电压采样电路及断路器的制作方法

本实用新型涉及断路器领域，尤其涉及一种电压采样电路及断路器。

背景技术：

电能是一种经济、实用、清洁且容易控制和转换的能源形态，被广泛应用在动力、照明、化学、纺织、通信、广播等各个领域，是科学技术发展、人民经济飞跃的主要动力。

现有各种电子设备的电能运用过程中，一般需要通过电源设备供电，将相应大小的电压值传输至负载，以驱动或者控制负载工作，实现与负载对应的功能。但在在对电能的实际运用过程中，有存在误操作的可能，从而可能导致电能运用的不安全，甚至产生较大的损失。

由此可知，如何确定输入至负载的电压值是否在安全范围内是现有技术中一个亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型针对以上问题的提出，而提供一种电压采样电路，该电压采样电路能够实现对负载供电的电压值的精确检测，以保证负载用电的安全性，同时还提供了具有该电压采样电路的断路器。

本实用新型的具体技术方案如下：

一种电压采样电路，应用于三相电的电压采样，包括：第一采样单元、第二采样单元、第三采样单元、第一比较单元、第二比较单元、第三比较单元、基准单元以及分析处理单元，所述基准单元与所述第一比较单元、第二比较单元、第三比较单元连接，所述分析处理单元与所述第一比较单元、第二比较单元、第三比较单元连接；

所述基准单元用于接收预设的预输入电压，并基于所述预输入电压生成对应的基准电压；

所述第一采样单元与所述第一比较单元连接，所述第二采样单元与所述第二比较单元连接，所述第三采样单元与所述第三比较单元连接；

所述第一采样单元用于采集第一电压值并传输至所述第一比较单元，所述第一比较单元将所述第一电压值与所述基准电压进行比较并输出对应的第一差值；

所述第二采样单元用于采集第二电压值并传输至所述第二比较单元，所述第二比较单元将所述第二电压值与所述基准电压进行比较并输出对应的第二差值；

所述第三采样单元用于采集第三电压值并传输至所述第三比较单元，所述第三比较单元将所述第三电压值与所述基准电压进行比较并输出对应的第三差值；

所述分析处理单元根据所述第一差值、第二差值和第三差值生成对应的检测采样结果。

可选地，所述第一采样单元包括分压模块、采样模块以及储能模块；

所述分压模块与所述采样模块、所述储能模块连接，所述采样模块与所述储能模块并联；

所述分压模块用于分压，所述采样模块用于所述第一电压值的采样，所述储能模块用于存储与所述第一电压值对应大小的电能。

可选地，所述分压模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻串联；

所述采样模块包括第四电阻，所述第四电阻与所述第三电阻串联；

所述储能模块包括第一电容，所述第一电容用于存储电能。

可选地，所述第一比较单元包括第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第七电容和第一运算放大器；

所述第十三电阻一端与所述第一采集单元连接，另一端与所述第一运算放大器的反相端；所述第十四电阻一端与所述第一运算放大器的正相端连接，另一端与所述基准单元连接；

所述第十五电阻一端接地，另一端与所述第一运算放大器的反相端连接；所述第十六电阻与所述第七电容并联，且所述第十六电阻与所述第七电容连接的一端与所述第一运算放大器的反相端连接，另一端与所述第一运算放大器的输出端连接；

