负载分级启动电路及相应漏电保护器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种负载分级启动电路，尤其涉及一种用于漏电保护器(ResidualCurrent Protect1n Device, RCD)中的负载分级启动电路。
【背景技术】
[0002]漏电保护器(RCD)是一种广泛使用的电路防护装置，用来在设备发生漏电故障时打开主电路中的断路器以切断电源供电，从而防止触电事故的发生。目前的漏电保护器中，一般采用开关电源(Switching Mode Power Supply, SMPS)对其进行供电。开关电源从上电至达到稳定输出之间需要一段时间，通常将这段时间称为开关电源的启动时间。
[0003]给漏电保护器供电的开关电源具有许多容性负载，如系统中的单片机、30%漏电继电器指示、60%漏电继电器指示、磁翻转指示、LED指示等。这些负载中需要采用大量的电容进行滤波。因此，在开关电源上电的瞬间，其输出电流较大，容易将电压拉低，造成开关电源在其启动时间范围内输出电压不稳定的现象。电压不稳定容易导致负载中的部件的误动作，还有可能导致元件故障甚至损坏，影响RCD的正常工作。另外，较大的输出电流还会导致开关电源的启动时间的增加，使开关电源需要一段较长的时间才能够实现稳定供电。
[0004]若在开关电源的启动时间内发生了漏电事故，由于RCD还没有从开关电源得到稳定的供电，会导致RCD无法切断主电路中的电源供电。因此需要使开关电源的启动时间非常短，通常不超过40毫秒。所以，在如此短的时间内启动诸多的容性负载，所需的启动电流非常大，加剧了电压不稳定的现象的发生。
[0005]为了减小开关电源的启动时间，避免启动时间范围内电压不稳定的现象，现有技术中通常采取增大开关电源的的输出功率的方案，但这种方案需要较大功率的变压器和开关管。这会导致RCD体积的增大和成本的升高。而且考虑到整体系统的功耗和工作效率的问题，开关电源的输出功率会受到一定的限制，不可能太高。
【发明内容】
[0006]本发明旨在提供一种负载分级启动电路，可避免负载中的部件的误动作和损坏，且能够缩短开关电源的启动时间。
[0007]本发明提供了一种负载分级启动电路，用于接收电源提供的电能，并向两个或两个以上的负载提供电能，其中所述负载分级启动电路包括:两个或两个以上的电能控制单元，其中每个电能控制单元用于向与之对应的负载提供供电电压，其中所述电能控制单元包括:电压检测单元，用于检测所述电能控制单元能够提供给所述负载的电压的大小，开关单元用于控制所述电能控制单元是否向所述负载提供电压；控制装置，耦合到所述电压检测单元和所述开关单元，用于在检测到所述电能控制单元能够给相应负载提供不低于该负载的工作电压的电压时，使所述开关单元导通，并先后启动所述两个或两个以上的负载。
[0008]本发明提供的负载分级启动电路，可防止因负载同时启动导致的电源启动过程中电流过大，避免负载中的部件由于电压不足够造成的误动作和损坏，且能够缩短开关电源的启动时间。
[0009]根据本发明提供的负载分级启动电路，其中所述多个电能控制单元中的每一个包括电流限制单元，用于限制流过所述电能控制单元的电流。电流限制单元的设置进一步确保了开关电源在启动瞬间输出的电流不会过大。可选地，电流限制单元还可设置成用于限制所述电源输出的电流，而非设置在每个电能控制单元中。
[0010]根据本发明提供的负载分级启动电路，所述电压检测单元将检测结果提供给所述控制装置，所述控制装置根据接收到的所述检测结果控制开关单元。
[0011]根据本发明提供的负载分级启动电路，其中先后启动负载的顺序为所述多个负载的预定启动优先级的顺序。优选地，在所述预定的启动优先级顺序中，用于控制其他部件的控制单元优先启动。可选地，根据本发明提供的负载分级启动电路，其中先后启动负载的顺序为所述多个负载被提供电压的先后顺序。
[0012]根据本发明提供的负载分级启动电路，其中所述电流限制单元由电阻器构成。根据本发明提供的负载分级启动电路，其中所述电压检测单元由串联的多个电阻器构成。根据本发明提供的负载分级启动电路，其中所述开关单元包括三极管或MOS管等开关管。根据本发明提供的负载分级启动电路，其中所述电源为开关电源。
[0013]本发明还提供一种分级启动多个负载的方法，该方法包括:启动电源；检测所述多个负载中的每一个负载上所能够被提供的电压；当所述能够被提供的电压不低于对应的负载的工作电压时，向该对应的负载提供电压；先后启动所述多个负载。
[0014]根据本发明提供的操作方法，其中先后启动负载的顺序为所述多个负载被提供电压的先后顺序。根据本发明提供的操作方法，其中先后启动负载的顺序为所述多个负载的预定启动优先级的顺序。
[0015]本发明还提供一种漏电保护器，包括上述负载分级启动电路。
[0016]本发明提供的快速启动电路，可避免负载中的部件的误动作和损坏，且能够缩短开关电源的启动时间，无需电源在启动时提供较大的输出功率，无需大功率的变压器和开关管，可减小体积、降低成本。
【附图说明】
