CN201118197Y - 一种交流电压欠压脱扣器控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及交流电压欠压脱扣器控制电路，包括信号变换电路、电压检测电路、工作电源、控制及驱动电路，所述控制及驱动电路包括正常吸合控制电路、欠压延时触发电路和PWM控制电路。本实用新型采用开关电路技术对电磁铁的低压维持吸合，提高供电效率、降低电路功耗和发热，解决了电磁铁或控制电路的功率电路过热烧毁的问题。同时也提高了产品的可靠性和使用寿命，消除了电磁铁自然维持吸合时的交流噪声。

Description

一种交流电压欠压脱扣器控制电路

技术领域

本实用新型涉及欠压保护技术，具体是交流电压欠压脱扣器控制电路。

背景技术

在当前的电压电网保护技术和产品中，除了过流保护以外，欠压保护起着无可替代的作用。在低压断路器等过流保护产品上，欠压脱扣器基本上作为标准配置或选件配置。但目前的众多欠压脱扣器都采用电磁铁的自然工作特性(即电磁铁在低电压的情况下自动释放)来实现欠压保护。这种有两方面的缺陷。其一、脱扣器动作的准确性、可靠性等品质差。其二、电磁铁在维持吸合阶段发热严重，经常导致脱扣器烧毁。为了克服这种问题，有的欠压脱扣器采用专门的控制电路来进行电压检测和电磁铁的控制。这种方案解决了前一方案动作不准确、不可靠的问题。但由于采用了线性降压的方法来完成电磁铁的维持吸合，虽然使电磁铁的发热降低，却导致大量电能消耗在电路的功率器件上，使电路的发热量大大增加。结果导致电路经常烧毁。因此，有必要采用更好的技术方案从根本上解决控制电路、电磁铁的发热问题。

发明内容

本实用新型的目的在于为克服现有技术的不足而提供一种节能、电路工作温升少、保护动作准确、可靠性高，低功耗、无噪声、长寿命的交流电压欠压脱扣器控制电路。

为此，本实用新型公开了一种交流电压欠压脱扣器控制电路，包括信号变换电路、电压检测电路、工作电源、控制及脉宽调制驱动电路，其特征在于：所述控制及脉宽调制驱动电路包括正常吸合控制电路、欠压延时触发电路和PWM控制电路，所述信号变换电路由整流电路构成，信号变换电路输出与电压检测电路2端连接，所述电压检测电路由运放电路U1B和反馈网络组成的滞回比较电路构成，所述正常吸合触发电路由单稳态触发器构成，欠压延时触发电路由延时触发电路、积分电路和比较电路构成，延时触发电路以运放电路U2A为核心的放大电路构成，延时触发电路的输出与积分电路的充电电容连接，比较电路以运放电路U2B为核心的放大电路构成，所述电压检测电路的输出端同时分别与正常吸合触发电路和延时触发电路的输入端连接；所述PWM控制电路包括PWM控制器芯片为核心的脉宽调制电路、前馈电路和晶体管放大电路构成的脉宽调制驱动电路，正常吸合触发电路和欠压延时触发电路中比较电路的输出端与PWM控制电路控制端连接。

由于本实用新型交流电压欠压脱扣器控制电路的控制及脉宽调制驱动电路以PWM(脉宽调制)技术为核心，采用开关电路技术对电磁铁的低压维持吸合，提高供电效率、降低电路功耗和发热，解决了电磁铁或控制电路的功率电路过热烧毁的问题。同时也提高了产品的可靠性和使用寿命，消除了电磁铁自然维持吸合时的交流噪声。

