一种具有剩余电流功能的电能表外置断路器控制器电路的制作方法

本实用新型属于低压电器领域，具体涉及一种具有剩余电流功能的电能表外置断路器控制器电路。

背景技术：

同时，由于现今智能化和无人化技术的发展，具备远程断电和合闸功能的智能型电能表已经成为了现今电力系统的主流电能表。该类型电能表一般带有外置的断路器，电能表的控制器根据电能表的数据和用户的数据控制外置断路器的开通和关断，从而实现对用户的远程断电和合闸。

但是这种外置的断路器的电源一般都是利用变压器进行降压，该电源在启动时会有一定的滞后性，不能满足断路器的瞬时启动。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种具有剩余电流功能的电能表外置断路器控制器电路。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种具有剩余电流功能的电能表外置断路器控制器电路，其包括

用于使得电源与电机之间的电源断开的电机驱动电路，所述电源为单相或三相电；

用于检测剩余电流值的剩余电流检测电路；

用于检测断路器手柄位置的手柄位置检测电路；

用于检测断路器分合闸状态的分合闸状态检测电路；

控制电路，用于响应所述剩余电流检测电路、手柄位置检测电路及分合闸状态检测电路的检测结果启动所述电机驱动电路；

设置在电源与控制电路之间的电源电路，用于将电源供给所述控制电路的电压维持在一个预定范围内，

所述电源电路包括：

用于与所述电源连接的输入电路；

用于将输入电路供给的电压降到一个预定范围的降压电路；

用于将降压电路输出的电压供给至控制电路的输出电路；

电压控制电路，用于根据输出电路的输出电压，控制降压电路输出的电压在一个预定范围内；

设置在输入电路与降压电路之间的辅助电源，用于将输入电路供给的电压降到一个预定范围并作为控制电路的快速启动电压。

所述辅助电源包括：

若干串联电阻以及稳压管d3，所述串联电阻与稳压管d3的节点引出电压vls，且所述电压vls通过并联的电阻r18以及电容c15接地。

所述输入电路的两个输入端之间并联有剩余电流试验电路。

所述剩余电流试验电路包括与输入端l相并联的脱扣线圈，所述脱扣线圈的另一端与可控硅d2的阳极连接，所述可控硅d2的阴极接输入端n相，所述可控硅d2的控制端与控制电路电连接。

所述剩余电流检测电路包括运算放大器u5a，所述运算放大器u5a的负输入端与剩余电流采样电路的输入端连接，所述运算放大器u5a的正输入端与基准电压电路连接，所述运算放大器u5a的输出端与信号输出电路连接，所述基准电压电路以及剩余电流采样电路分别与两个电源输入端连接，所述基准电压电路包括相互串联的电阻r41和电阻r42，其中电阻r41的另一端接地，所述电阻r42的另一端接电源vdd，所述电阻r41和电阻r42的连接节点与运算放大器u5a的正输入端连接，所述运算放大器u5a的负输入端与采样电阻r39连接，所述运算放大器u5a的输出端与负输入端之间并联电阻r44。

所述运算放大器u5a的正输入端以及负输入端之间并联两个朝向相反设置的保护二极管。

所述手柄位置检测电路包括手柄合位置检测电路以及手柄分位置检测电路。

所述分合闸状态检测电路包括光耦g1，所述光耦g1的开关管的一端接电源vdd，另一端则作为信号输出端，所述光耦g1的发光管的阳极与检测端连接，所述光耦g1的发光管的阴极接地。

