CN207459705U - 一种保护驱动模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种保护驱动模块，属于电子电路技术领域。该保护驱动模块，应用于塑壳断路器，所述塑壳断路器包括：断路器本体和互感器；所述保护驱动模块包括：PCB板以及设置于所述PCB板上的电路接口和驱动电路。所述电路接口用于与所述互感器和所述断路器本体连接，所述驱动电路与所述电路接口连接，所述驱动电路包括：电源电路和比较电路，所述电源电路与所述比较电路连接。所述电源电路用于将所述互感器采集的电压转换为5V的电压为所述比较电路供电。在使用该保护驱动模块时，只需将其接入现有的塑壳断路器中，该保护驱动模块增加了塑壳断路器的可靠性、安全性以及使用寿命等，同时还提高了塑壳断路器的分断能力。

Description

一种保护驱动模块

技术领域

本实用新型属于电子电路技术领域，具体涉及一种保护驱动模块。

背景技术

随着经济和科技的发展，人们对用电的安全需求越来越高，塑壳断路器作为用电安全中的重要元器件，其能够在电流超过跳脱设定后自动切断电流。目前常用的塑壳断路器是通过互感器检测到电流的大小，送到微控制单元进行运算，然后通过与用户设定的电流值进行比较，若大于用户设定电流值时就会驱动电磁执行机构动作，从而实现塑壳断路器的分闸操作。但是在塑壳断路器出现短路的时候，电流会变得很大，通常是额定电流的14-16倍，甚至更高，在通过微控制单元比较运算去实现分闸操作的过程中，塑壳断路器要承受很长时间的大电流，触点容易烧坏。因此，人们对塑壳断路器提出了更高的要求，例如，在安全可靠性、高分断、高精度等方向。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种保护驱动模块，以有效地改善上述问题。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型实施例提供了一种保护驱动模块，应用于塑壳断路器，所述塑壳断路器包括：断路器本体和互感器。所述保护驱动模块包括：PCB板以及设置于所述PCB板上的电路接口和驱动电路。所述电路接口用于与所述互感器和所述断路器本体连接。所述驱动电路与所述电路接口连接，所述驱动电路包括：电源电路和比较电路，所述电源电路与所述比较电路连接。所述电源电路用于将所述互感器采集的电压转换为5V的电压为所述比较电路供电。所述比较电路用于将所述互感器采集的电压与基准电压进行比较，在所述互感器采集的电压大于所述基准电压时，输出高电平，以驱动所述断路器本体分闸。

在本实用新型可选的实施例中，所述比较电路包括：比较器、第一采样电路和第二采样电路，所述第一采样电路与所述比较器的第一输入端连接，所述第二采样电路与所述比较器的第二输入端连接，所述比较器的输出端与所述电路接口连接，所述比较器的输出端还与所述第一输入端连接，所述第一采样电路还与所述电路接口连接，用于对所述互感器采集的电压进行采样，所述第二采样电路还与一第一电源连接，用于对所述第一电源的电压进行采样，所述比较器的电源端与所述电源电路连接。

在本实用新型可选的实施例中，所述第一采样电路包括：第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一电阻和所述第二电阻并联，所述第一电阻的一端与所述电路接口连接，所述第一电阻的另一端分别与所述比较器的第一输入端和所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端接地。

在本实用新型可选的实施例中，所述第二采样电路包括：第四电阻、第五电阻和第一电容，所述第一电容的一端与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述比较器的第二输入端和所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与所述第一电容的另一端连接，所述第五电阻的另一端还接地，所述第四电阻的一端还与所述第一电源连接。

