CN208738159U - 一种基于pwm控制的单线圈脱扣器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及脱扣器技术领域，特别地涉及一种基于PWM控制的单线圈脱扣器。本实用新型公开了一种基于PWM控制的单线圈脱扣器，包括滤波电路、整流电路、取样电路、电源电路、微处理器和PWM驱动电路，所述滤波电路的输入端接输入电源，所述滤波电路的输出端接整流电路的输入端，所述整流电路的输出端分别接电源电路和取样电路的输入端，所述取样电路的输出端接微处理器的采样输入端，所述电源电路分别为微处理器和PWM驱动电路供电，所述微处理器的PWM输出端接PWM驱动电路的控制输入端，所述PWM驱动电路与电磁铁串联后接在整流电路的输出端与地之间。本实用新型结构简单，易于实现，成本低。
Description
技术领域
本实用新型属于脱扣器技术领域，具体地涉及一种基于PWM控制的单线圈脱扣器。
背景技术
脱扣器是与断路器机械上相连的，用以释放保持机构并使断路器自动断开的装置。脱扣器包括分励/合闸脱扣器以及欠压脱扣器，主要在空气断路器和真空断路器中使用，根据检测到的电压信号大小实现断路器的合闸和分闸控制。
分析脱扣器的动作过程，其主要包括两个过程：短时间的大功率激励过程以及长时间的小功率保持过程。要实现这两种过程，现有的脱扣器采用的是通过设计两种电磁线圈来实现不同过程的功率转化过程，如公开专利：CN 104659741A所公开的一种双线圈欠压脱扣器，这种采用两种电磁线圈的方式存在着成本高、结构复杂的缺陷。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种基于PWM控制的单线圈脱扣器用以解决上述存在的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种基于PWM控制的单线圈脱扣器，包括滤波电路、整流电路、取样电路、电源电路、微处理器和PWM 驱动电路，所述滤波电路的输入端接输入电源，所述滤波电路的输出端接整流电路的输入端，所述整流电路的输出端分别接电源电路和取样电路的输入端，所述取样电路的输出端接微处理器的采样输入端，所述电源电路分别为微处理器和PWM驱动电路供电，所述微处理器的PWM输出端接PWM驱动电路的控制输入端，所述PWM驱动电路与电磁铁串联后接在整流电路的输出端与地之间。
进一步的，所述滤波电路为EMC滤波电路。
更进一步的，所述滤波电路为π型EMC滤波电路。
进一步的，所述整流电路采用整流桥堆来实现。
进一步的，所述微处理器为MCU微处理器。
进一步的，所述电源电路包括8V电源电路和3.3V电源电路，所述8V电源电路的输入端接整流电路的输出端，所述8V电源电路的输出端分别为PWM驱动电路和3.3V电源电路供电，所述3.3V电源电路为微处理器供电。
更进一步的，所述3.3V电源电路采用LDO芯片来实现。
进一步的，所述PWM驱动电路包括MOS管Q1和驱动芯片U3，所述MOS管 Q1与电磁铁串联后接在整流电路的输出端与地之间，所述驱动芯片U3的输出端接MOS管Q1的栅极，所述驱动芯片U3的输入端接微处理器的PWM输出端，所述驱动芯片U3的电源端接电源电路的输出端。
更进一步的，所述驱动芯片U3的型号为FAN3111E。
进一步的，所述MOS管Q1为NMOS管。
本实用新型的有益技术效果：
本实用新型通过PWM驱动电路控制单线圈电磁铁的电流，可以实现短时间的大功率激励过程以及长时间的小功率保持过程，采用单线圈，结构简单，降低了电磁铁线圈的设计难度，并且降低了脱扣器的成本，更好地实现脱扣器的性能、功能和定制化的要求。
附图说明
图1为本实用新型具体实施例的结构框图；
图2为本实用新型具体实施例的电路原理图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
一种基于PWM控制的单线圈脱扣器，包括滤波电路1、整流电路2、取样电路3、电源电路4、微处理器5和PWM驱动电路6，所述滤波电路1的输入端接输入电源，所述滤波电路1的输出端接整流电路2的输入端，所述整流电路2 的输出端分别接电源电路4和取样电路3的输入端，所述取样电路3的输出端接微处理器5的采样输入端，所述电源电路4分别为微处理器5和PWM驱动电路6供电，所述微处理器5的PWM输出端接PWM驱动电路6的控制输入端，所述PWM驱动电路6与电磁铁7串联后接在整流电路2的输出端与地之间。
