一种单相主动灭弧式短路保护装置的制作方法

本实用新型涉及断路器技术领域，更具体地说，它涉及一种单相主动灭弧式短路保护装置。

背景技术：

断路器在配电系统中不但可以接通和分断正常负荷电流，还可以断开短路故障电流，能够及时有效的切除短路故障，保障电力系统安全稳定运行。

传统的断路器在短路时由机械开关自动跳闸将电源供电系统断开，由于其内部机械开关的固有特性，其切断电源供电系统的时间较长，通常在几十毫秒至数百毫秒之间，因短路处接触电阻小，易导致供电回路的电流急剧增大、供电回路导体的温度急剧上升、短路点产生很强的危险电弧火花，其产生的高温和电弧极易引起火灾或触电等安全事故。

目前有主动灭弧式短路保护装置采用的电流传感器第二采样电路中的电流，然后把数据提供给数字控制器，通过运算判断是否短路的方法来实现，但这种方案弊端是电流传感器存在转换时间，程序运行需要时间，从短路到切断供电需要几十甚至上百微秒的时间，故而如何缩短从短路到切断的反应时间是一个需要解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种单相主动灭弧式短路保护装置，具有在负载发生短路时，IGBT电路能够快速关断的目的。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种单相主动灭弧式短路保护装置，其特征在于：包括IGBT电路：连接在电网上，当负载出现短路时能够及时切断负载所在电路；第一采样电路：连于IGBT电路两端且对IGBT电路中的电压值进行采样；所述第一采样电路实时输出采样电压；比较电路：连接第二采样电路且响应于第二采样电路输出的采样电压，所述比较电路将采样电压与基准值进行比较，当采样电压高于基准值时输出高电平信号；驱动电路：连接比较电路并且响应于比较电路的高电平信号，而后控制IGBT电路进行关断。

通过采用上述方案，当负载正常工作时IGBT电路相当于通路，电流能够顺利流过，当负载因为电压过大而发生短路时，第二采样电路及时将电压信号传递至比较电路，并与比较电路中比较器的预设值进行比较，如果第二采样电路采集到的电压信号大于预设值，比较电路发出高电平信号到控制电路，控制电路控制IGBT电路关断，从而保护电路，将需要对IGBT电路进行检修时，能够通过微处理电路发出信号到驱动电路，驱动电路控制IGBT电路关断，这种IGBT电路的关断方式反应相对较慢，隔离电路能将微处理电路的弱电部分与控制电路和比较电路隔开，防止微处理电路因电流过大而烧坏。

较佳的，所述比较电路包括型号为TLV3501的比较器、与比较器二号管脚耦接的第三十电容和与比较器三号管脚耦接的OFF端；比较器的七号管脚连接电源，所述比较器的二号管脚接基准值Vref1，所述比较器的三号管脚上连接有芯片控制电路和电压输入电路；所述第一采样电路包括负极分别连接于IGBT电路两端的第六二极管和第十三二极管，所述第六二极管和第十三二极管的正极均与电压输入电路的输入端耦接。

通过采用上述方案，电压通过比较器的三号管脚输入进来，输入进来的电压信号与Vref1进行比较，负载正常工作时通过电压输入电路输送过来的电压小于预设的Vref1值，比较器发出低电平信号；当通过电压输送电路输送到比较器内的电压值大于预设值Vref1，比较器输定高电平信号，控制IGBT电路关断，实现对负载的保护。

较佳的，所述芯片控制电路与电压输入电路相互并联；所述芯片控制电路包括第七十二极管、分别与第七十二极管的两个输入端耦接的第二十六电阻和第二十七电阻，所述第七十二极管的输出端与比较器的三号管脚耦接。

通过采用上述方案，通过第七十二极管来对电压输入电路起到静电保护作用，防止静电经过半导体元器件使半导体器件发生损坏。

较佳的，所述IGBT电路上连接有第二采样电路，所述第二采样电路能够采集负载两端的电流和电压信号，所述第二采样电路连接微处理电路；所述第二采样电路包括与输入电网端Lin耦接的第九十电阻、一端与第九十电阻串联的第八十九电阻、与第九十二电阻串联的第九十一电阻和两端分别与第九十一电阻和第八十九电阻耦接的第九电阻，所述第九电阻上串联有第十二双向TVS管，所述第九电阻上串联有第十二双向TVS管，所述第九电阻的两端分别于输出端VOL-和输出端VOL+耦接，输出端VOL-和输出端VOL+连接负载。第九电阻的两端分别于输出端VOL-和输出端VOL+耦接；所述芯片控制电路包括与微处理电路电连接的第八十七电阻和正极与第八十七电阻串联的第二十一二极管，所述第二十一二极管与比较器的三号管脚耦接。

通过采用上述方案，通过第九十一电阻、第九电阻和第八十九电阻配合对电网中的电流和电压信号进行采样，第九电阻两端的电流值和电压值通过输出端VOL-和输出端VOL+进行输出，传输到比较电路内，第九十二电阻与第九十一电阻串联能够测量的电压更大，第九十电阻与第八十九电阻串联同样能够增大电压的测量范围，在电压过高时，第十二双向TVS管导通，从而对电路起到保护的作用，芯片控制电路能够控制比较器关断。

较佳的，所述IGBT电路包括负极与输入电网端Lin耦接的第八二极管、集电极与第八二极管的负极耦接的第二绝缘栅双极型晶体管、正极与第八二极管正极耦接的第九二极管、集电极与第九二极管的负极耦接的第四绝缘栅双极型晶体管，所述第八二极管的正极与第九二极管的正极均接地，所述第二绝缘栅双极型晶体管的发射极与第四绝缘栅双极型晶体管的发射极耦接并接地；所述第二绝缘栅双极型晶体管和第四绝缘栅双极型晶体管的门极分别耦接有第十双向TVS管和第十一双向TVS管的一端，所述第十双向TVS管和第十一双向TVS管的另一端均接地。

通过采用上述方案，在正常工作时，电流由输入电网端Lin发出经过第二绝缘栅双极型晶体管、第九二极管和负载流回电网，在电流反向时，电流经过负载、第四绝缘栅双极型晶体管和第八二极管流回电网，第十双向TVS管和第十一双向TVS管能够防止IGBT电路电压过高，这样会使IGBT电路过压击穿，损坏IGBT电路。

较佳的，所述微处理电路与驱动电路之间连接有隔离电路，所述隔离电路包括光电耦合器和与光电耦合器耦接的选频电路；所述选频电路包括第五十一电容、一端与光电耦合器的十一号管脚耦接的第二十电阻和第二十一电阻，所述第五十一电容的两端分别与所述第二十电阻和第二十一电阻的另一端耦接；所述驱动电路包括基极与第二十电阻耦接的NPN三极管和PNP三极管，所述NPN三极管的发射极和PNP三极管的集电极耦接并且两者之间与IGBT电路的控制端耦接；所述微处理电路包括微处理芯片，所述微处理芯片能够接收手动输入信号以输出高电平信号到驱动电路。

通过采用上述方案，光电耦合器能够将微处理电路与驱动电路隔离开来，防止驱动电路中的强电进入到微处理电路内而烧坏微处理电路的微处理芯片，通过选频电路对比较器传输到此处的信号进行选波，避免产生误短路保护现象。

较佳的，所述微处理电路与IGBT电路之间串联有电流放大电路和电压放大电路，所述电压放大电路包括型号为LF353D的第一放大器、第一放大器的正向输入端耦接的第七十二电阻、一端与第一放大器的输出端耦接的第六十八电阻、一端与第六十八电阻的另一端耦接的第四十三电容，所述第四十三电容的另一端接地。

通过采用上述方案，通过将从IGBT电路传输过来的电压信号通过第一放大器进行放大从而传递到微处理电路上，第四十三电容能够滤除电路中的杂波，保证传输信号的稳定性。

较佳的，所述第四十三电容上并联有第九十一双向TVS管，所述第九十一双向TVS管的两端分别与第四十三电容的两端耦接，所述第四十三电容与第六十八电阻之间连接有第五十二电阻，所述第五十二电阻上并联有第五十一双向TVS管，所述第五十二电阻与第六十八电阻之间连接电源端。

