一种自复式过欠压保护器的制作方法

本实用新型涉及过欠压保护领域，具体涉及一种自复式过欠压保护器。

背景技术：

现有产品中的自复式过欠压保护器大多需要在前端连接断路器来进行短路保护和过载保护，在实际安装中需要较大的空间，同时增加了连线复杂程度，无法将两者功能结合到一个产品上。其二现有自复式过欠压保护器进线端一般接l线和n线，如果当接线错误连接两条火线时，产品最高有可能会承受440v线电压而损坏。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型的目的在于，提供一种将短路保护、过载保护和过欠压保护两种功能集成在了一个产品中，并且安装体积小、走线简单，能够保证最大440v电压下不会损坏的自复式过欠压保护器。

本实用新型的目的具体通过以下技术方案实现：

一种自复式过欠压保护器，包括整流模块、dc/dc模块、电压采样模块、电机控制模块、磁感应模块、指示灯模块、按键模块、mcu、断路器；所述整流模块输入端接市电，输出端连接dc/dc模块的输入端；所述dc/dc模块输出端供电给其余模块；mcu输入端分别与磁感应模块输出端、电压采样模块输出端、按键模块输出端连接，mcu输出端分别与指示灯模块输入端、电机控制模块输入端连接；所述电机控制模块与断路器操作机构上的轴结构机械连接并能驱动断路器分闸或合闸。

进一步地，所述dc/dc模块包含与整流模块输出端连接的滤波电路，与所述滤波电路输出端相连的变压器，与所述变压器初级相连的开关电源芯片和与mos管串联的开关电路。

进一步地，所述滤波电路包含电容e1、电容e2、电阻r50、电阻r59、电阻r60、电阻r61、电容c4、电阻r52、电阻r53、电阻r62、电阻r63、电容e5、电容e4、电感l2、电阻r58。

所述电容e1与电容e2串联，电容e1上端与电压正端相连，电容e2下端与电压负端相连；所述电阻r50、电阻r59、电阻r60、电阻r61依次串联，电阻r50上端与电压正端相连，电阻r61下端与电压负端相连，电阻r59与电阻r60的连接点和电容e1与电容e2的连接点相连；所述电容c4上端与电压正端相连，下端与电感l2右端相连；所述电容e5与电容e4串联，电容e5上端与电压正端相连，电容e4下端与电感l2右端相连；所述电阻r52、电阻r53、电阻r62、电阻r63依次串联，电阻r52上端与电压正端相连，电阻r63下端与电感l2右端相连，电阻r53与电阻r62的连接点和电容e5与电容e4的连接点相连；所述电感l2和电阻r58并联，电感l2左端与电压负端相连。

进一步地，所述变压器初级相连的开关电源芯片和mos管串联的开关电路包含开关电源芯片u1、变压器t1、电阻r54、电阻r55、电阻r56、电阻r57、tvs管dz2、tvs管dz3、tvs管dz4，稳压管dz5、mos管q1、电阻r5、二极管d6、tvs管dz6。

所述电阻r54、电阻r55、电阻r56、电阻r57、tvs管dz2、tvs管dz3、tvs管dz4依次串联，电阻r54上端连接电源正端，tvs管dz4下端接电感l2的右端；所述tvs管dz6、二极管d6、电阻r5依次串联，tvs管dz6阳极与变压器t1第1管脚相连同时连接到电源正端，电阻r5下端与变压器t1的第2管脚相连，同时与mos管q1漏极相连；所述mos管q1栅极与稳压管dz5阴极相连同时和电阻r56与电阻r57连接点相连，mos管q1源极与稳压管dz5阳极相连同时与开关电源芯片u1第4管脚相连;所述开关电源芯片u1的第5、6、7、8管脚均与电感l2右端相连。

