本實用新型涉及低壓電器領(lǐng)域，更具體地說，涉及為斷路器供電的電源電路。

背景技術(shù)：

隨著低壓電器行業(yè)的不斷進步，塑料外殼式斷路器(塑殼斷路器)正向智能化，可通信不斷發(fā)展。塑殼斷路器的智能化主要通過電子器件來實現(xiàn)，因此，也需要為素和斷路器供電的電源電路。智能控制器的可靠和穩(wěn)定離不開電源電路性能和可靠性的提升。同時，電源電路由于在強電和弱電電路中進行轉(zhuǎn)換，易出現(xiàn)過壓、過流、擊穿、電磁干擾等問題，急切需要提高其穩(wěn)定性和抗干擾能力，使電源電路既可以吸納大功率輸入并不會損壞，又可以在功率輸入小的情況下提供穩(wěn)定輸出。因此，設(shè)計一種簡單有效、性能穩(wěn)定、安全可靠的電源電路成為迫切需求。

現(xiàn)有技術(shù)中提出一種電源電路，包括速飽和電流互感器、整流電路、開關(guān)電路單元、控制單元?？刂茊卧刂崎_關(guān)電路單元的導(dǎo)通或截至，控制單元采用有運算放大器構(gòu)成的正反饋滯回單元。該種方案中使用運算放大器產(chǎn)生遲滯信號，因此電路較為復(fù)雜，成本高并且容易出現(xiàn)故障。

現(xiàn)有技術(shù)中還提出一種電源電路，包括輸入濾波電路、整流濾波電路、單端開關(guān)變換電路、開關(guān)電源控制電路和次級整流濾波電路。該電源電路在由能量線圈單獨供電的情況下，可以對能量線圈輸出的能量的幅值進行檢測，并根據(jù)幅值實現(xiàn)對兩路電源的控制。該方案中通過隔離型的開關(guān)電源供電，使得控制電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電路體積較大，不適合小型化的塑殼斷路器。

現(xiàn)有技術(shù)中還提出一種電源電路，包括用于判斷是否生成過壓信號的過壓取樣模塊、用于判斷是否生成欠壓信號的欠壓取樣模塊、用于將過壓或欠壓信號生成保護信號的信號生成模塊和用于延時處理保護信號并輸出處理后的保護信號的信號遲滯模塊。該方案中遲滯效應(yīng)是通過改變電阻分壓值來實現(xiàn)，需要復(fù)雜的計算和操作，并且過壓信號和欠壓信號分開采樣使電路更復(fù)雜，另外還需要提供輔助直流電源。

現(xiàn)有技術(shù)中還提出一種電源電路，包括電壓采樣電路、控制電路、滯回電路；電源輸入電壓端、直流偏置電壓端，開關(guān)電源控制端。輸入采樣電路采用三個電阻串聯(lián)，形成電阻分壓器?？刂齐娐凡捎谜`差放大器，誤差放大器連接偏置電阻，根據(jù)輸入采樣電路的采樣信號，來控制保護點開關(guān)電源控制端的電平。在開關(guān)電源高于設(shè)定值時，關(guān)閉開關(guān)電源，起到保護開關(guān)電源的作用。該方案中使用了三個串聯(lián)電阻作為分壓電阻，使得計算更加復(fù)雜，并且還必須使用輔助直流電源。

總之，現(xiàn)有技術(shù)中普遍存在電路復(fù)雜、體積大、器件多、計算過程復(fù)雜、成本高的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型揭示了一種遲滯型電源電路，包括：輸入電路、開關(guān)組合電路、采樣與控制電路、反饋電路和輸出電路。輸入電路連接至電源輸入端，輸入電路對電源輸入進行整流并提供輸入端的隔離保護。開關(guān)組合電路連接到輸入電路，開關(guān)組合電路開通或者關(guān)斷以控制電源輸出端的輸出功率。采樣與控制電路采樣輸出電壓并將輸出電壓與基準電壓比較，采樣與控制電路根據(jù)比較的結(jié)果控制開關(guān)組合電路的開通或者關(guān)斷。反饋電路連接在開關(guān)組合電路和采樣與控制電路之間，開關(guān)組合電路通過反饋電路向采樣與控制電路輸出正反饋信號，正反饋信號使得基準電源芯片的比較動作產(chǎn)生遲滯效應(yīng)。輸出電路連接到開關(guān)組合電路，輸出電路對開關(guān)組合電路的輸出進行濾波并提供輸出端的隔離保護，輸出電路的輸出作為遲滯型電源電路的輸出。