在本实用新型可选的实施例中，所述比较电路还包括：上拉电阻，所述上拉电阻的一端与一第二电源连接，所述上拉电阻的另一端与所述比较器的输出端连接。

在本实用新型可选的实施例中，所述比较电路还包括：第一隔离二极管，所述第一隔离二极管的正极端与所述比较器的输出端连接，所述第一隔离二极管的负极端与电路接口连接。

在本实用新型可选的实施例中，所述电源电路包括：输入电路和转换芯片，所述输入电路与所述转换芯片的输入端连接，所述输入电路还与所述电路接口连接，所述转换芯片的输出端与所述比较电路连接，所述输入电路用于将所述互感器采集的电压转换为12V电压输送给所述转换芯片，所述转换芯片用于将所述12V电压转换为5V电压输出。

在本实用新型可选的实施例中，所述输入电路包括：第二隔离二极管、稳压管和第一储能电容，所述第二隔离二极管的正极与所述电路接口连接，所述第二隔离二极管的负极分别与所述稳压管的一端、所述第一储能电容的一端和所述转换芯片的输入端连接，所述稳压管的另一端接地，所述第一储能电容的另一端接地。

在本实用新型可选的实施例中，所述输入电路还包括：第一滤波电容，所述第一滤波电容的一端与所述第二隔离二极管的负极连接，所述第一滤波电容的另一端接地。

在本实用新型可选的实施例中，所述电源电路还包括：输出滤波储能电路，所述输出滤波储能电路与所述转换芯片的输出端连接。

本实用新型实施例提供的保护驱动模块，在使用该保护驱动模块时，只需将其接入现有的塑壳断路器中，即在已有的塑壳断路器的控制方式(采用微控制单元)的基础上，增加了一个基于纯硬件电路的保护驱动模块。由于该保护驱动模块与已有的控制方式(采用微控制单元)是独立的部分，加之，该保护驱动模块是通过全硬件电路实现的，没有软件部分，使得该控制方式优先于通过采样、处理、运算比较以及发送驱动信号的已有控制方式(采用微控制单元)，因此，增加了该塑壳断路器的可靠性、安全性以及使用寿命等，同时还提高了塑壳断路器的分断能力。其中，具体的过程为，电源电路将互感器采集的电压转换为5V的电压为所述比较电路供电，比较电路将所述互感器采集的电压与基准电压进行比较，在所述互感器采集的电压大于所述基准电压时，输出高电平，以驱动所述断路器本体分闸。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1示出了本实用新型实施例提供的一种保护驱动模块的结构框图。

图2示出了本实用新型实施例提供的一种电路接口的电路原理图。

图3示出了本实用新型实施例提供的一种比较电路的电路原理图。

图4示出了本实用新型实施例提供的一种电源电路的电路原理图。

图标：100-保护驱动模块；110-电路接口；120-驱动电路；121-比较电路；1211-第一采样电路；1212-第二采样电路；122-电源电路；1221-输入电路；1222-输出滤波储能电路。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

由于当前的塑壳断路器都是通过电流互感器来检测电流的大小，并送到微控制单元进行运算，然后通过将该电流与用户设定的电流值进行比较，若大于用户设定电流值时就会驱动电磁执行机构动作，从而实现塑壳断路器的分闸操作。但是在塑壳断路器出现短路的时候，电流会变得很大，通常是额定电流的14-16倍，甚至更高，在通过微控制单元比较运算去实现分闸操作的过程中，塑壳断路器要承受很长时间的大电流，触点容易烧坏。由于，微控制单元在对电流互感器检测到的电流的大小进行运算、比较时，主要是依靠软件(程序)来实现的，在这一过程中需要耗费一定的时长，而且大电流会使得该塑壳断路器的温度上进，进而导致微控制单元的温度上升，从而存在引发运行程序出现乱码的风险。鉴于此，本实用新型提供了一种基于纯硬件电路的保护驱动模块解决上述问题。

鉴于此，本实用新型实施例提供了一种应用于塑壳断路器中的保护驱动模块100，如图1所示。该保护驱动模块100包括：PCB板(图中为示出) 以及设置于所述PCB板上的电路接口110和驱动电路120。其中，所述塑壳断路器包括：断路器本体和互感器(图中未示出)。

