CN113514761B - 一种恒流源输出断路的检测电路 - Google Patents
一种恒流源输出断路的检测电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113514761B CN113514761B CN202110435988.4A CN202110435988A CN113514761B CN 113514761 B CN113514761 B CN 113514761B CN 202110435988 A CN202110435988 A CN 202110435988A CN 113514761 B CN113514761 B CN 113514761B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- operational amplifier
- output
- resistor
- current source
- constant current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 abstract description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
一种恒流源输出断路的检测电路，属于电气设备技术领域。所述的恒流源包括MCU、第一运算放大器U1、第一MOS管Q1、第二MOS管Q2以及第一电阻R1，所述的检测电路包括第二运算放大器U2A、第三运算放大器U2B以及第二电阻R2，所述的第二运算放大器U2A的反向输入端和第三运算放大器U2B的正向输入端共同连接第一运算放大器U1的输出端，第二运算放大器U2A的输出端与第三运算放大器U2B的输出端及第二电阻R2的一端连接并共同构成输出端OUT。优点：通过判断MOS管驱动端的电平，利用反馈饱和输出的方法可以快速有效地判断外部恒流源负载是否断开，可以在很小电流的情况下可靠精确地判断断路器的断开时间。
Description
技术领域
本发明属于电气设备技术领域，具体涉及一种恒流源输出断路的检测电路。
背景技术
在配电网络中，普遍需要用到剩余电流检测电路，这种电路通常集成在断路器中，当线路中有剩余电流产生时，即三相电流和不为零，有漏电电流时，断路器跳闸，以防发生人员触电、火灾等事故。
随着国家节能减排政策的实施以及新能源电网的发展，光伏、储能和电动汽车等较多的电力电子设备逐渐进入配电网，使得电网上出现了一些高频谐波电流，原来传统电网中的50Hz的漏电电流得到扩充，可能会有脉动直流电流、直流电流、高频交流电流（最高可能高达1000Hz）以及各类复合电流的产生，为应对上述情况，断路器生产厂家就需要改进断路器的设计结构，使其具备辨别这些电流的能力，由此就出现了新型的漏电断路器。
对于新型的漏电断路器，在出厂前需要有专门的剩余电流检测仪来对其断电性能进行检验，剩余电流检测仪需要产生上述提及的脉动直流电流、直流电流、高频交流电流（最高可能高达1000Hz）以及各类复合电流，并测试断路器能否针对上述不同类型的漏电进行有效跳闸。剩余电流检测仪需要输出恒流源，且以多种类型的波形输出，为了便于实现断路器的批量测试，当断路器断开时，剩余电流检测仪需要快速可靠地判断出断路器已经断开，并进一步计算断开时间。
请参阅图1，示意了恒流源经典电路，输出的电流可以是直流也可以是交流。该电路恒流源电流输出的原理是：MCU（英文全称：Microcontroller Unit，中文名称：微控制单元）产生一个DA信号，可以是直流、交流、脉动直流、复合波等信号，该DA信号输出给第一运算放大器U1，用于驱动由第一MOS管Q1和第二MOS管Q2构建而成的两个推挽MOSFET电路，输出的负端通过一个小电阻r(即待测断路器)进行电流反馈，形成负反馈，从而能够稳定住输出电流。
应用了上述恒流源的相关设备，其输出需要实时检测外部电路是否已经断开，通常采用加入一个小电压来测电流的方法进行实现。具体方案如图2所示，该方法是强加一个电压，并用一个较大的电阻R0进行限流，产生一个小电流，进而用霍尔传感器或光耦是否导通等方法来判断是否有小电流产生，如无电流产生，则表明外部已经断开，可以作出断路的判断，并计算出断路器的跳闸时间。
上述方法存在的缺陷在于：其一，为了使测试电流不影响剩余电流测试仪的输出电流，必须要求测试电流比剩余电流测试仪产生的电流小很多，可以忽略不计，但是，实际的剩余电流测试仪本身就要求输出1mA级别的电流，这样测试电流就有可能在uA级别，而如何检测uA级别的电流，就现有技术而言难度很大，且测量精度要求很高，若有干扰，则必然会作出误判断；其二，由于剩余电流测试仪的输出采用上下推挽MOSFET电路，第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的DS(漏极源极)极间均寄生有反向二极管，外部强制电压会在寄生的反向二极管之间形成额外的通路，使得即使作为恒流源负载的小电阻r断开了，该电流会依然存在，且必然会造成误判断。该电流通路如图3所示，图上rx为电源内部假负载。
鉴于上述已有技术，本申请人作了有益的设计，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种恒流源输出断路的检测电路，利用反馈饱和输出的方法来判断是否外部电路已断开，可以在很小电流的情况下可靠精确地判断断路器的断开时间。
本发明的目的是这样来达到的，一种恒流源输出断路的检测电路，所述的恒流源包括MCU、第一运算放大器U1、第一MOS管Q1、第二MOS管Q2以及第一电阻R1，所述的第一运算放大器U1的正向输入端连接MCU，第一运算放大器U1的反向输入端与第一电阻R1的一端连接，并共同连接待测断路器的一端，第一运算放大器U1的输出端与第一MOS管Q1的栅极以及第二MOS管Q2的栅极连接，第一MOS管Q1的源极以及第二MOS管Q2的源极共同连接待测断路器的另一端，其特征在于：所述的检测电路包括第二运算放大器U2A、第三运算放大器U2B以及第二电阻R2，所述的第二运算放大器U2A的反向输入端和第三运算放大器U2B的正向输入端共同连接第一运算放大器U1的输出端，第二运算放大器U2A的输出端与第三运算放大器U2B的输出端及第二电阻R2的一端连接并共同构成输出端OUT，第一运算放大器U1的正电源端、第一MOS管Q1的漏极、第二运算放大器U2A的正电源端及第二电阻R2的另一端共同接+15V直流电源，第一运算放大器U1的负电源端、第二MOS管Q2的漏极以及第二运算放大器U2A的负电源端共同接-15V直流电源，第二运算放大器U2A的正向输入端接+12V直流电源，第三运算放大器U2B的反向输入端接-12V直流电源，第一电阻R1的另一端接地。
