CN205657442U - 低压开关及其充电储能电路 - Google Patents

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张红申
卢向东
吴崇德
李秀玉
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Abstract

本实用新型提供了一种低压开关及其充电储能电路，能够使得电路快速恒流充电，并且可靠性更好。其中，该充电储能电路包括：一第一运算放大器，其输入一参考电压，所述第一运算放大器的输出端连接至一三极管或MOS管的基极，所述第一运算放大器的另一输入端连接至所述接地端和所述集电极之间；一第二运算放大器，其一输入端连接至所述三极管或所述MOS管；一MOS管，其门级耦合至所述第二运算放大器的输出端；一二极管，其并联至所述MOS管的源极和漏极之间；一电源，其串联于一限流电阻的一端，所述限流电阻的另一端连接至所述MOS管的漏极；复数个串联的电容器，其一端连接至所述MOS管的源极，所述复数个串联的电容器的另一端接地。

Description

低压开关及其充电储能电路
技术领域
本实用新型涉及低压开关领域，尤其涉及低压开关及其充电储能电路。
背景技术
低压断路器在正常使用情况下出现跳闸时，人们经常手动合闸。但当低压断路器安装在比较特殊的场合，比如电厂，人力合闸操作容易出现触电事故。再比如铁路沿线，人力合闸无法达到。远程控制装置可以解决此问题。
实用新型内容
本实用新型第一方面提供了一种低压开关的充电储能电路，能够使得电路快速恒流充电，并且可靠性更好。其中，该充电储能电路包括：一第一运算放大器，其一输入端输入一参考电压，所述第一运算放大器的输出端连接至一三极管或MOS管的基极，所述第一运算放大器的另一输入端连接至所述接地端和所述集电极之间；一第二运算放大器，其一输入端连接至所述三极管或所述MOS管；一MOS管，其门级耦合至所述第二运算放大器的输出端；一电源，其串联于一限流电阻的一端，所述限流电阻的另一端连接至所述MOS管的漏极；复数个串联的电容器，其一端连接至所述MOS管的源极，所述复数个串联的电容器的另一端接地。
进一步地，所述MOS管是P型MOS管。
进一步地，所述三极管为npn型三极管，所述三极管的集电极接地，所述三极管的发射极连接至第二运算放大器。
进一步地，所述第一运算放大器的输出端和所述三极管的基极之间还串联有一第三电阻。
进一步地，所述三极管的集电极和接地端之间还连接有一第二电阻。
进一步地，所述第二运算放大器和所述三极管的发射极之间具有第一连接点，所述电源和限流电阻之间具有第二连接点，所述第一连接点和第二连接点之间具有第四电阻。
进一步地，所述第二电阻和第四电阻的电阻值相等。
本实用新型第二方面提供了一种低压开关，其中，所述低压开关包括本实用新型第一方面所述的充电储能电路。该充电储能电路能够使得电路快速恒流充电，并且可靠性更好。
附图说明
图1是本实用新型一个具体实施例的充电储能电路的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行说明。
低压断路器的远程控制装置(RCM)可以配合不同的产品(如断路器、漏电保护器等)等进行远程操作，操作距离可以达到1.5公里。远程控制装置通过手柄带动低压断路器进行合闸和断开操作，其功能模块包括电源模块、控制模块、远程控制模块、超级电容模块、电机驱动模块、电机模块。动作执行机构通常为电机，电机正反转动作带动低压断路器的合闸和分闸动作。由于产品体积追求最小，因此限制了电源所能提供功率。电机启动时不能提供大电流，从而造成电机启动速度慢或者启动不起来。现有技术的解决办法是加超级电容，一般可以采用内阻为毫欧级的超级电容实现，在电机启动时由电源和超级电容共同提供电流。
然而，超级电容的充电容易引起下面的问题：首先，超级电容容量较大，电源不能正常启动，超级电容相当于短路，从而造成电源过电流保护，启动不起来；其次，超级电容充电速度较慢，当客户远程操作时，不能及时响应外部操作。
目前超级电容充电造成电源的不能正常启动的问题，通常的解决办法是增加限流电阻，然而会造成限流电阻功耗比较大，因此需要选择功率较大的电阻，但是其体积大，且在充电最后阶段由于压差变小，充电电流不恒定，造成电容充电时间变长。另一种解决办法是增加限流单元，但由于最后电容充电阶段电压差低于一定数值时，不能继续充电到所需要的电压，且限流单元器件也比较占空间。
本实用新型提供了一种低压开关及其充电储能电路，能够使得电路快速恒流充电，并且可靠性更好。
如图1所示，本实用新型提供的低压开关的充电储能电路包括一第一运算放大器U1、一第二运算放大器U2、一P型MOS管M、一二极管D1，一电源以及复数个电容器。下文中以三极管npn为例进行说明，但三极管npn也可被替换成MOS管。此外，下文中以三个电容器第一第一电容器C1、第二电容器C2、第三电容器C3为例进行说明，但是应当理解只要是两个电容器以上则都在本实用新型的保护范围以内。
其中，第一运算放大器U1包括两个输入端和一个输出端，其一输入端输入一参考电压Vref，输出端连接至一三极管npn的基极，三极管npn的集电极接地，第一运算放大器U1的另一输入端连接至所述接地端和三极管npn的集电极之间。第一运算放大器U1的输出端和三极管npn的基极之间还串联有一第三电阻R3。在三极管npn的集电极和接地端之间还连接有一第二电阻R2。其中，参考电压Vref是由单片机MCU提供的。
其中，第二运算放大器U2也包括两个输入端和一个输出端，其输入端连接至三极管npn的发射极，P型MOS管M的门级耦合至第二运算放大器U2的输出端。二极管D1是P型MOS管M的内置二极管。电源P串联于一限流电阻R的一端，限流电阻R的另一端连接至P型MOS管M的漏极。复数个电容器是超级电容，复数个电容器包括串联的第一电容器C1、第二电容器C2和第三电容器C3，第一电容器C1的一端连接至P型MOS管的源极，第三电容器C3的另一端接地。所述P型MOS管的门级和漏极之间还并联有一第一电阻R1。
其中，第二运算放大器U2和所述三极管npn的发射极之间具有第一连接点a，电源P和限流电阻R之间具有第二连接点b，在第一连接点a和第二连接点b之间具有第四电阻R4。
本实用新型还提供了一种低压开关，其中，所述低压开关包括上文所述的充电储能电路。
下面，对充电储能电路的工作原理进行描述。
参考电压Vref为单片机MCU提供的，单片机MCU可以根据需要输出不同的参考电压，参考电压精度尽可达到1％。根据电压跟随器的原理，图1中的V1电压也为Vref，其中，第一运算放大器U1和三极管npn与接地端之间具有第三连接点c，第三连接点的电压就是V1。其中，第二运算放大器U2的输入端和可变电阻R所在的支路上具有第四连接点d。
由于第二电阻R2和第四电阻R4串联，流经第二电阻R2和第四电阻R4的电流相等，由于设定阻值R2＝R4，所以R4上的电压也为V1。因此，R4所经过的电流Iab＝V1/R4。
在开始上电瞬间，第四电阻R4上的电压Vab＝V1，可变电阻R上的电压Ubd＝0V，所以Ud＝Ub，第二运算放大器U2的电压Uda＝Ud-Ua＝V1，第二运算放大器U2的输出电压Ue为零电压。此时，P型的Mos管M导通，假设电源P为10V，则10V的电源依次通过可变电阻R、P型的Mos管M对第一电容C1、第二电容C2、对三电容C3进行充电。随着电流Ibd慢慢增大，其最大电流为V1/R。这是因为当电流大于V1/R时，Uda为负值，Ue输出高电平，P型的Mos管M截止。因此，可变电阻的电流Ibd为V1/R，可变电阻R1的电压也为V1。
综上所述，本实用新型提供的充电储能电路可以保持恒流Vref/R。假设当Vref为0.5V，R为0.5欧时，充电储能电路可以提供的电流为0.5V/0.5Ω＝1A。因此，本实用新型提供的充电储能电路为快速恒流充电，电流为Vref/R。
尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。此外，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求；“包括”一词不排除其它权利要求或说明书中未列出的装置或步骤；“第一”、“第二”等词语仅用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (8)