在一個實施例中，輸出電路的輸出為塑殼斷路器中的控制器供電。

在一個實施例中，輸出電路的輸出為塑殼斷路器中的控制器以及塑殼斷路器中的脫扣器的磁通控制器供電。

在一個實施例中，輸出電路還連接到輔助直流電源。輸出電路包括電源輸入端、輔助直流電源與電源輸出端、脫扣磁通電源輸出端之間的數(shù)個通路。

在一個實施例中，開關(guān)組合電路中包括場效應(yīng)管和穩(wěn)壓管，通過控制場效應(yīng)管和穩(wěn)壓管的開通或者關(guān)斷來控制電源輸出端的輸出功率。

在一個實施例中，場效應(yīng)管包括大電流功率場效應(yīng)管。

在一個實施例中，場效應(yīng)管包括增強型場效應(yīng)管和大電流功率場效應(yīng)管，大電流功率場效應(yīng)管的柵極和增強型場效應(yīng)管的漏極相連，該點作為反饋點。

在一個實施例中，采樣與控制電路包括基準電源芯片，基準電源芯片產(chǎn)生基準電壓。采樣與控制電路根據(jù)比較的結(jié)果控制開關(guān)組合電路中場效應(yīng)管和穩(wěn)壓管的開通或者關(guān)斷。

在一個實施例中，采樣與控制電路包括采樣電路，采樣電路包括一對采樣電阻，一對采樣電阻的電阻值之比為1：[(Vout/Vref)-1]，其中Vout是輸出電壓，Vref是基準電壓，該一對采樣電阻之間為采樣點。

在一個實施例中，反饋電路是反饋電阻，反饋電阻連接在反饋點和采樣點之間，采樣點連接到基準電源芯片的參考端。

在一個實施例中，輸出電路包括濾波電路。

在一個實施例中，輸入電路和輸出電路中包括隔離保護器件。

本實用新型的遲滯型電源電路使用基準電源芯片代替運算放大器來產(chǎn)生控制信號，使得電路結(jié)構(gòu)更加簡單，成本更低。反饋電路直接連接反饋點和采樣點，對基準電源芯片進行反饋，電路簡單但能增加基準電源芯片的操作遲滯型，使得基準電源芯片的控制更加穩(wěn)定，抗干擾能力更強。在電路中配置大電流功率場效應(yīng)管，在出現(xiàn)大電流輸入時能吸納并消耗多余功率，保護后端電路不受大電流沖擊，使得輸入電流的上限顯著提高。

總體來說，本實用新型的遲滯型電源電路體積小、成本低，器件損耗小、使用壽命長，并能減少高頻電磁干擾。

附圖說明

本實用新型上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢將通過下面結(jié)合附圖和實施例的描述而變的更加明顯，在附圖中相同的附圖標記始終表示相同的特征，其中：

圖1揭示了根據(jù)本實用新型的一實施例的遲滯型電源電路的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2揭示了根據(jù)本實用新型的遲滯型電源電路的第一實施例的電路原理圖。

圖3揭示了根據(jù)本實用新型的遲滯型電源電路的第二實施例的電路原理圖。

具體實施方式

參考圖1所示，圖1揭示了根據(jù)本實用新型的一實施例的遲滯型電源電路的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，本實用新型的遲滯型電源電路包括輸入電路102、開關(guān)組合電路104、反饋電路106、采樣與控制電路108和輸出電路110。