本发明由于采用了上述结构，与现有技术相比，具有的有益效果是：通过判断MOS管驱动端的电平，可以快速有效地判断外部恒流源负载是否断开，解决了传统断路检测由于采用外加电压产生小电流而导致的电流太小难以测准，容易误判断以及外加电压会通过MOS管寄生二极管产生串扰电流，影响短路判断的问题；电路结构简单合理，易于实现。
附图说明
图1为现有恒流源经典电路示意图。
图2为现有电流源短路的检测电路示意图。
图3为现有电流源短路的检测电路中MOS管寄生二极管的额外电流通路示意图。
图4为本发明的电连接原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式详细描述，但对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本发明构思作形式而非实质的变化都应当视为本发明的保护范围。
请参阅图4，本发明涉及一种恒流源输出断路的检测电路，所述的恒流源包括MCU、第一运算放大器U1、第一MOS管Q1、第二MOS管Q2以及第一电阻R1，所述的检测电路包括第二运算放大器U2A、第三运算放大器U2B以及第二电阻R2，其中，第一运算放大器U1采用OP07，第二运算放大器U2A和第三运算放大器U2B共同采用LM339N，第一电阻R1优选为1Ω，第二电阻R2优选为10KΩ。所述的第一运算放大器U1的3脚连接MCU，第一运算放大器U1的2脚与第一电阻R1的一端连接，并共同连接待测断路器的一端，第一运算放大器U1的6脚与第一MOS管Q1的栅极以及第二MOS管Q2的栅极连接，第一MOS管Q1的源极以及第二MOS管Q2的源极共同连接待测断路器的另一端。所述的第二运算放大器U2A的4脚和第三运算放大器U2B的7脚共同连接第一运算放大器U1的6脚，第二运算放大器U2A的2脚与第三运算放大器U2B的1脚及第二电阻R2的一端连接并共同构成输出端OUT。
本发明的工作原理是这样的：当外部电流源负载（待测断路器）接通时，由于具有负反馈，第一运算放大器U1的2脚有反馈信号，输出不会饱和，又由于第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的驱动电压通常在-6V～+6V之间，因此，第二运算放大器U2A和第三运算放大器U2B的输出都为正，输出端OUT输出正电平。当外部电流源负载断开时，由于第一运算放大器U1的2脚强制通过第一电阻R1接地，因此会强制输出正饱和或负饱和电压，导致第二运算放大器U2A和第三运算放大器U2B输出负电平。如上所述，通过第二运算放大器U2A和第三运算放大器U2B的输出就可以判断待测断路器的接通和断开情况。
本发明利用安全可靠的纯硬件模拟电路，可以快速有效地判断恒流源输出负载即待测断路器是否已经断开，本发明已经成功应用于剩余电流检测仪上，成功解决了传统断路检测因采用外加电压产生小电流而导致的问题，达到了发明目的。
Claims (1)
1.一种恒流源输出断路的检测电路，所述的恒流源包括MCU、第一运算放大器U1、第一MOS管Q1、第二MOS管Q2以及第一电阻R1，所述的第一运算放大器U1的正向输入端连接MCU，第一运算放大器U1的反向输入端与第一电阻R1的一端连接，并共同连接待测断路器的一端，第一运算放大器U1的输出端与第一MOS管Q1的栅极以及第二MOS管Q2的栅极连接，第一MOS管Q1的源极以及第二MOS管Q2的源极共同连接待测断路器的另一端，其特征在于：所述的检测电路包括第二运算放大器U2A、第三运算放大器U2B以及第二电阻R2，所述的第二运算放大器U2A的反向输入端和第三运算放大器U2B的正向输入端共同连接第一运算放大器U1的输出端，第二运算放大器U2A的输出端与第三运算放大器U2B的输出端及第二电阻R2的一端连接并共同构成输出端OUT，第一运算放大器U1的正电源端、第一MOS管Q1的漏极、第二运算放大器U2A的正电源端及第二电阻R2的另一端共同接+15V直流电源，第一运算放大器U1的负电源端、第二MOS管Q2的漏极以及第二运算放大器U2A的负电源端共同接-15V直流电源，第二运算放大器U2A的正向输入端接+12V直流电源，第三运算放大器U2B的反向输入端接-12V直流电源，第一电阻R1的另一端接地。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110435988.4A CN113514761B (zh) | 2021-04-22 | 2021-04-22 | 一种恒流源输出断路的检测电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110435988.4A CN113514761B (zh) | 2021-04-22 | 2021-04-22 | 一种恒流源输出断路的检测电路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113514761A CN113514761A (zh) | 2021-10-19 |
| CN113514761B true CN113514761B (zh) | 2024-02-27 |
Family
ID=78062664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110435988.4A Active CN113514761B (zh) | 2021-04-22 | 2021-04-22 | 一种恒流源输出断路的检测电路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113514761B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101247110A (zh) * | 2007-12-07 | 2008-08-20 | 南京大学 | 无需功率管配对的推挽功率放大器 |
