一种复合式断路器的制作方法

1.本实用新型涉及气体浓度调节技术领域，尤其涉及一种复合式断路器。


背景技术：

2.低压断路器是非常开关器件，在工业控制和居家线路控制方面广泛应用，用于低压配电电路中不频繁通断控制，在电路发生短路、过载动故障时能自动分断故障短路。现有技术中，过流或短路脱扣器所产生的电磁力使挂钩脱扣，动触点在弹簧的拉力下迅速断开，实现短路或过载跳闸保护功能。在短路状态下跳闸动作时间大约10ms，拉弧时间大约3ms，也就是在发生短路时短路电流切断时间大约13ms。13ms的短路电流会使线路的短路点造成很高的温度，引燃附近的易燃物，造成火灾；断路器在快速断开时动触点和静触点之间产生高温拉弧，电弧中心温度高达万度，会烧蚀触点并缩短断路器的寿命，这些都是由于跳闸动作时间及拉弧时间过长导致。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对上述问题，提出了一种复合式断路器。
4.一种复合式断路器，包括：
5.状态保持电路，与电源电路和脉冲形成电路连接，用于所述电源电路的电压信号进行保持，并传输给所述脉冲形成电路；
6.脉冲形成电路，与过流短路保护电路互感连接，用于将所述电压信号转化为脉冲信号，并传输给所述过流短路保护电路；
7.过流短路保护电路，用于根据所述脉冲信号，切断负载的电流；
8.过温保护电路，与电源电路连接，用于在主回路过温时，关断主回路。
9.在一个实施例中，还包括：
10.基准电源电路，与所述过流短路保护电路连接，用于向所述过流短路保护电路传输基准电流。
11.在一个实施例中，还包括：
12.漏电监测电路，分别与所述状态保持电路、所述基准电源电路、过流短路保护电路连接，用于监测所述状态保持电路、所述基准电源电路、过流短路保护电路漏电。
13.在一个实施例中，所述过流短路保护电路将所述脉冲信号转换成第一电流，并与所述基准电流进行比较，以判断是否过流短路。
14.在一个实施例中，所述状态保持电路包括：第一主控芯片、第二主控芯片、第一运放、第二运放、第三运放、第四运放、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一mos管、第二mos管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻；
15.所述第一电容的一端接入所述电源电路的电压，另一端与所述第一运放的同相输入端连接；所述第一运放的反相输入端与所述第二运放的反相输入端连接，所述第一运放
的输出端与所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端与所述第三运放反向输入端连接，所述第三运放u1c的同相输入端接地，所述第三运放的输出端与第四运放的同相输入端连接；所述第四运放的反向输入端与所述第二运放的反相输入端连接，所述第四运放的输出端与所述第一主控芯片及第二主控芯片的输入端连接；
16.所述第一二极管的阳极与所述第一运放的输出端连接，阴极与所述第二运放的同相输入端连接；所述第一电阻的一端与所述第一运放的同相输入端连接，另一端接地；
17.所述第一mos管的栅极与所述第二主控芯片的输出端连接，源极与所述第三电容的一端连接，漏极与所述第二二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极与所述第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端接地；所述第三电容的另一端与所述第二二极管的阴极连接；
18.所述第二mos管的栅极与所述第一主控芯片的输出端连接，源极接地，漏极与所述第三二极管的阳极连接，所述第三二极管的阴极与第五电阻的一端连接，第五电阻的另一端与所述第二二极管的阳极连接；
19.所述第三电阻连接于所述第二二极管的阳极和所述第五电阻之间；所述第四电容和所述第四电阻并联，均连接于所述三二极管的阳极和地之间。
20.在一个实施例中，所述脉冲形成电路包括：第六电阻、第七电阻、第八电阻、第五电容、第六电容、第七电容、第一与非门、第二与非门、第三与非门、第四与非门、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第五三极管、第六三极管；
21.所述第六电阻的一端与所述第一主控芯片的输出端连接，另一端与所述第三与非门的第一输入端连接；所述第五电容的一端与所述第三与非门的第二输入端连接，另一端接地；所述第三与非门的输出端与所述第四与非门的两个输入端连接；
