CN201149985Y - 一种多功能电路保护器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多功能电路保护器，包括电源电路、信号处理电路、故障信号检测电路、驱动电路、脱扣装置，所述电源电路为信号处理电路和故障信号检测电路提供电源，所述故障信号检测电路接入信号处理电路，所述信号处理电路连接驱动电路，所述驱动电路根据信号处理电路输出的信号对脱扣装置进行动作，所述故障信号检测电路包括电弧检测电路和漏电检测电路，还包括过载保护器，所述过载保护器串联在火线L上。按本实用新型技术方案，克服电弧、漏电、过载等引起安全问题，其集成电弧、漏电、过载检测、识别技术，实现多种电路故障的短路保护，体积小巧、安装便捷、又便于携带，而且运行可靠、无需另加电源，并能在故障发生的第一时间切断电源。

Description

一种多功能电路保护器

技术领域

本实用新型涉及一种集电弧、漏电、过载等保护于一体的多功能电路保护器。

背景技术

目前，随着全球经济的发展，人们生活水平的提高，人均用电量剧增，而在低电压配电系统中，随着电器的不断增加，功率的增大，供电线路经常处于满负荷状态，甚至长期处于过载状态，因此供电线路表面的绝缘层极易老化，另外也有一些人为的因素而导致绝缘层的破裂。这样很容易会由于电弧而引起燃烧的可能性。据美国消费者委员会2003年9月23日的会议上统计：每年有因电器引起的火灾73500起，死亡591，伤者2247，十亿的财产损失；国内资料报道，1996年发生的火灾中50％是由于电气线路引起的。但是，现有电路保护器，功能较为单一，要么仅用于电弧保护的电路保护器、要么是漏电保护的电路保护器、或者是过载保护的电路保护器，如果要同时使用以满足各种电路保护需求，则占用空间较大，成本较高、安装不便，同时携带不易，无法满足人们多元化日常需求。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中的不足，提供一种可降低成本、节省配电空间、简化安装以及便携移动应用的多功能电路保护器。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：

一种多功能电路保护器，包括电源电路、信号处理电路、故障信号检测电路、驱动电路、脱扣装置，所述电源电路为信号处理电路和故障信号检测电路提供电源，所述故障信号检测电路接入信号处理电路，所述信号处理电路连接驱动电路，所述驱动电路根据信号处理电路输出的信号对脱扣装置进行动作，所述故障信号检测电路包括电弧检测电路和漏电检测电路，还包括过载保护器，所述过载保护器串联在火线L上。

作为优选，所述电弧检测电路包括主要包括电弧检测互感器L1，所述电弧检测互感器L1串接在交流电源的零线N或火线L上，信号负载电阻AR1、AR2分别接在电弧检测互感器L1的两端，然后接在整流桥AD1上输出直流并进入信号放大电路，放大后的信号经过电阻AR9送入到信号处理电路。

作为优选，还包括辅助电弧检测电路，所述辅助电弧检测电路主要包括非晶互感器L2，所述非晶互感器L2串接在交流电源输入、输出双线回路中，信号负载电阻BR1、BR2分别接在非晶互感器L2的两端，然后接在整流桥BD1上输出直流并进入信号放大电路，信号放大后经过二极管BD4的降压和电阻BR9、BR10的分压又经过了一个放大电路，输出后接在了信号处理电路。

作为优选，所述漏电检测电路主要包括漏电电流互感器L3，所述漏电电流互感器L3串接在交流电源输入、输出双线回路中，其经过电阻UR9的采集送入U3D的正相输入端，输出一个稳定的电压信号，串接电阻UR10后进入信号处理电路。

作为优选，还包括浪涌抑制电路，所述浪涌抑制电路连接在火线和零线上，所述浪涌抑制电路由压敏电阻RY1、RY12、RY13、高耐压电容CY1、CY2、以及电容的放电负载贴片电阻RY2、RY3、RY4、RY5构成。

作为优选，所述电源电路包括整流桥电路D1和经整流桥电路D1整流后再经431电压基准模块U1和高耐压三极管V1电流放大后的高耐压线性电源电路。

作为优选，所述信号处理电路中主要以P89LPC915芯片作为微处理器。

作为优选，所述电弧检测互感器L1、非晶互感器L2、漏电电流互感器L3中的传感器磁环均由铁硅铝材料作为导磁材料。

按照本实用新型技术方案，克服了电弧、漏电、过载、过压和浪涌等引起的安全问题，其集成了电弧、漏电、过载、过压和浪涌的检测、识别技术，实现多种电路故障的短路保护，体积小巧、安装便捷、又便于携带，而且运行可靠、无需另加电源，并能在故障发生的第一时间切断电源。