1.一种低压开关的充电储能电路，其中，包括：
一第一运算放大器(U1)，其一输入端输入一参考电压，所述第一运算放大器(U1)的输出端连接至一三极管或MOS管的基极，所述第一运算放大器(U1)的另一输入端连接至接地端和集电极之间；
一第二运算放大器(U2)，其一输入端连接至所述三极管或所述MOS管；
一MOS管(M)，其门级耦合至所述第二运算放大器(U2)的输出端，所述MOS管(M)的门级和漏极之间还并联有一第一电阻(R1)；
一电源(P)，其串联于一限流电阻(R)的一端，所述限流电阻(R)的另一端连接至所述MOS管(M)的漏极；
复数个串联的电容器(C1，C2，C3)，其一端连接至所述MOS管(M)的源极，所述复数个串联的电容器(C1，C2，C3)的另一端接地。
2.根据权利要求1所述的充电储能电路，其特征在于，所述MOS管(M)是P型MOS管。
3.根据权利要求1所述的充电储能电路，其特征在于，所述三极管(npn)为npn型三极管，所述三极管(npn)的集电极接地，所述三极管(npn)的发射极连接至第二运算放大器(U2)。
4.根据权利要求3所述的充电储能电路，其特征在于，所述第一运算放大器(U1)的输出端和所述三极管(npn)的基极之间还串联有一第三电阻(R3)。
5.根据权利要求3所述的充电储能电路，其特征在于，所述三极管(npn)的集电极和接地端之间还连接有一第二电阻(R2)。
6.根据权利要求5所述的充电储能电路，其特征在于，所述第二运算放大器(U2)和所述三极管(npn)的发射极之间具有第一连接点(a)，所述电源(P)和限流电阻(R)之间具有第二连接点(b)，所述第一连接点(a)和第二连接点(b)之间具有第四电阻(R4)。
7.根据权利要求5所述的充电储能电路，其特征在于，所述第二电阻(R2)和第四电阻(R4)的电阻值相等。
8.一种低压开关，其中，所述低压开关包括权利要求1至7任一项 所述的充电储能电路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111552340A (zh) * 2020-05-08 2020-08-18 深圳市博实结科技有限公司 电流控制电路及装置

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