CN216599132U

CN216599132U - 一种台区拓扑识别电流信号的发送电路

Info

Publication number: CN216599132U
Application number: CN202122740066.2U
Authority: CN
Inventors: 崔健; 董海涛; 王宪贤; 金飞
Original assignee: Qingdao Eastsoft Communication Technology Co Ltd
Current assignee: Qingdao Eastsoft Communication Technology Co Ltd
Priority date: 2021-11-10
Filing date: 2021-11-10
Publication date: 2022-05-24
Anticipated expiration: 2031-11-10

Abstract

本实用新型涉及一种台区拓扑识别电流信号的发送电路，包括隔离电路、驱动电源电路、MOS开关电路和限流电路；隔离电路的输入端与MCU的PWM信号输出端连接，MOS开关电路中，MOS管V1的栅极经电阻R5与隔离电路的输出负极连接，所述MOS管V1的栅极还与三极管V3的发射极连接，三极管V3的基极与隔离电路的输出负极连接，三极管V3的基极还经电阻R9接地，三极管V3的集电极接地；MOS管V1的漏极与电源正极连接；MOS管V1的源极经电阻R8接地，还经电阻R6与三极管V4的基极连接，所述MOS管V1的栅极还经电阻R3与三极管V4的集电极连接，三极管V4的发射极接地。本实用新型可靠性更高，电路结构简单，可以提高工作寿命。

Description

一种台区拓扑识别电流信号的发送电路

技术领域

本实用新型属于电力通信技术领域，具体涉及一种台区拓扑识别电流信号的发送电路。

背景技术

随着电网智能化建设的发展，各地区电网要求实现台区拓扑识别功能。现有的拓扑识别主要为在表箱处将一个电流脉冲信号注入到电网中，一般是在过零信号附近注入，变压器或者分支开关箱监听这个电流信号，然后判断表箱和变压器、分支箱之间的关系。现有技术中，在电流脉冲信号注入时，主要通过可控硅等开关器件实现电流发送，发送信号为电流脉冲信号，一般在过零信号附近发送信号，通过短路LN实现脉冲电流发送。该方案对开关时间点的判断要求比较高，一旦开关时间不对很容易产生大电流，发热量巨大，容易损坏器件；此外，现有技术的发送模块电路结构复杂，需要过零电路等外围电路，发热量大，对开关器件的要求极高，因而成本较高，而且，其体积较大，不利于集成。

实用新型内容

本实用新型克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种结构简单、工作稳定的台区拓扑识别电流信号的发送电路。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种台区拓扑识别电流信号的发送电路，包括隔离电路、驱动电源电路、MOS开关电路和限流电路；

所述驱动电源电路用于将LN侧电压转换为直流电压后进行供电；

所述隔离电路的输入端与MCU的PWM信号输出端连接，输出端与MOS开关电路连接，所述MOS开关电路包括MOS管V1、电阻R5、电阻R9和三极管V3，所述MOS管V1的栅极经电阻R5与隔离电路的输出负极连接，所述MOS管V1的栅极还与三极管V3的发射极连接，三极管V3的基极与隔离电路的输出负极连接，三极管V3的基极还经电阻R9接地，三极管V3 的集电极接地；MOS管V1的漏极与驱动电源电路电源正极连接；

所述限流电路包括电阻R8、电阻R3、电阻R6和三极管V4，所述MOS管V1的源极经电阻R8接地，还经电阻R6与三极管V4的基极连接，所述MOS管V1的栅极还经电阻R3与三极管V4的集电极连接，三极管V4的发射极接地。

所述限流电路还包括电阻R2，所述驱动电源电路包括整流芯片BR1，电阻R1、电容C1 和稳压管TS1，电压转换芯片的第一输入端通过电阻R2与火线L连接，第二输入端与零线N 连接，输出正极经电阻R1、电容C1后接地，输出负极接地；稳压管TS1并联连接在电容C1两端；所述括整流芯片BR1的输出正极还通过电阻R1与隔离电路的输出正极连接，用于给隔离电路的输出端供电。

