CN219554575U - 一种适用于家用配电柜的单相灭弧式限流保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供出，其能够快速实现限流分断，该单相灭弧式限流保护装置包括单片机、以及分别与单片机连接的通信单元、显示单元、大功率单相IGBT开关单元和单相过流检测单元，第一比较器的同相端连接第19电阻后接入5V的额定电压端，第一比较器的同相端连接第22电阻；第一比较器的正电源端接入5V的额定电压端，第一比较器的正电源端接入第12电容后接地；第一比较器的输入端连接到第5二极管，第5二极管连接到单片机，第5二极管连接第21电阻后接入5V的额定电压端，第5二极管连接到第3二极管后连接到第二比较器的输出端；第二比较器的反相端连接至并联的第25电阻和第15电容连接处。

Description

一种适用于家用配电柜的单相灭弧式限流保护装置

技术领域

本实用新型涉及家用配电柜安全领域，具体而言，涉及一种适用于家用配电柜的单相灭弧式限流保护装置。

背景技术

随着家用电器越来越多，如在现有居民供电体系的基础上慢速充电桩等等，若家用配电柜依旧采用原有的断路器，实现过流分断，其在短路发生时，反应速度慢，已经不能满足居民用电安全需求，容易发生火灾。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于家用配电柜的单相灭弧式限流保护装置，其能够适用于家用配电柜安全保护，快速实现限流分断以满足当今需求。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种适用于家用配电柜的单相灭弧式限流保护装置，该单相灭弧式限流保护装置包括单片机、以及分别与单片机连接的通信单元、显示单元、大功率单相IGBT开关单元和单相过流检测单元，单相过流检测单元包括：第一比较器，第一比较器的同相端连接第13电容后接地，第一比较器的同相端连接第19电阻后接入5V的额定电压端，第一比较器的同相端连接第22电阻，第22电阻连接一并联的第25电阻和第15电容后接地；第一比较器的正电源端接入5V的额定电压端，第一比较器的正电源端接入第12电容后接地；第一比较器的负电源端接地；第一比较器的输入端连接到第5二极管，第5二极管连接到单片机，第5二极管连接第21电阻后接入5V的额定电压端，第5二极管连接到第3二极管后连接到第二比较器的输出端；第二比较器的反相端连接至并联的第25电阻和第15电容连接处。

在本实用新型的较佳实施例中，上述第一比较器和第二比较器的型号为TLV3502。

在本实用新型的较佳实施例中，上述第19电阻、第25电阻为1KΩ电阻，第13电容、第15电容为2.2uF/25V电容，第21电阻、第22电阻为5.1Ω电阻，第12电容为0.1uF/50V。

在本实用新型的较佳实施例中，上述大功率单相IGBT开关单元包括依次连接的IGBT驱动电路和单相IGBT开关电路，IGBT驱动电路连接单片机。

在本实用新型的较佳实施例中，上述单片机型号为STM32F103。

本实用新型实施例的有益效果是：在本实用新型中的单相灭弧式限流保护装置设置有大功率单相IGBT开关单元和单相过流检测单元，通过单相过流检测单元检测到过流后，将信号传输至单片机，然后由大功率单相IGBT开关控制负载通断，从而在电路出现短路后的150us时间内快速实现限流分断，使得短路电流不再剧增，短路点也不会发生危险火花和金属粒子的喷发，从而避免电气火灾的发生。本技术方案中的大功率单相IGBT开关单元和单相过流检测单元更适用于民用配电箱、配电柜保护，其适用电流为40A、电压220V。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例单相灭弧式限流保护装置连接框图；

图2为本实用新型实施例单相过流检测单元的电路图；

图3为本实用新型实施例IGBT驱动电路的电路图；

图4为本实用新型实施例的电源部分的AC-DC模块电路图。

图标：单片机100、通信单元200、显示单元300、大功率单相IGBT开关单元400、单相过流检测单元500、第一比较器U6A、第13电容C13、第19电阻R19、第22电阻R22、第25电阻R25、第15电容C15、第12电容C12、第5二极管D5、第25电阻R25、第15电容C15、IGBT驱动电路410、单相IGBT开关电路420、模块电源U3、电压互感器L1、热敏电阻R17、第一电容CX1、保险丝F1、极性电容CT1、第11电容C11。

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”、“竖直”、“水平”、“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。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

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。

第一实施例

请参见图1，本实施例提供一种适用于家用配电柜的单相灭弧式限流保护装置，该单相灭弧式限流保护装置包括单片机100、以及分别与单片机100连接的通信单元200、显示单元300、大功率单相IGBT开关单元400和单相过流检测单元500。

在本实施例中的单相过流检测单元500用于检测线路是否存在短路过流情况，若存在，将信号传输至单片机100，单片机100控制大功率单相IGBT开关单元400做出响应，切断负载；然后通过通信单元200向上传输报警信号。显示单元300负责报警指示。

具体的，本实施例中的单相过流检测单元500包括：第一比较器U6A，第一比较器U6A的同相端连接第13电容C13后接地，第一比较器U6A的同相端连接第19电阻R19后接入5V的额定电压端，第一比较器U6A的同相端连接第22电阻R22，第22电阻R22连接一并联的第25电阻R25和第15电容C15后接地；第一比较器U6A的正电源端接入5V的额定电压端，第一比较器U6A的正电源端接入第12电容C12后接地；第一比较器U6A的负电源端接地；第一比较器U6A的输入端连接到第5二极管D5，第5二极管D5连接到单片机100，第5二极管D5连接第21电阻R21后接入5V的额定电压端，第5二极管D5连接到第3二极管D3后连接到第二比较器U6B的输出端；第二比较器U6B的反相端连接至并联的第25电阻R25和第15电容C15连接处。

第一比较器U6A和第二比较器U6B的型号为TLV3502。第19电阻R19、第25电阻R25为1KΩ电阻，第13电容C13、第15电容C15为2.2uF/25V电容，第21电阻R21、第22电阻R22为5.1Ω电阻，第12电容C12为0.1uF/50V。

具体的，请参见图3和图4，大功率单相IGBT开关单元400包括依次连接的IGBT驱动电路410和单相IGBT开关电路420，IGBT驱动电路410连接单片机100。本实施例中的仅设置一组IGBT驱动电路410和单相IGBT开关电路420，使其与单相过流检测单元500匹配，其适用电流为40A、电压220V。

具体的，本实施例中的单片机100型号为STM32F103。

本实施例中的电源部分，其包括型号为LD10-23B15R2的AC-DC模块电源U3，模块电源U3的交流端连接有电压互感器L1、以及并联的热敏电阻R17和第一电容CX1、1A250V慢熔断方形保险丝F1；模块电源U3的直流端连接有并联的极性电容CT1和第11电容C11；其用于增强滤波，优化单相灭弧式限流保护。

综上所述，在本实用新型中的单相灭弧式限流保护装置设置有大功率单相IGBT开关单元400和单相过流检测单元500，通过单相过流检测单元500检测到过流后，将信号传输至单片机100，然后由大功率单相IGBT开关控制负载通断，从而在电路出现短路后的150us时间内快速实现限流分断，使得短路电流不再剧增，短路点也不会发生危险火花和金属粒子的喷发，从而避免电气火灾的发生。本技术方案中的大功率单相IGBT开关单元400和单相过流检测单元500更适用于民用配电箱、配电柜保护，其适用电流为40A、电压220V。

本说明书描述了本实用新型的实施例的示例，并不意味着这些实施例说明并描述了本实用新型的所有可能形式。应理解，说明书中的实施例可以多种替代形式实施。附图无需按比例绘制；可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。公开的具体结构和功能细节不应当作限定解释，仅仅是教导本领域技术人员以多种形式实施本实用新型的代表性基础。本领域内的技术人员应理解，参考任一附图说明和描述的多个特征可以与一个或多个其它附图中说明的特征组合以形成未明确说明或描述的实施例。说明的组合特征提供用于典型应用的代表实施例。然而，与本实用新型的教导一致的特征的多种组合和变型可以根据需要用于特定应用或实施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，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 (5)

1.一种适用于家用配电柜的单相灭弧式限流保护装置，其特征在于，所述单相灭弧式限流保护装置包括单片机、以及分别与所述单片机连接的通信单元、显示单元、大功率单相IGBT开关单元和单相过流检测单元，所述单相过流检测单元包括：第一比较器，第一比较器的同相端连接第13电容后接地，所述第一比较器的同相端连接第19电阻后接入5V的额定电压端，第一比较器的同相端连接第22电阻，所述第22电阻连接一并联的第25电阻和第15电容后接地；所述第一比较器的正电源端接入5V的额定电压端，所述第一比较器的正电源端接入第12电容后接地；所述第一比较器的负电源端接地；所述第一比较器的输入端连接到第5二极管，所述第5二极管连接到单片机，所述第5二极管连接第21电阻后接入5V的额定电压端，所述第5二极管连接到第3二极管后连接到第二比较器的输出端；所述第二比较器的反相端连接至并联的所述第25电阻和第15电容连接处。

2.根据权利要求1所述的适用于家用配电柜的单相灭弧式限流保护装置，其特征在于，所述第一比较器和所述第二比较器的型号为TLV3502。

3.根据权利要求1所述的适用于家用配电柜的单相灭弧式限流保护装置，其特征在于，所述第19电阻、第25电阻为1KΩ电阻，所述第13电容、第15电容为2.2uF/25V电容，所述第21电阻、第22电阻为5.1Ω电阻，所述第12电容为0.1uF/50V。

4.根据权利要求1所述的适用于家用配电柜的单相灭弧式限流保护装置，其特征在于，所述大功率单相IGBT开关单元包括依次连接的IGBT驱动电路和单相IGBT开关电路，IGBT驱动电路连接所述单片机。

5.根据权利要求1所述的适用于家用配电柜的单相灭弧式限流保护装置，其特征在于，所述单片机型号为STM32F103。