欠压脱扣器的制作方法

1.本实用新型涉及低压电器领域，特别是涉及一种欠压脱扣器。


背景技术：

2.欠压脱扣器常用于断路器进行欠压保护，欠压脱扣器通常由线圈、铁芯和弹簧组成，线圈上电时需要通过大电流吸引铁芯压缩弹簧，线圈在上电后也要持续吸引铁芯，保证弹簧一直被压缩，当出现欠压时停止为线圈供电，使弹簧释能并驱动铁芯带动断路器跳闸。
3.为了减轻持续吸引铁芯时导致线圈发热的问题，虽然可以通过pwm占空比信号降低通过线圈的电流，但现有技术大多数通过单片机产生pwm占空比信号，不仅需要对单片机进行编程，还需要中间pwm驱动芯片，导致驱动电路的结构非常复杂。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种节能环保且发热低的欠压脱扣器。
5.为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
6.一种欠压脱扣器，其包括依次连接的电源电路、欠压比较电路、驱动电路和脱扣线圈，以及分别与电源电路、欠压比较电路、驱动电路和脱扣线圈连接的整流电路，整流电路分别为电源电路、驱动电路和脱扣线圈供电，电源电路为欠压比较电路供电，驱动电路包括与脱扣线圈串联的mos管q3，以及与mos管q3控制端连接的pwm信号发生器，欠压比较电路采集整流电路的电压信号，并根据整流电路的电压信号驱动pwm信号发生器先后输出高电平信号和pwm占空比信号，控制导通mos管q3为脱扣线圈供电。
7.优选的，所述pwm信号发生器为drv110芯片u2、ic
‑
ge芯片或ic
‑
je芯片中的一种。
8.优选的，所述pwm信号发生器为drv110芯片u2时，所述pwm信号发生器的第八引脚分别与欠压比较电路和电阻r7连接；pwm信号发生器的第七引脚分别与mos管q3的栅极和电阻r12的一端连接，电阻r12的另一端和pwm信号发生器的第五引脚分别接地，所述mos管q3的漏极与脱扣线圈连接，mos管q3的源极经过电阻r9接地；pwm信号发生器的第四引脚分别与电阻r8和电容c2连接，电阻r8接电源电路，电容c2接地；pwm信号发生器的第三引脚经过电阻r11接地；pwm信号发生器的第二引脚经过电阻r10接地；pwm信号发生器的第一引脚经过电容c6接地。
9.优选的，所述欠压比较电路包括运放u1，运放u1的正极电源端与电源电路的输出端vcc连接，运放u1的负极输入端经过电阻r5与电源电路的输出端vcc连接，在运放u1的负极输入端与负极电源端之间通过电阻r6连接；所述运放u1的正极输入端依次经过电阻r3和电阻r1与整流电路的输出端连接，电阻r3与电阻r1之间的节点分别经过电容c1和电阻r2接地；运放u1的正极输入端与运放u1的输出端通过电阻r4连接，在电阻r4的两端并联有电容c5。
10.优选的，所述电源电路包括三极管q2，三极管q2的发射极分别与输出端vcc、电容
c3和电容c4连接，电容c3和电容c4接地，三极管q2的集电极经过电阻r17与整流电路的输出端连接，三极管q2的集电极静过电阻r16和电阻r18分别与三极管q2的基极连接，三极管q2的基极经过稳压管zd1接地。
11.优选的，所述整流电路包括整流桥d1，以及并联在整流桥d1两个输入端之间的压敏电阻rv，整流桥d1的一个输出端接地，整流桥d1的另一个输出端分别与电源电路、欠压比较电路、驱动电路和脱扣线圈连接。
12.优选的，所述脱扣线圈的两端并联有续流二极管d2。
13.本实用新型的欠压脱扣器，通过pwm信号发生器先后输出高电平信号和pwm占空比信号，产生pwm占空比信号，当pwm占空比信号代替高电平信号导通mos管q3时，可以降低通过脱扣线圈的电流，实现节能环保和降低发热量的功能，不需要通过单片机产生pwm占空比信号，省去了对单片机编程的步骤，也不需要中间pwm驱动芯片，无需中间信号放大环节，pwm信号发生器直接输出的pwm占空比信号也更稳定。此外，欠压比较电路的输出信号用于直接驱动pwm信号发生器，不通过单片机采样，具有结构简单和成本低的特点。
附图说明
14.图1是本实用新型实施例欠压脱扣器的整体电气原理图；
15.图2是本实用新型实施例欠压脱扣器的具体电气原理图；
16.图3是本实用新型实施例pwm信号发生器的输出波形图。
具体实施方式
17.如图1