说明书附图

图1是本实用新型的原理框图。

图2是本实用新型的电路工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

本实施例中多功能电路保护器是一种集电弧、漏电、过载、浪涌和过压等断路保护功能为一体：

一种多功能电路保护器，包括电源电路1、信号处理电路2、故障信号检测电路、驱动电路3、脱扣装置6，所述电源电路1为信号处理电路2和故障信号检测电路提供电源，所述故障信号检测电路接入信号处理电路2，所述信号处理电路2连接驱动电路3，所述驱动电路3根据信号处理电路2输出的信号对脱扣装置6进行动作，所述故障信号检测电路包括电弧检测电路7和漏电检测电路8，同时，还包括过载保护器5，所述过载保护器5串联在火线L上。其中所述电弧检测电路7主要包括电弧检测互感器L1，所述电弧检测互感器L1串接在交流电源的零线N或火线L上，信号负载电阻AR1、AR2分别接在电弧检测互感器L1的两端，然后接在整流桥AD1上输出直流并进入信号放大电路，放大后的信号经过电阻AR9送入到信号处理电路2。本实用新型的保护器电路中还包括辅助电弧检测电路9，所述辅助电弧检测电路9主要包括非晶互感器L2，所述非晶互感器L2串接在交流电源输入、输出双线回路中，信号负载电阻BR1、BR2分别接在非晶互感器L2的两端，然后接在整流桥BD1上输出直流并进入信号放大电路，信号放大后经过二极管BD4的降压和电阻BR9、BR10的分压又经过了一个放大电路，输出后接在了信号处理电路2。所述漏电检测电路8主要包括漏电电流互感器L3，所述漏电电流互感器L3串接在交流电源输入、输出双线回路中，其经过电阻UR9的采集送入U3D的正相输入端，输出一个稳定的电压信号，串接电阻UR10后进入信号处理电路2。保护电路中为了防止浪涌还包括浪涌抑制电路4，所述浪涌抑制电路4连接在火线和零线上，所述浪涌抑制电路4由压敏电阻RY1、RY12、RY13、高耐压电容CY1、CY2、以及电容的放电负载贴片电阻RY2、RY3、RY4、RY5构成。而所述电源电路包括整流桥电路D1和经整流桥电路D1整流后再经431电压基准模块U1和高耐压三极管V1电流放大后的高耐压线性电源电路。

本实施例中，所述信号处理电路2中主要以P89LPC915芯片作为微处理器，对信号进行分析处理，其中电弧检测互感器L1、非晶互感器L2、漏电电流互感器L3中的传感器磁环均由铁硅铝材料作为导磁材料。

本实用新型基本原理是：过载保护器5是属于单独一个模块，串联在火线上，当线路达到过载保护状态时，过载保护器自动断开电源进行保护。

而浪涌抑制电路4对线路上的浪涌电压进行抑制，使实用新型与负载能够在标准规定的浪涌电压范围内能够正常工作。另外此部分还对过压情况对实用新型和负载进行保护，使实用新型与负载能够在标准规定的电压范围内工作一定的时间。

驱动电路3对从信号处理电路输出的信号进行动作反应，当信号处理电路输出一个高电平信号时，驱动电路回路就会产生一个大电流使脱扣装置6断开电源，从而进行保护。

信号处理电路2对采集的信号进行处理，分辨出信号的真伪，当出现有害信号时，信号处理电路2即MCU输出一个高电平送入到驱动电路，从而脱扣。

具体电路原理图可参考图2：

240V的交流电，经过一个吸收高频的Y1电容CY1、CY2、吸收浪涌的压敏电阻RY1、RY12、RY13、贴片电阻RY2、RY3、RY4、RY5组成的高压浪涌保护电路，然后连接到脱扣线圈J1，当电路有大电流产生时，线圈脱扣即断开电路，再串联两个电阻VR1、VR2接到整流桥D1的交流端，将交流转化为直流，用以供应电路其他部分工作。

