CN202797862U

CN202797862U - 一种新型智能控制器脱扣电路

Info

Publication number: CN202797862U
Application number: CN 201220519562
Authority: CN
Inventors: 洪进仁; 白建社
Original assignee: Delixi Electric Co Ltd
Current assignee: Delixi Electric Co Ltd
Priority date: 2012-10-11
Filing date: 2012-10-11
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2022-10-11

Abstract

本实用新型公开一种新型智能控制器脱扣电路，包括防误操作逻辑电路、电平转换电路、开关控制电路和脱扣执行器；防误操作逻辑电路通过逻辑关系运算来预防控制信号的干扰，电平转换电路将低电压转换成高电压，用于提高开关控制电路的驱动电压，开关控制电路用于控制脱扣执行器的动作，从而推动断路器跳闸。上述新型智能控制器脱扣电路有效避免了现有技术中存在误脱扣的问题，该脱扣电路工作非常稳定、可靠，脱扣响应速度快。

Description

一种新型智能控制器脱扣电路

技术领域

本实用新型涉及一种断路器的脱扣装置，具体是一种新型智能控制器脱扣电路，属于低压电器保护技术领域。

背景技术

智能化脱扣器是以现代的微处理器为核心,通过信号采集、数据处理、故障诊断来实现对断路器的智能控制。脱扣电路是智能脱扣器的末级电路,是单片机命令的执行机构, 接收单片机发出的脱扣命令 ,输出驱动磁通变换器动作,使断路器断开，脱扣电路的稳定性和可靠性, 直接关系到断路器是否断开、电网是否停电，关系整个脱扣器的性能。

电子智能脱扣器的脱扣电路市面上多采用光电耦合器进行电平转换和单信号控制，由微处理器发出一个控制信号，经过光电耦合器进行电平转换，然后通过基于阻容元件和门电路构成的脱扣电路实施脱扣动作。当微处理器处于非稳定状态或者死机时，微处理器发出的单个控制信号的信号电平也是非稳定状态或者可能为有效电平，这种情况存在很大的误脱扣的隐患；并且，采用的基于阻容元件和门电路构成的脱扣电路，不仅电路复杂，而且脱扣电路输出为带尖峰的齿波，而不是所需的平整形方波，当电网不稳定电压下降时，尖峰处的电压压降降低，此时输出的能量不足以驱动脱扣执行器，这会有脱扣不成功的风险，导致断路器不能动作。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中智能脱扣器的脱扣电路存在误脱扣的问题，从而提供一种可靠性高的新型智能控制器脱扣电路。

为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种新型智能控制器的脱扣电路，所述脱扣电路包括

防误操作逻辑电路，其输入端接收触发控制电路输出的两路控制信号，通过逻辑关系运算来预防控制信号的干扰；

电平转换电路，输入端与所述防误操作逻辑电路的输出端连接，将低电压转换成高电压；

开关控制电路，输入端与所述电平转换电路输出的电压连接，用于控制脱扣执行器的动作；

脱扣执行器，输入端与所述开关控制电路连接，用于推动断路器跳闸。

所述的脱扣电路，所述触发控制电路包括微处理器，所述微处理器包括电源端。

所述的脱扣电路，所述防误操作逻辑电路包括三个与非门和第一电容C1，所述三个与非门为第一与非门U1A、第二与非门U1B和第三与非门U1C，所述第一与非门U1A的两个输入端接所述两路控制信号中的一路控制信号，所述第二与非门U1B的一个输入端接所述第一与非门U1A的输出端，所述第二与非门U1B的另一个输入端接所述两路控制信号中的另一路控制信号，所述第二与非门U1B的电源端接所述第一电容C1的一端，并共同接所述微处理器的电源端，所述第二与非门U1B的接地端和所述第一电容C1的另一端分别接地；所述第三与非门U1C的两个输入端同时接所述第二与非门U1B的输出端。

所述的脱扣电路，所述三个与非门集成在一个与非门芯片，所述与非门芯片包括二个输入端、一个电源端，一个接地端，所述两个输入端分别接所述触发电路输出的两路控制信号，所述电源端接所述第一电容C1一端，并共同接所述微处理器的电源端，所述与非门芯片的接地端和所述第一电容C1的另一端分别接地。

所述的脱扣电路，所述电平转换电路包括比较电路和电压基准电路，所述比较电路具有两个输入端，一个输入端接所述与非门芯片的输出端，另一个输入端接所述电压基准电路的一端，所述电压基准电路的另一端接地。