[0017]以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，
[0018]图1是根据本发明的一个实施例提供的负载分级启动电路的结构示意图；
[0019]图2是根据本发明的又一个实施例提供的负载分级启动电路的结构示意图；
[0020]图3是根据本发明的一个实施例提供的操作方法的示意图；
[0021]图4是根据本发明的又一个实施例提供的负载分级启动电路的电路图。
【具体实施方式】
[0022]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【附图说明】本发明的【具体实施方式】。
[0023]图1示出了根据本发明的一个实施例的负载分级启动电路，其用于使开关电源DC分级启动由该开关电源DC供电的多个负载L1、L2。该负载分级启动电路包括MCU (微控制单元)和多个电能控制单元El、E2。其中电能控制单元El位于开关电源DC与负载LI之间，用于控制开关电源DC向负载LI提供的电能。电能控制单元E2位于开关电源DC与负载L2之间，用于控制开关电源DC向负载L2提供的电能。当开关电源DC开始供电时，电能控制单元El、E2限制流过其中的电流，并在电能控制单元El、E2能够向对应的负载L1、L2提供的电压不低于该负载L1、L2的工作电压后，才开始向负载L1、L2提供电压。MCU根据负载L1、L2的优先级使负载L1、L2先后启动。
[0024]下面以电能控制单元El为例，详细说明电能控制单元的作用。如图1所示，电能控制单元El包括电流限制单元Cl、电压检测单元Dl和开关单元SI。电流限制单元Cl用于限制流过该电能控制单元El的电流，使其不超过某一阈值电流Ithl，从而限制开关电源DC提供给电能控制单元El的电能。电压检测单元Dl用于检测电能控制单元El能够提供给负载LI的电压，并将检测结果提供给MCU。开关单元SI用于控制负载LI上是否加电，并受到MCU的控制。当电压检测单元Dl检测到该电能控制单元El能够提供给负载LI的电压达到负载LI的工作电压后，MCU控制开关单元SI使其导通，从而使开关电源DC向负载LI提供不低于其工作电压的电压。
[0025]如图1所示，电能控制单元E2具有与电能控制单元El相对应的部件,包括电流限制单元C2、电压检测单元D2和开关单元S2。各个部件的功能与电能控制单元El中相应部件的功能相同，在此不再赘述。电能控制单元E2与电能控制单元El共用一个MCU。
[0026]在本实施例提供的负载分级启动电路中，用于对具有较高的第一优先级的负载LI和具有较低的第二优先级的负载L2提供分级启动。预先设定负载LI和负载L2的优先级并将设定的优先级预先提供给MCU。在开关电源DC的启动过程中，电流限制单元C1、C2的存在使开关电源DC输出的电流不会过大，从而避免开关电源DC输出的电压被拉低。开关电源DC在启动过程中，其向电能控制单元El、E2提供的电压逐步向上攀升。在电能控制单元El能够提供给负载LI的电压达到负载LI的工作电压之前，开关单元SI处于断开状态，使负载LI上不会加电，从而避免负载LI中的部件的误动作和损坏。在电能控制单元E2能够提供给负载L2的电压达到负载L2的工作电压之前，开关单元S2处于断开状态，使负载L2上不会加电，从而避免负载L2中的部件的误动作和损坏。
[0027]本实施例提供的负载分级启动电路中，通过分级启动各个负载的方式，降低了开关电源在启动瞬间输出的电流，避免了负载中的部件在电压不足的情况下的误动作和损坏，无需电源在启动时提供较大的输出功率，无需大功率的变压器和开关管，可减小体积、降低成本。
[0028]另外，本实施例通过设置电流限制单元，进一步确保了开关电源在启动瞬间输出的电流不会过大。在根据本发明的其它实施例中，若通过分级启动的方式即可使开关电源启动瞬间输出的电流低于所需的阈值电流，则也可以省略电流限制单元。
[0029]本实施例中，以两个负载L1、L2为例，对根据本发明的负载分级启动电路进行了描述。但实际上，本发明的负载分级启动电路还可以启动两个以上的负载，每个负载与开关电源DC之间具有一个电能控制单元。
[0030]本实施例中，每个电能控制单元E1、E2中具有各自的电流限制单元C1、C2，以防止开关电源DC在启动过程中输出的电流过大。在根据本发明的其它实施例中，多个电能控制单元也可以共用一个电流限制单元。例如如图2所示，多个电能控制单元El、E2共用一个电流限制单元C，以防止开关电源DC在启动过程中输出的电流过大。
[0031]值得注意的是，在某些实施例中，当开关单元S1、S2打开后，负载L1、L2被加电，从而负载可以启动运行。但是，在另外一些实施例中，向负载L1、L2上加电只是负载L1、L2启动之前的先决条件，并不表示负载L1、L2已经启动。要完成负载L1、L2的启动动作，除了要向负载L1、L2加电，还需要向负载L1、L2提供启动信号。负载L1、L2在加电并接收到启动信号后，才能真正启动至工作状态。负载L1、L2的启动是由MCU控制的。MCU根据其中预先设定的优先级，从高向低分级启动各个负载。下文中将参照图3，描述各个负载分级启动的