輸入電路102連接至電源輸入端，輸入電路102對電源輸入進行整流并提供輸入端的隔離保護。

開關(guān)組合電路104連接到輸入電路102，開關(guān)組合電路104開通或者關(guān)斷以控制電源輸出端的輸出功率。在一個實施例中，開關(guān)組合電路104中包括場效應(yīng)管和穩(wěn)壓管，通過控制場效應(yīng)管和穩(wěn)壓管的開通或者關(guān)斷來控制電源輸出端的輸出功率。

采樣與控制電路108采樣輸出電壓并將輸出電壓與基準電壓比較，采樣與控制電路108根據(jù)比較的結(jié)果控制開關(guān)組合電路104的開通或者關(guān)斷。在一個實施例中，采樣與控制電路108包括基準電源芯片，基準電源芯片產(chǎn)生基準電壓。采樣與控制電路108根據(jù)比較的結(jié)果控制開關(guān)組合電路104中場效應(yīng)管和穩(wěn)壓管的開通或者關(guān)斷。

反饋電路106連接在開關(guān)組合電路104和采樣與控制電路108之間。開關(guān)組合電路104通過反饋電路106向采樣與控制電路108輸出正反饋信號，正反饋信號使得基準電源芯片的比較動作產(chǎn)生遲滯效應(yīng)。正反饋信號能夠使得基準電源芯片基于基準電壓和采樣的輸出電壓的比較更加穩(wěn)定，避免由于電壓抖動引起開關(guān)組合電路的頻繁通斷，并因此減少由于頻繁通斷造成的能量損耗和電磁干擾。

輸出電路110連接到開關(guān)組合電路104，輸出電路110對開關(guān)組合電路104的輸出進行濾波并提供輸出端的隔離保護，輸出電路110的輸出作為遲滯型電源電路的輸出。輸出電路110的輸出可以為塑殼斷路器中的控制器供電和/或為塑殼斷路器中的脫扣器的磁通控制器提供脫扣電壓。

參考圖2所示，圖2揭示了根據(jù)本實用新型的遲滯型電源電路的第一實施例的電路原理圖。在圖2所示的第一實施例中，輸入電路102是第一二極管D1。第一二極管D1起到對電源輸入進行整流和隔離保護的作用。開關(guān)組合電路104包括第一場效應(yīng)管V1、第二場效應(yīng)管V2、第二二極管D2、第三二極管D3、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3和第四電阻R4。其中第一場效應(yīng)管V1是N溝道增強型場效應(yīng)管，第二場效應(yīng)管V2是N溝道大電流功率場效應(yīng)管。第二二極管D2和第三二極管D3起到穩(wěn)壓的作用，是穩(wěn)壓管。反饋電路106是第七電阻R7。采樣與控制電路108包括基準電源芯片U1、第五電阻R5和第六電阻R6?；鶞孰娫葱酒琔1是三端可調(diào)分流基準電源芯片，基準電源芯片U1產(chǎn)生基準電源。第五電阻R5和第六電阻R6作為分壓電阻使用，第五電阻R5和第六電阻R6用于采樣輸出電壓并提供給基準電源芯片U1。輸出電路110包括第四二極管D4、第一電容C1和第二電容C2，第一電容C1和第二電容C2組成濾波電路。

電源輸入端Vin連接到第一二極管D1的陽極和第二場效應(yīng)管(N溝道大電流功率場效應(yīng)管)V2的漏極。第一二極管D1的陰極連接到第一電阻R1的第一端、第四電阻R4的第一端和第五電阻R5的第一端，第一電阻R1、第四電阻R4和第五電阻R5均實現(xiàn)分壓電阻的功能，在此處的作用是上拉電位，第一電阻R1、第四電阻R4和第五電阻R5都作為上拉電阻使用。第一電阻R1的第二端連接第二二極管(穩(wěn)壓管)D2的陰極。第二二極管D2的陽極連接第二場效應(yīng)管V2的柵極、第一場效應(yīng)管(N溝道增強型場效應(yīng)管)V1的漏極、第七電阻R7和第二電阻R2的第一端，上述電路交叉點為反饋點A點。第七電阻R7是反饋電阻，第二電阻R2是分壓電阻，第二電阻R2的作用是下拉電位，作為下拉電阻使用。第二場效應(yīng)管V2的源極接地。第七電阻(反饋電阻)R7的第二端連接基準電源芯片(三端可調(diào)分流基準電源芯片)U1的參考極，上述的電路交叉點為采樣點B。第二電阻R2的第二端接地。第一場效應(yīng)管V1的柵極與第三二極管(穩(wěn)壓管)D3陽極和第三電阻R3的第一端連接，第一場效應(yīng)管V1的源極接地。第三電阻R3是分壓電阻，第三電阻R3的作用是下拉電位，作為下拉電阻使用。第三電阻R3的第二端接地。第三二極管D3的陰極連接基準電源芯片U1的陰極和第四電阻R4的第二端?；鶞孰娫葱酒琔1的陽極接地?；鶞孰娫葱酒琔1的參考極與第七電阻R7的第二端、第五電阻R5的第二端以及第六電阻R6的第一端相連。第七電阻R7是反饋電阻。反饋電阻，即第七電阻R7是連接在反饋點與采樣點，即A點與B點之間，由此形成開關(guān)組合電路104對采樣與控制電路108的正反饋。第五電阻R5和第六電阻R6是分壓電阻，在此處對基準電壓進行分壓。第五電阻R5的第一端與第四電阻R4的第一端相連，還連接到第四二極管D4的陽極。第六電阻R6的第二端接地。第一電容C1和第二電容C2跨接在第四二極管D4的陽極和地之間，第一電容C1和第二電容C2是濾波電容。第四二極管D4的陰極連接到電源輸出端PVcc。

在圖2所示的第一實施例中，輸出電路110只有一個電源輸出端PVcc，該電源輸出端用于為塑殼斷路器中的控制器供電。

圖2所示的第一實施例中，各個部件的型號或者參數(shù)選擇如下：基準電源芯片是三端可調(diào)分流基準電源芯片，可以選用TL431AIDBZR型號。第一場效應(yīng)管V1是N溝道增強型場效應(yīng)管，可以選用2N7002K型號。第二場效應(yīng)管是N溝道大電流功率場效應(yīng)管，可以選用STD60NF06型號。第二二極管D2是穩(wěn)壓管，可以選用BZX84-C15型號。第三二極管D3是穩(wěn)壓管，可以選用BZX84-C5V1型號。第一二極管D1、第二二極管D4可以選用M7型號。第一電阻R1是上拉電阻，電阻值為1k。第二電阻R2是下拉電阻，電阻值為10k。第三電阻R3是下拉電阻，電阻值為10k。第四電阻R4是上拉電阻，電阻值為4.7l。第五電阻R5和第六電阻R6作為分壓和采樣電阻，電阻比例滿足如下的要求：R5/R6＝(Vout/Vref)-1。其中Vref是基準電源芯片的參考端產(chǎn)生的基準電壓。根據(jù)輸出電壓Vout的要求來選擇R5和R6的電阻值。在一個實施例中，第五電阻R5的電阻值為100k，第六電阻R6的電阻值為10k。第七電阻R7是反饋電阻，電阻值為100k。第一電容C1和第二電容C2為濾波電容，第一電容C1的電容值為220uF，第二電容C2的電容值為100nF。

第一實施例的遲滯型電源電路的工作原理如下：當外部的電源電壓剛開啟時，電源輸入端Vin的輸入電壓從零開始緩慢上升。電源輸出端PVcc的輸出電壓值小于預(yù)設(shè)值，選取合適的電阻比值的采樣電阻R5與R6，對輸出電壓值進行采樣。在R5和R6兩個電阻的串聯(lián)連接處產(chǎn)生分壓值，該分壓值與三端可調(diào)分流基準電源芯片U1的參考端產(chǎn)生的基準電壓Vref進行比較。在一個實施例中，基準電壓Vref為2.5V。如果上述的分壓值小于基準電壓2.5V，則三端可調(diào)分流基準電源芯片U1處于關(guān)斷狀態(tài)，其陰極保持在高電平，這時穩(wěn)壓管D3導(dǎo)通，使第一場效應(yīng)管V1的柵極為高電平，第一場效應(yīng)管V1處于導(dǎo)通狀態(tài)。第一場效應(yīng)管V1的漏極接地，使得第二場效應(yīng)管V2關(guān)斷，不會影響輸入電壓的繼續(xù)升高。

當電源輸入端Vin的輸入電壓慢慢上升，電源輸出端PVcc的輸出電壓值達到并大于預(yù)設(shè)值時，采樣電阻R5與R6對輸出的電壓值進行采樣獲得的分壓值與三端可調(diào)分流基準電源芯片U1的參考端的基準電壓相比較，分壓值達到并大于基準電壓2.5V，使得三端可調(diào)分流基準電源芯片U1處于導(dǎo)通狀態(tài)，其陰極電壓被拉低，輸出2V的導(dǎo)通電壓。該導(dǎo)通電壓使得穩(wěn)壓管D3關(guān)斷，第一場效應(yīng)管V1的柵極被下拉電阻R3拉低到低電平，第一場效應(yīng)管V1處于關(guān)斷狀態(tài)。由于電阻R1、穩(wěn)壓管D2與電阻R2的分壓，使得第一場效應(yīng)管V1的漏極電壓大于7V，反饋點A將該電壓正反饋給三端可調(diào)分流基準電源芯片U1的參考端，使三端可調(diào)分流基準電源芯片U1持續(xù)保持導(dǎo)通，并使的第二場效應(yīng)管V2導(dǎo)通。第二場效應(yīng)管V2導(dǎo)通后，電源輸入端Vin被接地。由于第二場效應(yīng)管是N溝道大電流功率場效應(yīng)管，電源輸入端輸入的能量通過熱能的形式被第二場效應(yīng)管V2消耗。電源輸入端Vin的輸入電壓慢慢下降，但由于反饋點A的正反饋，三端可調(diào)分流基準電源芯片U1保持導(dǎo)通，直至反饋點A的電壓降低到一定值，使采樣點B再次小于基準電壓2.5V，三端可調(diào)分流基準電源芯片U1再次關(guān)斷。第一場效應(yīng)管V1導(dǎo)通，再次使得第二場效應(yīng)管V2關(guān)斷，電源輸入端Vin的輸入電壓不再降低。但此時反饋點A的電平仍然為低電平，反饋到三端可調(diào)分流基準電源芯片U1參考點，使三端可調(diào)分流基準電源芯片U1持續(xù)關(guān)斷，直至電源輸入端Vin的輸入電壓再次上升到預(yù)設(shè)值。

反饋電路的正反饋信號使得基準電源芯片的比較動作產(chǎn)生遲滯效應(yīng)。正反饋信號能夠使得基準電源芯片基于基準電壓和采樣的輸出電壓的比較更加穩(wěn)定，避免由于電壓抖動引起開關(guān)組合電路的頻繁通斷，并因此減少由于頻繁通斷造成的能量損耗和電磁干擾。

開關(guān)組合電路104中的第二場效應(yīng)管是N溝道大電流功率場效應(yīng)管，例如STD60NF06型號。大電流功率場效應(yīng)管能夠在出現(xiàn)大電流沖擊時吸收多余的功率并以熱能的方式將功率消耗，從而提高輸入電流的限制，輸入電流的限制能夠從幾十毫安提升到幾安。

參考圖3所示，圖3揭示了根據(jù)本實用新型的遲滯型電源電路的第二實施例的電路原理圖。如圖3所示，第二實施例以第一實施例的電路原理圖為基礎(chǔ)，對輸出電路110做了一定的改動。在第二實施例中，輸出電路110包括第四二極管D4、第五二極管D5、第六二極管D6、第七二極管D7、第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3和第四電容C4。輸出電路110具有兩路輸入和兩路輸出。在輸出方面，除了電源輸出端PVcc以外，還包括脫扣磁通電源輸出端TVcc。在輸入方面，除了電源輸入端Vin以外，還包括輔助直流電源Vcc。如圖3所示，通過第五二極管D5、第六二極管D6和第七二極管D7，輸出電路110建立起兩個輸入端和兩個輸出端之間的多條通路。上述的第五二極管D5、第六二極管D6和第七二極管D7均起到對電源輸入進行整流和隔離保護的作用。

輸入電路102依舊是第一二極管D1。第一二極管D1起到對電源輸入進行整流和隔離保護的作用。開關(guān)組合電路104依舊包括第一場效應(yīng)管V1、第二場效應(yīng)管V2、第二二極管D2、第三二極管D3、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3和第四電阻R4。其中第一場效應(yīng)管V1是N溝道增強型場效應(yīng)管，第二場效應(yīng)管V2是N溝道大電流功率場效應(yīng)管。第二二極管D2和第三二極管D3起到穩(wěn)壓的作用，是穩(wěn)壓管。反饋電路106是第七電阻R7。采樣與控制電路108包括基準電源芯片U1、第五電阻R5和第六電阻R6?；鶞孰娫葱酒琔1是三端可調(diào)分流基準電源芯片，基準電源芯片U1產(chǎn)生基準電源。第五電阻R5和第六電阻R6作為分壓電阻使用，第五電阻R5和第六電阻R6用于采樣輸出電壓并提供給基準電源芯片U1。

第一實施例的電路圖作為第二實施例的電路圖的一部分，保持不變，提供電源輸入端Vin至電源輸出端PVcc的電流通路，電源輸出端PVcc的用于為塑殼斷路器中的控制器供電。

第五二極管D5的陽極連接到電源輸入端Vin，第五二級管D5的陰極連接到脫扣磁通電源輸出端TVcc。第六二極管D6的陽極連接到輔助直流電源Vcc，第六二級管D6的陰極連接到電源輸出端PVcc。第七二極管D7的陽極連接到輔助直流電源Vcc，第七二級管D7的陰極連接到脫扣磁通電源輸出端TVcc。第一電容C1和第二電容C2組成濾波電路。第三電容C3和第四電容C4跨接在磁通電源輸出端TVcc和地之間，第三電容C3和第四電容C4是濾波電容。第三電容C3和第四電容C4組成脫扣磁通電源輸出端TVcc的濾波電路，而第一電容C1和第二電容C2組成電源輸出端PVcc的濾波電路。脫扣磁通電源輸出端TVcc為塑殼斷路器中的脫扣器的磁通控制器提供脫扣電壓。在第二實施例中，存在兩個輸出端Pvcc和TVcc，因此輸出電路110的輸出可以為塑殼斷路器中的控制器供電并同時為塑殼斷路器中的脫扣器的磁通控制器提供脫扣電壓。

在器件型號的選擇上，第五二極管D5、第六二極管D6和第七二極管D7的型號選擇與第一二極管D1、第二二極管D4一樣，可以選用M7型號。第三電容C3為的電容值為100nF，第四電容C4的電容值為220uF。

在工作原理方面，因為第二實施例中的輸入電路102、開關(guān)組合電路104、反饋電路106和采樣與控制電路108與第一實施例相同，因此第二實施例的工作過程和工作原理與第一實施例相同，此處不再重復(fù)描述。

本實用新型的遲滯型電源電路使用基準電源芯片代替運算放大器來產(chǎn)生控制信號，使得電路結(jié)構(gòu)更加簡單，成本更低。反饋電路直接連接反饋點和采樣點，對基準電源芯片進行反饋，電路簡單但能增加基準電源芯片的操作遲滯型，使得基準電源芯片的控制更加穩(wěn)定，抗干擾能力更強。在電路中配置大電流功率場效應(yīng)管，在出現(xiàn)大電流輸入時能吸納并消耗多余功率，保護后端電路不受大電流沖擊，使得輸入電流的上限顯著提高。

總體來說，本實用新型的遲滯型電源電路體積小、成本低，器件損耗小、使用壽命長，并能減少高頻電磁干擾。

上述實施例是提供給熟悉本領(lǐng)域內(nèi)的人員來實現(xiàn)或使用本實用新型的，熟悉本領(lǐng)域的人員可在不脫離本實用新型的實用新型思想的情況下，對上述實施例做出種種修改或變化，因而本實用新型的保護范圍并不被上述實施例所限，而應(yīng)該是符合權(quán)利要求書提到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。