所述的脱扣电路，所述比较电路包括比较器U2A、第二电阻R2和第三电阻R3，所述比较器U2A的同相输入端接所述与非门芯片的输出端，所述比较器U2A的反相输入端接所述电压基准电路的一端，所述比较器U2A的反相输入端和输出端分别通过第二电阻R2、第三电阻R3与直流电源连接。

所述的脱扣电路，所述电压基准电路包括稳压二极管VD1，所述稳压二极管VD1的正极接地，负极接所述比较器U2A的反相输入端。

所述的脱扣电路，所述电压基准电路包括电压基准电路芯片U3。

所述的脱扣电路，所述开关控制电路包括控制开关、第一二极管D1、第二二极管D2，所述控制开关包括一个输入端、一个控制端和一个输出端，所述控制开关的控制端接所述比较电路的输出端，所述控制开关的输入端接所述第二二极管D2的正极，所述控制开关的输出端接地；所述第二二极管D2的负极与所述第一二极管D1的负极对接，所述第一二极管D1的正极接直流电源；所述第二二极管D2的正负极共同接所述脱扣执行器。

所述的脱扣电路，所述开关控制电路还包括滤波电路，所述滤波电路包括第四电阻R4和第二电容C2，所述第四电阻R4和所述第二电容C2并联后一端接所述控制开关的输入端，另一端接地。

所述的脱扣电路，所述控制开关为符合电气特性的场效应晶体管或三极管中的任一一个。

所述的脱扣电路，所述防误操作逻辑电路还包括第一电阻R1，所述第一电阻R1的一端与所述与非门芯片的输出端连接，另一端接地。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

（1）本实用新型公开一种新型智能控制器脱扣电路，包括防误操作逻辑电路、电平转换电路、开关控制电路和脱扣执行器；防误操作逻辑电路通过逻辑关系运算来预防控制信号的干扰，电平转换电路将低电压转换成高电压，用于提高开关控制电路的驱动电压，开关控制电路用于控制脱扣执行器的动作，从而推动断路器跳闸。上述新型智能控制器脱扣电路有效避免了现有技术中存在误脱扣的问题，该脱扣电路工作非常稳定、可靠，脱扣响应速度快。

（2）本实用新型公开的新型智能控制器脱扣电路，防误操作逻辑电路包括三个与非门，其输出的状态仅取决于输入的当前的状态，并且用的电路元件少，连线简单，省时省力，可靠性高。

（3）本实用新型公开的新型智能控制器脱扣电路，防误操作逻辑电路的三个与非门集成在同一与非门芯片，集成度高，节省空间。

（4）本实用新型公开的新型智能控制器脱扣电路，电平转换电路包括比较电路和电压基准电路，比较电路具有两个输入端，一个输入端接与非门芯片的输出端，另一个输入端接电压基准电路的一端，电压基准电路的另一端接地。电压基准电路提供一个基准电压给比较电路，与非门芯片的输出电压与该基准电压比较，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。这种设置方式一方面提高了开关控制电路的的驱动电压，从而提高了该开关控制电路的导通速度和驱动能力；另一方面通过电压基准电路，避免了地信号干扰导致的误动作。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中，

图1是本实用新型所述一种新型智能控制器的脱扣电路的结构示意图；

图2是本实用新型图1所述一种新型智能控制器的脱扣电路的一个电路原理图；

图3是本实用新型图1所述一种新型智能控制器的脱扣电路的另一个电路原理图；

图4是本实用新型图1所述一种新型智能控制器的脱扣电路的另一个电路原理图;

图5是本发明图1所述一种新型智能控制器的脱扣电路的另一个电路原理图。

图中附图标记表示为：1-防误操作逻辑电路，2-电平转换电路，3-开关控制电路，4-脱扣执行器。

具体实施方式

实施例1：

本实用新型所述的新型智能控制器的脱扣电路的结构如图1所示，其包括防误操作逻辑电路1、电平转换电路2、开关控制电路3和脱扣执行器4。具体电路图参见图2所示。

所述防误操作逻辑电路1的输入端接收触发控制电路输出的两路控制信号，通过设定的逻辑关系实现预防控制信号的干扰导致断路器误动作的功能。本实施例中，所述触发控制电路包括一个微处理器，所述微处理器包括电源端，所述微处理器发送两路控制信号；所述防误操作逻辑电路1包括三个与非门和第一电容C1，所述三个与非门为第一与非门U1A、第二与非门U1B和第三与非门U1C，所述第一与非门U1A的两个输入端接所述两路控制信号中的一路控制信号，所述第二与非门U1B的一个输入端接所述第一与非门U1A的输出端，所述第二与非门U1B的另一个输入端接所述两路控制信号中的另一路控制信号，所述第二与非门U1B的电源端接所述第一电容C1的一端，并共同接所述微处理器的电源端，所述第二与非门U1B的接地端和所述第一电容C1的另一端分别接地；所述第三与非门U1C的两个输入端同时接所述第二与非门U1B的输出端。

工作原理：所述防误操作逻辑电路1收到两路控制信号DO-TRIP0、DO-TRIP1后，如果两路控制信号DO-TRIP0不为低电平并且DO-TRIP1不为高电平时，所述第三与非门U1C的输出端为低电平；当DO-TRIP0为低电平、DO-TRIP1为高电平时，所述第一与非门U1A的两个输入端为低电平，输出端输出高电平，所述第一与非门U1A输出的高电平和所述控制信号DO-TRIP1的高电平输入到所述第二与非门U1B的两个输入端，所述第二与非门U1B输出端输出为低电平，所述第二与非门U1B输出的低电平输送给所述第三与非门U1C的两个输入端，所述第三与非门U1C的输出端输出为高电平。这种设置方式很好地预防了两路控制信号的干扰导致断路器的误动作。

作为其他实施方式，所述三个与非门集成在一个与非门芯片，所述与非门芯片包括二个输入端、一个电源端，一个接地端，所述两个输入端分别接所述触发电路输出的两路控制信号，所述电源端接所述第一电容C1一端，并共同接所述微处理器的电源端，所述与非门芯片的接地端和所述第一电容C1的另一端分别接地。

所述电平转换电路2的输入端与所述防误操作逻辑电路1连接，将低电压转换成高电压，用于提高所述开关控制电路3的驱动电压。本实施例中，所述电平转换电路2包括比较电路和电压基准电路，所述比较电路具有两个输入端，一个输入端接所述与非门U1C的输出端，所述比较电路的另一个输入端接所述电压基准电路的一端，所述电压基准电路的另一端接地；所述比较电路包括比较器U2A、第二电阻R2和第三电阻R3，所述比较器U2A的同相输入端接所述与非门芯片的输出端，所述比较器U2A的反相输入端接所述电压基准电路的一端，所述比较器U2A的反相输入端和输出端分别通过第二电阻R2、第三电阻R3与+12V直流电源连接；所述电压基准电路包括稳压二极管VD1，所述稳压二极管VD1的正极接地，负极接所述比较器U2A的反相输入端。

当电路上电瞬间即微处理器工作未稳定时，由于+12V直流电源建立早于微处理器电源VCC，所述比较器U2A的同相输入端电平低于反相输入端电平使所述比较器U2A输出为低电平，有效的预防了微处理器工作未稳定时所述脱扣执行器4的误动作。

作为其他实施方式，参见图3所示，所述电压基准电路包括电压基准电路芯片U3。

所述开关控制电路3的输入端与所述电平转换电路2连接，用于控制脱扣执行器4的动作。本实施例中，所述开关控制电路3包括控制开关、第一二极管D1、第二二极管D2，所述控制开关包括一个输入端、一个控制端和一个输出端，所述控制开关的控制端接所述比较器U2A的输出端，所述控制开关的输入端接所述第二二极管D2的正极，所述控制开关的输出端接地；所述第二二极管D2的负极与所述第一二极管D1的负极对接，所述第一二极管D1的正极接+24V直流电源；所述第二二极管D2的正负极共同接用于推动断路器跳闸的所述脱扣执行器4。所述控制开关为符合电气特性的场效应晶体管或者三极管中的任一一个，本实施例中，所述控制开关为场效应晶体管T1，所述场效应晶体管T1的栅极作为控制开关的控制端，所述场效应晶体管T1的漏极作为控制开关的输入端，所述场效应晶体管T1的源极作为控制开关的输出端。

当所述比较器U2A的输出电压为低电平，未达到所述场效应晶体管T1的工作电压时，所述场效应晶体管T1截止，脱扣执行器4不工作；当所述比较器U2A的输出电压为高电平，达到所述场效应晶体管T1的工作电压时，所述场效应晶体管T1导通，脱扣执行器4工作，推动断路器跳闸。

