[實用新型]負載過流保護電路,電力采集設(shè)備用試探性過流保護電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520161632.6
• 申請日: 2015-03-20
• 公開（公告）號: CN204668906U
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張方勇;徐鶴還
• 申請（專利權(quán)）人: 華立儀表集團股份有限公司
• 主分類號: H02H3/08
• 分類號: H02H3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實施例是關(guān)于電力系統(tǒng)控制技術(shù)，更特定言之，是針對于電力采集設(shè)備(例如電表)設(shè)計的負載過流過載進行有效抑制的過流保護電路。

背景技術(shù)

在本發(fā)明相關(guān)領(lǐng)域的一般技術(shù)中，對電力采集設(shè)備的負載端需要進行過流過載保護。通常，一方面采用陶瓷PTC(正溫度系數(shù))熱敏電阻或者高分子PTC(正溫度系數(shù))熱敏電阻，實現(xiàn)過流保護。缺陷主要有三點：1)保護恢復速度慢，根據(jù)電流超過限值的程度不同，一般要在數(shù)秒甚至數(shù)分鐘以上才可以動作。甚至反復振蕩，無法實現(xiàn)保護。恢復速度慢，當外部負載恢復正常時，由于內(nèi)部電子器件的熱量需要緩慢散掉，在電能表等密閉類產(chǎn)品中需要數(shù)十分鐘時間甚至更長時間，無法即刻恢復正常；2)由于是溫度敏感器件受到環(huán)境溫度影響大，在環(huán)境溫差大的情況下，所保護的電流限值差別可達100％，無法實現(xiàn)精確過流保護；(例如：設(shè)定在70℃的環(huán)境中過流限值為1A電流，在-40℃下的過流限值可達2A電流)3)該方法的過流保護前提是需要消耗大量的功率，根據(jù)過流的情況下，引起器件本身的熱效應(yīng)，導致器件自身電阻增加，該器件串接在電路中，最終導致輸出電流減小，達到一定的熱平衡之后，保證了輸出功率的恒定。這樣，過載的輸出功率完全轉(zhuǎn)換為熱量，不僅造成電能表內(nèi)部產(chǎn)生發(fā)熱源，溫度升高，降低電能表可靠性，還導致了能量的浪費。甚至在高溫環(huán)境下，造成電能表的過熱燒毀。

另一方面，采用電子器件，根據(jù)發(fā)熱引起電子器件內(nèi)部電阻的增加，從而限制輸出電流，實現(xiàn)過流保護。方法是：如果負載短路，電源輸出的功率耗散到電子器件上，轉(zhuǎn)換為熱量，最終達到了熱平衡，從而使得電源輸出限定到一定值的功率。缺陷主要有兩點：1)如果負載異常不排除，將使得電子電路長期處于過載狀態(tài)，過載功率全部在電能表內(nèi)部產(chǎn)生高發(fā)熱源，導致電表內(nèi)部溫度升高，降低電能表可靠性，還導致了能量的浪費。甚至在高溫環(huán)境下，造成電能表的過熱燒毀；2)恢復速度慢，當負載異常撤銷時，由于內(nèi)部電子器件的熱量需要緩慢散掉，在電能表等密閉類產(chǎn)品中需要數(shù)十分鐘時間甚至更長時間，無法即刻恢復正常。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述缺陷，主要設(shè)計一種應(yīng)用于電力采集系統(tǒng)的專用負載過流保護電路。

在一個方面，本發(fā)明第一技術(shù)方案是利用對負載接地端之間流過的直流(DC)電流信號的采集作為判斷信號源，根據(jù)比較器來判斷這個信號源轉(zhuǎn)換成的電壓與比較電壓源之間的大小比較值來控制對外部負載的供電通路，在一般例子中，控制開關(guān)的方式選擇一個或多個MOS開關(guān)管，待供電通路關(guān)斷后通過電路自身的調(diào)節(jié)器件將信號源降低至低于所述比較電壓源后，?即可再次恢復供電。

在另一方面，本發(fā)明第二技術(shù)方案是基于此實現(xiàn)的電力采集設(shè)備，例如電表、采集器或者負控終端設(shè)備等，同時實現(xiàn)設(shè)備對外部負載的供電，例如12V的DC電流。

在又一方面，本發(fā)明第三技術(shù)方案在前述基礎(chǔ)上設(shè)計出具備試探性特點的過流保護電路，“試探性”表示本電路通過多次嘗試導通所述MOS開關(guān)管的方式，以精確達到抑制負載過流或者短路控制的效果。即使一次嘗試導通不成功，可以設(shè)置信號源的電壓比例來調(diào)整比較電壓的大小，以及對這個信號源進行緩慢放電，以周期性地抑制過流或短路情況的出現(xiàn)，多余的電流通過接地端泄放。

技術(shù)方案1：負載過流保護電路，用于對所述電力采集設(shè)備外部負載的過/欠流控制，它設(shè)置于一個負載電源端與若干個接地端之間，包括：靠近接地端設(shè)置的電壓采樣部，用于采集所述接地端之間流過的DC電流信號并轉(zhuǎn)換為第一電壓信號；連接所述電壓采樣部的倍壓轉(zhuǎn)換部，接收此第一電壓信號并轉(zhuǎn)換為第二電壓信號輸出；比較器，通過正相輸入端接收所述第二電壓信號并將其與輸入回差比較器反相輸入端的第三電壓信號比較以輸出開關(guān)控制信號；以及MOS開關(guān)，根據(jù)所輸出的開關(guān)控制信號來導通或關(guān)斷對外部負載的通路。

技術(shù)方案2：電力采集設(shè)備，其內(nèi)部裝設(shè)對其外部負載輸送DC電流的負載電源端；以及所述的負載過流保護電路。

在一個實施例中，所述外部負載是與這個電力采集設(shè)備(例如電表)功能性配對的集成電路或完整模塊，例如可以從電表拆裝的通訊板、紅外控制模塊等，也可以是運維人員抄表的手持設(shè)備。