专利名称：用于直流回路的信号测量电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电路断路器领域，具体涉及ー种用于直流回路的信号測量电路。
背景技术：
随着新ー轮国家投资的推进，新能源行业(风电、太阳能等)、通信行业和轨道交通行业得到快速发展，直流技术和直流配电网络也随之受到越来越广泛的应用。当直流线路中存在过载电流或者发生短路大电流时，在满足一定条件下通过直流断路器中的电磁式脱扣器或者电子式脱扣器使直流断路器断开。对于电子式脱扣器而言，一般具有丰富的保护功能，例如过载长延时保护、短路短延时保护、短路瞬时保护、接地故障保护等，同时也可以扩展具备通信功能，实现远距离控制断路器的合分闸、查询断路器状态信息等，因此容易受到用户的青睐。目前电子式脱扣器常常采用分流器进行直流电流信号的采样，缘于分流器 结构简单、測量范围大、不受外磁场影响等优点。考虑到分流器的功率有限，分流器的电阻值很小，一般为μ Ω级，当直流系统正常运行时，分流器两端的电压压降信号是很微弱的，大约在几毫伏至几十毫伏，因此为了能够准确地采集这种微弱的信号，一般电子式脱扣器内的信号测量电路均采用具有高共模抑制比的仪表放大器或者差分放大器对直流电流信号进行采样放大。在分流器正常使用的情况下，其两端的电压压降信号幅值不会超出仪表放大器或者差分放大器的输入量程范围，不过在某种极端情况下例如当主回路流过非常大的电流造成分流器损坏，此时相当于系统配电线路断开，分流器两端会呈现很高的电压(接近系统电压，一般上百伏以上)，毫无疑问将使后级的仪表放大器或者差分放大器(通常可以承受的最大差分输入电压在十几伏以下)等电子元器件受到严重损坏。附图I是直流电流信号测量的现有技术原理图，图中Rsense是分流器，其电阻值很小，一般为μ Ω级，当主回路中流过大电流时，分流器两端产生的电压压降Vsense输入典型的仪表放大器电路。图2中电阻R1、R2、C1、C2、C3组成简单的RC共模、差模滤波器电路，用于滤除输入的噪声。虽然仪表放大器具有较大的输入阻杭，但是为了保证输入的均衡性，应设置R1=R2，C1=C3。电阻R3、R4是偏置电阻，用于为仪表放大器正常工作所需的偏置电流提供回路。被测信号进入仪表放大器NI后进行放大处理，电阻R5用于调节仪表放大器的放大增益。在分流器完好情况下该測量电路是没有任何问题的，但是当分流器受损后其两端的电压压降Vsense迅速升高直至接近系统电压，由于后级的測量电路没有保护电路，因此很容易被烧损。
发明内容本实用新型目的是提供一种用于直流回路的信号測量电路，此信号測量电路能承受大电流冲击，有效地保护后级电路，从而维持测量电路的正常使用。为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种用于直流回路的信号測量电路，包括串联于待测直流主回路的分流器，此分流器的两个信号输出端分别连接到滤波电路单元的两个输入端，此滤波电路单元连接到仪表信号放大电路単元；所述分流器ー个信号输出端与滤波电路单元的一个输入端之间设有PTC热敏电阻，作保护用的ニ极管跨接在所述滤波电路单元的两个输入端之间。上述技术方案中进ー步改进的技术方案如下I、上述方案中，所述ニ极管数量至少为I个。2、上述方案中，所述分流器另ー个信号输出端与滤波电路单元另ー个输入端之间也设有PTC热敏电阻。3、上述方案中，所述滤波电路单元为由Rl电阻、R2电阻、Cl电容、C2电容和C3电容组成的共摸、差模滤波器単元。4、上述方案中，所述Rl电阻和R2电阻的阻值相等，所述Cl电容和C3电容的电容
量相等。5、上述方案中，所述ニ极管为单ニ极管或双ニ极管。·6、上述方案中，所述双ニ极管由两个ニ极管按相反方向并联组成。由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点和效果本实用新型信号測量电路，能承受大电流冲击，有效地保护后级电路，从而维持测量电路的正常使用；其次，本实用新型中由于PTC热敏电阻具有随温度增加电阻迅速变大的特性，因此当分流器受损两端呈现高压时，PTC热敏电阻迅速响应，自身发热使电阻快速变大，限制了測量回路的电流变大，虽然此电流被限制，但是其幅值对于仪表放大器或者差分放大器而言还是不能接受的，因此被限制的电流通过并联的保护ニ极管流入负载中，有效地保护了仪表放大器或者差分放大器以及后级电路；再次，本实用新型可以采用多只双ニ极管串接，由于增加了双ニ极管的串联数量，扩大测量范围，但应注意的是扩大的测量范围不能超出仪表放大器或者差分放大器的输入量程范围。
附图I为现有技术信号測量电路原理图；附图2为本实用新型实施例I的信号测量电路原理图；附图3为本实用新型实施例2的信号測量电路原理图；附图4为本实用新型实施例3的信号测量电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进ー步描述实施例I :一种用于直流回路的信号測量电路，包括串联于待测直流主回路的分流器，此分流器的两个信号输出端分别连接到滤波电路单元I的两个输入端，此滤波电路単元I连接到信号放大电路単元2 ；上述滤波电路单元I为由Rl电阻、R2电阻、Cl电容、C2电容和C3电容组成的共模、差模滤波器単元，所述Rl电阻和R2电阻的阻值相等，所述Cl电容和C3电容的电容量相等。所述分流器ー个信号输出端与滤波电路单兀I的一个输入端之间设有PTC热敏电阻，作保护用的ニ极管VDl跨接在所述滤波电路单元I的两个输入端之间。上述内容具体解释如下。[0024]附图2是本专利的实施例I的原理图(以ニ极管为双ニ极管为例)，在图I的基础上在分流器两端信号输出的一支路上串联了ー只PTC热敏电阻R6，在PTC热敏电阻后联接了保护ニ极管VD1，VDl跨接在滤波电路单元I的两个输入端之间，VDl为双ニ极管，当然VDl也可以由两只単独的特性相同的ニ极管组成。当分流器两端压降Vsense迅速升高直至接近系统电压时，流过PTC热敏电阻的电流增长导致R6发热，其阻值迅速变大从而限制通过的电流进ー步增长，被限制的电流通过ニ极管VDl流入负载中，PTC热敏电阻R6应与VDl匹配，即被限制的电流不会超过VDl的额定电流，否则VDl将会损坏，同时ニ极管VDl具有的嵌位功能保证了差分输入电压不会超过仪表放大器的信号输入量程范围，有效地保护了仪表放大器。实施例2 : —种用于直流回路的信号測量电路，如附图3所示，包括串联于待测直流主回路的分流器，此分流器的两个信号输出端分别连接到滤波电路单元I的两个输入端，此滤波电路单元I连接到信号放大电路単元2;所述分流器的信号输出端与滤波电路单 元I的输入端之间设有PTC热敏电阻R6、R7 ;作保护用的ニ极管VDl跨接在所述滤波电路単元I的两个输入端之间。 上述滤波电路单元I为由Rl电阻、R2电阻、Cl电容、C2电容和C3电容组成的共
模、差模滤波器单元。上述Rl电阻和R2电阻的阻值相等，所述Cl电容和C3电容的电容量相等。上述ニ极管由两个ニ极管按相反方向并联组成。实施例2与实施例I区别在于在分流器信号输出两端的另ー支路上也串联了ー只PTC热敏电阻R7，即所述分流器另ー个信号输出端与滤波电路单元I另ー个输入端之间也设有PTC热敏电阻，因为毕竟PTC热敏电阻是有一定阻值的，为了保证输入的均衡性，R6与R7应阻值特性相同。实施例3 : —种用于直流回路的信号測量电路，如附图4所示，包括串联于待测直流主回路的分流器，此分流器的两个信号输出端分别连接到滤波电路单元I的两个输入端，此滤波电路单元I连接到信号放大电路単元2 ;所述分流器ー个信号输出端与滤波电路单元I的一个输入端之间设有PTC热敏电阻R6，作保护用的ニ极管VDfVDn串联后，跨接在所述滤波电路单元I的两个输入端之间，这些双ニ极管也可以由两个ニ极管按相反方向并联组成。