一種多功能電路保護器的制作方法

專利名稱：一種多功能電路保護器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種集電弧、漏電、過載等保護于一體的多功能電路保護器。
背景技術：
目前，隨著全球經濟的發展，人們生活水平的提高，人均用電量劇增，而 在低電壓配電系統中，隨著電器的不斷增加，功率的增大，供電線路經常處于 滿負荷狀態，甚至長期處于過載狀態，因此供電線路表面的絕緣層極易老化， 另外也有一些人為的因素而導致絕緣層的破裂。這樣很容易會由于電弧而引起
燃燒的可能性。據美國消費者委員會2003年9月23日的會議上統計每年有 因電器引起的火災73500起，死亡591，傷者2247，十億的財產損失；國內資 料報道，1996年發生的火災中50%是由于電氣線路引起的。但是，現有電路保 護器，功能較為單一，要么僅用于電弧保護的電路保護器、要么是漏電保護的 電路保護器、或者是過載保護的電路保護器，如果要同時使用以滿足各種電路 保護需求，則占用空間較大，成本較高、安裝不便，同時攜帶不易，無法滿足 人們多元化日常需求。
實用新型內容
本實用新型針對現有技術中的不足，提供一種可降低成本、節省配電空間、
簡化安裝以及便攜移動應用的多功能電路保護器。
為了解決上述技術問題，本實用新型通過下述技術方案得以解決 一種多功能電路保護器，包括電源電路、信號處理電路、故障信號檢測電路、
驅動電路、脫扣裝置，所述電源電路為信號處理電路和故障信號檢測電路提供電源，所述故障信號檢測電路接入信號處理電路，所述信號處理電路連接驅動 電路，所述驅動電路根據信號處理電路輸出的信號對脫扣裝置進行動作，所述 故障信號檢測電路包括電弧檢測電路和漏電檢測電路，還包括過載保護器，所 述過載保護器串聯在火線L上。
作為優選，所述電弧檢測電路包括主要包括電弧檢測互感器Ll，所述電弧檢 測互感器L1串接在交流電源的零線N或火線L上，信號負載電阻AR1、 AR2分 別接在電弧檢測互感器L1的兩端，然后接在整流橋AD1上輸出直流并進入信號 放大電路，放大后的信號經過電阻AR9送入到信號處理電路。
作為優選，還包括輔助電弧檢測電路，所述輔助電弧檢測電路主要包括非晶 互感器L2，所述非晶互感器L2串接在交流電源輸入、輸出雙線回路中，信號負 載電阻BR1、 BR2分別接在非晶互感器L2的兩端，然后接在整流橋BD1上輸出 直流并進入信號放大電路，信號放大后經過二極管BD4的降壓和電阻BR9、 BRIO 的分壓又經過了一個放大電路，輸出后接在了信號處理電路。
作為優選，所述漏電檢測電路主要包括漏電電流互感器L3，所述漏電電流 互感器L3串接在交流電源輸入、輸出雙線回路中，其經過電阻UR9的采集送入 U3D的正相輸入端，輸出一個穩定的電壓信號，串接電阻UR10后進入信號處理 電路。
作為優選，還包括浪涌抑制電路，所述浪涌抑制電路連接在火線和零線上， 所述浪涌抑制電路由壓敏電阻RY1、 RY12、 RY13、高耐壓電容CY1、 CY2、以及 電容的放電負載貼片電阻RY2、 RY3、 RY4 、 RY5構成。
作為優選，所述電源電路包括整流橋電路D1和經整流橋電路D1整流后再 經431電壓基準模塊U1和高耐壓三極管V1電流放大后的高耐壓線性電源電路。
作為優選，所述信號處理電路中主要以P89LPC915芯片作為微處理器。作為優選，所述電弧檢測互感器L1、非晶互感器L2、漏電電流互感器L3 中的傳感器磁環均由鐵硅鋁材料作為導磁材料。
按照本實用新型技術方案，克服了電弧、漏電、過載、過壓和浪涌等引起 的安全問題，其集成了電弧、漏電、過載、過壓和浪涌的檢測、識別技術，實 現多種電路故障的短路保護，體積小巧、安裝便捷、又便于攜帶，而且運行可 靠、無需另加電源，并能在故障發生的第一時間切斷電源。 說明書附圖

圖l是本實用新型的原理框圖。
圖2是本實用新型的電路工作原理圖。
具體實施方式

以下結合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細描述 本實施例中多功能電路保護器是一種集電弧、漏電、過載、浪涌和過壓等 斷路保護功能為一體
一種多功能電路保護器，包括電源電路l、信號處理電路2、故障信號檢測電
路、驅動電路3、脫扣裝置6，所述電源電路1為信號處理電路2和故障信號檢 測電路提供電源，所述故障信號檢測電路接入信號處理電路2，所述信號處理電 路2連接驅動電路3，所述驅動電路3根據信號處理電路2輸出的信號對脫扣裝 置6進行動作，所述故障信號檢測電路包括電弧檢測電路7和漏電檢測電路8， 同時，還包括過載保護器5，所述過載保護器5串聯在火線L上。其中所述電弧 檢測電路7主要包括電弧檢測互感器Ll，所述電弧檢測互感器Ll串接在交流電 源的零線N或火線L上，信號負載電阻AR1、 AR2分別接在電弧檢測互感器L1 的兩端，然后接在整流橋AD1上輸出直流并進入信號放大電路，放大后的信號 經過電阻AR9送入到信號處理電路2。本實用新型的保護器電路中還包括輔助電弧檢測電路9，所述輔助電弧檢測電路9主要包括非晶互感器L2，所述非晶互感 器L2串接在交流電源輸入、輸出雙線回路中，信號負載電阻BR1、 BR2分別接 在非晶互感器L2的兩端，然后接在整流橋BD1上輸出直流并進入信號放大電路， 信號放大后經過二極管BD4的降壓和電阻BR9、 BRIO的分壓又經過了一個放大 電路，輸出后接在了信號處理電路2。所述漏電檢測電路8主要包括漏電電流互 感器L3，所述漏電電流互感器L3串接在交流電源輸入、輸出雙線回路中，其經 過電阻UR9的采集送入U3D的正相輸入端，輸出一個穩定的電壓信號，串接電 阻UR10后進入信號處理電路2。保護電路中為了防止浪涌還包括浪涌抑制電路 4,所述浪涌抑制電路4連接在火線和零線上，所述浪涌抑制電路4由壓敏電阻 RY1、 RY12、 RY13、高耐壓電容CY1、 CY2、以及電容的放電負載貼片電阻RY2、 RY3、 RY4 、 RY5構成。而所述電源電路包括整流橋電路Dl和經整流橋電路Dl 整流后再經431電壓基準模塊Ul和高耐壓三極管VI電流放大后的高耐壓線性 電源電路。
本實施例中，所述信號處理電路2中主要以P89LPC915芯片作為微處理器， 對信號進行分析處理，其中電弧檢測互感器L1、非晶互感器L2、漏電電流互感 器L3中的傳感器磁環均由鐵硅鋁材料作為導磁材料。
本實用新型基本原理是過載保護器5是屬于單獨一個模塊，串聯在火線 上，當線路達到過載保護狀態時，過載保護器自動斷開電源進行保護。
而浪涌抑制電路4對線路上的浪涌電壓進行抑制，使實用新型與負載能夠 在標準規定的浪涌電壓范圍內能夠正常工作。另外此部分還對過壓情況對實用 新型和負載進行保護，使實用新型與負載能夠在標準規定的電壓范圍內工作一 定的時間。
驅動電路3對從信號處理電路輸出的信號進行動作反應，當信號處理電路輸出一個高電平信號時，驅動電路回路就會產生一個大電流使脫扣裝置6斷開
電源，從而進行保護。
信號處理電路2對采集的信號進行處理，分辨出信號的真偽，當出現有害 信號時，信號處理電路2即MCU輸出一個高電平送入到驅動電路，從而脫扣。 具體電路原理圖可參考圖2:
240V的交流電，經過一個吸收高頻的Y1電容CY1、 CY2、吸收浪涌的壓敏電 阻RY1、 RY12、 RY13、貼片電阻RY2、 RY3、 RY4、 RY5組成的高壓浪涌保護電路， 然后連接到脫扣線圈J1，當電路有大電流產生時，線圈脫扣即斷開電路，再串 聯兩個電阻VR1、 VR2接到整流橋D1的交流端，將交流轉化為直流，用以供應電 路其他部分工作。
直流端的4腳接地，2腳串接LED用來指示電路是否通電，LED后面串接供應 MCU以及運放的電源電路。電壓取自整流橋D1出來的直流高壓。該直流高壓經過 電阻R1、 R2、 R33、 R4、 R5、穩壓基準U1以及三極管V1，為后面的電路部分提供 一個穩定的電壓點。電阻R1串接在V1的集電極起個降壓作用，減少V1的熱損耗， 而經過電阻R2、 R33分壓后，電源供給了穩壓基準U1陰極以及三極管V1的基極， 電阻R4、 R5分壓，電容C3提供一個交流負反饋，用來防止U1自激。三極管V1輸 出的電壓經過電阻R6供給運放LM324電壓，經過二極管D6和電阻R7供給MCU電壓。
整流橋D2的1腳串聯在脫扣機構J1上，直流端并聯TVS管VD1以及可控硅SCR1 的陰極、陽極，可控硅SCR1的控制極經過電阻R14接到MCU的9腳，當可控硅接到 一個從電阻R14傳來的動作電壓信號后，陰、陽極馬上導通，在回路上產生一個 大電流迫使脫扣線圈Jl脫扣以保護電路。
信號處理電路2，微處理器U2的10腳接電源，4腳接地，9腳輸出，l腳、8腳、 13腳、14腳為電弧信號檢測輸入端，5腳為漏電檢測信號輸入端，當U2判斷到電路有故障時，它會輸出一個高電平給電阻R14，即提供給可控硅SCR1的控制極一 個動作信號，U2是通過檢測電弧、漏電信號輸入端送入的電壓脈沖是否達到設 定的標準進行的判斷，如果設定的標準達到則輸出高電平給驅動電路使其脫扣， 切斷電源，停止供電，若沒有達到標準則繼續檢測。
限流電阻R6、去耦電容C5與U3的4腳相連，為U3提供電源，其中U3包含有4 個運放，以供電弧、漏電信號的放大，U3的ll腳接地。
與U2的13腳相連的是電弧信號檢測電路，電弧檢測線圈L1串接在零線N或者 火線上，線圈一端串聯一個濾波電容AC1后并聯到整流橋AD1交流端，整流橋AC 兩端分別與地并聯電阻AR1、 AR2，經過整流橋輸出端并聯二極管AD2、龜阻AR3、 電容AC2，然后線路一部分經過AR4進入MCU的8腳， 一部分串接AR12后進入運放 U3C的正相輸入端，其中整流橋AD1的4腳接地，運方正相輸入端并聯一個二極管 AD4接地，反相輸入端串接在電阻AR5、 AR6的連接點上，AR6的另一端接地，AR5 的另一端接在運放U3C的輸出端，AR9串接在MCU的13腳和運放U3C的輸出端之間， 運放U3C的輸出端串聯二極管AD5、電阻ARIO、電阻AR11接入MCU，電容AC3并聯 在電阻ARIO、 AR11的連接點與地之間。電弧檢測互感器檢測到信號后經整流橋 變成直流信號，U3C的10腳為正相輸入端，9腳為反相輸入端，8腳為輸出端，信 號經過運放U3C、電阻AR6、 AR5，將放大的信號輸出，串聯AR9之后進入芯片的 13腳，而電阻AR5、 AR6的大小決定著信號的放大倍數。
非晶互感器L2串接在電源線雙線上，線圈一端串聯一個濾波電容BC1后并聯 到整流橋BD1交流端，整流橋AC兩端分別與地并聯電阻BR1、 BR2，經過整流橋輸 出端并聯二極管BD2、電阻BR3、電容BC2，然后線路一部分經過BR4進入MCU， 一 部分串接BR5后進入運放U3A中，其中整流橋BD1的4腳接地，運放U3A正相輸入端 并聯一個二極管BD3接地，反相輸入端接在電阻BR7、 BR6的連接點上，電阻BR6的另一端接在運放U3A的輸出端，電阻BR7的另一段串接電阻BR8后接地，電阻BR8 兩端并聯電容BC3，運放U3A輸出端串聯二極管BD4、電阻BR9、 BR10后接地，電 阻BR10兩端并聯電容BC4，電容BC5—端接在電阻BR9、 BR10的連接點上， 一端進 入運放的U3B的正相輸入端，運放U3B的正相輸入端與地之間并聯一個電阻BR11， 反相輸入端與地之間并聯電容BC6，且與輸出端之間并聯一個電阻BR12，輸出端 串聯二極管BD5、電阻BR14后接入MCU， 二極管BD5兩端并聯電阻郎13，電阻BR14 接入MCU的管腳處與地之間并聯電容BC7。非晶互感器L2檢測到的信號通過U3A以 及U3B的放大作用將信號送往U2的14腳，和電弧檢測互感器L1所采集的信號一起 來提高判斷的可靠性。U3A的3腳為正相輸入端，2腳為反相輸入端、l腳為輸出 端。其中U3A放大部分與U3C部分基本相同，唯一不同的就是決定放大倍數的電 阻，決定U3A部分放大倍數的是電阻BR6、 BR7、 BR8。 U3A輸出的電壓信號經過BD4 和電阻BR9、 BR10的分壓，出來一個電壓信號經過濾波電容BC5進入U3B的正相輸 入端。信號經過U3B、電阻BR12輸出一個相同的電壓信號、電容BC6并聯在U3B的 反相輸入端和地之間起個濾波的作用，輸出的電壓信號經過BD5的降壓和BR14的 保護進入到U2的14腳，U2的14腳并聯一個去耦電容BC7，吸收干擾信號。
零序電流互感器L3檢測通過它的導線有無漏電現象，包括L3和U3D、電阻 UR8、 UR9、 UR15、 UR14、 URIO、電容UC4、 二極管UD1、 UD2，濾波電容UC4慮除 線圈采集的干擾信號，UR9將采集到的電流信號轉化成電壓信號送到U3D的正相 輸入端，而電阻UR14、 UR15決定著信號的放大倍數，經過放大后的信號經過URIO 的保護進入U2的5腳。
測試電路由電阻UR1、 UR2、電容UC1和測試開關K1組成，當測試開關K1按下 時，電阻UR1、 UR2的連接點就會接地，MCU的3腳的電壓發生變化傳給MCU，經過 MCU的處理后會給驅動電路一個電壓高電平，使產品脫扣，切斷電源。
權利要求1.一種多功能電路保護器，包括電源電路(1)、信號處理電路(2)、故障信號檢測電路、驅動電路(3)、脫扣裝置(6)，所述電源電路(1)為信號處理電路(2)和故障信號檢測電路提供電源，所述故障信號檢測電路接入信號處理電路(2)，所述信號處理電路(2)連接驅動電路(3)，所述驅動電路(3)根據信號處理電路(2)輸出的信號對脫扣裝置(6)進行動作，所述故障信號檢測電路包括電弧檢測電路(7)和漏電檢測電路(8)，其特征在于還包括過載保護器(5)，所述過載保護器(5)串聯在火線L上。
2. 根據權利要求1所述一種多功能電路保護器，其特征在于，所述電弧檢 測電路包括(7)主要包括電弧檢測互感器Ll，所述電弧檢測互感器Ll串接在交 流電源的零線N或火線L上，信號負載電阻AR1、 AR2分別接在電弧檢測互感器 Ll的兩端，然后接在整流橋AD1上輸出直流并進入信號放大電路，放大后的信 號經過電阻AR9送入到信號處理電路(2)。
3. 根據權利要求2所述一種多功能電路保護器，其特征在于，還包括輔助 電弧檢測電路(9)，所述輔助電弧檢測電路(9)主要包括非晶互感器L2，所述 非晶互感器L2串接在交流電源輸入、輸出雙線回路中，信號負載電阻BR1、 BR2 分別接在非晶互感器L2的兩端，然后接在整流橋BD1上輸出直流并進入信號放 大電路，信號放大后經過二極管BD4的降壓和電阻BR9、 BRIO的分壓又經過了一 個放大電路，輸出后接在了信號處理電路(2)。
4. 根據權利要求1或2或3所述一種多功能電路保護器，其特征在于，所 述漏電檢測電路(8)主要包括漏電電流互感器L3，所述漏電電流互感器L3串 接在交流電源輸入、輸出雙線回路中，其經過電阻UR9的采集送入U3D的正相 輸入端，輸出一個穩定的電壓信號，串接電阻UR10后進入信號處理電路(2)。
5. 根據權利要求4所述一種多功能電路保護器，其特征在于，還包括浪涌抑制電路(4)，所述浪涌抑制電路(4)連接在火線和零線上，所述浪涌抑制 電路(4)由壓敏電阻RY1、 RY12、 RY13、高耐壓電容CY1、 CY2、以及電容的放 電負載貼片電阻RY2、 RY3、 RY4 、 RY5構成。
6. 根據權利要求5所述一種多功能電路保護器，其特征在于，所述電源電 路包括整流橋電路Dl和經整流橋電路Dl整流后再經431電壓基準模塊Ul和高 耐壓三極管V1電流放大后的高耐壓線性電源電路。
7. 根據權利要求6所述一種多功能電路保護器，其特征在于，所述信號處理 電路(2)中主要以P89LPC915芯片作為微處理器。
8. 根據權利要求7所述一種多功能電路保護器，其特征在于，所述電弧檢測 互感器Ll、非晶互感器L2、漏電電流互感器L3中的傳感器磁環均由鐵硅鋁材 料作為導磁材料。
專利摘要本實用新型涉及一種多功能電路保護器，包括電源電路、信號處理電路、故障信號檢測電路、驅動電路、脫扣裝置，所述電源電路為信號處理電路和故障信號檢測電路提供電源，所述故障信號檢測電路接入信號處理電路，所述信號處理電路連接驅動電路，所述驅動電路根據信號處理電路輸出的信號對脫扣裝置進行動作，所述故障信號檢測電路包括電弧檢測電路和漏電檢測電路，還包括過載保護器，所述過載保護器串聯在火線L上。按本實用新型技術方案，克服電弧、漏電、過載等引起安全問題，其集成電弧、漏電、過載檢測、識別技術，實現多種電路故障的短路保護，體積小巧、安裝便捷、又便于攜帶，而且運行可靠、無需另加電源，并能在故障發生的第一時間切斷電源。
文檔編號H02H3/08GK201149985SQ200820082508
公開日2008年11月12日 申請日期2008年1月23日 優先權日2008年1月23日
發明者黃武杰 申請人:黃武杰