一种用于大功率交流电短路的检测保护电路的制作方法

本技术涉及充电桩用电，特别涉及一种用于大功率交流电短路的检测保护电路。

背景技术：

1、随着科技的飞速发展，大功率充电桩和交流电的使用越来越广泛，对于用电安全的要求越来越高，当交流电电线发生短路时，会产生危险性电弧和飞溅式的高温火花，该电弧和高温火花会造成烧伤人、引发火灾、引燃周边易燃物的风险。

2、传统的短路无电弧保护器是只检测短路电流的峰值，当峰值达到设定的电压时，驱动mos管或igbt关闭而达到短路无电弧的目的，这种方式存在以下缺点：

3、缺点一：容易击穿mos管而损坏设备，在交流电过零点时，电流的上升会比较缓慢，其响应速度也会变长，容易击穿mos管而造成设备损坏；

4、缺点二：现有产品的额定工作电流较小（70a以下），因为交流电在过零点时，反映速度比较慢，特别容易损坏mos或igbt管，所以市面上现有产品的额定工作电流多数在63a左右。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种用于大功率交流电短路的检测保护电路，旨在解决传统短路无电弧保护器存在的缺点。

2、本实用新型提供一种用于大功率交流电短路的检测保护电路，包括：

3、电流采样电路，用于采集火线电流，并将采集到的电流峰值波形信号转换得到直流脉动电压波形信号；

4、电压采样电路，用于采集交流电输入端电压，并将采集到的正弦波电压波形信号转换得到交流脉动电压波形信号；

5、比较电路，将电流采样电路和电压采样电路的波形信号进行比较后，输出高低电平到单稳态延时电路；

6、单稳态延时电路，接收比较电路输出的高电平脉冲信号，通过mos管驱动电路控制交流电火线输出的导通或关断。

7、作为本实用新型的进一步改进，所述电流采样电路包括用于将采集到的电流峰值波形信号的电流互感器l2、第一差分信号转换模块、由运算放大器u1构成的第一放大器模块，所述电流互感器l2的一端连接火线，所述电流互感器l2的另一端通过第一差分信号转换模块后接入第一放大器模块的输入端，所述第一放大器模块的输出端连接比较电路。

8、作为本实用新型的进一步改进，所述第一差分信号转换模块包括电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电容c1、电容c2，所述电阻r2的一端分别连接电流互感器l2、电阻r3一端，所述电阻r2的另一端分别连接电容c1的一端、第一放大器模块，所述电阻r3的另一端分别连接电容c1的另一端、电阻r4的一端、电容c2的一端、接地，所述电阻r4的另一端分别连接电阻r5的一端、电流互感器l2，所述电阻r5的另一端分别连接电容c2的另一端、第一放大器模块。

9、作为本实用新型的进一步改进，所述电压采样电路包括用于将采集到的正弦波电压波形信号的电压互感器l1、第二差分信号转换模块、由运算放大器u2构成的第二放大器模块，所述电压互感器l1的一端连接交流电的输入端，所述电压互感器l1的另一端通过第二差分信号转换模块后接入第二放大器模块的输入端，所述第二放大器模块的输出端连接比较电路。

10、作为本实用新型的进一步改进，所述第二放大器模块包括电阻r18、电阻r19、电阻r20、电阻r21、电容c6、电容c7，所述电阻r20的一端分别连接电阻r18、电压互感器l1，所述电阻r20的另一端分别连接电容c7的一端、第二放大器模块，所述电阻r18的另一端分别连接电容c7的一端、电阻r19的一端、电容c6的一端、接地，所述电阻r19的另一端分别连接电压互感器l1、电阻r21的一端，所述电阻r21的另一端分别连接电容c6的另一端、第二放大器模块。

11、作为本实用新型的进一步改进，所述比较电路包括比较器u3，所述比较器u3的负极端连接电流采样电路并接收直流脉动电压波形信号，所述比较器u3的正极端连接电压采样电路并接收交流脉动电压波形信号，所述比较器u3的输出端连接单稳态延时电路并输出高低电平。

12、作为本实用新型的进一步改进，当所述比较器u3正极端的信号电压大于负极段的信号电压时，所述比较器u3输出低电平；当所述比较器u3正极端的信号电压小于负极段的信号电压时，所述比较器u3输出高电平。

13、作为本实用新型的进一步改进，所述单稳态延时电路包括延时芯片u4，mos管驱动电路包括三极管、交流电子开关，所述延时芯片u4的第2脚连接比较电路的输出端，所述延时芯片u4的第3脚连接三极管的基极，所述三极管的发射极连接交流电子开关。

14、作为本实用新型的进一步改进，所述交流电子开关包括mos管q1、mos管q2，所述三极管的发射极分别连接mos管q1、mos管q2的栅极，所述mos管q1和mos管q2的源极相连，所述mos管q1的漏极连接火线输入端，所述mos管q2的漏极连接火线输出端。

15、作为本实用新型的进一步改进，所述单稳态延时电路还包括电容c14、电容c15、电阻r28，所述电阻r28的一端连接延时芯片u4的第8脚，所述电阻r28的另一端分别连接延时芯片的第6脚、第7脚、电容c14的一端，所述电容c15的一端连接延时芯片u4的低5脚，所述电容c14、电容c15的另一端接地。

