CN217904002U - 信号处理电路及电弧故障保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种信号处理电路及电弧故障保护电路。信号处理电路包括：感应取电电源，被配置为与外部母线连接；第一滤波电路，包括：与感应取电电源串联的电容组，并在电容组和感应取电电源之间串联有电感组，其中，电容组包括并联的电容，电感组包括至少一个电感；信息处理电路，包括：与电容组串联的处理芯片，在电容组和处理芯片之间连接有第一电容，其中，处理芯片包括供应端、开关端、正输入端、负输入端、共享端和输出端；以及隔离电路，包括：与处理芯片串联的运放芯片。

Description

信号处理电路及电弧故障保护电路

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，尤其涉及一种信号处理电路及电弧故障保护电路。

背景技术

随着智能家电和网上办公的发展，对于电路的安全隐患的研究愈发重要。由于故障电弧的电阻较大，往往故障电流还没有达到保护电器的动作电流时，故障电弧点处就已经发生打火现象，因此，电弧故障保护装置的需求也日益增加。

但是，经现有的信号处理电路处理后的信号，在用于判断电弧故障中存在难以提取信号特征、干扰较大和所提取的特征在做检测时效果有限等缺点，使得电弧故障保护装置的准确率较低。

实用新型内容

针对于现有的技术问题，本实用新型提供一种信号处理电路及其电弧故障保护电路，用于至少部分解决以上技术问题。

本实用新型提供一种信号处理电路，包括：感应取电电源，被配置为与外部母线连接；第一滤波电路，包括：与所述感应取电电源串联的电容组，并在所述电容组和所述感应取电电源之间串联有电感组，其中，所述电容组包括并联的电容，所述电感组包括至少一个电感；以及信息处理电路，包括：与所述电容组串联的处理芯片，在所述电容组和所述处理芯片之间连接有第一电容，其中，所述处理芯片包括供应端、开关端、正输入端、负输入端、共享端和输出端；隔离电路，包括：与所述处理芯片串联的运放芯片。

根据本实用新型的实施例，所述第一滤波电路还包括：电阻组，所述电阻组的第一端连接在所述电感组和所述信息处理电路之间，所述电阻组的第二端接地，其中，所述电阻组包括至少一个电阻。

根据本实用新型的实施例，所述信息处理电路还包括：与所述第一电容并联的第二电容，在所述第一电容所在支路和所述第二电容所在支路之间连接有接地通路和电阻支路，其中，所述接地通路连接在所述第一电容和所述电容组之间，所述电阻支路连接在所述第一电容和所述处理芯片之间。

根据本实用新型的实施例，所述第一电容所在支路与所述正输入端连接，所述第二电容所在支路与所述负输入端连接，所述共享端接地，所述输出端与运放芯片连接。

根据本实用新型的实施例，所述信息处理电路还包括与所述处理芯片供应端和开关端连接的供电子电路，所述供电子电路包括：第二电阻，所述第二电阻的第一端与外接电源连接；第三电容，所述第三电容的第一端与所述第二电阻的第二端连接，所述第三电容的第二端接地；以及第四电容，与所述第三电容并联在所述第二电阻和所述处理芯片之间；其中，所述处理芯片的供应端和开关端连接在所述第三电容和所述第二电阻之间。

根据本实用新型的实施例，所述感应取电电源被配置为提取所述外部母线的电流信号并将所述电流信号提供给所述信号处理电路。

根据本实用新型的实施例，所述隔离电路还包括：第三电阻，所述第三电阻的第一端与所述运放芯片的输出端连接，所述第三电阻的第二端接地；第六电容，所述第三电阻的第二端经所述第六电容接地。

根据本实用新型的实施例，还包括：第四电阻，设置在所述电容组与所述第一电容之间；以及第五电阻，设置在所述处理芯片与所述运放芯片之间。

根据本实用新型的实施例，所述隔离电路还包括：第五电容，所述第五电容的第一端连接在所述第五电阻和所述运放芯片之间，所述第五电容的第二端接地；以及第六电阻，连接在所述第五电容所在支路和所述运放芯片之间。

本实用新型还提供一种电弧故障保护电路，包括：第一信号处理电路，如上述的信号处理电路；第二信号处理电路，由互感器提取母线电流后进行第二滤波电路、放大电路处理；以及整合处理电路，与所述第一信号处理电路和所述第二信号处理电路连接，被配置为将所述第一信号处理电路的处理信号和所述第二信号处理电路处理后的信号进行整合。

根据本实用新型上述实施例的信号处理电路，通过设置电容组和电感组，组成LC滤波结构，产生谐振，对信号进行LC滤波，将信号的频率在预设频率范围外的部分进行一次滤除处理。第一滤波电路将滤波处理后的信号传递给信息处理电路后，再经信息处理电路处理后，实现了低频信号频率放大的同时实现了对高频信号的压制效果，即将频率处于预设频率范围内的信号进行放大，将频率大于预设频率范围的信号进行压制得到处理信号，隔离电路再通过运放芯片将处理信号传输给外部的应用电路，如电弧故障保护电路，起到隔离输入输出信号和保护外部应用电路的作用。实现了避免其他信号的干扰，筛选、保留和放大对电弧故障检测有用的信号，有助于深入提取电弧故障特征，有助于识别非线性负载故障电弧。

附图说明

图1为本实用新型一实施例信号处理电路的简易电路图；

图2为本实用新型另一实施例的简易结构图。

【附图标记说明】

1：感应取电电源；

2：第一滤波电路；

3：信息处理电路；

4：隔离电路；

21：电感组；

22：电容组；

23：电阻组；

31：供电子电路；

U1：处理芯片；

U2：运放芯片；

C1：第一电容；

C2：第二电容；

C3：第三电容；

C4：第四电容；

C5：第五电容；

C6：第六电容；

C7：第七电容；

C8：第八电容；

R1：第一电阻；

R2：第二电阻；

R3：第三电阻；

R4：第四电阻；

R5：第五电阻；

R6：第六电阻；

R7：第七电阻；

R8：第八电阻；

L1：第一电感；

L2：第二电感；

L3：第三电感；

L4：第四电感。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型作进一步的详细说明。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本实用新型。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。

图1为本实用新型实施例信号处理电路的简易电路图。

如图1所示，本实用新型提供了一种信号处理电路，包括：感应取电电源1、第一滤波电路2、信息处理电路3和隔离电路4。

感应取电电源1被配置为与外部母线连接。第一滤波电路2包括与感应取电电源1串联的电容组22，并在电容组22和感应取电电源1之间串联有电感组21，其中，电容组22包括并联的电容，电感组21包括至少一个电感。信息处理电路3包括与电容组22串联的处理芯片U1，在电容组22和处理芯片U1之间连接有第一电容C1，其中，处理芯片U1包括供应端、开关端、正输入端、负输入端、共享端和输出端。隔离电路4包括与处理芯片U1串联的运放芯片U2。

详细地，感应取电电源1被配置为提取外部母线的电流信号并将电流信号提供给信号处理电路。感应取电电源1通过感应取电技术与外部的母线连接，提取在母线上的信号，如电流信号和电压信号。并将提取的信号传递给第一滤波电路2。第一滤波电路2中的电容组22和电感组21组成LC滤波结构，产生谐振，对信号进行LC滤波，将信号的频率在预设频率范围外的部分进行一次滤除处理。如，感应取电电源1提取信号的高频分量，预设所需频率范围的上下限频率，通过调整LC滤波参数来着重保留所需频率范围内的信号。电容组22可以设置为一个电容也可以设置为由多个电容并联而成，由电感组21可以设置为一个电感也可以设置为由多个电感串联而成。通过设置不同的电容数量，调整适合的滤波参数。如图1所示，电感组21包括4个串联电感，即第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3和第四电感L4；电容组22包括2个并联电容，即第七电容C7和第八电容C8。

第一滤波电路2将滤波处理后的信号传递给信息处理电路3后，信息处理电路3可以实现将低频信号频率放大的同时实现对高频信号的压制效果，即将频率处于预设频率范围内的信号进行放大，将频率大于预设频率范围的信号进行压制得到处理信号。如将上述的所需频率范围内的信号进行放大，将大于上限频率的高频信号进行压制。隔离电路4通过运放芯片U2将处理信号传输给外部的应用电路，如电弧故障保护电路，起到隔离输入输出信号和保护外部应用电路的作用。实现了避免其他信号的干扰，筛选、保留和放大对电弧故障检测有用的信号，有助于深入提取电弧故障特征，有助于识别非线性负载故障电弧。

根据本实用新型的实施例，第一滤波电路2还包括电阻组23，电阻组23的第一端连接在电感组21和信息处理电路3之间，电阻组23的第二端接地，其中，电阻组23包括至少一个电阻。

电阻组23与电容组22连接组成RC滤波结构，对信号进行RC滤波。为了避免部分较低频率的干扰信号传输到第一滤波电路2，通过RC滤波结构将较低频的信号滤除。电阻组23可以设置为一个电阻也可以设置为由多个电阻并联而成。如图1所示，电阻组23包括2个并联电阻，即第七电阻R7和第八电阻R8。

根据本实用新型的实施例，信息处理电路3还包括与第一电容C1并联的第二电容C2，在第一电容C1所在支路和第二电容C2所在支路之间连接有接地通路和电阻支路，其中，接地通路连接在第一电容C1和电容组22之间，电阻支路连接在第一电容C1和处理芯片U1之间。

根据本实用新型的实施例，第一电容C1所在支路与正输入端连接，第二电容C2所在支路与负输入端连接，共享端接地，输出端与运放芯片U2连接。

如图1所示，电阻支路包括第一电阻R1，第一电阻R1连接在第一电容C1和第二电容C2所在支路之间。第一滤波电路2滤波后的信号经过第一电容C1和第二电容C2所在支路被第一电阻R1由电流信号传输模式转换为电压信号传输模式，并经过处理芯片U1的正输入端和负输入端传输到处理芯片U1内部。第一电容C1、第二电容C2和第一电阻R1共同实现高通滤波的效果，滤除低频率的信号。

根据本实用新型的实施例，信息处理电路3还包括与处理芯片U1供应端和开关端连接的供电子电路31，供电子电路31包括第二电阻R2、第三电容C3和第四电容C4。

供电子电路31连接在处理芯片U1的供应端和开关端为处理芯片U1供电。详细地，第二电阻R2的第一端与外接电源连接；第三电容C3的第一端与第二电阻R2的第二端连接，第三电容C3的第二端接地；第四电容C4与第三电容C3并联在第二电阻R2和处理芯片U1之间。其中，处理芯片U1的供应端和开关端连接在第三电容C3和第二电阻R2之间。第三电容C3可以设置为电解电容，在外接电源不稳定的情况下，第三电容C3可以继续为处理芯片U1供电，由于干扰信号一般为高频信号，设置第四电容C4可以起到抗干扰的作用。第二电阻R2、第三电容C3和第四电容C4共同实现了稳定的向处理芯片U1供电。

根据本实用新型的实施例，隔离电路4还包括第三电阻R3和第六电容C6。

第三电阻R3的第一端与运放芯片U2的输出端连接，第三电阻R3的第二端接地，第三电阻R3的第二端经第六电容C6接地。第三电阻R3作为后端限流电阻，可以调整信号处理电路带负载的能力，第三电阻R3可以设置为0欧。通过设置第六电容C6，可以实现过滤隔离电路4输出的信号与接地之间的干扰的效果。

根据本实用新型的实施例，还包括设置在电容组22与第一电容C1之间的第四电阻R4和设置在处理芯片U1与运放芯片U2之间的第五电阻R5。

根据本实用新型的实施例，隔离电路4还包括第五电容C5和第六电阻R6。第五电容C5的第一端连接在第五电阻R5和运放芯片U2之间，第五电容C5的第二端接地；第六电阻R6连接在第五电容C5所在支路和运放芯片U2之间。

第四电阻R4作为第一滤波电路2和信息处理电路3的连接，也可使用0欧电阻代替。第五电阻R5和第五电容C5可以进一步起到滤波作用。第五电阻R5达到限流的效果，起到保护运放芯片U2的作用。

图2为本实用新型另一实施例的简易结构图。

本实用新型还提供了一种电弧故障保护电路，如图2所示，电弧故障保护电路包括第一信号处理电路、第二信号处理电路和整合处理电路。

第一信号处理电路为如上述介绍的信号处理电路；第二信号处理电路由互感器提取母线电流后进行第二滤波电路、放大电路处理；整合处理电路与第一信号处理电路和第二信号处理电路连接，被配置为将第一信号处理电路的处理信号和第二信号处理电路处理后的信号进行整合。

第一信号处理电路和第二信号处理电路提取的信号频率可以分别设置为所需频率，第一信号处理电路的处理信号和第二信号处理电路处理后的信号进行整合后，减小了只依赖于低频信号而导致的误判和漏判，提高整体可靠性。

以上的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、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)

1.一种信号处理电路，其特征在于，包括：

感应取电电源，被配置为与外部母线连接；

第一滤波电路，包括：与所述感应取电电源串联的电容组，并在所述电容组和所述感应取电电源之间串联有电感组，其中，所述电容组包括并联的电容，所述电感组包括至少一个电感；

信息处理电路，包括：与所述电容组串联的处理芯片，在所述电容组和所述处理芯片之间连接有第一电容，其中，所述处理芯片包括供应端、开关端、正输入端、负输入端、共享端和输出端；以及

隔离电路，包括：与所述处理芯片串联的运放芯片。

2.根据权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，所述第一滤波电路还包括：电阻组，所述电阻组的第一端连接在所述电感组和所述信息处理电路之间，所述电阻组的第二端接地，其中，所述电阻组包括至少一个电阻。

3.根据权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，所述信息处理电路还包括：与所述第一电容并联的第二电容，在所述第一电容所在支路和所述第二电容所在支路之间连接有接地通路和电阻支路，其中，所述接地通路连接在所述第一电容和所述电容组之间，所述电阻支路连接在所述第一电容和所述处理芯片之间。

4.根据权利要求3所述的信号处理电路，其特征在于，所述第一电容所在支路与所述正输入端连接，所述第二电容所在支路与所述负输入端连接，所述共享端接地，所述输出端与运放芯片连接。

5.根据权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，所述信息处理电路还包括与所述处理芯片供应端和开关端连接的供电子电路，所述供电子电路包括：

第二电阻，所述第二电阻的第一端与外接电源连接；

第三电容，所述第三电容的第一端与所述第二电阻的第二端连接，所述第三电容的第二端接地；以及

第四电容，与所述第三电容并联在所述第二电阻和所述处理芯片之间；

其中，所述处理芯片的供应端和开关端连接在所述第三电容和所述第二电阻之间。

6.根据权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，所述感应取电电源被配置为提取所述外部母线的电流信号并将所述电流信号提供给所述信号处理电路。

7.根据权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，所述隔离电路还包括：

第三电阻，所述第三电阻的第一端与所述运放芯片的输出端连接，所述第三电阻的第二端接地；

第六电容，所述第三电阻的第二端经所述第六电容接地。

8.根据权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，还包括：

第四电阻，设置在所述电容组与所述第一电容之间；以及

第五电阻，设置在所述处理芯片与所述运放芯片之间。

9.根据权利要求8所述的信号处理电路，其特征在于，所述隔离电路还包括：

第五电容，所述第五电容的第一端连接在所述第五电阻和所述运放芯片之间，所述第五电容的第二端接地；以及

第六电阻，连接在所述第五电容所在支路和所述运放芯片之间。

10.一种电弧故障保护电路，其特征在于，包括：

第一信号处理电路，如权利要求1至9中任一所述的信号处理电路；

第二信号处理电路，由互感器提取母线电流后进行第二滤波电路、放大电路处理；以及

整合处理电路，与所述第一信号处理电路和所述第二信号处理电路连接，被配置为将所述第一信号处理电路的处理信号和所述第二信号处理电路处理后的信号进行整合。

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