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明，并给出实施例：

附图说明

附图1为本实用新型具体实施例电路原理框图；

附图2为具体实施例中工作电源、信号变换部分的原理图；

附图3为具体实施例中电压检测、正常吸合电路，欠压延时电路部分的原理图；

附图4为具体实施例中PWM控制电路原理图，

具体实施例

如图1所示，交流电压欠压脱扣器控制电路包括信号变换电路1、电压检测电路2、工作电源6、控制及脉宽调制驱动电路、控制及脉宽调制驱动电路包括正常吸合控制电路3、欠压延时触发电路4和PWM控制电路5，工作电源6由变压器T1、整流桥DB1、电容C14、C1和三端稳压器Q1组成全波整流稳压电路，它为整个电路提供直流工作电源VCC。如图2所示，信号变换电路1由整流桥DB2、电容C8和电阻R8、电阻R6构成的整流滤波电路，信号变换电路1输出VIN与电压检测电路2连接，电压检测电路2由电容C16、比较器U1B和电阻R1、R3、R4、R5构成，信号变换电路1的输出VIN端经输入电阻R5连接在比较器U1B的反相输入端，电阻R4和电容C16串联在比较器U1B的正相输入端与地之间，电阻R13连接在比较器U1B的正相输入端与输出端之间，电阻R1连接在电源VCC和比较器U1B的输出端之间构成反馈网络使整个电路成为一个滞回比较电路，电阻R4和电容C16的连接点与参考电压Vref连接。如图3所示，所述正常吸合触发电路由单稳态触发器构成，由555时基电路U3和电阻R7、R10、R9，电容C4、C12、C7等外围电路组成，电容C连接在时基电路U3的触发端和电压检测电路2输出端之间，电压检测电路2与电源VCC连接有电阻R7，在时基电路U3的输入端形成了一个微分电路，该电路将电压检测电路2的电平输出转换成一个窄脉冲，作为单稳态触发器的输入。作为一种可选的实现方案，可以采用不可重触发型单稳态触发器如MC14538，从而省掉微分电路。欠压延时触发电路4由延时触发电路、积分电路和比较电路构成，延时触发电路和比较电路电路以运放U2A和运放电路U2B串联而成，电压检测电路2的输出端同时与运放U2A的正相输入端连接，运放U2A的输出端与运放电路U2B反相输入端连接，运放U2A的反相输入端和运放电路U2B正相输入端同时与参考电压Vref连接，可变电阻RV2、电阻R2和电容C12的串联支路连接在直流工作电源6两极间构成积分电路，运放U2A的输出端与积分电路的充电电容C12正极连接构成延时触发电路，运放电路U2B为核心的放大电路构成比较电路，比较电路的输出端STOP作为电磁铁释放控制信号，运放U2A和运放U2B选用输出级采用OC或OD结构的芯片，便于与后级电路接口，实现电平转换；如图4所示，所述PWM控制电路5包括脉宽调制电路、前馈电路和晶体管放大电路构成的脉宽调制驱动电路，包括PWM控制器芯片U4及相应的外围器件组成，PWM控制器芯片U4选用UC3843。其中，脉宽调制驱动电路由场效应管Q4和电阻R15组成的晶体管放大电路构成，电磁铁线圈连接在场效应管Q4的漏极上，PWM控制器芯片U4的输出端OUT经电阻R17连接在场效应管Q4的栅极上，PWM控制器芯片U4的Vref端输出参考电压Vref，三极管Q2的集电极与参考电压Vref连接，三极管Q2的发射极经电阻R13和R14与PWM控制器芯片U4的3端连接，三极管Q2的基极与PWM控制器芯片U4的Rt/Ct端连接构成前馈网络，在电磁铁维持吸合阶段提供一个基准占空比，具体的占空比系数取决于外部电路电压降至多少时仍然需要维持吸合。比较器U1A的反相输入端和正相输入端分别与正常吸合触发电路的输出端和参考电压Vref连接，比较器U1A的输出端一路经电阻R12与参考电压Vref连接构成与正常吸合控制电路3的接口电路，另一路与三极管Q3的基极连接，三极管Q3的集电极和发射极并联在电阻R13的两端，为了能根据驱动电源电压的变化实时调整PWM驱动信号的占空比，使得当驱动电源电压上升时，该电路使PWM驱动信号的占空比减小，反之则增大，以保持一个恒定的功率，最好在场效应管Q4源极电阻R15上并联上电阻R16和电容C13的滤波电路，滤波电路的输出连接到PWM控制器芯片U4的3端构成的驱动电流反馈电路。

Claims (4)

1、一种交流电压欠压脱扣器控制电路，包括信号变换电路、电压检测电路、工作电源、控制及驱动电路，其特征在于：所述控制及驱动电路包括正常吸合控制电路、欠压延时触发电路和PWM控制电路，所述信号变换电路由整流电路构成，信号变换电路输出与电压检测电路输入端连接，所述电压检测电路由运放电路U1B和反馈网络组成的滞回比较电路构成，所述正常吸合触发电路由单稳态触发器构成，欠压延时触发电路由延时触发电路、积分电路和比较电路构成，延时触发电路以运放电路U2A为核心的放大电路构成，比较电路以运放电路U2B为核心的放大电路构成，延时触发电路的输出与积分电路的充电电容及比较电路的输入端连接，所述电压检测电路的输出端同时分别与正常吸合触发电路和延时触发电路的输入端连接；所述PWM控制电路包括PWM控制器芯片为核心的脉宽调制电路、前馈电路和晶体管放大电路构成的脉宽调制驱动电路，正常吸合触发电路和欠压延时触发电路中比较电路的输出端与PWM控制电路控制端连接。

2、根据权利要求1所述的交流电压欠压脱扣器控制电路，其特征在于：所述PWM控制电路中还设有驱动电流反馈电路。

3、根据权利要求2所述的交流电压欠压脱扣器控制电路，其特征在于：所述正常吸合触发电路由时基电路U3和电阻R7、R10、R9，电容C4、C12、C7等外围电路组成的单稳态触发电路；所述脉宽调制驱动电路由场效应管Q4和电阻R15组成的晶体管放大电路构成，电磁铁线圈连接在场效应管Q4的漏极上，PWM控制器芯片U4的输出端OUT经电阻R17连接在场效应管Q4的栅极上，PWM控制器芯片U4的Vref端输出参考电压Vref，三极管Q2的集电极与参考电压Vref连接，三极管Q2的发射极经电阻R13和R14与PWM控制器芯片U4的3端连接，三极管Q2的基极与PWM控制器芯片U4的Rt/Ct端连接构成前馈网络，电阻R15连接在场效应管Q4的源极上，并经电阻R16和电容C13构成滤波电路连接到PWM控制器芯片U4的3端构成驱动电流反馈电路。

4、根据权利要求3所述的交流电压欠压脱扣器控制电路，其特征在于：所述时基电路U3选用555时基电路，电流模式的PWM控制器芯片U4选用UC3843。

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