16、本实用新型的有益效果是：本检测保护电路用于短路时快速检测和快速关断电源输出，利用交流电输入端的电压波形峰值与短路电流峰值的波形对比，当电流波形峰值电压大于电压波形峰值电压时，系统会快速关断mos管或igbt管的输出，在交流电过零点的时候，也能精准快速的关断mos管或igbt管；解决了交流电的零线与火线、火线与地线、火线与火线因线路短路时产生的高温电弧和飞溅式火花的问题，避免发生烧伤人和发生火灾。

技术特征：

1.一种用于大功率交流电短路的检测保护电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述用于大功率交流电短路的检测保护电路，其特征在于，所述电流采样电路包括用于将采集到的电流峰值波形信号的电流互感器l2、第一差分信号转换模块、由运算放大器u1构成的第一放大器模块，所述电流互感器l2的一端连接火线，所述电流互感器l2的另一端通过第一差分信号转换模块后接入第一放大器模块的输入端，所述第一放大器模块的输出端连接比较电路。

3.根据权利要求2所述用于大功率交流电短路的检测保护电路，其特征在于，所述第一差分信号转换模块包括电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电容c1、电容c2，所述电阻r2的一端分别连接电流互感器l2、电阻r3一端，所述电阻r2的另一端分别连接电容c1的一端、第一放大器模块，所述电阻r3的另一端分别连接电容c1的另一端、电阻r4的一端、电容c2的一端、接地，所述电阻r4的另一端分别连接电阻r5的一端、电流互感器l2，所述电阻r5的另一端分别连接电容c2的另一端、第一放大器模块。

4.根据权利要求1所述用于大功率交流电短路的检测保护电路，其特征在于，所述电压采样电路包括用于将采集到的正弦波电压波形信号的电压互感器l1、第二差分信号转换模块、由运算放大器u2构成的第二放大器模块，所述电压互感器l1的一端连接交流电的输入端，所述电压互感器l1的另一端通过第二差分信号转换模块后接入第二放大器模块的输入端，所述第二放大器模块的输出端连接比较电路。

5.根据权利要求4所述用于大功率交流电短路的检测保护电路，其特征在于，所述第二放大器模块包括电阻r18、电阻r19、电阻r20、电阻r21、电容c6、电容c7，所述电阻r20的一端分别连接电阻r18、电压互感器l1，所述电阻r20的另一端分别连接电容c7的一端、第二放大器模块，所述电阻r18的另一端分别连接电容c7的一端、电阻r19的一端、电容c6的一端、接地，所述电阻r19的另一端分别连接电压互感器l1、电阻r21的一端，所述电阻r21的另一端分别连接电容c6的另一端、第二放大器模块。

6.根据权利要求1所述用于大功率交流电短路的检测保护电路，其特征在于，所述比较电路包括比较器u3，所述比较器u3的负极端连接电流采样电路并接收直流脉动电压波形信号，所述比较器u3的正极端连接电压采样电路并接收交流脉动电压波形信号，所述比较器u3的输出端连接单稳态延时电路并输出高低电平。

7.根据权利要求6所述用于大功率交流电短路的检测保护电路，其特征在于，当所述比较器u3正极端的信号电压大于负极段的信号电压时，所述比较器u3输出低电平；当所述比较器u3正极端的信号电压小于负极段的信号电压时，所述比较器u3输出高电平。

8.根据权利要求1所述用于大功率交流电短路的检测保护电路，其特征在于，所述单稳态延时电路包括延时芯片u4，mos管驱动电路包括三极管、交流电子开关，所述延时芯片u4的第2脚连接比较电路的输出端，所述延时芯片u4的第3脚连接三极管的基极，所述三极管的发射极连接交流电子开关。

9.根据权利要求8所述用于大功率交流电短路的检测保护电路，其特征在于，所述交流电子开关包括mos管q1、mos管q2，所述三极管的发射极分别连接mos管q1、mos管q2的栅极，所述mos管q1和mos管q2的源极相连，所述mos管q1的漏极连接火线输入端，所述mos管q2的漏极连接火线输出端。

10.根据权利要求8所述用于大功率交流电短路的检测保护电路，其特征在于，所述单稳态延时电路还包括电容c14、电容c15、电阻r28，所述电阻r28的一端连接延时芯片u4的第8脚，所述电阻r28的另一端分别连接延时芯片的第6脚、第7脚、电容c14的一端，所述电容c15的一端连接延时芯片u4的低5脚，所述电容c14、电容c15的另一端接地。

技术总结
本技术涉及充电桩用电技术领域，特别涉及一种用于大功率交流电短路的检测保护电路。其包括：电流采样电路，用于采集火线电流，并将采集到的电流峰值波形信号转换得到直流脉动电压波形信号；电压采样电路，用于采集交流电输入端电压，并将采集到的正弦波电压波形信号转换得到交流脉动电压波形信号；比较电路，将电流采样电路和电压采样电路的波形信号进行比较后，输出高低电平到单稳态延时电路；单稳态延时电路，接收比较电路输出的高电平脉冲信号，通过MOS管驱动电路控制交流电火线输出的导通或关断。本电路解决了交流电的零线与火线、火线与地线、火线与火线因线路短路时产生的高温电弧和飞溅式火花的问题，避免发生烧伤人和发生火灾。

技术研发人员：王建新
受保护的技术使用者：深圳市高视达电子有限公司
技术研发日：20230927
技术公布日：2024/1/15