通过采用上述方案，通过第五十一双向TVS管和第九十一双向TVS管而对电压放大电路起到过载保护的作用，当电压放大电路两端的电压过大时，第五十一双向TVS管和第九十一双向TVS管能够及时导通进而防止第一放大器烧坏。

较佳的，所述电流放大电路包括型号为LF353D的第二放大器和与第二放大器的正向输入端耦接的第四十四电阻、与第二放大器的输出端耦接的第四十二电阻、与第四十二电阻串联的第四十一电阻和一端与第四十一电阻耦接的第四十电容，所述第四十电容的另一端接地。

通过采用上述方案，从比较器传输过来的电流信号通过第四十四电阻之后进入到第二放大器进行放大，然后通过第二放大器的输出端传输到驱动电路内，电容能够滤除电流放大电路中的杂波，保证信号传出的稳定性。

较佳的，所述第四十四电阻远离第二放大器的一端串联有保护电路，所述保护电路包括与第四十四电阻耦接的第七十电阻和与第四十四电阻耦接的第七十一电阻，所述第七十电阻和第七十一电阻的另一端接地。

通过采用上述方案，通过在第四十四电阻上并联第七十电阻和第七十一电阻而对电流放大电流起到保护的作用，当电流过大时，第七十电阻和第七十一电阻能够消耗电路中的一部分电流而对电流放大电路起到保护的作用。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型通过比较电流对第二采样电路中采集到的信号进行比较，然后通过驱动电路去控制IGBT电路关断，从而对负载起到短路保护的作用；

2.本实用新型将第二采样电路中采集的电压值与预设值Vref1进行比较从而确定负载是否短路，进而确定是否将IGBT电路关断；

3.本实用新型通过第七十二极管来对电压输入电路进行静电保护，防止静电进而到半导体元器件内而使半导体元器件发生损坏。

附图说明

图1是实施例中IGBT电路结构示意图；

图2是实施例中第二采样电路结构示意图；

图3是实施例中比较电路结构示意图；

图4是实施例中隔离电路与驱动电路结构实体图；

图5是实施例中微处理芯片结构示意图；

图6是实施例中简易牛角座结构示意图；

图7是实施例中短路信号电路与正常信号电路结构示意图；

图8是实施例中电压放大电路结构示意图；

图9是实施例中电流放大电路结构示意图。

图中，1、IGBT电路；D8、第八二极管；D9、第九二极管；Q2、第二绝缘栅双极型晶体管；Q4、第四绝缘栅双极型晶体管；D11、第十双向TVS管；D11、第十一双向TVS管；2、第二采样电路；R9、第九电阻；R89、第八十九电阻；R90、第九十电阻；R91、第九十一电阻；R92、第九十二电阻；D12、双向TVS管；3、比较电路；31、芯片控制电路；R87、第八十九电阻；D21、第二十一二极管；32、电压输入电路；R26、第二十六电阻；R27、第二十七电阻；R28、第二十八电阻；BAV70、第七十二极管；T1、比较器；C30、第三十电容；R29、第二十九电阻；4、驱动电路；Q6、NPN三极管；Q7、PNP三极管；5、隔离电路；51、选频电路；T4、光电耦合器；R20、第二十电阻；R21、第二十一电阻；C51、第五十一电容；52、正常信号电路；R18、第十八电阻；D22、第二十二发光二极管；53、短路信号电路；D23、第二十三发光二极管；R19、第十九电阻；C18、第十八电容；C19、第十九电容；6、微处理电路；J8、简易牛角座；7、电压放大电路；R51、第五十一电阻；R52、第五十二电阻；R62、第六十二电阻；R63、第六十三电阻；R64、第六十四电阻；R65、第六十五电阻；R68、第六十八电阻；R72、第七十二电阻；T2、第一放大器；C43、第四十三电容；D51、双向TVS管；D91、双向TVS管；71、电流放大电路；R40、第四十电阻；R41、第四十一电阻；R42、第四十二电阻；R43、第四十三电阻；R44、第四十四电阻；R70、第七十电阻；R71、第七十一电阻；T3、第二放大器；C40、第四十电容；C48、第四十八电容；P11、插座。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例：一种单相主动灭弧式短路保护装置，包括IGBT电路1（如图1所示）、第二采样电路2（如图2所示）、比较电路3（如图3所示）、驱动电路4（如图4所示）、隔离电路5（如图4所示）和微处理电路6（如图7所示）。IGBT电路1连接在电网火线上并与负载串联；第二采样电路2与IGBT电路1电连接；比较电路3与IGBT电路1电连接；驱动电路4的输入端和输出端分别与隔离电路5和IGBT电路1电连接；隔离电路5设于微处理电路6与驱动电路4之间。