更优地，所述开关电源芯片u1型号为lnk364。

进一步地，所述电机控制模块包含电机控制芯片u4、电阻r38、电阻r40、减速电机j5；所述电阻r38第1管脚与电机控制芯片u4第8管脚相连并接地，第2管脚和电机控制芯片u4第7管脚相连；所述电阻r40第1管脚与电机控制芯片u4第5管脚相连并接地，第2管脚和电机控制芯片u4第6管脚相连；减速电机j5第1管脚与电机控制芯片u4第4管脚相连，第2管脚与电机控制芯片u4第1管脚相连；减速电机j5转动轴与断路器操作机构机械连接并驱动断路器分闸或合闸；电机控制芯片u4第6管脚和第7管脚分别连接至mcu的i/o口，第2管脚和第3管脚连接12v。

更优地，所述电机控制芯片u4型号为at9110。

进一步地，所述磁感应模块包含霍尔传感器p1、p2、p3，电阻r18、电阻r37、电阻r39,电容c22、电容c25、电容c28。

所述电阻r18第1、第2管脚与霍尔传感器p1的第1、第2管脚相连，所述电容c22第1、第2管脚与霍尔传感器p1的第2、第3管脚相连；所述霍尔传感器p1第1管脚接3.3v，第2管脚接mcu的i/o口，第3管脚接地；所述电阻r37第1、第2管脚与霍尔传感器p2的第1、第2管脚相连，所述电容c25第1、第2管脚与霍尔传感器p2的第2、第3管脚相连，所述霍尔传感器p2第1管脚接3.3v，第2管脚接mcu的i/o口，第3管脚接地；所述电阻r39第1、第2管脚与霍尔传感器p3的第1、第2管脚相连；所述电容c28第1、第2管脚与霍尔传感器p3的第2、第3管脚相连；所述霍尔传感器p3第1管脚接3.3v，第2管脚接mcu的i/o口，第3管脚接地。

更优地，所述霍尔传感器p1、p2、p3的型号为fd2h。

与现有的技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型包括断路器部分和电路部分，电路部分通过电机操作断路器轴结构（断路器轴结构即为设置断路器操作机构上与电机转轴连接，驱动断路器分闸或合闸的结构），在过欠压时能带动轴结构转动使断路器分闸；电压恢复正常时转动轴结构使断路器合闸；在出现短路和过流时，断路器会自动分闸（断路器本身具备在短路或过流时自动分闸的功能）进行保护；本实用新型将短路保护、过载保护和过欠压保护两种功能集成在了一个产品中，减小了安装体积和走线；同时自复式过欠压保护器在不小心接入两条火线时，还能进行快速分闸操作，保证最大440v电压下产品不会损坏。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型一种自复式过欠压保护器的结构示意图；

图2是本实用新型一种自复式过欠压保护器dc/dc模块局部电路原理图；

图3是本实用新型一种自复式过欠压保护器电机控制模块局部电路原理图；

图4是本实用新型一种自复式过欠压保护器磁感应模块局部电路原理图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示本实用新型的一种自复式过欠压保护器，包括整流模块、dc/dc模块、电压采样模块、电机控制模块、磁感应模块、指示灯模块、按键模块、mcu、断路器；所述整流模块输入端接市电，输出端连接dc/dc模块的输入端；所述dc/dc模块输出端供电给其余模块；mcu输入端分别与磁感应模块输出端、电压采样模块输出端、按键模块输出端连接，mcu输出端分别与指示灯模块输入端、电机控制模块输入端连接；所述电机控制模块与断路器操作机构（电动操作结构）上的轴结构机械连接并驱动断路器分闸或合闸。

整流模块从自复式过欠压保护器进线端l线和n线上取电，整流后输入dc/dc模块，dc/dc模块将整流后的高压转换为低压供给其余模块，电压采样模块将电压采样后输入给mcu，mcu通过电机控制模块驱动断路器，实现分/合闸操作。磁感应模块感应电机位置信号输入给mcu，实现电机转动角度控制，能够满足快速或者延时分/合闸操作。指示灯模块包含红灯和绿灯，由mcu控制点亮方式表达功能正常或者故障方式（绿灯表示正常，红灯表示故障）。按键模块由拨码开关组成，通过拨码开关可以选择手动/自动模式。