22.所述第六电容连接与所述第四与非门的输出端和所述第一与非门的两个输入端之间；所述第七电容连接与所述第三与非门的输出端和所述第二与非门的两个输入端之间；
23.所述第七电阻连接于所述第六电容和地之间；所述第八电阻连接于所述第七电容和地之间；
24.所述第二三极管的基极与所述第一与非门的输出端连接，集电极与所述第一三极管的基极连接，发射极与所述第三三极管的基极连接；
25.所述第一三极管的集电极与所述第四三极管的集电极连接，发射极与所述第三三极管的集电极连接；
26.所述第三三极管的发射极与所述第五三极管的发射极连接；
27.所述第五三极管的集电极与所述第四三极管的发射极连接，基极与所述第六三极管的发射极连接；
28.所述第六三极管的基极与所述第二与非门的输出端连接，集电极与所述第四三极管的基极连接。
29.在一个实施例中，所述过流短路保护电路包括：第一整理桥、第一电流互感器、第六运放、第七运放、第四二极管、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻和第八电容；
30.所述第一整理桥的两个交流输入端与所述第一电流互感器的两端连接，负极直流输入端接地，正极直流输入端与所述第四二极管的阳极连接，所述第四二极管的阴极与所
述第十一电阻的一端连接，所述第十一电阻的另一端与所述第六运放的同相输入端连接；
31.所述第八电容连接于所述第六运放的反相输入端和地之间；
32.所述第十电阻连接于所述第六运放的同相输入端和所述准电源电路之间；
33.所述第九电阻连接于所述第四二极管的阴极和所述第十一电阻之间；
34.所述第十二电阻连接于第四二极管的阳极和所述第七运放的反相输入端之间；所述第七运放的同相输入接地，输出端与所述第六运放的输出端连接。
35.在一个实施例中，所述基准电源电路包括：第五二极管、第十三电阻、第十三电阻和第十三电阻；
36.所述第五二极管的阳极接地，阴极通过所述第十电阻与所述第六运放的同相输入端连接；
37.所述第十三电阻的一端与所述第五二极管的阴极连接，另一端与所述第十三电阻的一端连接，所述第十三电阻的另一端与所述第五二极管的阳极连接；所述第十三电阻连接于所述电源电路和所述第五二极管的阴极之间。
38.在一个实施例中，所述漏电监测电路包括：第二整流桥、第八运放、第二电流互感器、第十四电阻、第九电容、第十电容和第十一电容；
39.所述第二整流桥的两个交流输入端与所述第二电流互感器的两端连接，所述第二整流桥的负极直流输入端和正极直流输入端分别与所述第十四电阻和第十一电容的两端连接；
40.所述第八运放的同相输入端和反相输入端分别与所述第二整流桥的负极直流输入端和正极直流输入端连接；所述第八运放的输出端与所述第一二极管的阴极连接；
41.所述第九电容的连接于所述第二整流桥的负极直流输入端和一个交流输入端之间；
42.所述第十电容连接于所述第二整流桥的另一个交流输入端和地之间。
43.在一个实施例中，所述过温保护电路包括：第九运放、第十运放、热敏电阻、第六二极管和第七三极管；
44.所述第九运放的同相输入端接入电源电路的电压并与所述热敏电阻的一端连接，反相输入端与所述热敏电阻的另一端连接；输出端与所述第六二极管的阴极连接，所述第六二极管的阳极接地；
45.所述第十运放的反相输入端与所述第九运放的同相输入端连接，同相输入端接入电源电路的电压并与所述第七三极管的基极连接；
46.所述第七三极管的发射极与所述第十运放的反相输入端连接，集电极风扇连接。
47.实施本实用新型实施例，将具有如下有益效果：
48.本技术通过设置状态保持电路、脉冲形成电路和通过设置过流短路保护电路，缩短了切断负载电流的时间，也即缩短了跳闸动作时间及拉弧时间，避免了因短路电流使线路的短路点造成很高的温度以引燃附近的易燃物质造成火灾，会烧蚀触点并缩短断路器的寿命。
附图说明
49.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。
50.其中：
51.图1为一个实施例中复合式断路器的框图；
52.图2为一个实施例中电源电路图；
53.图3为一个实施例中状态保持电路图；
54.图4为一个实施例中脉冲形成电路图；
55.图5为一个实施例中过流短路保护电路图；
56.图6为一个实施例中基准电源电路图；
57.图7为一个实施例中漏电监测电路图；
58.图8为一个实施例中过温保护电路图。