| CN107272792A (zh) * | 2017-07-05 | 2017-10-20 | 温州大学 | 一种用于断路器测试的恒流源装置 |
| CN109104160A (zh) * | 2018-08-22 | 2018-12-28 | 广东工业大学 | 一种射频功率放大器及无线通信系统 |
| CN110221644A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-09-10 | 上海艾为电子技术股份有限公司 | 一种芯片及其外置rset电阻开路监测电路 |
| CN112152627A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-12-29 | 西安电子科技大学 | 应用于GS/s流水线ADC推挽输出级驱动的MDAC |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2855683B1 (fr) * | 2003-05-26 | 2005-08-26 | St Microelectronics Sa | Dispositif de commande d'un commutateur de puissance commande en tension |
| US11901722B2 (en) * | 2019-09-05 | 2024-02-13 | Tasco, Inc. | Systems and methods for verifying and de-energizing circuit protection devices |
-
2021
- 2021-04-22 CN CN202110435988.4A patent/CN113514761B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101247110A (zh) * | 2007-12-07 | 2008-08-20 | 南京大学 | 无需功率管配对的推挽功率放大器 |
| CN107272792A (zh) * | 2017-07-05 | 2017-10-20 | 温州大学 | 一种用于断路器测试的恒流源装置 |
| CN109104160A (zh) * | 2018-08-22 | 2018-12-28 | 广东工业大学 | 一种射频功率放大器及无线通信系统 |
| CN110221644A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-09-10 | 上海艾为电子技术股份有限公司 | 一种芯片及其外置rset电阻开路监测电路 |
| CN112152627A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-12-29 | 西安电子科技大学 | 应用于GS/s流水线ADC推挽输出级驱动的MDAC |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 恒流源驱动感性负载电路优化设计与试验研究;朱友峰等;自动化仪表;第39卷(第11期);第64-72段 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113514761A (zh) | 2021-10-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103105572B (zh) | 用于测试igbt模块的装置 | |
| CN103308807A (zh) | 互感器状态检测装置及断路器 | |
| CN202710662U (zh) | 光伏并网逆变器的对地绝缘电阻检测电路 | |
| CN113514761B (zh) | 一种恒流源输出断路的检测电路 | |
| CN107464411B (zh) | 一种用于集中抄表系统中的mbus电路 | |
| CN2935175Y (zh) | 供电线路故障指示器 | |
| CN104577976A (zh) | 电弧故障保护装置及其控制方法 | |
| CN206657049U (zh) | 电力变压器铁芯接地电流采样电路 | |
| CN203310939U (zh) | 互感器状态检测装置及断路器 | |
| CN206321760U (zh) | 继电器测试装置 | |
| CN105021979A (zh) | 一种内置继电器状态检测电路 | |
| CN210514439U (zh) | 接地极线路带电作业安全检测装置 | |
| CN205610749U (zh) | 一种电话线路故障综合测试装置 | |
| CN203249968U (zh) | 光伏并网逆变器的对地绝缘阻抗的实时检测电路 | |
| CN107703432A (zh) | 一种电力电子开关器件结温在线检测方法及检测电路 | |
| CN107490744A (zh) | 一种电动汽车供电设备接地连续性的检测电路 | |
| CN209311572U (zh) | 一种基于注入信号的电动汽车绝缘电阻检测系统 | |
| CN216670238U (zh) | 一种充电桩接地线断线检测装置 | |
| WO2018006516A1 (zh) | 交直交电路接地保护方法及柴油发电机组、机车 | |
| CN202351354U (zh) | 一种可控硅检测装置 | |
| CN201307826Y (zh) | 一种lcd-tv电源电压检测电路 | |
| CN204028297U (zh) | 一种用于测试绝缘栅双极型晶体管模块的测试装置 | |
| CN2722265Y (zh) | 直流接地在线测试仪 | |
| CN203490312U (zh) | 一种电气设备接地线老化检测电路 | |
| CN206818792U (zh) | 低压电机绝缘电阻检测电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |