CN221127127U - 一种用于智能型插入式断路器的电源电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种用于智能型插入式断路器的电源电路，包括用于DC20V‑100V电源输入的输入电源VIN，用于为智能型插入式断路器控制电路供电的主输出VO12V，用于为智能型插入式断路器通信电路供电的副输出VO5V，用于电源变压的变压器TR1，晶体管Q1，用于防护浪涌电压、电源防反接及实现AC电源输入的浪涌防护模块，以及用于控制晶体管Q1、变压器TR1、主输出VO12V及副输出VO5V工作的电源芯片U1。本实用新型所述电路只需要较少的元器件就能实现超薄型电源功能，电源产品厚度尺寸不高于5.4mm,满足电源产品超薄厚度需求，且不影响性能，还能实现不低于6kV的抗浪涌冲击能力，具有价格低廉、体积较小、可靠性高、一种机型覆盖多应用场景的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及断路器领域，具体涉及一种用于智能型插入式断路器的电源电路。
背景技术
5G网络建设方兴未艾，断路器作为通信领域电力系统中最重要的保护和控制元件，它的自动化和智能化是电器设备智能化的基础。且随着智能型插入式断路器应用场景的拓宽，断路器的成本及小型化要求也越来越高，智能型插入式断路器需要实现10mm、15mm、20mm、30mm等宽度尺寸，以此满足客户需求，但现有智能型插入式断路器的电源电路所用的元器件较多，整体体积大，进而导致断路器尺寸的增加，难以很好的满足客户需求。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型的目的在于，提供一种用于智能型插入式断路器的电源电路，该电源电路只需要较少的元器件就能实型超薄型电源功能，整体尺寸薄，大幅度节省内断路器内部空间，真正地实现了断路器体积小、成本低、可靠性高的特点，满足了现今市场对插入式断路器的要求。
本实用新型的目的通过以下技术方案实现：
一种用于智能型插入式断路器的电源电路，包括：
输入电源VIN，用于DC20V-100V电源输入，其包括输入电源VIN+接点与输入电源地GND。
主输出VO12V，用于为智能型插入式断路器控制电路供电。
副输出VO5V，用于为智能型插入式断路器通信电路供电。
变压器TR1，用于电源变压；所述变压器TR1分别连接主输出VO12V与副输出VO5V。
晶体管Q1，所述晶体管Q1与变压器TR1连接。
浪涌防护模块，用于防护浪涌电压、电源防反接及实现AC电源输入；所述浪涌防护模块的输入端与输入电源VIN连接，而其输出端连接变压器TR1。
电源芯片U1，所述电源芯片U1分别与晶体管Q1、变压器TR1、以及浪涌防护模块的输出端连接，用于控制晶体管Q1、变压器TR1、主输出VO12V及副输出VO5V工作。
进一步的，所述电源芯片U1为电流模式 PWM 控制器，其具有10个针脚，针脚1为副边反馈模式的光耦反馈引脚，针脚2为启动电路的输入端口，针脚3为输入欠压保护端口，针脚4为芯片的供电端口，针脚5为外置晶体管驱动端口，针脚6为芯片电源参考地，针脚7为电流采样端口，针脚8为频率编程引脚、可设置芯片内振荡器的频率，针脚10为原边反馈模式的电压反馈引脚；所述电源芯片U1封装大小为MSOP10。
进一步的，所述电源芯片U1的针脚3通过电阻R6与浪涌防护模块的输出端连接，电源芯片U1的针脚3与输入电源地GND之间并联连接有电阻R9与电容C8；所述电源芯片U1的针脚4通过电阻R5与浪涌防护模块的输出端连接，电源芯片U1的针脚4通过电容C9与输入电源地GND连接，电源芯片U1的针脚4通过还二极管D4以及电阻R14连接变压器TR1；所述电源芯片U1的针脚5与晶体管Q1的栅极1脚通过电阻R10连接；电源芯片U1的针脚5与晶体管Q1的栅极1脚之间还连接有电阻R8与二极管D2，其中，电阻R8的一端与电源芯片U1的针脚5连接，电阻R8的另一端与二极管D2的2脚连接，二极管D2的1脚连接晶体管Q1的栅极1脚；晶体管Q1的栅极1脚与晶体管Q1的源极3脚之间连接有电阻R12，晶体管Q1的源极3脚与输入电源地GND之间连接有电阻R15；晶体管Q1的漏极2脚与变压器TR1连接；所述电源芯片U1的针脚6与输入电源地GND连接，在电源芯片U1的针脚6与电源芯片U1的针脚7之间连接有电容C3；所述电源芯片U1的针脚7通过电阻R1与晶体管Q1的源极3脚连接；所述电源芯片U1的针脚8通过电阻R3与输入电源地GND连接；所述电源芯片U1的针脚9通过电容C1与输入电源地GND连接；所述电源芯片U1的针脚10通过电阻R4与输入电源地GND连接，电源芯片U1的针脚10还通过电阻R2与变压器TR1连接。
进一步的，所述变压器TR1具有10个引脚，引脚2与引脚4为原边主绕组，引脚1与引脚3为原边辅助供电及反馈绕组，引脚6与引脚7为副边主绕组并连接到主输出VO12V，引脚9与引脚10为副边副绕组并连接到副输出VO5V。
进一步的，所述变压器TR1的引脚1通过电阻R2连接到电源芯片U1的针脚10，电源芯片U1通过控制晶体管Q1使得变压器TR1副边输出需要的电压值，所述变压器TR1的1脚还通过电阻R14及二极管D4连接到电源芯片U1的针脚4，给电源芯片U1供电；所述变压器TR1的引脚2与晶体管Q1的漏极2脚连接，同时变压器TR1的引脚2与浪涌防护模块的输出端之间还连接有二极管D3、电阻R11以及电容C10，其中，变压器TR1的引脚2与二极管D3的1脚连接；电阻R11与电容C10并联连接在二极管D3的2脚与浪涌防护模块的输出端之间；所述变压器TR1的引脚3与输入电源地GND连接；所述变压器TR1的引脚4与浪涌防护模块的输出端连接；所述变压器TR1的引脚6及引脚7与主输出VO12V之间连接有二极管D5、电阻R13、电容C11、电容C12以及电阻R17，其中，变压器TR1的引脚6分别与二极管D5的1脚以及电阻R13的一端连接；电阻R13的另一端与电容C11的一端连接；电容C11的另一端、二极管D5的2脚、电容C12的一端以及电阻R17的一端都与主输出VO12V连接；变压器TR1的引脚7、电容C12的另一端以及电阻R17的另一端都与主输出地GND1连接；所述变压器TR1的引脚9及引脚10与副输出VO5V之间连接二极管D6与C13,其中，变压器TR1的引脚9与二极管D6的1脚连接；二极管D6的2脚以及电容C13的一端都与副输出VO5V连接；变压器TR1的引脚9以及电容C13的另一端都与副输出地GND2连接。
进一步的，所述浪涌防护模块包括压敏电阻RV1、防反接二极管D1、电感L1以及电容C4；所述压敏电阻RV1的一端与防反接二极管D1的1脚均与输入电源VIN+连接，所述防反接二极管D1的2脚与电感L1的一端连接，所述电感L1的另一端与电容C4的一端均与浪涌防护模块的输出端连接，所述压敏电阻RV1的另一端和电容C4的另一端都与输入电源地GND连接。
进一步的，所述浪涌防护模块的压敏电阻封装大小为14D。
进一步的，所述电源芯片U1的开关频率为300kHz-500kHz范围可设置。
进一步的，所述变压器TR1使用的磁芯骨架为ER11/5。
进一步的，所述晶体管Q1不局限于MOS管，其他可以实现类似功能的电信号驱动开关器件也可实现，所述晶体管封装为QFN5x6。
进一步的，所述电源电路实现的电源产品厚度尺寸不高于5.4mm。
本实用新型所述电路只需要较少的元器件就能实型超薄型电源功能，电源产品厚度尺寸不高于5.4mm,满足电源产品超薄厚度需求，且不影响性能，还能实现不低于6kV的抗浪涌冲击能力，具有价格低廉、体积较小、可靠性高、一种机型覆盖多应用场景的特点。
附图说明
下面结合附图对实用新型做进一步详细说明。
图1是本实用新型的电路原理图；
图2为本实用新型的电路原理图实现的产品工程图；
图3是本实用新型的电路原理图实现的产品厚度尺寸图。
具体实施方式
下面由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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做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。
须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。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。
实施例
如图1-3所示，本实施例提供一种用于智能型插入式断路器的电源电路，包括输入电源VIN、主输出VO12V、副输出VO5V、变压器TR1、晶体管Q1、浪涌防护模块以及电源芯片U1。
所述输入电源VIN用于DC20V-100V电源输入，其包括输入电源VIN+接点与输入电源地GND。
所述主输出VO12V用于为智能型插入式断路器控制电路供电。
所述副输出VO5V用于为智能型插入式断路器通信电路供电。
所述变压器TR1用于电源变压；变压器TR1分别连接主输出VO12V与副输出VO5V。所述变压器TR1使用的磁芯骨架为ER11/5。
所述晶体管Q1与变压器TR1连接，晶体管Q1为N沟道晶体管，晶体管Q1不局限于MOS管，其他可以实现类似功能的电信号驱动开关器件也可实现，所述晶体管封装为QFN5x6。
所述浪涌防护模块用于防护浪涌电压、电源防反接及实现AC电源输入；所浪涌防护模块的输入端与输入电源VIN连接，而其输出端连接变压器TR1；所述浪涌防护模块包括压敏电阻RV1、防反接二极管D1、电感L1以及电容C4；所述压敏电阻RV1的一端与防反接二极管D1的1脚均与输入电源VIN连接，所述防反接二极管D1的2脚与电感L1的一端连接，所述电感L1的另一端与电容C4的一端均与浪涌防护模块的输出端连接，所述压敏电阻RV1的另一端和电容C4的另一端都与输入电源地GND连接。所述浪涌防护模块的压敏电阻封装大小为14D。
电源芯片U1，所述电源芯片U1分别与晶体管Q1、变压器TR1、以及浪涌防护模块的输出端连接，用于控制晶体管Q1、变压器TR1、主输出VO12V及副输出VO5V工作。所述电源芯片U1的开关频率为300kHz-500kHz范围可设置。
（1）如图1所示的电路图中，对于电源芯片U1而言：
所述电源芯片U1为电流模式 PWM 控制器，其具有10个针脚；针脚1为副边反馈模式的光耦反馈引脚；针脚2为启动电路的输入端口；针脚3为输入欠压保护端口；针脚4为芯片的供电端口；针脚5为外置晶体管驱动端口；针脚6为芯片电源参考地；针脚7为电流采样端口；针脚8为频率编程引脚、可设置芯片内振荡器的频率；针脚9是关机/同步控制管脚；针脚10为原边反馈模式的电压反馈引脚；所述电源芯片U1封装大小为MSOP10。
所述电源芯片U1的针脚3通过电阻R6与浪涌防护模块的输出端连接，电源芯片U1的针脚3与输入电源地GND之间并联连接有电阻R9与电容C8。
所述电源芯片U1的针脚4通过电阻R5与浪涌防护模块的输出端连接，电源芯片U1的针脚4通过电容C9与输入电源地GND连接，电源芯片U1的针脚4通过还二极管D4以及电阻R14连接变压器TR1。
所述电源芯片U1的针脚5与晶体管Q1的栅极1脚通过电阻R10连接；电源芯片U1的针脚5与晶体管Q1的栅极1脚之间还连接有电阻R8与二极管D2，其中，电阻R8的一端与电源芯片U1的针脚5连接，电阻R8的另一端与二极管D2的2脚连接，二极管D2的1脚连接晶体管Q1的栅极1脚；晶体管Q1的栅极1脚与晶体管Q1的源极3脚之间连接有电阻R12，晶体管Q1的源极3脚与输入电源地GND之间连接有电阻R15；晶体管Q1的漏极2脚与变压器TR1连接。
所述电源芯片U1的针脚6与输入电源地GND连接，在电源芯片U1的针脚6与电源芯片U1的针脚7之间连接有电容C3。
所述电源芯片U1的针脚7通过电阻R1与晶体管Q1的源极3脚连接。
所述电源芯片U1的针脚8通过电阻R3与输入电源地GND连接。
所述电源芯片U1的针脚9通过电容C1与输入电源地GND连接。
所述电源芯片U1的针脚10通过电阻R4与输入电源地GND连接，电源芯片U1的针脚10还通过电阻R2与变压器TR1连接。
（2）如图1所示的断路图中，对于变压器TR1而言：
所述变压器TR1具有10个引脚，引脚2与引脚4为原边主绕组，引脚1与引脚3为原边辅助供电及反馈绕组，引脚6与引脚7为副边主绕组并连接到主输出VO12V，引脚9与引脚10为副边副绕组并连接到副输出VO5V。
所述变压器TR1的引脚1通过电阻R2连接到电源芯片U1的针脚10，使得电源芯片U1通过控制晶体管Q1使得变压器TR1副边输出需要的电压值，所述变压器TR1的1脚还通过电阻R14及二极管D4连接到电源芯片U1的针脚4，给电源芯片U1供电。
所述变压器TR1的引脚2与晶体管Q1的漏极2脚连接，同时变压器TR1的引脚2与浪涌防护模块的输出端之间还连接有二极管D3、电阻R11以及电容C10，其中，变压器TR1的引脚2与二极管D3的1脚连接；电阻R11与电容C10并联连接在二极管D3的2脚与浪涌防护模块的输出端之间；
所述变压器TR1的引脚3与输入电源地GND连接；
所述变压器TR1的引脚4与浪涌防护模块的输出端连接；
所述变压器TR1的引脚6及引脚7与主输出VO12V之间连接有二极管D5、电阻R13、电容C11、电容C12以及电阻R17，其中，变压器TR1的引脚6分别与二极管D5的1脚以及电阻R13的一端连接；电阻R13的另一端与电容C11的一端连接；电容C11的另一端、二极管D5的2脚、电容C12的一端以及电阻R17的一端都与主输出VO12V连接；变压器TR1的引脚7、电容C12的另一端以及电阻R17的另一端都与主输出地GND1连接；
所述变压器TR1的引脚9及引脚10与副输出VO5V之间连接二极管D6与C13,其中，变压器TR1的引脚9与二极管D6的1脚连接；二极管D6的2脚以及电容C13的一端都与副输出VO5V连接；变压器TR1的引脚9以及电容C13的另一端都与副输出地GND2连接。
如图2与图3所示，采用采用上述电源的电路的电源产品厚度尺寸不高于5.4mm。
本实用新型其它未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本实用新型的保护范围不限于具体实施方式所公开的技术方案，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同替换、改进等，均落入本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于智能型插入式断路器的电源电路，其特征在于，包括：
输入电源VIN，用于DC20V-100V电源输入，其包括输入电源VIN+接点与输入电源地GND；
主输出VO12V，用于为智能型插入式断路器控制电路供电；
副输出VO5V，用于为智能型插入式断路器通信电路供电；
变压器TR1，用于电源变压；所述变压器TR1分别连接主输出VO12V与副输出VO5V；
晶体管Q1，所述晶体管Q1与变压器TR1连接；
浪涌防护模块，用于防护浪涌电压、电源防反接及实现AC电源输入；所述浪涌防护模块的输入端与输入电源VIN连接，而其输出端连接变压器TR1；
电源芯片U1，所述电源芯片U1分别与晶体管Q1、变压器TR1、以及浪涌防护模块的输出端连接，用于控制晶体管Q1、变压器TR1、主输出VO12V及副输出VO5V工作。
2. 根据权利要求1所述的用于智能型插入式断路器的电源电路，其特征在于：所述电源芯片U1为电流模式 PWM 控制器，其具有10个针脚，针脚1为副边反馈模式的光耦反馈引脚，针脚2为启动电路的输入端口，针脚3为输入欠压保护端口，针脚4为芯片的供电端口，针脚5为外置晶体管驱动端口，针脚6为芯片电源参考地，针脚7为电流采样端口，针脚8为频率编程引脚、可设置芯片内振荡器的频率，针脚10为原边反馈模式的电压反馈引脚；所述电源芯片U1封装大小为MSOP10。
3.根据权利要求2所述的用于智能型插入式断路器的电源电路，其特征在于：
所述电源芯片U1的针脚3通过电阻R6与浪涌防护模块的输出端连接，电源芯片U1的针脚3与输入电源地GND之间并联连接有电阻R9与电容C8；
所述电源芯片U1的针脚4通过电阻R5与浪涌防护模块的输出端连接，电源芯片U1的针脚4通过电容C9与输入电源地GND连接，电源芯片U1的针脚4通过还二极管D4以及电阻R14连接变压器TR1；