其中，在使用该保护驱动模块100时，只需将其接入现有的塑壳断路器中，即在已有的塑壳断路器的控制方式(采用微控制单元)的基础上，增加了一个基于纯硬件电路的保护驱动模块100。由于该保护驱动模块100 与已有的控制方式(采用微控制单元)是独立的部分，加之，该保护驱动模块100是通过全硬件电路实现的，没有软件部分，使得该控制方式优先于通过采样、处理、运算比较以及发送驱动信号的已有控制方式(采用微控制单元)，因此，增加了该塑壳断路器的可靠性、安全性以及使用寿命等，同时还提高了塑壳断路器的分断能力。

其中，所述PCB板用于安装电路接口110以及驱动电路120，使得电路接口110以及驱动电路120均集成于该PCB板上，减小了体积，增强了实用性及适用性。可选地，该电路接口110以及驱动电路120均安装于该PCB 板的同一侧面，例如，正面。其中，该PCB板可以选用目前市面上常实用的电路板来替代，例如，陶瓷电路板、氧化铝陶瓷电路板，氮化铝陶瓷电路板等等，因此不能将其理解成是对本实用新型的限制。

所述电路接口110用于与互感器和断路器本体连接，即便于接入现有的塑壳断路器中，换句话说，在对现有的塑壳断路器进行改动时，只需将该电路接口110与互感器和短路器本体中的线圈连接即可，改动小。此外，该电路接口110还与驱动电路120连接，以便利用互感器采集的电压，以及驱动断路器本体进行分闸操作。其中，该电路接口110的电路原理图如图2所示，图2中的端口Vin用于与驱动电路120连接，以及还用于与互感器连接；端口Port1用于与驱动电路120连接，以及还用于与断路器本体连接。

所述驱动电路120与所述电路接口110连接，该驱动电路120用于根据互感器采集的电压去驱动断路器本体进行分闸操作。本实施例中，如图1 所示，所述驱动电路120包括：比较电路121和电源电路122。

其中，所述比较电路121与电路接口110连接，以及与电源电路122 连接。所述比较电路121用于将所述互感器采集的电压与基准电压进行比较，在所述互感器采集的电压大于所述基准电压时，输出高电平，以驱动所述断路器本体分闸。于本实施例中，可选地，如图3所示，该比较电路 121包括：比较器U1、第一采样电路1211和第二采样电路1212。

所述第一采样电路1211与所述电路接口110连接，以及还与所述比较器U1的第一输入端连接，用于对所述互感器采集的电压进行采样分压。于本实施例中，可选地，如图3中的左上方虚线框所示，所述第一采样电路 1211包括：第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3。所述第一电阻R1和所述第二电阻R2并联，所述第一电阻R1的一端与所述电路接口110连接，所述第一电阻R1的另一端分别与所述比较器U1的第一输入端和所述第三电阻R3的一端连接，所述第三电阻R3的另一端接地。

所述第二采样电路1212与所述比较器U1的第二输入端连接，以及还与一第一电源连接，用于采样所述第一电源的电压。于本实施例中，可选地，如图3中的左下方虚线框所示，所述第二采样电路1212包括：第四电阻R4、第五电阻R5和第一电容C1。所述第一电容C1的一端与所述第四电阻R4的一端连接，所述第四电阻R4的另一端与所述比较器U1的第二输入端和所述第五电阻R5的一端连接，所述第五电阻R5的另一端与所述第一电容C1的另一端连接，所述第五电阻R5的另一端还接地，所述第四电阻 R4的一端还与所述第一电源连接。其中，该第一电源的电压可以根据实际需要进行选定，例如，5V、12V等。此外，该第一电源可以是外加电源，也可以是采用比较器U1的电压源。其中，可以理解的是，图3中仅示出了采用比较器U1的电压源的情形，因此并不仅将其理解成是对本实用新型的限制。

所述比较器U1的第一输入端与所述第一采样电路1211连接，所述比较器U1的第二输入端与所述第二采样电路1212连接，该第一输入端还与比较器U1的输出端连接，进一步地，该输出端经过一反馈电阻R6与第一输入端连接。此外，该输出端还与电路接口110连接，以及还经一上拉电阻R7与第二电源连接，以便驱动所述断路器本体分闸，进一步地，该比较器U1将第一采样电路1211经第一输入端输入的电压(比较电压)与第二采样电路1212经第二输入端输入的电压(基准电压)比较，当第一采样电路1211采样的电压(比较电压)小于或等于第二采样电路1212采样的电压(基准电压)时，输出低电平；当第一采样电路1211采样的电压(比较电压)大于第二采样电路1212采样的电压(基准电压)时，输出高电平，以驱动所述断路器本体分闸。其中，该第二电源的电压可以根据实际需要来设定，例如，12V。此外，该第二电源可以是外加电源，也可以是电源电路122提供的电源。

其中，高电平是相对于低电平而言的，其中，低电平表示电压值低于第一数值的电压，第一数值为行业内的一个常用数值。例如，一般对于TTL 电路来说，第一数值为0.0V-0.4V，而对于CMOS电路来说，第一数值为 0.0-0.1V。高电平表示电压值高于第二数值的电压，第二数值为行业内的一个常用数值。例如，一般对于TTL电路来说，第二数值为2.4V-5.0V，而对于CMOS电路来说，第二数值为4.99-5.0V。

其中，为了避免断路器本体中的电能经电路接口110反灌到该比较电路121中，可选地，该比较电路121还包括:第一隔离二极管D1。所述第一隔离二极管D1的正极端与所述比较器U1的输出端连接，所述第一隔离二极管D1的负极端与电路接口110连接，进一步地，该比较器U1的输出端还经一电阻R8与第一隔离二极管D1的正极端连接。

其中，作为一种可选的方式，上述中的第一输入端为同向输入端，第二输入端为反向输入端。

所述电源电路122与所述电路接口110连接，以及还与比较电路121 连接，用于将所述互感器采集的电压转换为5V的电压为所述比较电路121 供电。本实施例中，可选地，如图4所示，所述电源电路122包括：输入电路1221和转换芯片U2。

所述输入电路1221与所述转换芯片U2的输入端连接，以及还与所述电路接口110电路，用于将所述互感器采集的电压转换为12V电压输送给所述转换芯片U2。本实施例中，可选地，如图4中的左方虚线框所示，所述输入电路1221包括：第二隔离二极管D2、稳压管D3和第一储能电容C2。所述第二隔离二极管D2的正极与所述电路接口110连接，所述第二隔离二极管D2的负极分别与所述稳压管D3的一端、所述第一储能电容C2的一端和所述转换芯片U2的输入端连接，进一步地，该第二隔离二极管D2的负极经一电阻R9分别与所述稳压管D3的一端、所述第一储能电容C2的一端和所述转换芯片U2的输入端连接。所述稳压管D3的另一端接地，所述第一储能电容C2的另一端接地。此外，该输入电路1221还可以包括：第一滤波电容C3，所述第一滤波电容C3的一端与所述第二隔离二极管D2的负极连接，所述第一滤波电容C3的另一端接地。其中，该稳压管D3为12V 的稳压管，能将经第二隔离二极管D2输入的电压稳压在12V左右。

所述转换芯片U2的输入端与输入电路1221连接，其输出端与比较电路121连接，该转换芯片U2用于将所述12V电压转换为5V电压输出为比较器U1供电。

为了使该转换芯片U2输出的电压平缓，无纹波，可选地，如图4中的右方虚线框所示，该所述电源电路122还包括：输出滤波储能电路1222，所述输出滤波储能电路1222与所述转换芯片U2的输出端连接，进一步地，该输出滤波储能电路1222包括：第二储能电容C4和第二滤波电容C5。该转换芯片U2的输出端分别与第二储能电容C4的一端、第二滤波电容C5的一端以及和比较器U1的电源端连接，第二储能电容C4的另一端以及第二滤波电容C5的另一端均接地。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种保护驱动模块，其特征在于，应用于塑壳断路器，所述塑壳断路器包括：断路器本体和互感器；所述保护驱动模块包括：

