带模拟负载的电源启动电路和断路器的电子式控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于低压电器领域，涉及一种带模拟负载的电源启动电路和包括该电源启动电路的断路器的电子式控制器。
【背景技术】
[0002]低压断路器电流保护方式最初为热磁式及电磁式，随着电子技术的发展，上世纪90年代开始研发及使用电子式控制器，电子式控制器采用电流互感器输出作为电流采样信号，同时利用电流互感器输出作为电子脱扣器的电源供给。
[0003]但由于智能塑壳断路器电流互感器输出能量有限，输出功率较低，所以对控制器电路功耗要求低功耗。且智能塑壳断路器替代的为原热磁式及电磁式产品，要求控制器尽量控制成本，提高智能塑壳断路器的竞争力。智能塑壳断路器最小壳架电流只有100A或125A，所以要求控制器尽量控制体积。
[0004]现有的电子式控制器的电流采样电路如图1-2所示，由于采用全波整流方式，且信号为负信号，需经过运放进行反向放大处理，造成控制器存在以下缺陷及不足:1)由于元器件增多，PCB板布板面积增大，导致控制器体积较大；2)由于增加运放进行反向放大处理，导致控制器功耗增加，对互感器的要求增加；3)由于元器件增多，导致成本增加，使智能塑壳断路器成本偏高；4)由于采用全波整流采用，接地电流无法采样，控制器无法实现接地保护功能。
[0005]而且，低压断路器的电子式控制器电源主要来源于电流互感器，特别是智能塑壳断路器，由于没有辅助电源，只能依靠电流互感器产生的电源保证工作。但是，由于断路器主电路电流波动较大，如白天电流大，夜晚电流小，使控制器电源电路频繁工作于正常及不正常的临界状态，将导致控制器工作不稳定，出现误动作、误显示等情况。
[0006]如图5所示，现有电子式控制器电源通常采用由电阻、稳压管、三极管组成的电源启动电路，即当输入电源电压Vin大于稳压管DZl导通电压时，三极管Ql导通，电源芯片Ul使能端EN电平为低电平，由于电源芯片Ul为低电平使能工作，所以电源芯片Ul输出端Vout输出转换后的电源如:+5V、+3.3V?后端负载RL开始工作，由于负载RL需一定的能量，当前端电源输入Vin能量较小时，将导致Vin电压跌落，使电源电压Vin低于稳压管DZl导通电压，使三极管Ql截止，电源芯片Ul使能端EN电平变为高电平，电源芯片将输出端Vout将停止输出。由于后端负载失去电源供给，电源电压Vin将继续升高电压，又出现大于稳压管DZl导通电压的情况，周而复始，所以电源芯片Ul—直处于开通与关闭的循环工作状态，将使电子式控制器处于不稳定工作状态，容易出现误动作及误显示等故障。
【发明内容】
[0007]本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、可靠性高、工作稳定的带模拟负载的电源启动电路和断路器的电子式控制器。
[0008]为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案:
[0009]一种带模拟负载的电源启动电路，包括监控电源电压的电压监控电路202、模拟负载单元203和电源转换芯片U2 ;所述电压监控电路202包括电压监控芯片Ul，电压监控电路202的输入端与电源连接，电压监控电路202的输出端与电源转换芯片U2和模拟负载单元203连接；当电源的电压小于启动阈值时，电压监控电路202使电源转换芯片U2不工作且导通电源与模拟负载单元203的连接；当电源的电压大于启动阀值时，电压监控电路202使电源转换芯片U2输出工作电压到正常工作负载且截止电源与模拟负载单元203的连接。
[0010]进一步，在电压监控电路202与电源之间还设有电源电压信号取样单元201 ;电源转换芯片U2与工作负载之间设有滤波单元204。
[0011]进一步，所述电压监控芯片Ul内部包含有施密特触发器，在电源转换芯片U2输出工作电压到正常工作负载后，施密特触发器触发电压监控芯片Ui调整启动阀值到释放阀值，且释放阀值小于启动阀值。
