CN202871720U - 一种自吸式双线圈欠压脱扣器电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种自吸式双线圈欠压脱扣器电路，所述电路包MOS管开关模块，所述MOS管开关模块包括保持线圈和自吸线圈、自吸线圈的开关MOS管和保持线圈的开关MOS管；所述MOS管开关模块用于控制自吸线圈和保持线圈通电；恒流控制模块，所述恒流控制模块包括恒流控制三极管和为恒流控制三极管的BE结保护二极管；所述恒流控制模块用于控制保持线圈的电流。本实用新型提供的自吸式双线圈欠压脱扣器电路，在该电路的线圈骨架上绕置自吸线圈和保持，通过电路分别控制两组线圈协同工作。同时，在保持线圈回路中加入恒流控制，电压在一定范围内上下波动，工作电流只在设定的值附近有很小的波动，使欠压脱扣器具有自吸功能，同时具有低功耗、高可靠的特点。

Description

一种自吸式双线圈欠压脱扣器电路

技术领域

本实用新型属于断路器技术领域，涉及一种欠压器脱扣器电路，特别是涉及一种自吸式双线圈欠压脱扣器电路。 

背景技术

低压断路器主要承担配电线路和用电设备的过载、欠电压、短路保护功能。欠电压脱扣器就是上述断路器对低压线路和用电设备进行欠电压保护的设备。 

欠电压脱扣器对于断路器来说，主要功能为： 

1、当电压下降（甚至缓慢下降）到额定电压的某一规定范围内时，欠压脱扣器应动作，使断路器跳闸。 

2、当电源电压低于欠压脱扣器额定电压的某一规定值时，可以防止断路器闭合，当电源电压等于或大于某一规定值时，可以保证断路器闭合。 

传统用于断路器的欠压脱扣器大多只能助吸，即需要外力的帮助才能完成吸合，这给断路器上电合闸操作带来了不便，并且装配复杂，调试麻烦，加工一致性差，成本高。而断路器技术领域中也存在通过单线圈，脉宽调制来实现自吸功能的欠压脱扣器，但是这些方案抗电磁干扰能力不强。 

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种自吸式双线圈欠压脱扣器电路，用于实现欠压脱扣器自吸功能兼具解决现有技术中欠压脱扣器电路功耗大、发热高的问题。 

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种自吸式双线圈欠压脱扣器电路，所述电路包括MOS管开关模块，所述MOS管开关模块包括保持线圈和自吸线圈、自吸线圈的开关MOS管和保持线圈的开关MOS管；所述MOS管开关模块用于控制自吸线圈和保持线圈通电；恒流控制模块，所述恒流控制模块包括恒流控制三极管和为恒流控制三极管的BE结保护二极管；所述恒流控制模块用于控制保持线圈的电流。 

优选地，所述的自吸式双线圈欠压脱扣器电路还包括电源模块，所述电源模块用于整流、电平转化、以及给线圈和电路供电。 

优选地，所述的自吸式双线圈欠压脱扣器电路还包括电压比较模块，所述电压比较模块用于比较电压。 

优选地，所述的电压比较模块包括获取基准电压的基准电压模块、获取采样电压的采样模块、以及比较基准电压和采样电压的电压双限监测模块。 

优选地，所述的自吸式双线圈欠压脱扣器电路还包括边沿触发模块，所述边缘触发模块用于检测电压比较模块的触发信号，并输出触发信号。 

优选地，所述触发信号为脉宽可调的矩形脉冲信号。 

优选地，所述矩形脉冲信号用于触发控制自吸线圈的开关MOS管。 

优选地，所述保持线圈和自吸线圈绕置在一线圈骨架上。 

如上所述，本实用新型所述的自吸式双线圈欠压脱扣器电路采用双线圈分时工作，具有可靠的自吸功能，采用恒流控制，使所述电路功耗小、发热低、可靠性高。 

附图说明

图1显示为本实用新型的自吸式双线圈欠压脱扣器电路的电路示意图。 

图2显示为本实用新型的自吸式双线圈欠压脱扣器电路的具体电路示意图。 

元件标号说明 

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。 

请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的 限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。 

本实施例提供一种自吸式双线圈欠压脱扣器电路，如图1所示，所述欠压脱扣器电路包括：电源模块1，电压比较模块2，MOS管开关模块3，恒流控制模块4，以及边沿触发模块5，其中，所述电压比较模块2包括基准电压模块21、采集模块22、以及电压双限检测模块23。 