进一步地，所述dc/dc模块包含与整流模块输出端连接的滤波电路，与所述滤波电路输出端相连的变压器，与所述变压器初级相连的开关电源芯片和与mos管串联的开关电路。

如图2所示，所述滤波电路包含电容e1、电容e2、电阻r50、电阻r59、电阻r60、电阻r61、电容c4、电阻r52、电阻r53、电阻r62、电阻r63、电容e5、电容e4、电感l2、电阻r58。所述电容e1与电容e2串联，电容e1上端与电压正端相连，电容e2下端与电压负端相连；所述电阻r50、电阻r59、电阻r60、电阻r61依次串联，电阻r50上端与电压正端相连，电阻r61下端与电压负端相连，电阻r59与电阻r60的连接点和电容e1与电容e2的连接点相连；所述电容c4上端与电压正端相连，下端与电感l2右端相连；所述电容e5与电容e4串联，电容e5上端与电压正端相连，电容e4下端与电感l2右端相连；所述电阻r52、电阻r53、电阻r62、电阻r63依次串联，电阻r52上端与电压正端相连，电阻r63下端与电感l2右端相连，电阻r53与电阻r62的连接点和电容e5与电容e4的连接点相连；所述电感l2和电阻r58并联，电感l2左端与电压负端相连。电容e1、e2、e4、e5均采用高耐压型电容，将电容串接增加耐压值，保证在输入440vac电压时不会损坏，同时通过电阻分压来保持电容上承受的电压一致。

如图2所示，所述变压器初级相连的开关电源芯片和mos管串联的开关电路包含开关电源芯片u1、变压器t1、电阻r54、电阻r55、电阻r56、电阻r57、tvs管dz2、tvs管dz3、tvs管dz4，稳压管dz5、mos管q1、电阻r5、二极管d6、tvs管dz6。所述开关电源芯片u1型号为lnk364。所述电阻r54、电阻r55、电阻r56、电阻r57、tvs管dz2、tvs管dz3、tvs管dz4依次串联，电阻r54上端连接电源正端，tvs管dz4下端接电感l2的右端；所述tvs管dz6、二极管d6、电阻r5依次串联，tvs管dz6阳极与变压器t1第1管脚相连同时连接到电源正端，电阻r5下端与变压器t1的第2管脚相连，同时与mos管q1漏极相连；所述mos管q1栅极与稳压管dz5阴极相连同时和电阻r56与电阻r57连接点相连，mos管q1源极与稳压管dz5阳极相连同时与开关电源芯片u1第4管脚相连;所述开关电源芯片u1的第5、6、7、8管脚均与电感l2右端相连。开关电源芯片u1和mos管q1均为高耐压mos管，通过串联增加整体的耐压值。同时通过电阻r54、电阻r55、电阻r56、电阻r57、tvs管dz2、tvs管dz3、tvs管dz4串联分压，将电压分配给开关电源芯片u1和mos管q1，使其不会被高电压击穿。

如图3所示，所述电机控制模块包含电机控制芯片u4、电阻r38、电阻r40、减速电机j5。所述电机控制芯片u4型号为at9110；所述电阻r38第1管脚与电机控制芯片u4第8管脚相连并接地，第2管脚和电机控制芯片u4第7管脚相连；所述电阻r40第1管脚与电机控制芯片u4第5管脚相连并接地，第2管脚和电机控制芯片u4第6管脚相连；减速电机j5第1管脚与电机控制芯片u4第4管脚相连，第2管脚与电机控制芯片u4第1管脚相连；减速电机j5转动轴与断路器操作机构机械连接并驱动断路器分闸或合闸；电机控制芯片u4第6管脚和第7管脚分别连接至mcu的i/o口，第2管脚和第3管脚连接12v。mcu通过给电机控制芯片u4通过第6、7管脚不同高低电平来控制减速电机j5进行正转和反转。当减速电机j5正转时，减速电机j5带动轴结构使断路器合闸，当减速电机j5反转时，减速电机j5带动轴结构使断路器分闸。