具有剩余电流功能的电能表外置断路器控制器电路设有剩余电流试验电路，所述漏电试验电路与控制电路电连接。

所述剩余电流试验电路包括：

用于产生剩余电流试验信号的试验按钮电路；

试验绕组电路，用于根据获取的剩余电流试验信号，使得试验绕组得电，产生剩余电流试验动作。

本实用新型的有益效果：通过设置辅助电源，利用其对整个电路进行快速供电，满足断路器快速得电，实现更可靠的保护。

附图说明

图1为本实用新型的电源电路的电路原理图的局部1。

图2为本实用新型的电源电路的电路原理图的局部2。

图3为本实用新型的电源电路的电路原理图的局部3。

图4为本实用新型的电源电路的电路原理图的局部4。

图5为本实用新型的电机驱动电路的电路原理图。

图6为本实用新型的剩余电流检测电路的电路原理图。

图7为本实用新型的手柄位置检测电路的电路原理图。

图8为本实用新型的分合闸状态检测电路的电路原理图。

图9为本实用新型的控制电路的电路原理图。

图10为本实用新型的通信电路的电路原理图。

图11为本实用新型的试验按钮电路的电路原理图。

图12为本实用新型的试验绕组电路的电路原理图。

图13为本实用新型的手自动切换电路的电路原理图。

具体实施方式

图1、图2、图3以及图4依次拼接构成完整的电路原理图。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

如图所示，本实用新型提供了

一种具有剩余电流功能的电能表外置断路器控制器电路，其包括

用于使得电源与电机之间的电源断开的电机驱动电路，所述电源为三相电；

用于检测剩余电流值的剩余电流检测电路；

用于检测断路器手柄位置的手柄位置检测电路；

用于检测断路器分合闸状态的分合闸状态检测电路；

控制电路，用于响应所述剩余电流检测电路、手柄位置检测电路及分合闸状态检测电路的检测结果启动所述电机驱动电路；

设置在电源与控制电路之间的电源电路，用于将电源供给所述控制电路的电压维持在一个预定范围内，

所述电源电路包括：

用于与所述电源连接的输入电路；输入电路包括输入端l相以及输入端n相，两者之间并联压敏电阻rv3，起到前端防浪涌的作用；

用于将输入电路供给的电压降到一个预定范围的降压电路；降压电路，其输入端与输入电路连接，其输出端与输出电路连接；降压电路包括变压器t2，该变压器的1脚与输入电路连接，其4脚与电压控制电路的一个引脚连接，其8脚输出工作电压，其7脚接地，其6脚依次通过二极管d11以及电阻r37与电压控制电路的另一个引脚连接；

用于将降压电路输出的电压供给至控制电路的输出电路；用于输出工作电压，其输出12v电压，优选的通过并联电容c23以及电解电容c24接地，来实现对输出电压的滤波，同时变压器t2的8脚经过二极管d13后输出电压12v。

电压控制电路，用于根据输出电路的输出电压，控制降压电路输出的电压在一个预定范围内；

设置在输入电路与降压电路之间的辅助电源，用于将输入电路供给的电压降到一个预定范围并作为控制电路的快速启动电压。

所述辅助电源包括：

若干串联电阻以及稳压管d3，所述串联电阻与稳压管d3的节点引出电压vls，且所述电压vls通过并联的电阻r18以及电容c15接地。

输入电路的输出端通过若干串联的电阻输出电压vls，且所述电压vls通过并联的稳压管d3、电阻r18以及电容c15接地。利用电阻r11、电阻r14以及电阻r17串联对输入电路的输出电压进行降压，来实现电压vls的输出，同时利用稳压管d3进行稳压，并通过电阻r18以及电容c15进行滤波，保证输出电压vls的稳定。

所述输入电路的两个输入端之间并联有剩余电流试验电路。

所述剩余电流试验电路包括与输入端l相并联的脱扣线圈，所述脱扣线圈的另一端与可控硅d2的阳极连接，所述可控硅d2的阴极接输入端n相，所述可控硅d2的控制端与控制电路电连接。

所述漏电试验电路包括与输入端l相并联的脱扣线圈，所述脱扣线圈的另一端与可控硅d2的阳极连接，所述可控硅d2的阴极接输入端n相，所述可控硅d2的控制端与试验信号发生装置电连接。信号发生装置与端口trip连接，用于发送剩余电流试验信号，该端口trip通过电阻与可控硅d2的控制端连接，且其控制端还通过电容c9接地，保证信号的可靠性。

所述输入端l相与脱扣线圈连接的一端串联有二极管d1，通过设置二极管d1，来避免可控硅不可断开的问题，保证了剩余电流试验操作的可靠性。

所述输入电路与辅助电源连接的一端串联有电阻rx2，且在电阻rx2的一端与输入端n相之间并联压敏电阻rv5。

所述降压电路的输入端与辅助电源连接的一端串联有二极管d4，二极管d4的阴极通过电解电容cb1接地。

所述电压控制电路包括电源芯片u8以及保护电路，保护电路包括并联的电阻r23、电阻r24以及电容c22，并联后的电阻r23、电阻r24以及电容c22的一端与变压器t2的1脚连接，其另一端与二极管d10的阴极连接，所述二极管d10的阳极接电源芯片u8的5脚和6脚，所述变压器t2的4脚与电源芯片u8的5脚和6脚连接，所述电源芯片u8的gnd端接地，变压器t2的4脚串联电阻r25接地。

变压器t2的8脚通过电阻r27接电源芯片u8的3脚连接，电源芯片u8的3脚还通过电阻r38接地，所述电源芯片u8的1脚通过电解电容c29接地。

所述电源芯片u8与降压电路的输出端之间设有反馈电路，利用原边反馈，来节省光耦及tl431反馈网络等8颗外围器件，极大的降低了电源模组的零件数，降低成本。

所述输出电路的输出端与稳压电路电连接。

所述辅助电源的输出端与稳压电路电连接。

稳压电路包括稳压芯片u4，其输入端分别与电源12v以及电压vls连接，电压vls通过二极管d14a与稳压芯片u4的输入端连接，电压12v通过二极管d14b与稳压芯片u4的输入端连接，在电压12v未到位时，可以利用电压vls进行快速供电，提供整个断路器的工作电压，所述稳压芯片的输出端输出电源vdd。