本具体实施例中，所述滤波电路1为EMC滤波电路，用于双向抑制电网和内部电路之间的干扰信号，EMC滤波电路1的输入端接电网的输出，EMC滤波电路1的输出端接整流电路2的输入端。具体的，EMC滤波电路1优选为π型EMC 滤波电路，使用共模电感和电容组成，还包括压敏电阻RV1等其它的抗浪涌干扰元件，具体电路详见图2，此不再细说。当然，在其它实施例中，滤波电路1 也可以采用现有的其它滤波电路来实现，此是本领域技术人员可以轻易实现的，不再细说。
本具体实施例中，所述整流电路2采用整流桥堆来实现，用于将外部输入的交流电压信号转换成直流电压信号。
本具体实施例中，所述微处理器5优选为MCU微处理器U5，价格便宜。
本具体实施例中，所述取样电路3用于将整流电路2输出的高电压转换成微处理器5可以采集的低电压，可以通过电阻网络选择合适的值，具体电路详见图2，此不再细说。
本具体实施例中，所述电源电路4包括8V电源电路和3.3V电源电路，所述8V电源电路的输入端接整流电路2的输出端，所述8V电源电路的输出端分别为PWM驱动电路6和3.3V电源电路供电，所述3.3V电源电路为微处理器5 供电。具体的，8V电源电路采用Microchip公司的LR8电源芯片U1来实现，3.3V 电源电路采用LDO芯片U2来实现，具体电路详见图2，此不再细说。
本具体实施例中，所述PWM驱动电路6包括MOS管Q1和驱动芯片U3，MOS 管Q1优选为NMOS管，驱动芯片U3采用ONSEMI公司的FAN3111E芯片，但不限于此，所述MOS管Q1与电磁铁7的单线圈L2串联后接在整流电路2的输出端与地之间，所述驱动芯片U3的输出端OUT串联电阻R15接MOS管Q1的栅极，所述驱动芯片U3的输入端IN+接MCU微处理器U5的PWM输出端AD5，驱动芯片 U3的电源端VDD接LR8电源芯片U1的输出端Vout，更具体电路详见图2，此不再细说。
工作过程：MCU微处理器U5采样取样电路3的电压值并进行处理得到外部电压大小，在外部电压满足动作电压范围时控制PWM输出给PWM驱动电路6，以驱动电磁铁7；根据采样到的电压大小，确定PWM输出的占空比，以维持基本恒定的激励功率和保持功率，实现短时间的大功率激励过程以及长时间的小功率保持过程。结构简单，降低了电磁铁线圈的设计难度，并且降低了脱扣器的成本，更好地实现脱扣器的性能、功能和定制化的要求。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于PWM控制的单线圈脱扣器，其特征在于：包括滤波电路、整流电路、取样电路、电源电路、微处理器和PWM驱动电路，所述滤波电路的输入端接输入电源，所述滤波电路的输出端接整流电路的输入端，所述整流电路的输出端分别接电源电路和取样电路的输入端，所述取样电路的输出端接微处理器的采样输入端，所述电源电路分别为微处理器和PWM驱动电路供电，所述微处理器的PWM输出端接PWM驱动电路的控制输入端，所述PWM驱动电路与电磁铁串联后接在整流电路的输出端与地之间。
2.根据权利要求1所述的基于PWM控制的单线圈脱扣器，其特征在于：所述滤波电路为EMC滤波电路。
3.根据权利要求2所述的基于PWM控制的单线圈脱扣器，其特征在于：所述滤波电路为π型EMC滤波电路。
4.根据权利要求1所述的基于PWM控制的单线圈脱扣器，其特征在于：所述整流电路采用整流桥堆来实现。
5.根据权利要求1所述的基于PWM控制的单线圈脱扣器，其特征在于：所述微处理器为MCU微处理器。
6.根据权利要求1所述的基于PWM控制的单线圈脱扣器，其特征在于：所述电源电路包括8V电源电路和3.3V电源电路，所述8V电源电路的输入端接整流电路的输出端，所述8V电源电路的输出端分别为PWM驱动电路和3.3V电源电路供电，所述3.3V电源电路为微处理器供电。
7.根据权利要求6所述的基于PWM控制的单线圈脱扣器，其特征在于：所述3.3V电源电路采用LDO芯片来实现。
8.根据权利要求1所述的基于PWM控制的单线圈脱扣器，其特征在于：所述PWM驱动电路包括MOS管Q1和驱动芯片U3，所述MOS管Q1与电磁铁串联后接在整流电路的输出端与地之间，所述驱动芯片U3的输出端接MOS管Q1的栅极，所述驱动芯片U3的输入端接微处理器的PWM输出端，所述驱动芯片U3的电源端接电源电路的输出端。
9.根据权利要求8所述的基于PWM控制的单线圈脱扣器，其特征在于：所述驱动芯片U3的型号为FAN3111E。
10.根据权利要求8所述的基于PWM控制的单线圈脱扣器，其特征在于：所述MOS管Q1为NMOS管。
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