上述滤波电路单元I为由Rl电阻、R2电阻、Cl电容、C2电容和C3电容组成的共模、差模滤波器単元，此述Rl电阻和R2电阻的阻值相等，所述Cl电容和C3电容的电容量相等。实施例3与实施例I和2的区别在于以图2为基础，増加了ニ极管的数量。因为ニ极管具有嵌位功能，仅设置一只ニ极管的话可能会限制信号测量的范围，为了扩大测量范围，可以按实际情况増加串联的双ニ极管数量，但是必须满足一个原则，即所有的双ニ极管累加的嵌位电压不能超过仪表放大器的信号输入量程范围。采用上述用于直流回路的信号測量电路时，能承受大电流冲击，有效地保护后级电路，从而维持测量电路的正常使用；其次，本实用新型中由于PTC热敏电阻具有随温度增加电阻迅速变大的特性，因此当分流器受损两端呈现高压时，PTC热敏电阻迅速响应，自身发热使电阻快速变大，限制了測量回路的电流变大，虽然此电流被限制，但是其幅值对于仪表放大器或者差分放大器而言还是不能接受的，因此被限制的电流通过并联的保护ニ极管流入负载中，有效地保护了仪表放大器或者差分放大器以及后级电路；再次，本实用新型采用多只串接的双ニ极管，由于增加了双ニ极管的串联数量，扩大了測量范围。在以上实施例中涉及的ニ极管可以为单ニ极管，ニ极管的正端接分流器的正端，ニ极管的负端接分流器的负端。上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种用于直流回路的信号测量电路，包括串联于待测直流主回路的分流器，此分流器的两个信号输出端分别连接到滤波电路单元(I)的两个输入端，此滤波电路单元(I)连接到信号放大电路单元(2);其特征在于所述分流器一个信号输出端与滤波电路单元(I)的一个输入端之间设有PTC热敏电阻，作保护用的二极管(VDl)跨接在所述滤波电路单元(I)的两个输入端之间。
2.根据权利要求I所述的信号测量电路，其特征在于所述二极管为单二极管，二极管的正端接分流器的正端，二极管的负端接分流器的负端。
3.根据权利要求I所述的信号测量电路，其特征在于所述二极管为双二极管。
4.根据权利要求I所述的信号测量电路，其特征在于所述二极管数量至少为I个。
5.根据权利要求I所述的信号测量电路，其特征在于所述分流器另一个信号输出端与滤波电路单元(I)另一个输入端之间也设有PTC热敏电阻。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的信号测量电路，其特征在于所述滤波电路单元(I)为由Rl电阻、R2电阻、Cl电容、C2电容和C3电容组成的共模、差模滤波器单元。
7.根据权利要求6所述的信号测量电路，其特征在于所述Rl电阻和R2电阻的阻值相等，所述Cl电容和C3电容的电容量相等。
8.根据权利要求3所述的信号测量电路，其特征在于所述双二极管由两个二极管按相反方向并联组成。
专利摘要本实用新型公开一种用于直流回路的信号测量电路，包括串联于待测直流主回路的分流器，此分流器的两个信号输出端分别连接到滤波电路单元的两个输入端，此滤波电路单元连接到信号放大电路单元；所述分流器一个信号输出端与滤波电路单元的一个输入端之间设有PTC热敏电阻，所述分流器另一个信号输出端与滤波电路单元另一个输入端之间也设有PTC热敏电阻，作保护用的二极管跨接在所述信号放大电路单元的两个输入端之间。本实用新型信号测量电路能承受大电流冲击，有效地保护后级电路，从而维持测量电路的正常使用。
文档编号G01R19/00GK202421296SQ20122002107
公开日2012年9月5日 申请日期2012年1月17日 优先权日2012年1月17日
发明者叶文杰, 周龙明, 殷建强, 王颂凯, 金建达 申请人:常熟开关制造有限公司(原常熟开关厂)