直流端的4脚接地，2脚串接LED用来指示电路是否通电，LED后面串接供应MCU以及运放的电源电路。电压取自整流桥D1出来的直流高压。该直流高压经过电阻R1、R2、R33、R4、R5、稳压基准U1以及三极管V1，为后面的电路部分提供一个稳定的电压点。电阻R1串接在V1的集电极起个降压作用，减少V1的热损耗，而经过电阻R2、R33分压后，电源供给了稳压基准U1阴极以及三极管V1的基极，电阻R4、R5分压，电容C3提供一个交流负反馈，用来防止U1自激。三极管V1输出的电压经过电阻R6供给运放LM324电压，经过二极管D6和电阻R7供给MCU电压。

整流桥D2的1脚串联在脱扣机构J1上，直流端并联TVS管VD1以及可控硅SCR1的阴极、阳极，可控硅SCR1的控制极经过电阻R14接到MCU的9脚，当可控硅接到一个从电阻R14传来的动作电压信号后，阴、阳极马上导通，在回路上产生一个大电流迫使脱扣线圈J1脱扣以保护电路。

信号处理电路2，微处理器U2的10脚接电源，4脚接地，9脚输出，1脚、8脚、13脚、14脚为电弧信号检测输入端，5脚为漏电检测信号输入端，当U2判断到电路有故障时，它会输出一个高电平给电阻R14，即提供给可控硅SCR1的控制极一个动作信号，U2是通过检测电弧、漏电信号输入端送入的电压脉冲是否达到设定的标准进行的判断，如果设定的标准达到则输出高电平给驱动电路使其脱扣，切断电源，停止供电，若没有达到标准则继续检测。

限流电阻R6、去耦电容C5与U3的4脚相连，为U3提供电源，其中U3包含有4个运放，以供电弧、漏电信号的放大，U3的11脚接地。

与U2的13脚相连的是电弧信号检测电路，电弧检测线圈L1串接在零线N或者火线上，线圈一端串联一个滤波电容AC1后并联到整流桥AD1交流端，整流桥AC两端分别与地并联电阻AR1、AR2，经过整流桥输出端并联二极管AD2、电阻AR3、电容AC2，然后线路一部分经过AR4进入MCU的8脚，一部分串接AR12后进入运放U3C的正相输入端，其中整流桥AD1的4脚接地，运方正相输入端并联一个二极管AD4接地，反相输入端串接在电阻AR5、AR6的连接点上，AR6的另一端接地，AR5的另一端接在运放U3C的输出端，AR9串接在MCU的13脚和运放U3C的输出端之间，运放U3C的输出端串联二极管AD5、电阻AR10、电阻AR11接入MCU，电容AC3并联在电阻AR10、AR11的连接点与地之间。电弧检测互感器检测到信号后经整流桥变成直流信号，U3C的10脚为正相输入端，9脚为反相输入端，8脚为输出端，信号经过运放U3C、电阻AR6、AR5，将放大的信号输出，串联AR9之后进入芯片的13脚，而电阻AR5、AR6的大小决定着信号的放大倍数。

非晶互感器L2串接在电源线双线上，线圈一端串联一个滤波电容BC1后并联到整流桥BD1交流端，整流桥AC两端分别与地并联电阻BR1、BR2，经过整流桥输出端并联二极管BD2、电阻BR3、电容BC2，然后线路一部分经过BR4进入MCU，一部分串接BR5后进入运放U3A中，其中整流桥BD1的4脚接地，运放U3A正相输入端并联一个二极管BD3接地，反相输入端接在电阻BR7、BR6的连接点上，电阻BR6的另一端接在运放U3A的输出端，电阻BR7的另一段串接电阻BR8后接地，电阻BR8两端并联电容BC3，运放U3A输出端串联二极管BD4、电阻BR9、BR10后接地，电阻BR10两端并联电容BC4，电容BC5一端接在电阻BR9、BR10的连接点上，一端进入运放的U3B的正相输入端，运放U3B的正相输入端与地之间并联一个电阻BR11，反相输入端与地之间并联电容BC6，且与输出端之间并联一个电阻BR12，输出端串联二极管BD5、电阻BR14后接入MCU，二极管BD5两端并联电阻BR13，电阻BR14接入MCU的管脚处与地之间并联电容BC7。非晶互感器L2检测到的信号通过U3A以及U3B的放大作用将信号送往U2的14脚，和电弧检测互感器L1所采集的信号一起来提高判断的可靠性。U3A的3脚为正相输入端，2脚为反相输入端、1脚为输出端。其中U3A放大部分与U3C部分基本相同，唯一不同的就是决定放大倍数的电阻，决定U3A部分放大倍数的是电阻BR6、BR7、BR8。U3A输出的电压信号经过BD4和电阻BR9、BR10的分压，出来一个电压信号经过滤波电容BC5进入U3B的正相输入端。信号经过U3B、电阻BR12输出一个相同的电压信号、电容BC6并联在U3B的反相输入端和地之间起个滤波的作用，输出的电压信号经过BD5的降压和BR14的保护进入到U2的14脚，U2的14脚并联一个去耦电容BC7，吸收干扰信号。

零序电流互感器L3检测通过它的导线有无漏电现象，包括L3和U3D、电阻UR8、UR9、UR15、UR14、UR10、电容UC4、二极管UD1、UD2，滤波电容UC4虑除线圈采集的干扰信号，UR9将采集到的电流信号转化成电压信号送到U3D的正相输入端，而电阻UR14、UR15决定着信号的放大倍数，经过放大后的信号经过UR10的保护进入U2的5脚。

测试电路由电阻UR1、UR2、电容UC1和测试开关K1组成，当测试开关K1按下时，电阻UR1、UR2的连接点就会接地，MCU的3脚的电压发生变化传给MCU，经过MCU的处理后会给驱动电路一个电压高电平，使产品脱扣，切断电源。

Claims (8)

1.一种多功能电路保护器，包括电源电路(1)、信号处理电路(2)、故障信号检测电路、驱动电路(3)、脱扣装置(6)，所述电源电路(1)为信号处理电路(2)和故障信号检测电路提供电源，所述故障信号检测电路接入信号处理电路(2)，所述信号处理电路(2)连接驱动电路(3)，所述驱动电路(3)根据信号处理电路(2)输出的信号对脱扣装置(6)进行动作，所述故障信号检测电路包括电弧检测电路(7)和漏电检测电路(8)，其特征在于：还包括过载保护器(5)，所述过载保护器(5)串联在火线L上。

2.根据权利要求1所述一种多功能电路保护器，其特征在于，所述电弧检测电路包括(7)主要包括电弧检测互感器L1，所述电弧检测互感器L1串接在交流电源的零线N或火线L上，信号负载电阻AR1、AR2分别接在电弧检测互感器L1的两端，然后接在整流桥AD1上输出直流并进入信号放大电路，放大后的信号经过电阻AR9送入到信号处理电路(2)。

3.根据权利要求2所述一种多功能电路保护器，其特征在于，还包括辅助电弧检测电路(9)，所述辅助电弧检测电路(9)主要包括非晶互感器L2，所述非晶互感器L2串接在交流电源输入、输出双线回路中，信号负载电阻BR1、BR2分别接在非晶互感器L2的两端，然后接在整流桥BD1上输出直流并进入信号放大电路，信号放大后经过二极管BD4的降压和电阻BR9、BR10的分压又经过了一个放大电路，输出后接在了信号处理电路(2)。

4.根据权利要求1或2或3所述一种多功能电路保护器，其特征在于，所述漏电检测电路(8)主要包括漏电电流互感器L3，所述漏电电流互感器L3串接在交流电源输入、输出双线回路中，其经过电阻UR9的采集送入U3D的正相输入端，输出一个稳定的电压信号，串接电阻UR10后进入信号处理电路(2)。

5.根据权利要求4所述一种多功能电路保护器，其特征在于，还包括浪涌抑制电路(4)，所述浪涌抑制电路(4)连接在火线和零线上，所述浪涌抑制电路(4)由压敏电阻RY1、RY12、RY13、高耐压电容CY1、CY2、以及电容的放电负载贴片电阻RY2、RY3、RY4、RY5构成。

6.根据权利要求5所述一种多功能电路保护器，其特征在于，所述电源电路包括整流桥电路D1和经整流桥电路D1整流后再经431电压基准模块U1和高耐压三极管V1电流放大后的高耐压线性电源电路。

7.根据权利要求6所述一种多功能电路保护器，其特征在于，所述信号处理电路(2)中主要以P89LPC915芯片作为微处理器。

8.根据权利要求7所述一种多功能电路保护器，其特征在于，所述电弧检测互感器L1、非晶互感器L2、漏电电流互感器L3中的传感器磁环均由铁硅铝材料作为导磁材料。

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