所述电源芯片U1的针脚5与晶体管Q1的栅极1脚通过电阻R10连接；电源芯片U1的针脚5与晶体管Q1的栅极1脚之间还连接有电阻R8与二极管D2，其中，电阻R8的一端与电源芯片U1的针脚5连接，电阻R8的另一端与二极管D2的2脚连接，二极管D2的1脚连接晶体管Q1的栅极1脚；晶体管Q1的栅极1脚与晶体管Q1的源极3脚之间连接有电阻R12，晶体管Q1的源极3脚与输入电源地GND之间连接有电阻R15；晶体管Q1的漏极2脚与变压器TR1连接；
所述电源芯片U1的针脚6与输入电源地GND连接，在电源芯片U1的针脚6与电源芯片U1的针脚7之间连接有电容C3；
所述电源芯片U1的针脚7通过电阻R1与晶体管Q1的源极3脚连接；
所述电源芯片U1的针脚8通过电阻R3与输入电源地GND连接；
所述电源芯片U1的针脚9通过电容C1与输入电源地GND连接；
所述电源芯片U1的针脚10通过电阻R4与输入电源地GND连接，电源芯片U1的针脚10还通过电阻R2与变压器TR1连接。
4.根据权利要求3所述的用于智能型插入式断路器的电源电路，其特征在于：所述变压器TR1具有10个引脚，引脚2与引脚4为原边主绕组，引脚1与引脚3为原边辅助供电及反馈绕组，引脚6与引脚7为副边主绕组并连接到主输出VO12V，引脚9与引脚10为副边副绕组并连接到副输出VO5V。
5.根据权利要求4所述的用于智能型插入式断路器的电源电路，其特征在于：
所述变压器TR1的引脚1通过电阻R2连接到电源芯片U1的针脚10，所述变压器TR1的1脚还通过电阻R14及二极管D4连接到电源芯片U1的针脚4，给电源芯片U1供电；
所述变压器TR1的引脚2与晶体管Q1的漏极2脚连接，同时变压器TR1的引脚2与浪涌防护模块的输出端之间还连接有二极管D3、电阻R11以及电容C10，其中，变压器TR1的引脚2与二极管D3的1脚连接；电阻R11与电容C10并联连接在二极管D3的2脚与浪涌防护模块的输出端之间；
所述变压器TR1的引脚3与输入电源地GND连接；
所述变压器TR1的引脚4与浪涌防护模块的输出端连接；
所述变压器TR1的引脚6及引脚7与主输出VO12V之间连接有二极管D5、电阻R13、电容C11、电容C12以及电阻R17，其中，变压器TR1的引脚6分别与二极管D5的1脚以及电阻R13的一端连接；电阻R13的另一端与电容C11的一端连接；电容C11的另一端、二极管D5的2脚、电容C12的一端以及电阻R17的一端都与主输出VO12V连接；变压器TR1的引脚7、电容C12的另一端以及电阻R17的另一端都与主输出地GND1连接；
所述变压器TR1的引脚9及引脚10与副输出VO5V之间连接二极管D6与C13,其中，变压器TR1的引脚9与二极管D6的1脚连接；二极管D6的2脚以及电容C13的一端都与副输出VO5V连接；变压器TR1的引脚9以及电容C13的另一端都与副输出地GND2连接。
6.根据权利要求5所述的用于智能型插入式断路器的电源电路，其特征在于：
所述浪涌防护模块包括压敏电阻RV1、防反接二极管D1、电感L1以及电容C4；所述压敏电阻RV1的一端与防反接二极管D1的1脚均与输入电源VIN+连接，所述防反接二极管D1的2脚与电感L1的一端连接，所述电感L1的另一端与电容C4的一端均与浪涌防护模块的输出端连接，所述压敏电阻RV1的另一端和电容C4的另一端都与输入电源地GND连接。
7.根据权利要求6所述的用于智能型插入式断路器的电源电路，其特征在于：所述浪涌防护模块的压敏电阻封装大小为14D。
8.根据权利要求1所述的用于智能型插入式断路器的电源电路，其特征在于：所述电源芯片U1的开关频率为300kHz-500kHz范围可设置。
9.根据权利要求1所述的用于智能型插入式断路器的电源电路，其特征在于：所述变压器TR1使用的磁芯骨架为ER11/5。
10.根据权利要求1所述的用于智能型插入式断路器的电源电路，其特征在于：所述电源电路实现的电源产品厚度尺寸不高于5.4mm。
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-
2023
- 2023-11-01 CN CN202322942833.7U patent/CN221127127U/zh active Active
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant |