断路器的电动操作机构的功耗控制电路的制作方法

本发明涉及低压电器领域，特别涉及一种断路器的电动操作机构的功耗控制电路。

背景技术：

目前，市场上的智能电能表配套使用的具有自动重合闸功能的断路器功耗过大，影响用户的用电量统计，并造成电能的浪费。现有的断路器的电动操作机构的功耗控制电路存在如下缺点：1，采用单路供电电源，无法实现切换，功耗无法降低；2，需要使用高压完全可控性器件直接切断开关电源主电路，对系统电压影响大，可靠性不高，电路设计复杂。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种性能安全稳定，成本低，结构简单的断路器的电动操作机构的功耗控制电路。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种断路器的电动操作机构功耗控制电路，包括电源电路，dc/dc电源模块电路，稳压电路和控制电路；所述电源电路包括整流电路，降压电路和滤波电路；所述整流电路的输入端分别与电源l相和电源n相连接，整流电路的输出端分别与降压电路和滤波电路的输入端连接；所述降压电路的输出端与稳压电路连接，为稳压电路在控制电路为待机状态时供电，稳压电路的输出端连接到控制电路为控制电路供电；所述滤波电路的输出端与dc/dc电源模块电路的输入端连接；所述dc/dc电源模块电路包括dc/dc开关电源芯片u2，dc/dc电源模块电路的输出端与稳压电路的输入端连接，为稳压电路在控制电路为工作状态时供电，dc/dc电源模块电路的输出端同时与断路器的电动操作机构连接向断路器的电动操作机构供电；控制电路的输入端输入控制信号，控 制电路的执行端与dc/dc电源模块电路的dc/dc开关电源芯片u2的电源端连接，用于控制dc/dc电源模块电路的dc/dc开关电源芯片u2的工作；当断路器的电动操作机构工作时，功能启动信号输入控制电路的输入端，控制电路执行端停止工作，使dc/dc电源模块电路的dc/dc开关电源芯片u2的电源端恢复供电，使得dc/dc电源模块电路接通，当断路器的电动操作机构停止工作后，功能停止信号输入控制电路的输入端，控制电路执行端开始工作，使dc/dc电源模块电路的dc/dc开关电源芯片u2的电源端停止供电，使得dc/dc电源模块电路断开。

进一步，所述控制电路包括小功率完全可控性功率器件和控制芯片u3，控制芯片u3的输入端输入控制信号，小功率完全可控性功率器件的输入端与控制芯片u3连接，控制芯片u3将控制电平输出至小功率完全可控性功率器件，小功率完全可控性功率器件的执行端与dc/dc电源模块电路的dc/dc开关电源芯片u2的电源输入端连接，小功率完全可控性功率器件控制dc/dc电源模块电路的dc/dc开关电源芯片u2的电源端的工作，控制dc/dc电源模块电路通断，小功率完全可控性功率器件与dc/dc开关电源芯片u2的电源端连接，通过控制小功率完全可控性功率器件来切断开关电源集成芯片供电电源的方式，来切断连接开关电源芯片主回路的供电回路。

进一步，所述控制电路还包括电阻r11，电阻r8，二极管d10，电阻r6，二极管d8，极性电容c7，电容c8，所述小功率完全可控性功率器件为mos管q1；电阻r8和二极管d10并联连接后的一端经电阻r11连接到控制芯片u3的第二管脚，另一端分别与mos管的栅极和mos管的源极连接，mos管的漏极与电阻r6的一端连接，二极管d8、极性电容c7和电容c8依次并联后二极管d8的一端与电阻r6的另一端连接，电容c8的另一端连接dc/dc电源模块电路的dc/dc开关电源芯片u2的第一管脚极性电容c7的负极连接到地。

进一步，所述dc/dc电源模块电路还包括电压反馈电路，变压器t1，电阻r2，电阻r14，电阻r3，电容c2，二极管d7，电阻r7，二极管d11，极性电容c9和电阻r10，电阻r2的一端与降压电路的输入端连接，电阻r2的另一端与dc/dc开关电源芯片u2的第一管脚连接，dc/dc开关电源芯片u2 的第三管脚与电压反馈电路的输出端连接，电压反馈电路的输入端与变压器t1的二次侧的反馈回路的输出端连接，电阻r3和电容c2并联后的一端与滤波电路的输出端连接，另一端与二极管d7的负极连接，二极管d7的正极与电阻r7的一端连接，电阻r7的另一端分别与变压器t1的一次侧主回路的输出端，dc/dc开关电源芯片u2的第五管脚和第六管脚连接，dc/dc开关电源芯片u2的第七管脚和第八管脚分别接地，变压器t1一次侧主回路的输入端与电容c2的另一端连接，变压器t1二次侧的一路输出端与稳压电路的输入端连接，变压器t1的二次侧的反馈回路的输出端一端与控制电路的输出端连接，另一端和开关电源芯片的第三管脚连接，变压器t1的二次侧的另一条输出端的一端与二极管d11的正极连接，二极管d11的负极连接到电源正极v+，变压器t1的二次侧的另一条输出端的另一端接地，极性电容c9和电阻r10依次并联连接在变压器t1的二次侧的另一条输出端的两端之间，位于二极管d11的另一侧。

进一步，所述电压反馈电路包括极性电容c6，电阻r5，二极管d9，电阻r12，电阻r13；电阻r5，二极管d9，电阻r12和电阻r13依次串联后电阻r5的一端与极性电容c6的正极连接，二极管d9的一端与变压器t1的一次侧的反馈回路的输出端连接，电阻r13的另一端连接到地，电阻r12和电阻r13的中间节点与dc/dc电源模块电路的输入端连接。

进一步，所述稳压电路包括稳压电源芯片u1，二极管d6，电阻r4，极性电容c5，电容c3，电感线圈l5和电容c4，二极管d6的一端与降压电路的输出端连接，二极管d6的另一端经过极性电容c5后连接到地，极性电容c5的正极经过电阻r4连接到稳压电源芯片u1的第一管脚，dc/dc电源模块电路的输出端与电感线圈l5的一端连接，电感线圈l5的另一端经过电容c3连接到稳压电源芯片u1的第一管脚，稳压电源芯片u1的第二管脚连接到电路地vss，稳压电源芯片u1的第三管脚连接到电源电压vcc，电容c4的两端并联连接在稳压电源芯片u1的第二管脚和稳压电源芯片u1的第三管脚。

进一步，所述整流电路为半波整流，整流电路包括二极管d1，二极管d2和二极管d4，电源l相包括电源l1相，电源l2相和电源l3相，电源n相包括电源n1相，二极管d1，二极管d2和二极管d4的一端分别与电源l1相， 电源l2相和电源l3相连接，另一端同时与降压电路和滤波电路的输入端连接。还包括保险电阻fr1，保险电阻fr1的一端与二极管d1、二极管d2和二极管d4的另一端连接，另一端同时与降压电路和滤波电路的输入端连接。

进一步，还包括浪涌保护电路，浪涌保护电路包括压敏电阻vz1，压敏电阻vz2和压敏电阻vz3，电源l相包括电源l1相，电源l2相和电源l3相，电源n相包括电源n1相，压敏电阻vz1，压敏电阻vz2和压敏电阻vz3分别并联连接在电源l1相与电源n1相之间，电源l2相与电源n1相之间和电源l3相与电源n1相之间。

进一步，所述降压电路包括二极管d3和电阻r1，二极管d3的一端与整流电路的输出端连接，二极管d3的另一端与电阻r1的一端连接，电阻r1的另一端与稳压电路的输入端连接。

进一步，所述滤波电路包括二极管d5，电感线圈l4和电容c1，二极管d5的一端与整流电路的输出端连接，另一端与电感线圈l4的一端连接，电感线圈l4的另一端与dc/dc电源模块电路的输入端连接，电容c1的正极与电感线圈l4的另一端连接，电容c1的负极接地。