【电源模块】 

所述电源模块1将完成整流、电平转化、以及给线圈和电路供电。如图2所示，所述电源模块1包括压敏电阻RV1和RV2，限流电阻R34和R35，电阻R1、R2和R3，整流二极管D1、D2、D3、和D4，去耦电容C1、旁路电容C2，以及稳压管D5。其中，压敏电阻RV1和RV2以及限流电阻R34和R35起到防雷击浪涌作用；整流二极管D1、D2、D3、和D4，整流二极管起到全波整流的作用；电阻R1、R2、R3和稳压管D5组成稳压电路，所述稳压电路可以提供稳定12V电压；去耦电容C1和旁路电容C2可以降低直流电压的纹波并可以去除电路中的高频干扰。压敏电阻RV1和电阻R34、R35、RV2并联，电阻R1、R2和R3串联，去耦电容C1和旁路电容C2并联；压敏电阻RV1的一端与限流电阻R34的一端相连，其的另一端与限流电阻R35的一端相连；限流电阻R34的另一端与二极管D4的负极相连，二极管D4的正极接地；二极管D3的正极与压敏电阻RV2的一端相连，二极管D3的负极与电阻R1的一端相连；压敏电阻RV2的另一端与二极管D2的正极相连，二极管D2的负极接地；二极管D1的正极与限流电阻R35的另一端相连，二极管D1的负极与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端与稳压管D5的负极相连，稳压管D5的正极接地；去耦电容C1的一端和旁路电容C2的一端与供电电压VCC相连，去耦电容C1的另一端与旁路电容C2的另一端接地。 

【电压比较模块】 

所述电压比较模块2将比较电压，即比较基准电压和采样电压，所述电压比较模块2包括基准电压模块21、采集模块22、以及电压双限检测模块23。 

所述基准电压模块21用于获取基准电压，其包括稳压管D6，电阻R4、R5、R6和R*，高频旁路电容C3、旁路电容C4、分压电平的延时电容C19。其中，电阻R4和稳压管D6产生 5.6V的基准电压，电阻R5、R6分压得到更低的基准电压，电阻R*为调整电阻（一般R*不焊接在PCB板上，如果电阻R5、R6的阻值间产生偏差造成电阻R6上的分压存在差异才会焊接R*,因此R*用于消除偏差）。电阻R4的一端与供电电压相连，电阻R4的另一端与稳压管D6的负极相连，稳压管D6的正极与高频旁路电容C3的一端相连,高频旁路电容C3的另一端与电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端与电阻R6的一端相连，电阻R6的另一端接地；电阻R*的一端、旁路电容C4的一端与分压电平的延时电容C19的一端相连，电阻R*的另一端、旁路电容C4的另一端、与分压电平的延时电容C19的另一端接地。 

所述采样模块22用于获取采样电压，其包括电阻R7、R8、R9、R10、R11、R12、和R13，电容C5和C6。其中，电阻R7、R8、R9、R10、R11和R12为分压电阻，电阻R13、电容C5和C6组成π滤波电路。电阻R7的一端与所述二极管D3的负极相连，电阻R7的另一端与电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端与电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端与电阻R10的一端相连，电阻R10的另一端与电阻R11的一端相连，电阻R11另一端接地，电阻R11与电阻R12并联；电容C5的一端与电阻R13的一端相连，电容C5的另一端接地，电阻R13的另一端与电容C6的一端相连，电容C6的另一端接地。 

所述电压双限检测模块23用于比较基准电压和采集电压，并输出相应的低电平或VCC电压信号，以及驱动或关闭MOS管开关模块3，所述电压双限检测模块23包括电压比较芯片V1A和V1B，电阻R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22和R36，电容C7、C8、C9、C12、C13和C14，整流二极管D7，以及拨码开关K1。其中，电阻R14、R17和R18为限流电阻，电阻R21和R22为分压电阻，电阻R15为放电电阻，电阻R16、电容C12、C13和C14组成RC延时电路，电阻R19和电阻R36为正反馈电阻，电容C7为旁路电容，电容C8为集成电压比较芯片的去耦电容，C9为防止脉冲干扰电容，电阻R20为C9的放电电阻，整流二极管D7起防止反向电压作用，电压比较芯片V1A具有输出端1、反向输入端2、和同相输入端3和V1B具有同相输入端5、反向输入端6和输出端7，以及拨码开关K1具有1脚-6脚。电容C8的一端与供电电压VCC相连，电容C8的另一端接地；电阻R14的一端与所述电容C6相连，电阻R14的另一端与电压比较芯片V1A的反向输入端2相连；电压比较芯片V1A的正向输入端3与电阻R36的一端相连，电阻R36的另一端与电压比较芯片V1A的输出端1相连；电阻R15的一端与电阻R16的一端相连，电阻R15的另一端接地；电阻R6的另一端与拨码开关K1的6脚相连，拨码开关K1的1脚、2脚、3脚分别与电容C12、C13、C14的一端相连，电容C12、C13、C14的另一端分别接地，拨码开关K1的4脚与电容C7的一端相连，电容C7的另一端接地；电阻R17的一端与电容C7的一端相连，电 阻R17的另一端与电压比较芯片V1B的反向输入端6相连，电压比较芯片V1B的正向输入端5的电阻R18的一端相连，电阻R18的另一端与所述稳压管D6的负极相连，电压比较芯片V1B的输出端7与电阻R19的一端相连，电阻R19的另一端与电压比较芯片V1B的同相输入端5相连；电阻R20的一端与电容C9相连，电阻R20和电容C9的另一端都接地；整流二极管D7的正极输出端7相连，整流二极管D7的负极与电阻R21的一端相连，电阻R21的另一端与电阻R22的一端相连，电阻R22的另一端接地。 