微处理器输出控制信号DO-TRIP0和DO-TRIP1，通过所述第一与非门U1A、所述第二与非门U1B和所述第三与非门U1C构成所述防误操作逻辑电路1。只有当DO-TRIP0为低电平、DO-TRIP1为高电平时，脱扣电路才工作，以驱动所述脱扣执行器4，使断路器动作，防止了控制命令信号的干扰导致断路器的误动作。另外，通过所述比较器U2A和所述电压基准电路芯片U3来构成电平转换电路2，一方面提高了所述场效应晶体管T1的门级驱动电压，以提高所述场效应晶体管T1的导通速度和驱动能力；另一方面通过所述电压基准电路芯片U3避免了地信号干扰导致的误动作。

实施例2：

在实施例1的基础上，参见图4所示，所述防误操作逻辑电路1还包括第一电阻R1，所述第一电阻R1的一端与所述第三与非门U1C的输出端连接，另一端接地。

实施例3：

在实施例1、2的基础上，参见图5所示，所述开关控制电路3还包括滤波电路，所述滤波电路包括第四电阻R4和第二电容C2，所述第四电阻R4和所述第二电容C2并联后一端接所述场效应晶体管T1的栅极，另一端接地。所述第二电容C2和所述第四电阻R4用于稳定所述场效应晶体管T1栅极的工作点电压。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims

1.一种新型智能控制器的脱扣电路，其特征在于，所述脱扣电路包括

2.根据权利要求1所述的脱扣电路，其特征在于，所述触发控制电路包括微处理器，所述微处理器包括电源端。

3.根据权利要求2所述的脱扣电路，其特征在于，所述防误操作逻辑电路包括三个与非门和第一电容C1，所述三个与非门为第一与非门U1A、第二与非门U1B和第三与非门U1C，所述第一与非门U1A的两个输入端接所述两路控制信号中的一路控制信号，所述第二与非门U1B的一个输入端接所述第一与非门U1A的输出端，所述第二与非门U1B的另一个输入端接所述两路控制信号中的另一路控制信号，所述第二与非门U1B的电源端接所述第一电容C1的一端，并共同接所述微处理器的电源端，所述第二与非门U1B的接地端和所述第一电容C1的另一端分别接地；所述第三与非门U1C的两个输入端同时接所述第二与非门U1B的输出端。

4.根据权利要求3所述的脱扣电路，其特征在于，所述三个与非门集成在一个与非门芯片，所述与非门芯片包括二个输入端、一个电源端，一个接地端，所述两个输入端分别接所述触发电路输出的两路控制信号，所述电源端接所述第一电容C1一端，并共同接所述微处理器的电源端，所述与非门芯片的接地端和所述第一电容C1的另一端分别接地。

5.根据权利要求4所述的脱扣电路，其特征在于，所述电平转换电路包括比较电路和电压基准电路，所述比较电路具有两个输入端，一个输入端接所述与非门芯片的输出端，另一个输入端接所述电压基准电路的一端，所述电压基准电路的另一端接地。

6.根据权利要求5所述的脱扣电路，其特征在于，所述比较电路包括比较器U2A、第二电阻R2和第三电阻R3，所述比较器U2A的同相输入端接所述与非门芯片的输出端，所述比较器U2A的反相输入端接所述电压基准电路的一端，所述比较器U2A的反相输入端和输出端分别通过第二电阻R2、第三电阻R3与直流电源连接。

7.根据权利要求6所述的脱扣电路，其特征在于，所述电压基准电路包括稳压二极管VD1，所述稳压二极管VD1的正极接地，负极接所述比较器U2A的反相输入端。

8.根据权利要求6所述的脱扣电路，其特征在于，所述电压基准电路包括电压基准电路芯片U3。

9.根据权利要求7或8所述的脱扣电路，其特征在于，所述开关控制电路包括控制开关、第一二极管D1、第二二极管D2，所述控制开关包括一个输入端、一个控制端和一个输出端，所述控制开关的控制端接所述比较电路的输出端，所述控制开关的输入端接所述第二二极管D2的正极，所述控制开关的输出端接地；所述第二二极管D2的负极与所述第一二极管D1的负极对接，所述第一二极管D1的正极接直流电源；所述第二二极管D2的正负极共同接所述脱扣执行器。

10.根据权利要求9所述的脱扣电路，其特征在于，所述开关控制电路还包括滤波电路，所述滤波电路包括第四电阻R4和第二电容C2，所述第四电阻R4和所述第二电容C2并联后一端接所述控制开关的输入端，另一端接地。

11.根据权利要求10所述的脱扣电路，其特征在于，所述控制开关为符合电气特性的场效应晶体管或三极管中的任一一个。

12.根据权利要求11所述的脱扣电路，其特征在于，所述防误操作逻辑电路还包括第一电阻R1，所述第一电阻R1的一端与所述与非门芯片的输出端连接，另一端接地。