新型電流采樣電路和斷路器的電子式控制器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于低壓電器領域，涉及一種新型電流采樣電路，特別是一種適用于塑殼斷路器的電子式控制器的電流采樣電路和斷路器的電子式控制器。
【背景技術】
[0002]低壓斷路器電流保護方式最初為熱磁式及電磁式，隨著電子技術的發(fā)展，上世紀90年代開始研發(fā)及使用電子式控制器，電子式控制器采用電流互感器輸出作為電流采樣信號，同時利用電流互感器輸出作為電子脫扣器的電源供給。
[0003]但由于智能塑殼斷路器電流互感器輸出能量有限，輸出功率較低，所以對控制器電路功耗要求低功耗。且智能塑殼斷路器替代的為原熱磁式及電磁式產(chǎn)品，要求控制器盡量控制成本，提高智能塑殼斷路器的競爭力。智能塑殼斷路器最小殼架電流只有100A或125A，所以要求控制器盡量控制體積。
[0004]現(xiàn)有的電子式控制器的電流采樣電路如圖1-2所示，由于采用全波整流方式，且信號為負信號，需經(jīng)過運放進行反向放大處理，造成控制器存在以下缺陷及不足:1)由于元器件增多，PCB板布板面積增大，導致控制器體積較大；2)由于增加運放進行反向放大處理，導致控制器功耗增加，對互感器的要求增加；3)由于元器件增多，導致成本增加，使智能塑殼斷路器成本偏高；4)由于采用全波整流采用，接地電流無法采樣，控制器無法實現(xiàn)接地保護功能。
[0005]而且，低壓斷路器的電子式控制器電源主要來源于電流互感器，特別是智能塑殼斷路器，由于沒有輔助電源，只能依靠電流互感器產(chǎn)生的電源保證工作。但是，由于斷路器主電路電流波動較大，如白天電流大，夜晚電流小，使控制器電源電路頻繁工作于正常及不正常的臨界狀態(tài)，將導致控制器工作不穩(wěn)定，出現(xiàn)誤動作、誤顯示等情況。
[0006]如圖5所示，現(xiàn)有電子式控制器電源通常采用由電阻、穩(wěn)壓管、三極管組成的電源啟動電路，即當輸入電源電壓Vin大于穩(wěn)壓管DZl導通電壓時，三極管Ql導通，電源芯片Ul使能端EN電平為低電平，由于電源芯片Ul為低電平使能工作，所以電源芯片Ul輸出端Vout輸出轉(zhuǎn)換后的電源如:+5V、+3.3V?后端負載RL開始工作，由于負載RL需一定的能量，當前端電源輸入Vin能量較小時，將導致Vin電壓跌落，使電源電壓Vin低于穩(wěn)壓管DZl導通電壓，使三極管Ql截止，電源芯片Ul使能端EN電平變?yōu)楦唠娖?，電源芯片將輸出端Vout將停止輸出。由于后端負載失去電源供給，電源電壓Vin將繼續(xù)升高電壓，又出現(xiàn)大于穩(wěn)壓管DZl導通電壓的情況，周而復始，所以電源芯片Ul—直處于開通與關閉的循環(huán)工作狀態(tài)，將使電子式控制器處于不穩(wěn)定工作狀態(tài)，容易出現(xiàn)誤動作及誤顯示等故障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種功耗低、成本低、體積小的新型電流采樣電路和斷路器的電子式控制器。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了如下技術方案:
[0009]一種新型電流采樣電路，包括與電流互感器連接的電流互感器接口 101、整流單元102、半波電流轉(zhuǎn)換電路103和信號抬升電路104 ;電流互感器接口 101與電流互感器連接取得電流采樣信號，整流單元102與電流互感器接口 101連接對電流采樣信號進行整流，半波電流轉(zhuǎn)換電路103與整流單元102連接將電流采樣信號轉(zhuǎn)換為電壓信號并半波取樣，信號抬升電路104與半波電流轉(zhuǎn)換電路103連接將半波取樣的電壓信號經(jīng)抬升基準電壓Vref抬升為正信號并輸出。