【MOS管开关模块】 

所述MOS管开关模块3将控制自吸线圈和保持线圈通电，其包括二极管D14和D15，线圈L1和L2，以及MOS管D13和D16。其中，二极管D14和D15为反向电势抑制二极管；线圈L1和L2分别为保持线圈和自吸线圈；MOS管D13和D16分别为自吸线圈L2的开关MOS管和保持线圈L1的开关MOS管。保持线圈L1与反向电势抑制二极管D15并联，自吸线圈L2与反向电势抑制二极管D14并联；保持线圈L1的一端与自吸线圈L2的一端相连，保持线圈L1的另一端与保持线圈L1的开关MOS管D16的漏极D相连；自吸线圈L2的另一端与自吸线圈L2的开关MOS管D13的漏极D相连。 

【恒流控制模块】 

所述恒流控制模块4将控制保持线圈的电流，其包括三极管D18和D19，电阻R23、R24、R25、和R26，以及二极管D8和D9。其中，三极管D18和D19为恒流控制三极管，二极管D8和D9为恒流控制三极管D19的BE结保护二极管，电阻R23为恒流控制三极管D18和D19的集电极电阻，电阻R24和R25分别为恒流控制三极管D18和D19的基极电阻，电阻R26为电流采用电阻。电阻R23的一端与所述MOS管D16的栅极G相连，电阻R23的另一端与三极管D19的集电极相连；电阻R24的一端与所述MOS管D16的源极S相连，电阻R24的另一端与三极管D19的基极相连；三极管D19的发射极与二极管D8的负极相连，二极管D8的正极与二极管D9的负极相连，二极管D9的正极与电阻R25的一端相连，电阻R25的另一端与三极管D18的基极相连，三级管D18的集电极与所述电阻R22的一端相连，三极管D18的发射极接地；电阻R26的一端与二极管D9的正极相连，电阻R26的另一端接地。 

【边沿触发模块】 

所述边沿触发模块5将检测电压比较模块的触发信号，并输出触发信号，其包括与非门集成芯片V2A、V2B、V2C、和V2D，电阻R27、R28、R29、R30、R31、R32、和R33，电容C1、C11、C15、C16、C17、和C18，二极管D10、D11、和D12，开关MOS管D17。 其中，非门集成芯片V2A具有输入端1、输入端2、输出端3，V2B具有输入端5、输入端6、输出端4，V2C具有输入端8、输入端9、输出端10，和V2D具有输入端12、输入端13、输出端11，二极管D10、D11为开关二极管，二极管D12为防反向电压保护二极管，电阻R30、电容C15、电阻R31、电容C16为RC延时电阻、电容，电阻R27、R28、R32、和R33为分压电阻，开关二极管D10、D11为电容充放电提供快速通道，电容C10为延时电容，电容C11为去除脉冲干扰电容，C17为非门集成芯片V2A的去耦电容，电容C18为去干扰电容。电容C18的一端与电阻R33的一端相连，电容C18的另一端和电阻R33的另一端接地；电阻R32的一端与所述MOS管D13的栅极G相连，电阻R32的另一端与二极管D12的负极相连，二极管D12的正极与与非门集成芯片V2A的输出端3相连，与非门V2A的输入端1与输入端2相连，与非门V2C的输入端输出与与非门V2C的输出端10相连，与非门V2C的输入端8与电阻R31的一端相连，与非门V2C的输入端9与与非门V2B的输入端6相连；电阻R31的另一端与与非门V2B的输出端4相连，与非门V2B的输入端5的一端与电阻R30的一端相连；电阻R31的另一端与二极管D11的正极相连，二极管D11的负极与电容C16的一端相连，电容C16的另一端接地；电容C17的一端接VCC，另一端接地；电阻R30的另一端与二极管D10的负极相连，二极管D10的正极与电容C15的一端相连，电容C15的另一端接地；与非门V2D的输出端11与二极管D10的电阻R30的另一端相连，与非门V2D的输入端12与与非门V2A的输入端1相连，与非门V2D的输入端13与电子R29的一端相连，电阻R29的另一端与VCC相连，电容C11的一端与MOS管D17的漏极D相连，电容C11的另一端接地；MOS管D17的源极与栅极G相连；电阻R27的一端与电阻R28的一端相连，电阻R27的另一端与所述电阻R19相连；电阻R28与电容C10并联。所述边沿触发模块5在电路上电瞬间或者检测到电压比较电路的信号时，输出一个脉宽可调的矩形脉冲信号，该信号用于触发控制自吸线圈L1的开关MOS管D12。 