PCB板；

设置于所述PCB板上的电路接口，所述电路接口用于与所述互感器和所述断路器本体连接；

以及设置于所述PCB板上的驱动电路，所述驱动电路与所述电路接口连接，所述驱动电路包括：电源电路和比较电路，所述电源电路与所述比较电路连接；

所述电源电路用于将所述互感器采集的电压转换为5V的电压为所述比较电路供电；

所述比较电路用于将所述互感器采集的电压与基准电压进行比较，在所述互感器采集的电压大于所述基准电压时，输出高电平，以驱动所述断路器本体分闸。

2.根据权利要求1所述的保护驱动模块，其特征在于，所述比较电路包括：比较器、第一采样电路和第二采样电路，所述第一采样电路与所述比较器的第一输入端连接，所述第二采样电路与所述比较器的第二输入端连接，所述比较器的输出端与所述电路接口连接，所述比较器的输出端还与所述第一输入端连接，所述第一采样电路还与所述电路接口连接，用于对所述互感器采集的电压进行采样，所述第二采样电路还与一第一电源连接，用于对所述第一电源的电压进行采样，所述比较器的电源端与所述电源电路连接。

3.根据权利要求2所述的保护驱动模块，其特征在于，所述第一采样电路包括：第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一电阻和所述第二电阻并联，所述第一电阻的一端与所述电路接口连接，所述第一电阻的另一端分别与所述比较器的第一输入端和所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端接地。

4.根据权利要求2所述的保护驱动模块，其特征在于，所述第二采样电路包括：第四电阻、第五电阻和第一电容，所述第一电容的一端与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述比较器的第二输入端和所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与所述第一电容的另一端连接，所述第五电阻的另一端还接地，所述第四电阻的一端还与所述第一电源连接。

5.根据权利要求2所述的保护驱动模块，其特征在于，所述比较电路还包括：上拉电阻，所述上拉电阻的一端与一第二电源连接，所述上拉电阻的另一端与所述比较器的输出端连接。

6.根据权利要求2任意一项所述的保护驱动模块，其特征在于，所述比较电路还包括：第一隔离二极管，所述第一隔离二极管的正极端与所述比较器的输出端连接，所述第一隔离二极管的负极端与电路接口连接。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的保护驱动模块，其特征在于，所述电源电路包括：输入电路和转换芯片，所述输入电路与所述转换芯片的输入端连接，所述输入电路还与所述电路接口连接，所述转换芯片的输出端与所述比较电路连接，所述输入电路用于将所述互感器采集的电压转换为12V电压输送给所述转换芯片，所述转换芯片用于将所述12V电压转换为5V电压输出。

8.根据权利要求7所述的保护驱动模块，其特征在于，所述输入电路包括：第二隔离二极管、稳压管和第一储能电容，所述第二隔离二极管的正极与所述电路接口连接，所述第二隔离二极管的负极分别与所述稳压管的一端、所述第一储能电容的一端和所述转换芯片的输入端连接，所述稳压管的另一端接地，所述第一储能电容的另一端接地。

9.根据权利要求8所述的保护驱动模块，其特征在于，所述输入电路还包括：第一滤波电容，所述第一滤波电容的一端与所述第二隔离二极管的负极连接，所述第一滤波电容的另一端接地。

10.根据权利要求7所述的保护驱动模块，其特征在于，所述电源电路还包括：输出滤波储能电路，所述输出滤波储能电路与所述转换芯片的输出端连接。