[0012]进一步，模拟负载单元203的负载大于或等于电源启动后的正常工作负载。
[0013]进一步，所述模拟负载单元203包括三极管Q2和模拟负载电阻R7，三极管Q2的基极与电压监控芯片Ul的输出端VOUT连接，集电极经模拟负载电阻R7与电源的正极连接，发射极与电源的负极连接。
[0014]进一步，所述电压监控电路202还包括二极管Ql和电阻R5，二极管Ql的基极与电压监控芯片Ul的输出端VOUT连接，集电极与电阻R5 —端和电源转换芯片U2的使能端EN连接，发射极与电源的负极连接，电源转换芯片U2的输入端VIN与电源的正极连接，电阻R5另一端与电源的正极连接。
[0015]进一步，电源转换芯片U2的输入端VIN与电源的正极连接，接地端GND与电源的负极连接，使能端EN与电压监控芯片Ul的输出端VOUT连接，电源转换芯片U2的输出端VOUT与工作负载连接。
[0016]进一步，所述电压监控电路202还包括三极管Q3，三极管Q3的基极与电压监控芯片Ul的输出端VOUT连接，集电极与电源的正极连接，发射极与电源转换芯片U2的输入端VIN连接。
[0017]本实用新型还提供了一种断路器的电子式控制器，包括上述的电源启动电路。
[0018]本实用新型的电源启动电路通过电压监控芯片监控电源，模拟负载电路模拟工作负载，在电源真正达到启动条件后启动电源转换电路，同时模拟负载断开，实现负载的平稳切换，使电子式控制器正常工作后，电源电压不会再跌落，从而保证电子式控制器工作于稳定工作状态。
【附图说明】
[0019]图1是现有技术的电流采样电路的电路图；
[0020]图2是现有技术的电流采样电路的波形演变图；
[0021]图3是本实用新型新型电流采样电路的电路图；
[0022]图4是本实用新型新型电流采样电路的波形演变图；
[0023]图5是现有技术的电源启动电路的电路图；
[0024]图6是本实用新型的电源启动电路实施例一电路图；
[0025]图7是本实用新型的电源启动电路实施例二电路图；
[0026]图8是本实用新型的电源启动电路实施例三电路图。
【具体实施方式】
[0027]以下结合附图1至8给出的实施例，进一步说明本实用新型的电子式控制器的【具体实施方式】。本实用新型的电子式控制器不限于以下实施例的描述。
[0028]如图3-4所示，一种智能塑壳断路器的电子式控制器，包括半波采样的新型电流采样电路，所述新型电流采样电路包括与电流互感器连接的电流互感器接口 101、整流单元102、半波电流转换电路103和信号抬升电路104。电子式控制器的电流互感器与新型电流采样电路的电流互感器接口 101连接，电子式控制器的微控制器与信号抬升电路104连接，整流单元102连接与电子式控制器的电源电路连接为电子式控制器供电。电流互感器接口101与电子式控制器的电流互感器连接取得电流采样信号，整流单元102与电流互感器接口 101连接对电流采样信号进行整流，并且整流单元102与电子式控制器的的电源电路连接输出电源VDD给电子式控制器供电，半波电流转换电路103与整流单元102连接将电流采样信号转换为电压信号并半波取样，信号抬升电路104与半波电流转换电路103连接将半波取样的电压信号经抬升基准电压Vref抬升为正信号并输出给电子式控制器的微处理器的ADC采样接口。
[0029]本实用新型的新型电流采样电路将电流信号的采样方式由全波采样改为半波采样，且取消运放放大的方式，更改为在基准电压的基础上直接抬升的方式，这样可以降低控制器功耗、降低成本、缩小体积。特别是适用用于塑壳断路器的电子式控制器的电流采样电路，可有效降低电子式控制器体积和成本。
[0030]本实施例的智能塑壳断路器为四极断路器，具有四个电流互感器，LA、LB、LC、LN为四个电流互感器的输入端。所述电流互感器接口 101包括五个可与四个电流互感器连接的输入端，电流互感器接口 101的其中四个输入端分别与四个电流互感器的一个信号输入端连接，第五个输入端同时与四个电流互感器的另一个信号输入端连接。如