所述的一种台区拓扑识别电流信号的发送电路，还包括硬件超时防护电路，所述硬件超时防护电路，所述超时防护电路包括MOS管V5、电阻R7、电容C2和三极管V2，所述MOS管V5的栅极通过电阻R7与三极管V3的基极连接，MOS管V5的漏极与三极管V4的集电极连接，MOS管V5的源极接地，电容C2并联连接在MOS管V5的栅极和源极之间。

所述隔离电路包括电阻R4和光耦E1，所述光耦E1的输入正极与电源正极连接，输入负极通过电阻R4与MCU的PWM信号输出端连接，输出正极与电容C1的正极连接，输出负极与MOS管V1的栅极连接。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本实用新型提供了一种台区拓扑识别电流信号的发送电路，通过隔离电路和驱动电路控制MOS管开关，可以使主控芯片输出PWM波形在LN上产生特征电流信号，特征电流信号的产生不需要判断过零点，因此，不需要设置过零检测电路、CT检测电路，而且器件价格较低，保护电路完整，可靠性更高，电路结构简单，使得电流发送模块可以做的很小，可以应用于各类需要实现拓扑识别的产品中。

2、本实用新型中，限流电路使用恒流和恒阻两种方式同时控制电流信号，可以有效控制发送电路的发热量，同时保证电阻和MOS管发热均匀，共同分担瞬间发送的大功率，提高元器件和模块的工作寿命。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种台区拓扑识别电流信号的发送电路的电路原理图；

图2为现有技术中的电流发送电路发送的信号实测图；

图3为本实用新型中的电流发送电路发送的信号实测图。

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的一部分实施例，而不是全部的实施例；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。

如图1所示，本发明实施例提供了一种台区拓扑识别电流信号的发送电路，包括隔离电路、驱动电源电路、MOS开关电路和限流电路。

其中，所述驱动电源电路用于将LN侧电压转换为直流电压后进行供电；所述括整流芯片BR1的输出正极还通过电阻R1与隔离电路的输出正极连接，用于给隔离电路的输出端供电。R1用于限流，LN上的高电压整流后通过R1的限流给C1充电，由于稳压管TS1的存在，可以控制C1的电压稳定在稳压管TS1的导通电压，用于驱动MOS管的栅极。

所述隔离电路包括电阻R4和光耦E1，所述光耦E1的输入正极与电源正极连接，输入负极通过电阻R4与MCU的PWM信号输出端连接，输出正极与电容C1的正极连接，输出负极与MOS管V1的栅极连接。MCU的PWM信号通过光耦进行隔离，用于控制后面强电侧的MOS 栅极开关生成PWM电流信号。

所述MOS开关电路包括MOS管V1、电阻R5、电阻R9和三极管V3，所述MOS管V1的栅极经电阻R5与隔离电路的输出负极连接，所述MOS管V1的栅极还与三极管V3的发射极连接，三极管V3的基极与隔离电路的输出负极连接，三极管V3的基极还经电阻R9接地，三极管V3的集电极接地；MOS管V1的漏极与驱动电源电路电源正极连接。当隔离电路中的光耦E1导通后MOS管V1栅极高电平，MOS管V1快速导通，当光耦E1关闭后，三极管V3的基极电压被电阻R9拉低，三极管V3导通，MOS管V1的栅极电压迅速下降，加速MOS管V1 关闭，这样可以保证MCU芯片输出的PWM波形在强电侧准确生成电流信号。

所述限流电路包括电阻R8、电阻R3、电阻R6和三极管V4，所述MOS管V1的源极经电阻R8接地，还经电阻R6与三极管V4的基极连接，所述MOS管V1的栅极还经电阻R3与三极管V4的集电极连接，三极管V4的发射极接地。电阻R8、电阻R6和三极管V4构成一个恒流电路，当流经电阻R8的电流过大时，电阻R8两端电压会上升，当电压大于三极管V4 的Vbe导通电压时，三极管V4导通，MOS管V1的栅极电压会被拉低，MOS管V1关闭，进而限值电流大小。同时通过三极管V4和MOS管V1的热耦合可以提供过温度防护，温度过高时 Vbe下降，限流值下降，起到反馈调节作用。

进一步地，本实施例中，所述限流电路还包括电阻R2，电阻R2为大封装电阻，当MOS导通时，电阻R2可以通过本身的阻值限制电流大小。所述驱动电源电路包括整流芯片BR1，电阻R1、电容C1和稳压管TS1，电压转换芯片的第一输入端通过电阻R2与火线L连接，第二输入端与零线N连接，输出正极经电阻R1、电容C1后接地，输出负极接地；稳压管TS1 并联连接在电容C1两端。所述驱动电源电路中，电阻R1用于限流，LN上的高电压整流后通过电阻R1的限流给电容C1充电，由于稳压管TS1的存在，可以控制电容C1的电压稳定在稳压管TS1的导通电压，用于驱动MOS管的栅极。

具体地，本实施例中，整流芯片BR1的型号为：MBL10SA.

