N沟道MOS管（Q2），第一N沟道MOS管（Q1）和第二N沟道MOS管（Q2）均为三脚N沟道MOS管；所述第一N沟道MOS管（Q1）的栅极（g1）与漏极（d1）间依次串联有第六电阻（R6）和第七电阻（R7），第一N沟道MOS管（Q1）的栅极（g1）通过所述第六电阻（R6）与第二N沟道MOS管（Q2）的漏极（d2）相连，第一N沟道MOS管（Q1）的漏极（d1）与第二N沟道MOS管（Q2）的栅极（g2）间有第八电阻（R8），第一N沟道MOS管（Q1）的漏极（d1）通过所述第一压敏电阻（RV1）与整流桥（B1）的输出端正极相连，第一N沟道MOS管（Q1）的源极（s1）与所述开关电源模块的输入端正极相连，所述第一N沟道MOS管（Q1）的漏极（d1）和源极（s1）间串联有第三稳压管（D13）；所述第二N沟道MOS管（Q2）的栅极（g2）分别通过第二稳压管（D12）和第一有极性电容（C11）接地，且第一有极性电容（C11）的正极与第二N沟道MOS管（Q2）的栅极（g2）相连，所述第二N沟道MOS管（Q2）的栅极（g2）通过第三二级管（D3）与所述同或门逻辑器件（U5）的第四引脚（4）相连，所述第二N沟道MOS管（Q2）的栅极（g2）通过第四二级管（D4）与电源控制端相连，所述第二N沟道MOS管（Q2）的源极（s2）接地。

6.如权利要求6所述的断路器电动操作机构的节能控制电路，其特征在于所述输出控制电路包括稳压IC（U1），该稳压IC（U1）含有输入脚，输出脚和接地脚，稳压IC（U1）的输入脚通过第四电容（C4）接地，稳压IC（U1）的输入脚与所述开关电源模块输出端的正极相连，稳压IC（U1）的输出脚通过第五电容（C5）接地，稳压IC（U1）的输出脚接有第二电源（VCC2），稳压IC（U1）的接地脚接地。

7.如权利要求7所述的断路器电动操作机构的节能控制电路，其特征在于所述开关电源模块的输入端负极和输出端负极均接地，开关电源模块的输入端正极通过第二有极性电容（C12）接地，第二有极性电容（C12）的正极与开关电源模块的输入端相连。

8.如权利要求2~8中任一项所述的断路器电动操作机构的节能控制电路，其特征在于所述整流桥（B1）的零线输入端口（N）与火线输入端口（L）间串联有第二压敏电阻（RV2）。