具体实施方式
59.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。
60.本实用新型提供一种复合式断路器，如图1所示，为一个实施例中复合式断路器的框图，包括：
61.状态保持电路30，与电源电路10和脉冲形成电路40连接，用于所述电源电路10的电压信号进行保持，并传输给所述脉冲形成电路40；脉冲形成电路40，与过流短路保护电路70互感连接，用于将所述电压信号转化为脉冲信号，并传输给所述过流短路保护电路70；过流短路保护电路70，用于根据所述脉冲信号，切断负载的电流；过温保护电路20，与电源电路10连接，用于在主回路过温时，关断主回路。本技术采用了过流短路保护电路70，可以弥补传统断路器的不足，在千万次的短路状态下对断路器不会产生任何损伤，切断速度达1us。
62.具体的，所述状态保持电路30包括：第一主控芯片u3、第二主控芯片u3a、第一运放u1d、第二运放u1a、第三运放u1c、第四运放u1b、第一二极管d1、第二二极管d6、第三二极管d14、第一mos管q5、第二mos管q12、第一电容c1、第二电容c30、第三电容c10、第四电容c16、第一电阻r1、第二电阻 r53、第三电阻r60、第四电阻r62和第五电阻r52；所述第一电容c1的一端接入所述电源电路10的电压(图2为所述电源电路10的电路图，本技术保护点不在所述电源电路10，因此图2仅为多种电源电路中的一种)，另一端与所述第一运放u1d的同相输入端连接；所述第一运放u1d的反相输入端与所述第二运放u1a的反相输入端连接，所述第一运放u1d的输出端与所述第二电容c30的一端连接，所述第二电容c30的另一端与所述第三运放u1c反向输入端连接，所述第三运放u1c的同相输入端接地，所述第三运放u1c的输出端与第四运放 u1b的同相输入端连接；所述第四运放u1b的反向输入端与所述第二运放u1a 的反相输入端连接，所述第四运放u1b的输出端与所述第一主控芯片u3及第二主控芯片u3a的输入端连接；所述第一二极管d1的阳极与所述第一运放u1d 的输出端连接，阴极与所述
第二运放u1a的同相输入端连接；所述第一电阻r1 的一端与所述第一运放u1d的同相输入端连接，另一端接地；所述第一mos管 q5的栅极与所述第二主控芯片u3a的输出端连接，源极与所述第三电容c10的一端连接，漏极与所述第二二极管d6的阳极连接，所述第二二极管d6的阴极与所述第二电阻r53的一端连接，第二电阻r53的另一端接地；所述第三电容 c10的另一端与所述第二二极管d6的阴极连接；所述第二mos管q12的栅极与所述第一主控芯片u3的输出端连接，源极接地，漏极与所述第三二极管d14 的阳极连接，所述第三二极管d14的阴极与第五电阻r52的一端连接，第五电阻r52的另一端与所述第二二极管d6的阳极连接；所述第三电阻r60连接于所述第二二极管d6的阳极和所述第五电阻r52之间；所述第四电容c16和所述第四电阻r62并联，均连接于所述三二极管d14的阳极和地之间。
63.其中，如图3所示，当ja开关断开接通时，电源电路10的电压迅速从0v 上升至12v启动由所述第一电容c1、第一电阻r1、第一运放u1d构成启动电路，第一运放u1d的输出端输出一个正脉冲，再通过所述第一二极管d1稳压，并从第二运放u1a的输出端保持高电平输出。所述第二电容c30和所述第三运放u1c构成启动延时电路，用于将电源电路10的电压达到12v时再驱动第一 mos管q5和第二mos管q12，这样可以确保第一mos管q5和第二mos管 q12在饱和导通状态下工作；第三运放u1c完成启动延时后进入m点的电压检测点。
64.假设本技术复合式断路器连接的负载短路，c点就会从高电平转为低电平。第一mos管q5和第二mos管q12迅速关断。关断同时产生的高浪涌电压通过第二二极管d6和第三二极管d14给第三电容c10和第四电容c16充电，不至于过高的脉冲电压击穿第一mos管q5和第二mos管q12。第三电容c10和第四电容c16电压经过第二电阻r53和第三电阻r60放大同时，通过第四电阻r62 和第五电阻r52到m点电压检测点。
65.具体的，所述脉冲形成电路40包括：第六电阻r28、第七电阻r29、第八电阻r33、第五电容c21、第六电容c19、第七电容c15、第一与非门ua2a、第二与非门ua2b、第三与非门ua2c、第四与非门ua2d、第一三极管qa4、第二三极管qa5、第三三极管qa6、第四三极管qa7、第五三极管qa8、第六三极管qa9；所述第六电阻r28的一端与所述第一主控芯片u3的输出端连接，另一端与所述第三与非门ua2c的第一输入端连接；所述第五电容c21的一端与所述第三与非门ua2c的第二输入端连接，另一端接地；所述第三与非门ua2c 的输出端与所述第四与非门ua2d的两个输入端连接；所述第六电容c19连接与所述第四与非门ua2d的输出端和所述第一与非门ua2a的两个输入端之间；所述第七电容c15连接与所述第三与非门ua2c的输出端和所述第二与非门 ua2b的两个输入端之间；
66.所述第七电阻r2连接于所述第六电容c19和地之间；所述第八电阻r33连接于所述第七电容c15和地之间；所述第二三极管qa5的基极与所述第一与非门ua2a的输出端连接，集电极与所述第一三极管qa4的基极连接，发射极与所述第三三极管qa6的基极连接；所述第一三极管qa4的集电极与所述第四三极管qa7的集电极连接，发射极与所述第三三极管qa6的集电极连接；所述第三三极管qa6的发射极与所述第五三极管qa8的发射极连接；所述第五三极管 qa8的集电极与所述第四三极管qa7的发射极连接，基极与所述第六三极管 qa9的发射极连接；所述第六三极管qa9的基极与所述第二与非门ua2b的输出端连接，集电极与所述第四三极管qa7的基极连接。
67.其中，如图4所示，f点接受到高电平和低电平都会从第一与非门ua2a的输出端和和第二与非门ua2b的输出端输出一个约100ms的脉冲，在由三极管驱动磁保持继电器k3，控
制磁保持继电器k3的通断。
68.在一个实施例中，还包括：基准电源电路50，与所述过流短路保护电路70 连接，用于向所述过流短路保护电路70传输基准电流。
69.具体的，如图6所示，所述基准电源电路50包括：第五二极管u5、第十三电阻r47、第十三电阻r48和第十三电阻r27；所述第五二极管u5的阳极接地，阴极通过所述第十电阻r56与所述第六运放u4d的同相输入端连接；所述第十三电阻r48的一端与所述第五二极管u5的阴极连接，另一端与所述第十三电阻r27的一端连接，所述第十三电阻r27的另一端与所述第五二极管u5的阳极连接；所述第十三电阻r47连接于所述电源电路10和所述第五二极管u5的阴极之间。
70.其中，为了提高电路电流检测精度增加基准电源电路50，基准电源电路50 提供5v基准电压给第七运放u4a，可以做到0.5％的电流检测精度。
71.具体的，所述过流短路保护电路70将所述脉冲信号转换成第一电流，并与所述基准电流进行比较，以判断是否过流短路。
72.所述过流短路保护电路70包括：第一整理桥de1、第一电流互感器l2、第六运放u4d、第七运放u4a、第四二极管d4、第九电阻r31、第十电阻r56、第十一电阻r58、第十二电阻r55和第八电容c8；所述第一整理桥de1的两个交流输入端与所述第一电流互感器l2的两端连接，负极直流输入端接地，正极直流输入端与所述第四二极管d4的阳极连接，所述第四二极管d4的阴极与所述第十一电阻r58的一端连接，所述第十一电阻r58的另一端与所述第六运放 u4d的同相输入端连接；所述第八电容c8连接于所述第六运放u4d的反相输入端和地之间；所述第十电阻r56连接于所述第六运放u4d的同相输入端和所述准电源电路50之间；所述第九电阻r31连接于所述第四二极管d4的阴极和所述第十一电阻r58之间；所述第十二电阻r55连接于第四二极管d4的阳极和所述第七运放u4a的反相输入端之间；所述第七运放u4a的同相输入接地，输出端与所述第六运放u4d的输出端连接。
73.进一步，过流短路保护电路70还包括：第十二电容c26和第十三电容c27；所述第十二电容c26连接于所述第一整理桥de1的负极直流输入端和一个交流输入端之间；所述第十三电容c27连接于所述第一整理桥de1的另一个交流输入端和地之间。
74.其中，如图5所示，l线在正常负载范围内穿过第一电流互感器l2，第一电流互感器l2两端有一定电压输出，所述过流短路保护电路70还包括：第十二电容c26和第十三电容c27；所述第十二电容c26连接于所述第一整理桥de1的负极直流输入端和一个交流输入端之间；所述第十三电容c27连接于所述第一整理桥de1的另一个交流输入端和地之间。第十二电容c26和第十三电容c27能够将电网传来的高频和杂波干扰电压滤除，并传输至第一整流桥de1，经过整流后再通过第四二极管d4、第九电阻r31给第八电容c8充电，充电电压传输至所述第六运放u4d的反相输入端，5v基准电压经第十电阻r56和第十一电阻r58 分压后传输至第六运放u4d的同相输入端，所述第六运放u4d将5v基准电压和电网传来的电压进行比较。由于第八电容c8两端电压不能突变，负载在正常启动冲击100ms内，所述第六运放u4d的输出端不会有低电平输出，负载会正常工作。假设负载电流超过电路设定电流；所述第六运放u4d的反相输入端的电压高于同相输入端的电压时，所述第六运放u4d的输出端输出低电平，使第一mos管q5、第二mos管q12和磁保持继电器k3停止向负载输出驱电流。