进一步地，本实施例的一种台区拓扑识别电流信号的发送电路，还包括硬件超时防护电路，所述超时防护电路包括MOS管V5、电阻R7、电容C2和三极管V2，所述MOS管V5的栅极通过电阻R7与三极管V3的基极连接，MOS管V5的漏极与三极管V4的集电极连接，MOS 管V5的源极接地，电容C2并联连接在MOS管V5的栅极和源极之间。电阻R7和电容C2为 RC延时电路，光耦导通时，电流流经电阻R7给电容C2充电，电容C2上的电压达到MOS管V5导通电压时，MOS管V5导通，MOS管V1被关闭，起到超时防护功能；由于发送的特征波形为PWM波形，正常工作时MOS管的导通时间很短，当因为软件或者硬件问题导致光耦长时间导通时，该硬件超时防护电路会发挥保护作用，关闭电流输出。

综上所述，本实用新型提供了一种台区拓扑识别电流信号的发送电路，通过隔离电路和驱动电路控制MOS管开关，可以使主控芯片输出PWM波形在LN上产生特征电流信号，特征电流信号的产生不需要判断过零点，因此，不需要设置过零检测电路、CT检测电路，而且器件价格较低，保护电路完整，可靠性更高，电路结构简单，使得电流发送模块可以做的很小，可以应用于各类需要实现拓扑识别的产品中。此外，该电路包括限流电路，使用恒流和恒阻两种方式同时控制电流信号，可以有效控制发送电路的发热量，同时保证电阻和MOS管发热均匀，共同分担瞬间发送的大功率，提高元器件和模块的工作寿命。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种台区拓扑识别电流信号的发送电路，其特征在于，包括隔离电路、驱动电源电路、MOS开关电路和限流电路；

所述隔离电路的输入端与MCU的PWM信号输出端连接，输出端与MOS开关电路连接，所述MOS开关电路包括MOS管V1、电阻R5、电阻R9和三极管V3，所述MOS管V1的栅极经电阻R5与隔离电路的输出负极连接，所述MOS管V1的栅极还与三极管V3的发射极连接，三极管V3的基极与隔离电路的输出负极连接，三极管V3的基极还经电阻R9接地，三极管V3的集电极接地；MOS管V1的漏极与驱动电源电路电源正极连接；

2.根据权利要求1所述的一种台区拓扑识别电流信号的发送电路，其特征在于，所述限流电路还包括电阻R2，所述驱动电源电路包括整流芯片BR1，电阻R1、电容C1和稳压管TS1，电压转换芯片的第一输入端通过电阻R2与火线L连接，第二输入端与零线N连接，输出正极经电阻R1、电容C1后接地，输出负极接地；稳压管TS1并联连接在电容C1两端；所述括整流芯片BR1的输出正极还通过电阻R1与隔离电路的输出正极连接，用于给隔离电路的输出端供电。

3.根据权利要求1所述的一种台区拓扑识别电流信号的发送电路，其特征在于，还包括硬件超时防护电路，所述硬件超时防护电路包括MOS管V5、电阻R7、电容C2和三极管V2，所述MOS管V5的栅极通过电阻R7与三极管V3的基极连接，MOS管V5的漏极与三极管V4的集电极连接，MOS管V5的源极接地，电容C2并联连接在MOS管V5的栅极和源极之间。

4.根据权利要求1所述的一种台区拓扑识别电流信号的发送电路，其特征在于，所述隔离电路包括电阻R4和光耦E1，所述光耦E1的输入正极与电源正极连接，输入负极通过电阻R4与MCU的PWM信号输出端连接，输出正极与电容C1的正极连接，输出负极与MOS管V1的栅极连接。