如图1所示，IGBT电路1包括第八二极管D8、第九二极管D9、第二绝缘栅双极型晶体管Q2、第四绝缘栅双极型晶体管Q4、双向TVS管Q10和双向TVS管Q11。第八二极管D8的负极与输入电网端Lin耦接，第九二极管D9的负极与输出负载端Lout耦接，第八二极管D8的正极与第九二极管D9的正极耦接并且接地。

输入电网端Lin为电网火线，输入电网端Lout为电网零线。第二绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极与输入电网端Lin耦接，第四绝缘栅双极型晶体管Q4的集电极与输入负载端Lout耦接，第二绝缘栅双极型晶体管Q2和第四绝缘栅双极型晶体管Q4的发射极耦接并且接地，第二绝缘栅双极型晶体管Q2和第四绝缘栅双极型晶体管Q4的门极分别连接第十双向TVS管D10和第十一双向TVS管D11，第十双向TVS管D10的另一端和第十一双向TVS管D11的另一端耦接并且接地。

当电网正向输入时，电流通过第二绝缘栅双极型晶体管Q2、第九二极管D9和负载流回电网，此时第四绝缘栅双极型晶体管Q4的集电极与门极之间为反向电压，故而关断；当电网反向输入时，电流经过负载、第四绝缘栅双极型晶体管Q4和第八二极管D8流回电网，此时第四绝缘栅双极型晶体管Q4的集电极与门极之间为正向电压，故而导通，第二绝缘栅双极型晶体管Q2也是同理。当负载出现问题而导致IGBT两端的电流过高时，第十双向TVS管D10和第十一双向TVS管D11导通，从而对IGBT电路1起到过载保护的作用。输入电网端Lin与输出负载端上分别连接第六二极管D6和第十三二极管D13的负极，第六二极管D6和第十三二极管D13的正极分别连接输入端DESAT-U和输入端DESAT-D，这样输入端DESAT-U和输入端DESAT-D接收电路中的电压信号并能够将电压信号传递给比较电路3。

如图1和图2所示，第二采样电路2包括第九十二电阻R92、第九十一电阻R91、第九十电阻R90、第八十九电阻R89、第九电阻R9和第十二双向TVS管D12。第九十二电阻R92的一端与输入电网端Nin耦接，第九十一电阻R91与第九十二电阻R92串联；第九十电阻R90的一端与输入电网端Lin耦接，第八十九电阻R89与第九十电阻R90串联；第九电阻R9的两端分别与第九十一电阻R91远离第九十二电阻R92的一端和第八十九电阻R89远离第九十电阻R90的一端耦接；第十二双向TVS管D12与第九电阻R9并联并且其两端分别与第九电阻R9的两端耦接，第九电阻R9的两端分别与连接负载端VOL-和负载端VOL+，第九电阻R9的两端分别与输出负载端Lout和输出负载端Nout耦接。

这样负载短路时，第九电阻R9两端的电压也会相应的发生变化，这样第九电阻R9在火线上的电势值和IGBT电路1另一端的电势值分别通过输入端DESAT-U和输入端DESAT-D进入到比较电路3内。第九十二电阻R92与第九十一电阻R91、第九十电阻R90与第八十九电阻R89之间串联能够保证第二采样电路2能够承受更高的电压值，第九电阻R9上串联第十二双向TVS管D12能够在第二采样电路2的电压过大时阻抗降低而导通，对第二采样电路2起到保护的作用。