75.假设负载突然短路，有强电流通过第一电流互感器l2，第一电流互感器l2 就会产
生非常高峰尖的电压，通过所述第一整理桥de1对该高峰尖的电压进行整流后，通过第十二电阻r55传输至所述第七运放u4a的反相输入端，所述第七运放u4a的反相输入端电压高于同相输入端电压时，所述第七运放u4a的输出端输出低电平，使第一mos管q5、第二mos管q12和磁保持继电器k3停止向负载输出驱电流，切断负载电流的这个过程大约1.5us内就可以完成。
76.在一个实施例中，还包括：漏电监测电路60，分别与所述状态保持电路30、所述基准电源电路50、过流短路保护电路70连接，用于监测所述状态保持电路 30、所述基准电源电路50、过流短路保护电路70漏电。
77.具体的，所述漏电监测电路60包括：第二整流桥de2、第八运放u4b、第二电流互感器l1、第十四电阻r41、第九电容c22、第十电容c23和第十一电容c24；所述第二整流桥de2的两个交流输入端与所述第二电流互感器l1的两端连接，所述第二整流桥de2的负极直流输入端和正极直流输入端分别与所述第十四电阻r41和第十一电容c24的两端连接；所述第八运放u4b的同相输入端和反相输入端分别与所述第二整流桥de2的负极直流输入端和正极直流输入端连接；所述第八运放u4b的输出端与所述第一二极管d1的阴极连接；所述第九电容c22的连接于所述第二整流桥de2的负极直流输入端和一个交流输入端之间；所述第十电容c23连接于所述第二整流桥de2的另一个交流输入端和地之间。
78.其中，如图7所示，l和n线在第二电流互感器l1，通过第九电容c22、第十电容c23滤除高频干扰信号，通过第二电流互感器l1两端送至所述第二整流桥de2的两个交流输入端。负载正常时l和n线电流在第二电流互感器l1 内相互抵消，第二电流互感器l1没有输出。假设负载存在漏电，第二电流互感器l1两端有电压输出，通过第十四电阻r41和第十一电容c24滤除峰尖电压，并传输到所述第八运放u4b，也即电流比较器的同相输入端和反相输入端进行比较，反相输入端电压高于同相输入端电压，所述第八运放u4b的输出端输出低电平至图3的c点，使第一mos管q5截止，磁保持继电器k3触点也断开。
79.在一个实施例中，所述过温保护电路20包括：第九运放u2a、第十运放 u2b、热敏电阻rt1、第六二极管d24和第七三极管q1；所述第九运放u2a的同相输入端接入电源电路10的电压并与所述热敏电阻rt1的一端连接，反相输入端与所述热敏电阻rt1的另一端连接；输出端与所述第六二极管d24的阴极连接，所述第六二极管d24的阳极接地；所述第十运放u2b的反相输入端与所述第九运放u2a的同相输入端连接，同相输入端接入电源电路10的电压并与所述第七三极管q1的基极连接；所述第七三极管q1的发射极与所述第十运放u2b的反相输入端连接，集电极风扇80连接。
80.其中，如图8所示，由于产生温度的原件主要是主回路的第一mos管q5 和第二mos管q12。当电路正常工作时所述第一mos管q5和第二mos管q12 导通后有几十安培的电流通过开关管d/s极，(mos管导通时是有一定电阻值的) 会产生热量。所述热敏电阻rt1检测安装的散热器的温度。当温度升至55℃热敏电阻rt1的阻值降低，所述第九运放u2a的反相输入端电位下降，低于同相输入端的电压时，输出端输出高电平，所述第七三极管q1导通(jb接仪表散热风扇80)，风,80启动强制风冷散热。假设散热器的温度还在增加所的述热敏电阻 rt1阻值继续降低，所述第十运放u2b的同相输入端的电压电位低于反相输入端的电压电位时(散热器温度75℃)，所述第十运放u2b的的输出端输出低电平，经过所述第六二极管d24到e点强行关断主回路，使所述第一mos管q5和第二mos管q12，不至于过温工作导致损
坏。
81.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。