[0010]進一步，所述電流互感器接口 101包括n+1個可與η個電流互感器連接的輸入端，電流互感器接口 101的第I?η個輸入端分別與η個電流互感器的一個信號輸入端連接，電流互感器接口 101的第n+1個輸入端同時與η個電流互感器的另一個信號輸入端連接，η為大于或等于I的整數(shù)；所述整流單元102包括n+1個整流子單元，所述半波電流轉(zhuǎn)換電路103包括n+1個半波電流轉(zhuǎn)換子電路，所述的信號抬升電路包括n+1個信號抬升子電路；電流互感器接口 101的n+1個輸入端分別與n+1個整流子單元連接，n+1個整流子單元的一端連接到一起后與電源電路連接，n+1個整流子單元的另一端分別與n+1個半波電流轉(zhuǎn)換子電路的一端連接，同時分別與n+1個信號抬升子電路的一端連接，n+1個半波電流轉(zhuǎn)換子電路的另一端連接到一起后接地；n+l個信號抬升子電路的另一端連接到一起后與抬升基準電壓Vref連接；n+l個信號抬升子電路具有可與微處理器連接的n+1個輸出端。
[0011]進一步，每個整流子單元均包括第一整流二極管DlOl和一個第二整流二極管D106，每個半波電流轉(zhuǎn)換子電路均包括第一取樣電阻R101，每個信號抬升子電路均包括第一電阻R209和第二電阻R210 ;第二整流二極管D106的負極與第一整流二極管DlOl的正極連接，同時與電流互感器接口 101的對應的一個輸入端連接，第一整流二極管DlOl的負極與電源電路連接；第二整流二極管D106的正極與對應的第一取樣電阻RlOl —端連接，同時與對應的第一電阻R209 —端連接，第一取樣電阻RlOl的另一端接地；第一電阻R209的另一端和第二電阻R210—端連接并輸出采用信號，第二電阻R210的另一端與抬升基準電壓Vref連接。
[0012]本實用新型還提供了一種斷路器的電子式控制器，包括所述的新型電流采樣電路，電子式控制器的電流互感器與新型電流采樣電路的電流互感器接口 101連接，電子式控制器的微控制器與信號抬升電路104連接，電子式控制器的電源電路與整流單元102連接。
[0013]進一步，所述電源電路包括電源啟動電路，所述電源啟動電路包括監(jiān)控電源電壓的電壓監(jiān)控電路202、模擬負載單元203和電源轉(zhuǎn)換芯片U2 ;所述電壓監(jiān)控電路202包括電壓監(jiān)控芯片U1，電壓監(jiān)控電路202的輸入端與電源連接，電壓監(jiān)控電路202的輸出端與電源轉(zhuǎn)換芯片U2和模擬負載單元203連接；當電源的電壓小于啟動閾值時，電壓監(jiān)控電路202使電源轉(zhuǎn)換芯片U2不工作且導通電源與模擬負載單元203的連接；當電源的電壓大于啟動閥值時，電壓監(jiān)控電路202使電源轉(zhuǎn)換芯片U2輸出工作電壓到正常工作負載且截止電源與模擬負載單元203的連接。
[0014]進一步，所述模擬負載單元203包括三極管Q2和模擬負載電阻R7，三極管Q2的基極與電壓監(jiān)控芯片Ul的輸出端VOUT連接，集電極經(jīng)模擬負載電阻R7與電源的正極連接，發(fā)射極與電源的負極連接。
[0015]進一步，所述電壓監(jiān)控電路202還包括二極管Ql和電阻R5，二極管Ql的基極與電壓監(jiān)控芯片Ul的輸出端VOUT連接，集電極與電阻R5 —端和電源轉(zhuǎn)換芯片U2的使能端EN連接，發(fā)射極與電源的負極連接，電源轉(zhuǎn)換芯片U2的輸入端VIN與電源的正極連接，電阻R5另一端與電源的正極連接。
[0016]進一步，電源轉(zhuǎn)換芯片U2的輸入端VIN與電源的正極連接，接地端GND與電源的負極連接，使能端EN與電壓監(jiān)控芯片Ul的輸出端VOUT連接，電源轉(zhuǎn)換芯片U2的輸出端VOUT與工作負載連接。
[0017]進一步，所述電壓監(jiān)控電路202還包括三極管Q3，三極管Q3的基極與