如图3所示，比较电路3包括比较器T1、芯片控制电路31、电压输入电路32和第三十电容C30。比较器T1的型号为TLV3501，电压输入电路32和芯片控制电路31均与比较器T1的三号管脚耦接，第三十电容C30的一端与比较器T1的二号管脚耦接，第三十电容C30的另一端接地，比较器T1的二号管脚上设有预设值Vref1。比较器的四号管脚接地，比较器T1的六号管脚连接OFF端，OFF端上并联有第二十九电阻R29，第二十九电阻R29连接DESAT端，比较器T1的七号管脚连接电源，比较器T1的八号管脚接地。DESAT端口能够实时监控第二采样电路2（如图2所示）传递过来的电压信号，并能够将这些信号传递给驱动电路4（如图4所示），OFF端连接微处理电路6。

电压输入电路32包括第七十二极管BAV70、第二十六电阻R26、第二十七电阻R27和第二十八电阻R28，第二十六电阻R26和第二十七电阻R27的一端分别连接第七十二极管BAV70的两个输入端，电阻BAV70的输出端与比较器T1的三号管脚耦接，第二十六电阻R26和第二十七电阻R27的另一端连接电源。第二十八电阻R28的一端与比较器T1的三号管脚耦接，其另一端接地。芯片控制电路31包括第八十七电阻R87和第二十一二极管D21，第二十一二极管D21的负极与比较器T1的三号管脚耦接，第八十七电阻R87的一端与第二十一二极管D21的正极耦接，另一端接端口S_OFF。这样通过第七十二极管BAV70来防止静电进入到比较器T1内，进而对比较器T1起到静电保护的作用，第二十一二极管D21能防止电流反向。当从输入端DESAT-U和输入端DESAT-D输入的电压过大时，OFF端向微处理电路6发出信号，微处理电路6通过端口S_OFF控制比较器T1关断。

如图4所示，隔离电路5与驱动电路4耦接设置，隔离电路5为光电耦合器T4和选频电路51，光电耦合器T4的一号管脚接输入端IGBT CTRL，光电耦合器T4的二号管脚、四号管脚、八号管脚和十六号管脚均接地，光电耦合器T4的三号管脚接电源正极，能够给光电耦合器T4供电，光电耦合器T4的三号管脚上耦接第十九电容C19，第十九电容C19的另一端接地。

光电耦合器T4的五号管脚连接输出端IGBT RESET，光电耦合器T4的六号管脚接输出端IGBT Error，光电耦合器T4的九号管脚与十号管脚接电源负电势，光电耦合器T4的十二号管脚与十三号管脚接电源正电势，电源正电势与电源负电势配合对光电耦合器T4供电。光电耦合器T4的十四号管脚连接第十八电容C18，光电耦合器T4的14号管脚接地，光电耦合器T4的十四号管脚上连接输入端DESAT，选频电路51与光电耦合器T4的十一号管脚耦接。

选频电路51包括第二十电阻R20、第二十一电阻R21和第五十一电容C51。第二十电阻R20和第二十一电阻R21的一端与光电耦合器T4的十一号管脚耦接，第二十电阻R20和第二十一电阻R21的另一端分别于第五十一电容C51的两端耦接，第五十一电容C51与第二十一电阻R21耦接的一端连接负电势。

这样从光电耦合器T4输出的信号分别通过第二十电阻R20、第二十一电阻R21与第二十电阻R20串联的第五十一电容C51的配合滤除杂波，保证从输入端DESAT输出的信号确为因为负载短路而产生的在选频电路51输出范围内的低电平信号，保证输出信号的精准度。

驱动电路4包括NPN三极管Q6和PNP三极管Q7。NPN三极管Q6的集电极连接电源正电势，PNP三极管Q7的发射极连接电源负电势，NPN三极管Q6的发射极与PNP三极管Q7的集电极耦接。NPN三极管Q6和PNP三极管Q7两端的正电势与负电势配合使输入到此处的低电平信号能够与第二绝缘栅双极型晶体管Q2和第四绝缘栅双极型晶体管Q4配合构成一个闭合回路，输入到此处的低电平信号经选频电路51后经过NPN三极管Q6的输出端，然后依次经过第二绝缘栅双极型晶体管Q2的门极和发射极，然后通过第九二极管D9到第四绝缘栅双极型晶体管Q4的集电极，这样对第四绝缘栅双极型晶体管Q4的门极与集电极之间加持反向电压，故而第四绝缘栅双极型晶体管Q4关断，从而将IGBT电路1关断。

