[發(fā)明專利]低成本低待機(jī)功耗的費(fèi)控?cái)嗦菲骺刂葡到y(tǒng)及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710272873.1
• 申請(qǐng)日: 2017-04-24
• 公開（公告）號(hào): CN106971922B
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 揭路;王思慧;韓雁;張世峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): H01H71/10
• 分類號(hào): H01H71/10;H02J13/00;G05B19/042
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林松海

本發(fā)明公開了一種低成本低待機(jī)功耗的費(fèi)控?cái)嗦菲骺刂葡到y(tǒng)及控制方法。控制系統(tǒng)包括電路部分和非電路部分，電路部分包括功率供電模塊、線性供電模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、控制器模塊和費(fèi)控信號(hào)接收模塊，非電路部分包括限位開關(guān)/模式選擇開關(guān)、動(dòng)作電機(jī)以及外殼傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明在成本和體積上有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)，同時(shí)具有很強(qiáng)的EMC耐受能力，能在浪涌、快變脈沖和靜電放電干擾下保證正常的控制邏輯，可以僅使用一個(gè)8引腳的51內(nèi)核單片機(jī)作為控制器，配合少量電阻電容等無源器件，實(shí)現(xiàn)所有的費(fèi)控功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及家庭斷路器及板級(jí)電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別適用于存在外部費(fèi)控信號(hào)下控制空氣開關(guān)的分合閘電路。

背景技術(shù)

家用斷路器，又名空氣開關(guān)，是一種低壓斷路器。它是一種只要電路中電流超過額定電流就會(huì)自動(dòng)斷開的開關(guān)。空氣開關(guān)是低壓配電網(wǎng)絡(luò)和電力拖動(dòng)系統(tǒng)中非常重要的一種電器，它集控制和多種保護(hù)功能于一身。它除了能完成接觸和分?jǐn)嚯娐吠猓€能對(duì)電路或電氣設(shè)備發(fā)生的短路、嚴(yán)重過載等進(jìn)行保護(hù)。

智能電表所使用的斷路器（即費(fèi)控?cái)嗦菲鳎┰诒３衷袛嗦菲餍阅苌希黾恿饲焚M(fèi)斷電和繳費(fèi)合閘的功能。

目前的費(fèi)控?cái)嗦菲鳟a(chǎn)品大多使用變壓器隔離的AC/DC變換器進(jìn)行供電，并使用20引腳或以上的單片機(jī)進(jìn)行控制，存在電路復(fù)雜、成本高和體積大的缺陷，降低了可靠性。同時(shí)復(fù)雜的電路不利于在有限空間內(nèi)集成其他保護(hù)電路。

發(fā)明內(nèi)容

為了優(yōu)化費(fèi)控?cái)嗦菲麟娐贰p小其體積并降低成本，本發(fā)明提供了一種低成本低待機(jī)功耗的費(fèi)控?cái)嗦菲骺刂葡到y(tǒng)及控制方法。

一種低成本低待機(jī)功耗的費(fèi)控?cái)嗦菲骺刂葡到y(tǒng)，包括電路部分和非電路部分，電路部分包括功率供電模塊、線性供電模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、控制器模塊和費(fèi)控信號(hào)接收模塊，非電路部分包括限位開關(guān)/模式選擇開關(guān)、動(dòng)作電機(jī)以及外殼傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。

其中，

功率供電模塊將220V交流市電轉(zhuǎn)換為12V直流電，同時(shí)具有通斷控制功能，在弱電信號(hào)的控制之下接通或斷開電源連接，12V直流電用于驅(qū)動(dòng)動(dòng)作電機(jī)；

線性供電模塊將220V交流市電轉(zhuǎn)換為5V直流電，5V直流電用于控制器的供電；

電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊從控制器處接收控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)作電機(jī)的控制；

控制器接收限位開關(guān)/模式選擇開關(guān)和費(fèi)控信號(hào)接收模塊的信號(hào)，控制功率供電模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；

費(fèi)控信號(hào)接收電路接收費(fèi)控信號(hào)，轉(zhuǎn)換為控制器能接收并辨識(shí)的低壓邏輯電平。

所述的電路部分和限位開關(guān)/模式選擇開關(guān)集成在PCB上。

所述的功率供電模塊包括：

半波整流器，用于將輸入模塊的市電轉(zhuǎn)換為單極性的脈動(dòng)電壓；

光控可控硅，作為一個(gè)懸浮開關(guān)器件控制該模塊的供電通斷，僅在動(dòng)態(tài)下控制降壓Buck工作，減小靜態(tài)電流，同時(shí)該部分實(shí)現(xiàn)輸入強(qiáng)電和控制弱電間的隔離；

輸入濾波器，用于將整流后的脈動(dòng)電壓進(jìn)行平滑，減小輸入脈動(dòng)電壓的紋波，使Buck控制器在動(dòng)態(tài)下可靠工作；

高邊懸浮的Buck控制器，該部分將根據(jù)輸出電壓的高低，通過脈沖寬度調(diào)制（PMW）以一定的頻率和占空比驅(qū)使一個(gè)開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而與后級(jí)一同形成一個(gè)降壓DC/DC變換器(Buck)；

輸出濾波器，用于將Buck控制器輸出的方波電壓進(jìn)行平滑，以得到小紋波的直流輸出。

所述的線性供電模塊包括：

半波整流器，用于將輸入模塊的市電轉(zhuǎn)換為單極性的脈動(dòng)電壓；

基準(zhǔn)源，用于產(chǎn)生一個(gè)6.8V的直流電壓作為降壓器輸出的基準(zhǔn)；