一种负载可调的直流单线取电保护设备的制作方法

本发明涉及直流电源技术与新能源领域，尤其涉及一种负载可调的直流单线取电保护设备。

背景技术：

1、继电器与保险丝均为结构简单、性能可靠的经典产品，广泛应用于各行各业中的电源设备。而随着光伏产业、风电产业与充电桩和储能等新能源产业的迅猛发展，直流供电系统的保有量越来越高，其广泛采用了智能化管理与自动化控制技术，传统的继电器与保险丝仅能提供基础的控制与防护性能，无法胜任针对新一代直流供电系统的智能控制需求，因而厂家需要基于产品需求设计特定规格与特定功能的电源设备，此类电源设备存在通用性不足的问题，且使得生产设计成本过高。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术的不足，本发明提供了一种负载可调的直流单线取电保护设备，可直接替换传统的保险丝，兼容原有系统，无需重新布线。其单线工作，通过振荡器输出高电平短时重叠的互补的两路驱动信号，控制两个场效应管通断，并在故障时实施“打嗝式”保护，故障消除后则重新恢复通电。

2、本发明的第一方面公开了一种负载可调的直流单线取电保护设备，其特征在于，包括：

3、电连接的主电路模块、驱动模块及保护模块；

4、所述主电路模块包括变压器t1与变压器t2，所述变压器t1具备原边线圈l1-1、原边线圈l1-2与副边线圈l1-3，所述变压器t2具备原边线圈l2-1、原边线圈l2-2与副边线圈l2-3，输入电源的正极a+分别连接原边线圈l2-1与原边线圈l2-2，且原边线圈l1-1连接原边线圈l2-1，原边线圈l1-2连接原边线圈l2-2；

5、变压器t1用以产生直流辅助电源，为所述驱动模块供电，所述直流辅助电源的正极为b+，负极为b-，且b-接地；

6、所述主电路模块还包括场效应管v1、场效应管v2、栅源电阻r1、栅源电阻r2、取样电阻r0与负载电阻rl，场效应管v1的源极连接取样电阻r0一端，取样电阻r0另一端连接负载电阻rl一端；

7、所述驱动模块采用集成电路d1，集成电路d1具备非门d1.1、非门d1.2、非门d1.3、非门d1.4、非门d1.5及非门d1.6，并由非门d1.1、非门d1.2、非门d1.3、非门d1.4及非门d1.5构成振荡器，所述振荡器用以输出不同波形的驱动信号，驱动场效应管v1与场效应管v2导通或截止；

8、其中，非门1.3经并联的电容c3与电阻r4连接场效应管v1的栅极，向场效应管v1输出驱动信号s(d)，非门1.4经并联的电容c2与电阻r3连接场效应管v2的栅极，向场效应管v2输出驱动信号s(g)；

9、以及，变压器t2用以测定负载电阻rl的电流值；

10、所述保护模块包括电压基准源n1、电压基准源n2与电容c7，电压基准源n2经非门d1.6输出高电平，经二极管vd5与电阻r12向电容c7充电，电压基准源n1经电阻r15接所述直流辅助电源的正极b+，电压基准源n2经电阻r16接所述直流辅助电源的正极b+。

11、优选的，原边线圈l1-1与原边线圈l1-2的线圈匝数相同，原边线圈l2-1与原边线圈l2-2的线圈匝数相同；

12、对原边线圈l1-1、原边线圈l1-2、原边线圈l2-1与原边线圈l2-2所具备的两个端子分别标记为*端与+端；

13、输入电源的正极a+分别连接原边线圈l1-1与原边线圈l1-2的异名端。

14、优选的，取样电阻r0与负载电阻rl组合构成零电位参考点，为所述驱动模块及所述保护模块提供电位参考。

15、优选的，电阻r19一端与电容c11一端连接非门d1.1的输入端h，电阻r19另一端连接非门d1.1的输出端a，电容c11另一端接地，组合构成方波振荡器，输出占空比为0.5，频率为100khz的方波。

16、优选的，非门d1.2的输入端接非门d1.1的输出端a，非门d1.2的输出端b与非门d1.5的输入端、电容c10及非门d1.3的输入端连接，非门d1.5的输出端e连接电阻r17一端与二极管vd1的阴极，电阻r17另一端与二极管vd1的阳极连接非门d1.4的输入端f。

17、优选的，输出端a的波形与输出端b的波形反相；

18、受电阻r18及电容c10积分延迟影响，输入端c的波形的上升沿相对输出端b的波形的上升沿延时；

19、输出端d的波形即为驱动信号s(d)，其与输出端c的波形反相；

20、输出端e的波形与输出端a的波形相同；

21、受电阻r17及电容c9积分延迟影像，输入端f的波形的上升沿相对输出端e的波形的上升沿延时；

22、输出端g的波形即为驱动信号s(g)，其与输入端f的波形反相。

23、优选的，驱动信号s(d)与驱动信号s(g)的波形互补；

24、驱动信号s(d)的下降沿相对驱动信号s(g)的上升沿延时，亦即驱动信号s(d)与驱动信号s(g)在高电平半周期存在重叠区间；

25、当驱动信号s(d)处于高电平半周期时，驱动信号s(g)处于低电平半周期，场效应管v2截止，场效应管v1导通，副边线圈l1-3或者副边线圈l2-3产生感生电压；

26、当驱动信号s(g)处于高电平半周期时，驱动信号s(d)处于低电平半周期，场效应管v1截止，场效应管v2导通，副边线圈l1-3或者副边线圈l2-3产生方波电压；

27、当驱动信号s(d)与驱动信号s(d)处于高电平半周期的重叠区间时，场效应管v1与场效应管v2均导通，副边线圈l1-3或副边线圈l2-3两端输出交变方波电压。

28、优选的，整流桥vc1或整流桥vc2对所述交变方波电压进行整流并输出直流辅助电流，用以对所述驱动模块供电，或者作为流过负载电阻rl的检测电流，或者输出作为小功率电源。

29、优选的，电容c1、电阻r5、电容c4、电阻r7与稳压管vd0用于配合产生起动电压，所述驱动模块用以在获得起动电压后产生驱动信号；

30、其中，电容c1与电阻r4并联，其一端连接输入电源的正极a+，另一端连接电容c4一端、电阻r7一端、电阻r8一端及晶体管v4的发射极；

31、电阻r5用于泄放电容c1所蓄积的电荷。

32、优选的，设置红外发光二极管u1.1、红外光敏三极管u1.2与插接件x2；

33、红外光敏三极管u1.2的集电极连接晶体管v5的基极，红外光敏三极管u1.2的发射极接地；

34、红外发光二极管u1.1连接插接件x2，由电阻r20限流并发出红外光；

35、红外光敏三极管u1.2在受到红外光照射时处于导通状态，对晶体管v5的基极电流短路，晶体管v5截止，进而晶体管v4截止，所述直流辅助电源断供。

36、可见，可直接替换传统的保险丝，兼容原有系统，无需重新布线。其单线工作，通过振荡器输出高电平短时重叠的互补的两路驱动信号，控制两个场效应管通断，并在故障时实施“打嗝式”保护，故障消除后则重新恢复通电。