所述第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻和第十六电阻的电阻值相等，用于降压；

所述第七电容用于滤波；所述第一运算放大器用于所述第一电压值与所述基准电压的比较操作。

可选地，所述基准单元包括第四运算放大器。

可选地，所述电压采样电路还包括：与所述第一采样单元、所述第二采样单元、所述第三采样单元连接的防护单元；

所述防护单元用于防止过压。

可选地，所述防护单元包括二极管。

可选地，所述电压采样电路还包括：与所述第一比较单元连接的第一滤波单元、与所述第二比较单元连接的第二滤波单元、及与所述第三比较单元连接的第三滤波单元；

所述第一滤波单元用于对所述第一电压值进行滤波；

所述第二滤波单元用于对所述第二电压值进行滤波；

所述第三滤波单元用于对所述第三电压值进行滤波。

可选地，所述第一滤波单元包括第十七电阻和第八电容；

所述第十七电阻一端与所述分析处理单元连接，另一端与所述第一比较单元连接；

所述第八电容一端与所述分析处理单元连接，另一端接地；

所述第十七电阻和所述第八电容构成阻容滤波电路，以实现对所述第一差值的滤波处理。

一种断路器，包括如上任一项所述的电压采样电路。

实施本实用新型实施例，将具有如下有益效果：

采用本实用新型的电压采样电路及断路器之后，通过对三相电对应的三条火线分别设置对应的第一采样单元、第二采样单元、第三采样单元以及对应的第一比较单元、第二比较单元、第三比较单元，并通过基准单元设置对应的基准电压，将第一采样单元、第二采样单元和第三采样单元分别采集的电压值与基准电压进行比较，即由第一比较单元、第二比较单元和第三比较单元实现比较操作，以此输出对应的第一差值、第二差值和第三差值，再通过分析处理单元，实现电压的采样检测操作。本实用新型实施例能够实现对三相电对应的三根火线进行独立采样，以此提升采样的精度，进而有利于提升用电的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为本实用新型一实施例中所述电压采样电路的结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例中所述电压采样电路的电路示意图；

图3为本实用新型一实施例中所述第一采样单元的结构示意图；

图4为本实用新型一实施例中所述电压采样电路的部分电路示意图；

图5为本实用新型另一实施例中所述电压采样电路的部分电路示意图；

图6为本实用新型又一实施例中所述电压采样电路的结构示意图。

具体实施方式

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。

基于现在通过三相电供电的设备，例如三相马达驱动器，由于在供电过程中，可能出现的误操作而导致的用电安全问题。在本实用新型实施例中，特提供一种电压采样电路，该电压采样电路能够实现对三相电进行精准检测，以保证输入至负载的三相电的电压大小在一个合理和安全的范围内，保证用电的安全。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种电压采样电路，该电压采样电路应用于三相电的电压采样，所述电压采样电路包括采样部100、连接部200和比较判定部300；其中，通过采样部100实现电压采样操作，通过连接部200实现采样部100、比较判定部300之间的连通，以实现采样部100与比较判定部300之间的数据通信。

具体的，如图2所示，采样部100包括第一采样单元110、第二采样单元120、和第三采样单元130；比较判定部300包括第一比较单元310、第二比较单元320和第三比较单元330；其中，电压采样单元还设置有与第一比较单元310、第二比较单元320、第三比较单元330连接的基准单元400，以及与第一比较单元310、第二比较单元320、第三比较单元330连接的分析处理单元500；第一采样单元110与第一比较单元310连接，第二采样单元120与第二比较单元320连接，第三采样单元130与第三比较单元330连接。

在一个实施例中，当负载700通过三相电供电时，在三相电对应的三根火线上分别设置第一采集单元110、第二采集单元120和第三采集单元130；则通过第一采集单元110采集第一电压值，通过第二采集单元120采集第二电压值，通过第三采集单元130采集第三电压值；同时，由基准单元400接收预设的预输入电压，并基于该输入电压生成对应的基准电压。

具体的，第一采集单元110将该第一电压值传输至第一比较单元310，第二采集单元120将该第二电压值传输至第二比较单元320，第三采集单元130将该第三电压值传输至第三比较单元330；同时，第一比较单元310、第二比较单元320和第三比较单元330均接收该基准电压，以实现通过第一比较单元310对第一电压值与基准电压的比较操作，并输出对应的第一差值；及通过第二比较单元320对第二电压值与基准电压的比较操作，并输出对应的第二差值；及通过第三比较单元330对第三电压值与基准电压的比较操作，并输出对应的第三差值。

分析处理单元500根据第一差值、第二差值和第三差值生成对应的检测采样结果；具体的，由于基准电压基于预输入电压生成，因此通过基准电压分别与第一电压值、第二电压值和第三电压值的比较操作，能够确定三相电中各火线对应的电压值是否符合预设要求；即可基于第一差值、第二差值和第三差值确定输入至负载的实际电压值，进而判定是否存在过压的现象，有利于保护三相电的用电安全。

在一个实施例中，分析处理单元500包括单片机、计算机等，以此实现基于第一差值、第二差值和第三差值实现对输入至负载的实际电压值的确定过程。

通过对三相电的各火线进行电压采样操作，并基于各火线对应的采样电压进行比较分析处理，进而确定输入至负载的实际电压值大小，实现了对负载700供电电压的精确检测操作。

在一个实施例中，如图3所示，第一采样单元110包括分压模块1101、采样模块1102以及储能模块1103；其中，分压模块1101与采样模块1102、储能模块1103连接，采样模块1102与储能模块1103并联。

具体的，分压模块1101用于分压，一般地，采样操作一般都是通过对小电压或小电流的采样，以此反映输入电流的实际情况，基于此，设置分压模块1101，通过分压模块1101的分压操作，一方面可以实现小电压或小电流的采集操作；另一方面，通过分压作用能够起到保护作用，即防止出现过压现象。

采样模块1102用于第一电压值的采样，其中，本实施例的采样模块1102通过分压实现采样操作，并且通过储能模块1103进行电能存储，储能模块1103存储电能的大小与第一电压值相对应，以实现将对应的采样电压传输至第一比较单元310，实现与基准电压的比较操作。

示例性地，如图4所示，分压模块1101包括第一电阻r101、第二电阻r102、第三电阻r103；其中，第一电阻r101、第二电阻r102、第三电阻r103串联，当三相电供电时，与第一采样单元110对应的火线的的电压通过第一电阻r101、第二电阻r102、第三电阻r103的降压，以保证采样的电压大小比较小；假如三相电的输入电压为220v时，则可通过第一电阻r101、第二电阻r102和第三电阻r103的降压，则在实际操作过程中，采样电压约为0.8v即可。

如图4所示，采样模块1102包括第四电阻r104，第四电阻r104与第三电阻r103串联；储能模块1103包括第一电容c101，第一电容c101与第四电阻r104并联，第一电容c101用于存储电能。即本实施例基于电阻能够实现分压的特性，以及电容的充放电特性，实现采样功能，以及通过第一电容c101将对应大小的采样电压传输至第一比较单元310。

需要特别说明的是，本实施例的第二采样单元120和第三采样单元130的结构组成和电路组成与第一采样单元110相同，且三者的工作原理相同，在此不再进行赘述，具体可参阅上述第一采样单元110相关内容。

通过设置第一采样单元110、第二采样单元120和第三采样单元130能够实现对三相电各火线对应电压的采样操作，进而有利于提升电压采样的精度，保证用电安全。

在一个实施例中，如图5所示，第一比较单元310包括第十三电阻r105、第十四电阻r106、第十五电阻r107、第十六电阻r108、第七电容c107和第一运算放大器u1；其中，第十三电阻r105一端与第一采集单元110连接，另一端与第一运算放大器u1的反相端；第十四电阻r106一端与第一运算放大器u1的正相端连接，另一端与基准单元400连接；第十五电阻r107一端接地，另一端与第一运算放大器u1的反相端连接；第十六电阻r108与第七电容c107并联，且第十六电阻r108与第七电容c107连接的一端与第一运算放大器u1的反相端连接，另一端与第一运算放大器u1的输出端连接。

其中，第十三电阻r105、第十四电阻r106、第十五电阻r107和第十六电阻r108的电阻值相等，均用于降压；第七电容c107用于滤波；第一运算放大器u1用于第一电压值与基准电压的比较操作。

实际地，基于第一运算放大器u1的比较操作，及第十三电阻r105、第十四电阻r106、第十五电阻r107和第十六电阻r108的电阻值相等可知，第一运算放大器u1输出端的电压大小为vref-ain_ua，其中，vref表示由基准单元400输出的基准电压，ain_ua为第一采样单元110采集的第一电压值，以此获取该第一差值。

需要特别说明的是，第二比较单元320和第三比较单元330的结构组成和电路组成与第一比较单元310相同，且三者的工作原理相同，其中，通过第二比较单元320获取该第二差值，通过第三比较单元330获取该第三差值；对于第二比较单元320和第三比较单元330的实际工作原理及过程，在此不再进行赘述，具体可参阅上述第一比较单元310的相关内容。

通过设置第一比较单元310、第二比较单元320和第三比较单元330，可分别实现第一采样单元110、第二采样单元120和第三采样单元130与基准电压之间的比较操作，进而获取对应的第一差值、第二差值和第三差值，进而便于分析处理单元500进行对应的检测结果分析和获取，实现对应的电压检测过程。