本发明断路器的电动操作机构功耗控制电路采用小功率的稳压电路和较大功率的dc/dc电源模块电路，当断路器的电动操作机构工作时，控制电路执行端停止工作，控制dc/dc电源模块电路接通，dc/dc电源模块电路为电动操作机构供电，稳压电路为控制电路供电；当断路器的电动操作机构停止工作后，控制电路的执行端工作，控制电路控制dc/dc电源模块电路断开，只有稳压电路为控制电路供电；较大功率的dc/dc电源模块电路可以根据需求而接通断开，降低断路器的电动操作机构的功耗，节约电能，减小成本。本发明采用控制小功率完全可控性功率器件来切断开关电源集成芯片供电电源的方式，来切断连接开关电源芯片主回路的供电回路，而不是采用控制高压完全可控性器件来直接切断供电电路，也正因为如此，才可以采用小功率器件来切断主回路的供电回路；成本低，高压主电路的电压波动小，电路输出更加平稳，功耗低。小功率完全可控性功率器件可以为pnp型三极管，场效应mos管等小功率器件。控制电路工作时，通过控制mos管q1经过电阻r8接地来切断 向dc/dc开关电源芯片u2供电，使得dc/dc开关电源芯片u2停止工作。

附图说明

图1是本发明断路器的电动操作机构的功耗控制电路的框架图；

图2是本发明断路器的电动操作机构的功耗控制电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图1至2给出的实施例，进一步说明本发明的断路器的电动操作机构的功耗控制电路的具体实施方式。本发明的断路器的电动操作机构的功耗控制电路不限于以下实施例的描述。

如图1所示，本发明断路器的电动操作机构功耗控制电路，包括电源电路，dc/dc电源模块电路，稳压电路和浪涌保护电路；所述电源电路包括整流电路，降压电路和滤波电路。

如图1所示，所述整流电路的输入端分别与电源l相和电源n相连接，整流电路的输出端分别与降压电路和滤波电路的输入端连接；所述降压电路的输出端与稳压电路连接，为稳压电路在控制电路为待机状态时供电，稳压电路的输出端连接到控制电路为控制电路供电；所述滤波电路的输出端与dc/dc电源模块电路的输入端连接，所述dc/dc电源模块电路包括dc/dc开关电源芯片u2，dc/dc电源模块电路的输出端与稳压电路的输入端连接，为稳压电路在控制电路为工作状态时供电，dc/dc电源模块电路的输出端同时与断路器的电动操作机构连接向断路器的电动操作机构供电；还包括控制电路，控制电路的输入端输入控制信号，控制电路的执行端与dc/dc电源模块电路的dc/dc开关电源芯片u2的电源端连接，用于控制dc/dc电源模块电路的dc/dc开关电源芯片u2的工作；当断路器的电动操作机构工作时，功能启动信号输入控制电路的输入端，控制电路执行端停止工作，使dc/dc电源模块电路的dc/dc开关电源芯片u2的电源端恢复供电，使得dc/dc电源模块电路接通，当断路器的电动操作机构停止工作后，功能停止信号输入控制电路的输入端，控制电路执行端开始工作，使dc/dc电源模块电路的dc/dc开关电源芯片u2的电源端停止供电，使得dc/dc电源模 块电路断开。本发明断路器的电动操作机构功耗控制电路采用小功率的稳压电路和较大功率的dc/dc电源模块电路，当断路器的电动操作机构工作时，控制电路控制dc/dc电源模块电路接通，dc/dc电源模块电路为电动操作机构供电，稳压电路为控制电路供电；当断路器的电动操作机构停止工作后，控制电路控制dc/dc电源模块电路断开，只有稳压电路为控制电路供电；较大功率的dc/dc电源模块电路可以根据需求而接通断开，降低断路器的电动操作机构的功耗，节约电能，减小成本。

本发明中，功能启动信号和功能停止信号都为外部电路输入。

如图1所示，所述控制电路包括小功率完全可控性功率器件和控制芯片u3，控制芯片u3的第一管脚输入控制信号，小功率完全可控性功率器件的输入端与控制芯片u3的第二管脚连接，控制芯片u3的第二管脚将控制电平输出至小功率完全可控性功率器件，小功率完全可控性功率器件的执行端与dc/dc电源模块电路的dc/dc开关电源芯片u2的电源输入端连接，小功率完全可控性功率器件控制dc/dc电源模块电路的dc/dc开关电源芯片u2的电源端的工作，控制dc/dc电源模块电路通断。小功率完全可控性功率器件与dc/dc开关电源芯片u2的电源端连接，通过控制小功率完全可控性功率器件来切断开关电源集成芯片供电电源的方式，来切断连接开关电源芯片主回路的供电回路，实现降低功耗的作用。采用小功率完全可控性功率器件来控制dc/dc电源模块电路的通断，高压主电路电压波动小，电路输出更加平稳。

本发明采用控制小功率完全可控性功率器件来切断开关电源集成芯片供电电源的方式，来切断连接开关电源芯片主回路的供电回路，也正因为如此，才可以采用小功率器件来切断主回路的供电回路，相比采用控制高压完全可控性器件来直接切断供电电路，成本低，高压主电路的电压波动小，电路输出更加平稳，功耗低。

具体地，如图2所示，所述控制电路还包括电阻r11，电阻r8，二极管d10，电阻r6，二极管d8，极性电容c7，电容c8，所述小功率完全可控性功率器件为mos管q1，电阻r8和二极管d10并联连接后的一端经电阻r11连接到控制芯片u3的第二管脚，另一端分别与mos管q1的栅极和mos管q1的源极连接，mos 管q1的漏极与电阻r6的一端连接，二极管d8、极性电容c7和电容c8依次并联后二极管d8的一端与电阻r6的另一端连接，电容c8的另一端连接dc/dc电源模块电路的dc/dc开关电源芯片u2的第一管脚极性电容c7的负极连接到地。控制电路工作时，通过控制mos管q1经过电阻r8接地来切断向dc/dc开关电源芯片u2供电，使得dc/dc开关电源芯片u2停止工作，(只要切断dc/dc开关电源芯片u2的任一管脚的电路，dc/dc开关电源芯片u2即可停止工作)所述小功率完全可控性功率器件可以为pnp型三极管，场效应mos管等小功率器件。采用mos管q1等低压器件关断dc/dc开关电源芯片u2的电源来实现将高压工作电路的关断，高压主回路电压波动小，电路输出更加平稳，小功率完全可控性功率器件的驱动电路设计简单，组成元器件的选用成本低，电路实现功能可靠。

如图2所示，所述dc/dc电源模块电路还包括变压器t1，电阻r2，电阻r14，电阻r3，电容c2，二极管d7，电阻r7，二极管d11，极性电容c9和电阻r10，电阻r2的一端与降压电路的输入端连接，电阻r2的另一端与dc/dc开关电源芯片u2的第一管脚连接，dc/dc开关电源芯片u2的第三管脚与电压反馈电路的的输出端连接，电压反馈电路的输入端与变压器t1的二次侧的反馈回路的输出端连接，电阻r3和电容c2并联后的一端与滤波电路的输出端连接，另一端与二极管d7的负极连接，二极管d7的正极与电阻r7的一端连接，电阻r7的另一端分别与变压器t1的一次侧主回路的输出端，dc/dc开关电源芯片u2的第五管脚和第六管脚连接，dc/dc开关电源芯片u2的第七管脚和第八管脚分别接地，变压器t1一次侧主回路的输入端与电容c2的另一端连接，变压器t1二次侧的一路输出端与稳压电路的输入端连接，变压器t1的二次侧的反馈回路的输出端一端与控制电路的输出端连接，另一端和开关电源芯片的第三管脚连接，变压器t1的二次侧的的另一条输出端的一端与二极管d11的正极连接，二极管d11的负极连接到电源正极v+，变压器t1的二次侧的另一条输出端的另一端接地，极性电容c9和电阻r10依次并联连接在变压器t1的二次侧的另一条输出端的两端之间，位于二极管d11的另一侧。

如图2所示，所述电压反馈电路包括极性电容c6，电阻r5，二极管d9，电阻r12和电阻r13；电阻r5，二极管d9，电阻r12和电阻r13依次串联后电阻 r5的一端与极性电容c6的正极连接，二极管d9的一端与变压器t1的二次侧的反馈回路的输出端连接，电阻r13的另一端连接到地，电阻r12和电阻r13的中间节点与dc/dc电源模块电路的输入端连接，即与dc/dc开关电源芯片u2的电源端连接。电压反馈电路对dc/dc开关电源芯片u2起稳压作用。

控制芯片u3接收到功能启动信号后，发送控制电平给小功率完全可控性功率器件，小功率完全可控性功率器件停止工作，将dc/dc开关电源芯片u2的芯片电源通过电阻连接到地的回路断开，使dc/dc开关电源芯片u2工作，dc/dc开关电源芯片u2主回路导通，变压器t1开始输出电能。控制芯片u3接收到功能停止信号后，发送控制电平给小功率完全可控性功率器件，小功率完全可控性功率器件开始工作，将dc/dc开关电源芯片u2的芯片电源通过电阻连接到地，使dc/dc开关电源芯片u2停止工作，dc/dc开关电源芯片u2主回路断开，变压器t1停止输出电能。变压器10工作时，向稳压电源芯片11供电，为控制芯片6工作状态供电；向dc/dc开关电源芯片9提供反馈，控制变压器10稳定输出；向电动操作机构供电，完成断路器分合闸动作。

如图2所示，所述稳压电路包括稳压电源芯片u1，二极管d6，电阻r4，极性电容c5，电容c3，电感线圈l5和电容c4，二极管d6的一端与降压电路的输出端连接，二极管d6的另一端经过极性电容c5后连接到地，极性电容c5的正极经过电阻r4连接到稳压电源芯片u1的第一管脚，dc/dc电源模块电路的输出端与电感线圈l5的一端连接，电感线圈l5的另一端经过电容c3连接到稳压电源芯片u1的第一管脚，稳压电源芯片u1的第二管脚连接到电路地vss，稳压电源芯片u1的第三管脚连接到电源电压vcc，电容c4的两端并联连接在稳压电源芯片u1的第二管脚和稳压电源芯片u1的第三管脚。

如图2所示，所述整流电路为半波整流，整流电路包括二极管d1，二极管d2和二极管d4，电源l相包括电源l1相，电源l2相和电源l3相，电源n相包括电源n1相，二极管d1，二极管d2和二极管d4的一端分别与电源l1相，电源l2相和电源l3相连接，另一端同时与降压电路和滤波电路的输入端连接。整流电路将三相交流电整流为直流电。

特别地，如图2所示，还包括保险电阻fr1，保险电阻fr1的一端与二极管 d1、二极管d2和二极管d4的另一端连接，另一端同时与降压电路和滤波电路的输入端连接。

如图2所示，所述浪涌保护电路包括压敏电阻vz1，压敏电阻vz2和压敏电阻vz3，电源l相包括电源l1相，电源l2相和电源l3相，电源n相包括电源n1相，压敏电阻vz1，压敏电阻vz2和压敏电阻vz3分别并联连接在电源l1相与电源n1相之间，电源l2相与电源n1相之间和电源l3相与电源n1相之间。浪涌保护电路对电路进行浪涌保护，性能安全稳定。

如图2所示，所述降压电路包括二极管d3和电阻r1，二极管d3的一端与整流电路的输出端连接，二极管d3的另一端与电阻r1的一端连接，电阻r1的另一端与稳压电路的输入端连接。降压电路将电源电压降压后输出给稳压电路。

如图2所示，所述滤波电路包括二极管d5，电感线圈l4和电容c1，二极管d5的一端与整流电路的输出端连接，另一端与电感线圈l4的一端连接，电感线圈l4的另一端与dc/dc电源模块电路的输入端连接，电容c1的正极与电感线圈l4的另一端连接，电容c1的负极接地。

本发明中，可以根据具体情况而选择不同型号的芯片，不同型号的管脚的位置和编号会根据实际使用的芯片来作出相应地调整。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。