所述剩余电流检测电路包括运算放大器u5a，所述运算放大器u5a的负输入端与剩余电流采样电路的输入端连接，所述运算放大器u5a的正输入端与基准电压电路连接，所述运算放大器u5a的输出端与信号输出电路连接，所述基准电压电路以及剩余电流采样电路分别与两个电源输入端连接，所述基准电压电路包括相互串联的电阻r41和电阻r42，由这两个串联的电阻来提供基准电压，其中电阻r41的另一端接地，所述电阻r42的另一端接电源vdd，所述电阻r41和电阻r42的连接节点与运算放大器u5a的正输入端连接，所述运算放大器u5a的负输入端与采样电阻r39连接，所述运算放大器u5a的输出端与负输入端之间并联电阻r44当产生剩余电流时，其流经采样电阻r39时会产生电压，通过该电压与基准电压进行比较，从而判断剩余电流的大小。

所述运算放大器的正输入端以及负输入端之间并联两个朝向相反设置的保护二极管，利用保护二极管d17和d16，防止剩余电流检测环开路。

所述运算放大器的负输入端与采样电阻r39之间设有电阻r40，电阻r40以及电阻r44构成运算放大器的u5a的外围电路。

两个电源输入端分别通过至少一个电容接地，利用电容进行高频滤波。

两个电源输入端之间并联电容c30，用于高频滤波。

所述信号输出电路包括与运算放大器u5a的输出端串联的电阻r45以及与电阻r45并联的电容c40，其中电阻r45起到限流保护的作用，防止电流冲击对接收该信号的控制芯片造成损坏。

所述电源vdd通过若干个电容接地，利用并联的电容c90、电容c91、电容c92、电容c93以及电容c84对电源vdd进行滤波。

所述手柄位置检测电路包括手柄合位置检测电路以及手柄分位置检测电路。

两个位置检测电路分别设有微动开关s1和s2，当手柄动作时，在分合闸位置分别触碰微动开关s1或微动开关s2，实现手柄位置检测，也可以采用检测开关，如霍尔、红外等，用于检测手柄的位置。

且该手柄位置检测电路的信号输出端与控制电路连接，获取当前状态下手柄的位置，即分闸或合闸位置。

所述分合闸状态检测电路包括光耦g1，所述光耦g1的开关管的一端接电源vdd，另一端则作为信号输出端，所述光耦g1的发光管的阳极与检测端连接，所述光耦g1的发光管的阴极接地。

该分合闸状态检测电路检测断路器自身的分合闸状态，通过手柄位置，断路器分合闸状态，再结合检测到的剩余电流，控制电路判断如何去对电机驱动电路进行控制，可实现当断路器人为或线路电流故障分闸后可靠判断断路器是否需要进行自动合闸操作，结构简单，有效避免断路器重复自动合闸，提高断路器自动合闸的可靠性和安全性。

具有剩余电流功能的电能表外置断路器控制器电路设有剩余电流试验电路，所述剩余电流试验电路与控制电路电连接。

所述剩余电流试验电路包括：

用于产生剩余电流试验信号的试验按钮电路；该试验按钮电路包括可与外部按钮或其他触发开关连接的端子j4和j6，两个端子之间并联电容c12，另外一个端子接地，另一个端子则上拉电阻r32接电源vdd，同时该端子通过电阻r34输出剩余电流试验信号，该信号发送至控制电路，由其获取该信号，并通过该信号输出控制信号；

试验绕组电路，用于根据获取的剩余电流试验信号，使得试验绕组得电，产生剩余电流试验动作。试验绕组电路包括三极管q2，其集电极与试验绕组的一端连接，试验绕组的另一端则通过电阻接电源12v，该三极管的发射极接地，其基极则通过电阻r35与控制电路连接，即控制电路输出控制信号，驱动三极管q2导通，从而使得试验绕组得电，实现漏电试验，另外基极与发射极之间并联电容c13。

而进一步的该实用新型还设有通信电路，该通信电路基于rs485通信协议，其包括通讯芯片u14，该芯片的1脚、4脚分别与控制电路的控制芯片连接，且分别通过上拉电阻r57和电阻r59后接电源vdd，而其2脚、3脚则与控制电路的控制芯片连接，且通过电阻r58接地，而其的8脚接电源vdd，5脚接地，且两者之间并联有电容c43，其6脚和7脚为独立的两路，与通信接口j12连接，且分别串联有电阻r80和r79，为了保证其通信质量，在通信接口j12处设置干扰保护电路，该干扰保护电路为二极管d21、二极管d20、二极管d22，二极管d21并联在两路之间，且这两路分别通过二极管d20和二极管d22接地。

作为一个实施例，其可以设置手自动切换电路，用于手动控制以及自动控制的切换。

实施例不应视为对本实用新型的限制，但任何基于本实用新型的精神所作的改进，都应在本实用新型的保护范围之内。