在一个实施例中，基准单元500包括第四运算放大器u4；如图5所示，基准单元500可以为lm321型运算放大器；其中，预输入电压通过lm321运算放大器的+in端输入后，通过output端输出至第一比较单元310、第二比较单元320和第三比较单元330；进一步地，为了基准电压不会由于干扰信号的存在而变化，设置有用于滤波的第六电容106，以滤除预输入电压经过第四运算放大器u4后夹杂的干扰信号。

示例性地，在一个实施例中，可将该基准电压设定为1.65v，以实现对通过三相电供电的断路器是否存在过压现象进行检测操作。

在一个实施例中，如图1所示，电压采样电路还包括：与第一采样单元110、第二采样单元120、第三采样单元130连接的防护单元600；其中，该防护单元600用于防止过压。

示例性地，如图5所示，防护单元600包括二极管；具体的，由于三相电包括三条火线，基于此，在一个实施例中，分别对应该三相电的三条火线分别设置一个二极管，即第一二极管d1、第二二极管d2和第三二极管d3；基于二极管的单向导通特性，在输入至负载700的电压过大时，可能会击穿二极管，进而避免输入至负载700的电压过大，实现过压防护的功能。

通过设置防护单元600，能够避免出现输入至负载700的电压超过二极管的击穿电压，从而能够进一步提升了电压采样电路的安全性。

在一个实施例中，如图6所示，电压采样电路还包括：与第一比较单元310连接的第一滤波单元810、与第二比较单元320连接的第二滤波单元820、及与第三比较单元330连接的第三滤波单元830；其中，第一滤波单元810用于对第一电压值进行滤波；第二滤波单元820用于对第二电压值进行滤波；第三滤波单元830用于对所述第三电压值进行滤波。

由于在实际运用过程中，经过第一比较单元310、第二比较单元320和第三比较单元330后，为了去除对应的第一差值、第二差值和第三差值中存在的干扰信号，即保证第一差值、第二差值和第三差值的平滑性，本实施例通过设置对应的第一滤波单元810、第二滤波单元820和第三滤波单元830，以分别实现对第一差值、第二差值和第三差值的滤波处理。

在一个实施例中，如图5所示，第一滤波单元810包括第十七电阻r109和第八电容c108；其中，第十七电阻r109一端与分析处理单元500连接，另一端与第一比较单元310连接；第八电容c108一端与分析处理单元500连接，另一端接地；具体的，由第十七电阻r109和第八电容c108构成阻容滤波电路，从而实现对第一差值的滤波处理，保证输入至分析处理单元500的第一差值具有较好的平滑性。

需要特别说明的是，第二滤波单元820和第三滤波单元830的电路结构和功能实现与第一滤波单元810一致，具体可参阅上述第一滤波单元810相关内容，在此不再进行赘述。

通过设置第一滤波单元810、第二滤波单元820和第三滤波单元830，可分别对第一差值、第二差值和第三差值进行滤波处理，进而保证输入至分析处理单元500的第一差值、第二差值和第三差值具有较好的平滑性，有利于提升分析处理单元500检测结果的精度，即有利于提升电压采样的精度。

综上可知，本实施例的电压采样电路能够通过提升采样的精度进行负载700供电的控制，能够保证供电的安全性。

基于同一发明构思，本实用新型实施例还提供了一种断路器，包括如上任一实施例所述的电压采样电路。

需要说明的是，本实施例中断路器的实现与上述任一实施例中的电压采样电路的实现思想一致，其实现原理在此不再进行赘述，可具体参阅上述实关于电压采样电路的实施例中对应内容。

采用本实用新型的电压采样电路及断路器之后，通过对三相电对应的三条火线分别设置对应的第一采样单元、第二采样单元、第三采样单元以及对应的第一比较单元、第二比较单元、第三比较单元，并通过基准单元设置对应的基准电压，将第一采样单元、第二采样单元和第三采样单元分别采集的电压值与基准电压进行比较，即由第一比较单元、第二比较单元和第三比较单元实现比较操作，以此输出对应的第一差值、第二差值和第三差值，再通过分析处理单元，实现电压的采样检测操作。本实用新型实施例能够实现对三相电对应的三根火线进行独立采样，以此提升采样的精度，进而有利于提升用电的安全性。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。