如图3和图5所示，微处理电路6为微处理芯片STM32F405RG，微处理芯片STM32F405RG的三十三号管脚与三十四号管脚分别与电阻的输入端S_OFF端和比较器T1的六号管脚的OFF端耦接，这样微处理芯片STM32F405RG能够通过三十三号管脚控制比较器T1关断。

如图5和图6所示，光电耦合器T4与微处理电路6之间连接有简易牛角座J8，简易牛角座J8的一号管脚与二号管脚之间均连接电源，用于对微处理电路6供电，简易牛角座J8的三号管脚与四号管脚接地，简易牛角座J8的五号管脚与六号管脚分别与微处理芯片STM32F405RG的四十二号管脚的总线端U1_USART_TX和四十三号管脚的总线端口U1_USART_RX耦接。

简易牛角座J8的七号管脚与光电耦合器T4的一号管脚IGBT CTRL耦接，当微处理芯片STM32F405RG对光电耦合器T4的输入信号为1时，控制IGBT电路1打开，当微处理芯片STM32F405RG对光电耦合器T4的输入信号为0时，光电耦合器T4控制IGBT电路1关断。

如图6和图7所示，简易牛角座J8的九号管脚与光电耦合器T4（参考图4）的五号管脚耦接，简易牛角座J8的十号管脚与光电耦合器T4的六号管脚耦接。简易牛角座J8的七号管脚与三号管脚之间连接有正常信号电路52，正常信号电路52包括第十八电阻R18和第二十二发光二极管D22，第十八电阻R18的一端与简易牛角座J8的七号管脚耦接，第十八电阻R18的另一端与第二十二发光二极管D22的正极耦接，第二十二发光二极管D22的负极与简易牛角座J8的三号管脚耦接，当IGBT电路1正常运行时，第二十二发光二极管D22发绿光，电流通过简易牛角座J8的九号管脚与三号管脚之间，第二十二发光二极管D22发光表示电路正常运行。

简易牛角座J8的十号管脚与二号管脚之间连接有短路信号电路53，短路信号电路53包括第十九电阻R19和二极管D23，第十九电阻R19的一端与简易牛角座J8的十号管脚耦接，第十九电阻R19的另一端与第二十三发光二极管D23的负极耦接，第二十三发光二极管D23的正极与简易牛角座J8的二号管脚耦接，第二十三发光二极管D23能够发红光。这样当负载发生短路时，简易牛角器J8通过光电耦合器T4的六号管脚发出信号，简易牛角器J8的十号管脚与二号管脚之间通电，第二十三发光二极管D23点亮进而发出红光，用来提醒相关人员。

如图8和图9所示，IGBT电路1（参考图1）与微处理芯片STM32F405RG之间连接有电压放大电路7和电流放大电路71，电压放大电路7包括第一放大器T2、第六十五电阻R65、第六十五电阻R65和第五十二电阻R52。第一放大器T2的型号为LF353D，第六十五电阻R65的一端与第一放大器T2的正向输入端耦接，第六十五电阻R65的另一端依次串联第六十四电阻R64、第六十三电阻R63和第六十二电阻R62，第六十二电阻R62的另一端连接第九电阻R9（参考图2）靠近第八十九电阻R89的一端，这样第六十四电阻R64、第六十三电阻R63和第六十二电阻R62能够对微处理芯片STM32F405RG起到强电保护的作用，防止微处理芯片STM32F405RG因为电流过大而烧毁，第六十五电阻R65远离第一放大器T2正向输入端的一端与第七十二电阻R72耦接，第七十二电阻R72的另一端接地，进一步保护电路。