所述自吸式双线圈欠压脱扣器电路的工作原理为：电源模块中的4个整流二极管D1、D2、D3、D4组成桥式整流完成对交流电压的全波整流，整流后的脉动直流电压提供给自吸线圈和保持线圈，另一部分提供给R1、R2、R3、D5、C1、C2组成稳压管稳压电路，为芯片工作提供稳定的VCC工作电源。电阻R4和稳压管D6产生5.6V基准电压，电阻R5、R6分压产生更低的基准电压，组成比较器构成的双限检测模块的基准电压，C3、C4旁路电容降低了基准电压的纹波。C5、R13、C6组成π滤波电路，把从电阻R9、R10、R11、R12采样得到的脉动直流电压滤成稳定的直流电压。V1比较器及其外围电路组成的双限检测模块把采样模块输出的直流电压和基准电压比较，用于判定母线电压是否达到吸合电压、释放电压，并 输出对应高、低电平给后续MOS管开关模块和边沿电压触发模块。R36正反馈电阻可以防止电路在自吸时产生“临界抖动”情况的发生。MOS管D16、保持线圈L1和保护二极管D15组成保持线圈的开关电路；同样，MOS管D13、自吸线圈L2和保护二极管D14组成自吸线圈的开关电路。恒流控制模块主要用于保持线圈的工作电流控制，开关三极管D18、D19控制MOS管D16的栅极电压，电阻R26为保持回路电流的采样电阻，控制开关三极管的导通。与非门V2及其外围电路组成的边沿触发模块在检测到电压下降沿的时候，会输出一个脉宽可调的脉冲信号给控制自吸线圈L2的MOS管D13，让自吸线圈L2在脉冲信号的脉宽周期内导通，保证自吸线圈L2不会因为导通时间过长而发热烧毁。 

本实用新型提供的一种自吸式双线圈欠压脱扣器电路，在该电路的线圈骨架上绕置自吸线圈和保持线圈，通过该电路分别控制两组线圈协同工作。同时，在保持线圈回路中加入恒流控制，电压在一定范围内上下波动，工作电流只在设定的值附近有很小的波动。这种创新的工作原理，使欠压脱扣器具有自吸功能，同时具有低功耗、高可靠的特点。 

综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。 

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。 

Claims (8)

1.一种自吸式双线圈欠压脱扣器电路，其特征在于：所述自吸式双线圈欠压脱扣器电路包括MOS管开关模块，所述MOS管开关模块包括保持线圈和自吸线圈、自吸线圈的开关MOS管和保持线圈的开关MOS管；所述MOS管开关模块用于控制自吸线圈和保持线圈通电；

恒流控制模块，所述恒流控制模块包括恒流控制三极管和为恒流控制三极管的BE结保护二极管；所述恒流控制模块用于控制保持线圈的电流。

2.根据权利要求1所述的自吸式双线圈欠压脱扣器电路，其特征在于：所述的自吸式双线圈欠压脱扣器电路还包括电源模块，所述电源模块用于整流、电平转化、以及给线圈和电路供电。

3.根据权利要求1所述的自吸式双线圈欠压脱扣器电路，其特征在于：所述的自吸式双线圈欠压脱扣器电路还包括电压比较模块，所述电压比较模块用于比较电压。

4.根据权利要求3所述的自吸式双线圈欠压脱扣器电路，其特征在于：所述的电压比较模块包括获取基准电压的基准电压模块、获取采样电压的采样模块、以及比较基准电压和采样电压的电压双限监测模块。

5.根据权利要求1所述的自吸式双线圈欠压脱扣器电路，其特征在于：所述的自吸式双线圈欠压脱扣器电路还包括边沿触发模块，所述边缘触发模块用于检测电压比较模块的触发信号，并输出触发信号。

6.根据权利要求5所述的自吸式双线圈欠压脱扣器电路，其特征在于：所述触发信号为脉宽可调的矩形脉冲信号。

7.根据权利要求6所述的的自吸式双线圈欠压脱扣器电路，其特征在于：所述矩形脉冲信号用于触发控制自吸线圈的开关MOS管。

8.根据权利要求1所述的自吸式双线圈欠压脱扣器电路，其特征在于：所述保持线圈和自吸线圈绕置在一线圈骨架上。

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