如图4所示，所述磁感应模块包含霍尔传感器p1、p2、p3，电阻r18、电阻r37、电阻r39,电容c22、电容c25、电容c28。所述霍尔传感器p1、p2、p3的型号为fd2h。所述电阻r18第1、第2管脚与霍尔传感器p1的第1、第2管脚相连，所述电容c22第1、第2管脚与霍尔传感器p1的第2、第3管脚相连；所述霍尔传感器p1第1管脚接3.3v，第2管脚接mcu的i/o口，第3管脚接地；所述电阻r37第1、第2管脚与霍尔传感器p2的第1、第2管脚相连，所述电容c25第1、第2管脚与霍尔传感器p2的第2、第3管脚相连，所述霍尔传感器p2第1管脚接3.3v，第2管脚接mcu的i/o口，第3管脚接地；所述电阻r39第1、第2管脚与霍尔传感器p3的第1、第2管脚相连；所述电容c28第1、第2管脚与霍尔传感器p3的第2、第3管脚相连；所述霍尔传感器p3第1管脚接3.3v，第2管脚接mcu的i/o口，第3管脚接地。电路板上有三个霍尔传感器（即霍尔传感器p1、p2、p3）分别用于测定轴结构转动的位置是否到达合闸点、中间点以及分闸点，当减速电机j5转动带动轴结构转动时，轴结构上的磁性材料会经过霍尔传感器上方，霍尔传感器受到磁场影响，第2管脚电平会发生反转，将相应信号反馈的给mcu，mcu通过轴结构转动的位置来确定是否到达合闸点、中间点以及分闸点（若到达了，mcu就会发送减速电机停止指令使减速电机j5停转），防止减速电机j5转过。

本实用新型的工作原理如下:

（1）当电压采样模块采集到电路中过压（线路电压上升高于额定电压浮动上限）或欠压（电压下降低于额定电压浮动下限）时，电压采样模块将采样到的电压信号输入给mcu，mcu经过处理后输出两组信号，一组发生到指示灯模块，指示灯模块中的红灯点亮，表示故障，另一组发送给电机控制模块的电机控制芯片u4，经电机控制芯片u4处理后，发送减速电机j5反转指令，使减速电机j5反转，减速电机j5转动轴转动带动断路器轴结构转动使断路器分闸，该过程中磁感应模块里监控轴结构转动位置是否到达分闸点与中间点的霍尔传感器运行，当减速电机j5带动轴结构达到分闸点后，轴结构上的磁性材料会经过霍尔传感器上方，霍尔传感器受到磁场影响，第2管脚电平会发生反转，将相应信号反馈的给mcu，mcu接收到反馈的信号后，确定轴结构转动位置已到达分闸点，然后mcu就会发送减速电机停止指令使减速电机j5停转，防止减速电机j5转过。

（2）在处理完过欠压、短路、过流等故障后，当电压采样模块采集到电路中电压恢复正常（电压在额定电压幅度范围内）时，电压采样模块将采样到的电压信号输入给mcu，mcu经过处理后输出两组信号，一组发生到指示灯模块，指示灯模块中的绿灯点亮，表示正常，另一组发送给电机控制模块的电机控制芯片u4，经电机控制芯片u4处理后，发送减速电机j5正转指令，使减速电机j5正转，减速电机j5转动轴转动带动断路器轴结构转动使断路器合闸。该过程中磁感应模块里监控轴结构转动位置是否到达合闸点与中间点的霍尔传感器运行，当减速电机j5带动轴结构达到合闸点后，轴结构上的磁性材料会经过霍尔传感器上方，霍尔传感器受到磁场影响，第2管脚电平会发生反转，将相应信号反馈的给mcu，mcu接收到反馈的信号后，确定轴结构转动位置已到达合闸点，然后mcu就会发送减速电机停止指令使减速电机j5停转，防止减速电机j5转过。

以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。