第一放大器T2的负向输入端与第一放大器T2的输出端耦接，第六十八电阻R68的一端与第一放大器T2耦接，第六十八电阻R68的另一端与第五十二电阻R52耦接，第五十二电阻R52的另一端与微处理芯片STM32F405RG的十四号管脚耦接，这样从第九电阻R9采集到的电压信号通过第一放大器T2放大之后传递给微处理芯片STM32F405RG，微处理芯片STM32F405RG能够连接显示器并将该电压信号显示在显示器上。

第六十八电阻R68与第五十二电阻R52之间连接有第五十一电阻R51，第五十一电阻R51的另一端与第五十二电阻R52靠近输出端的一端连接有第五十一双向TVS管D51，第五十一电阻R51与第五十一双向TVS管D51之间连接电源，用于给微处理芯片STM32F405RG供电。第五十一双向TVS管D51连接有第四十三电容C43，第四十三电容C43的另一端接地，第五十一双向TVS管D51靠近输出端的一端连接第九十一双向TVS管D91，第九十一双向TVS管D91的两端分别与第四十三电容C43的两端耦接。这样第九十一双向TVS管D91和第五十一双向TVS管D51两端的电压过大时，第九十一双向TVS管D91和第五十一双向TVS管D51的阻抗缩小而导通，对电路起到保护的作用。第四十三电容C43能够滤除电路中的杂波。

电流放大电路71包括第二放大器T3、第四十四电阻R44、第四十二电阻R42和第四十一电阻R41。第二放大器T3的型号为LF353D，第四十四电阻R44的一端与第二放大器T3的正向输入端耦接，第四十四电阻R44的另一端连接第九电阻R9靠近输入电网端Lin的一端，第四十四电阻R44远离第二放大器T3的一端连接有第七十电阻R70和第七十一电阻R71，第七十电阻R70和第七十一电阻R71的另一端均接地，这样第七十电阻R70和第七十一电阻R71对电流放大电路71起到过载保护的保护，防止电路中的电流过大。

第四十四电阻R44远离第二放大器T3的一端还连接有插座P11，插座P11的一号管脚与第四十四电阻R44耦接，插座P11的二号管脚与三号管脚之间连接有接地电源GND VCC，能够给电流放大电路71供电，接地电源GND VCC上并联有滤波第四十八电容C48。

第二放大器T3的负向输入端与输出端耦接，第四十二电阻R42与第四十一电阻R41串联并且第四十二电阻R42的另一端与第二放大器T3的输出端耦接，第四十一电阻R41的另一端连接微处理芯片STM32F405RG的十五号管脚耦接，第四十二电阻R42与第四十一电阻R41之间连接有第四十电阻R40，第四十电阻R40的另一端接电源，用于对微处理芯片STM32F405RG供电，第四十一电阻R41靠近输出端的一侧连接有第四十电容C40，第四十电容C40的另一端接地，这样第四十电容C40能够滤除电流放大电路71中存在的杂波，输入到微处理芯片STM32F405RG的电流信号较为稳定，微处理芯片STM32F405RG接收到的电流信号能够传递到显示器上进行显示。

具体实施方程如下：

这样当负载出现短路时，第二采样电路2上的第九电阻R9两端的电压出现明显变化，然后通过输入端DESAT_U和输入端DESAT_D将IGBT电路1连同第九电阻R9的两端的电势信号传递给比较电路3，然后输入端DESAT_U和输入端DESAT_D电势的平均值传递到比较器T1内与预设值Vref1进行比较，如果预设值Vref1较小，比较器T1通过光电耦合器T4传递信号到驱动电路4内进行比较，这样驱动电路4控制IGBT电路1关断，这样通过比较器T1比较之后直接控制IGBT电路1关断，反应较快。

当需要对IGBT电路1进行检修时，微处理芯片STM32F405R向着简易牛角座J8发出控制信号，简易牛角座J8的七号管脚的IGBT CTRL信号变为0，然后信号传递到驱动电路4控制IGBT电路1关断，这样驱动电路4的反应较慢，但能够通过人为随时控制，IGBT电路1中的电流和电压信号分别通过电流放大电路71和电压放大电路7输送到微处理芯片STM32F405R，微处理芯片STM32F405R能够连接显示屏将电流状态和电压状态实时显示在显示屏上以方便监控电路的电流和电压变化。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。