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2所示，本实用新型的欠压脱扣器包括依次连接的电源电路102、欠压比较电路103、驱动电路104和脱扣线圈105，以及分别与电源电路102、欠压比较电路103、驱动电路104和脱扣线圈105连接的整流电路101，整流电路101分别为电源电路102、驱动电路104和脱扣线圈105供电，电源电路102为欠压比较电路103供电，驱动电路104包括与脱扣线圈105串联的mos管q3，以及与mos管q3控制端连接的pwm信号发生器，欠压比较电路103采集整流电路101的电压信号，并根据整流电路101的电压信号驱动pwm信号发生器先后输出高电平信号和pwm占空比信号，控制导通mos管q3为脱扣线圈105供电。
18.本实用新型的欠压脱扣器，通过pwm信号发生器先后输出高电平信号和pwm占空比信号，产生pwm占空比信号，当pwm占空比信号代替高电平信号导通mos管q3时，可以降低通过脱扣线圈105的电流，实现节能环保和降低发热量的功能，不需要通过单片机产生pwm占空比信号，省去了对单片机编程的步骤，也不需要中间pwm驱动芯片，无需中间信号放大环节，pwm信号发生器直接输出的pwm占空比信号也更稳定。
19.此外，欠压比较电路103的输出信号用于直接驱动pwm信号发生器，也不通过单片机采样，具有结构简单和成本低的特点。
20.以下结合附图1至3给出的实施例，进一步说明本实用新型的欠压脱扣器的具体实施方式。本实用新型的欠压脱扣器不限于以下实施例的描述。
21.如图1
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2所示，本实用新型的欠压脱扣器包括依次连接的电源电路102、欠压比较电路103、驱动电路104和脱扣线圈105，以及分别与电源电路102、欠压比较电路103、驱动电路104和脱扣线圈105连接的整流电路101，整流电路101分别为电源电路102、驱动电路104
和脱扣线圈105供电，电源电路102为欠压比较电路103供电，驱动电路104包括与脱扣线圈105串联的mos管q3，以及与mos管q3控制端连接的pwm信号发生器，欠压比较电路103采集整流电路101的电压信号，并根据整流电路101的电压信号驱动pwm信号发生器先后输出高电平信号和pwm占空比信号，控制导通mos管q3为脱扣线圈105供电。
22.如图1、3所示，本实施例的pwm信号发生器接收到欠压比较电路103输入进来的使能信号时，pwm信号发生器先输出连续高电平信号导通mos管q3一段时间(tkeep)，使大电流通过脱扣线圈105并吸引铁芯(图中未示出)移动到位，然后再持续输出pwm占空比信号代替高电平信号导通mos管q3，使小电流通过脱扣线圈105并吸引铁芯保持在该位置，通过pwm占空比信号代替高电平信号导通mos管q3，使通过脱扣线圈105的平均功率降低，产生较小的吸合力保持铁芯的吸合状态，同时降低发热量。
23.本实施例pwm信号发生器的型号为drv110，也可以是ic
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ge或ic
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je，或功能类似的同类型信号发生器产生pwm占空比信号，都属于本实用新型的保护范围。
24.具体的，本实施例的pwm信号发生器采用drv110芯片u2时，pwm信号发生器第八脚接收到欠压比较电路103的高电平使能信号时，pwm信号发生器的第七引脚导通mos管q3为脱扣线圈105供电；
25.pwm信号发生器的第八引脚分别与欠压比较电路103的运放u1的输出端和电阻r7连接，电阻r7用于将输入使能信号下拉；
26.pwm信号发生器的第七引脚分别与mos管q3的栅极和电阻r12的一端连接，电阻r12的另一端和pwm信号发生器的第五引脚分别接地，电阻r12为输出下拉电阻，所述mos管q3的漏极与脱扣线圈105连接，mos管q3的源极经过电阻r9接地，电阻r9与pwm信号发生器的第六引脚连接用于反馈供电电压；
27.pwm信号发生器的第四引脚分别与电阻r8和电容c2连接，电阻r8接电源电路102，电容c2接地，电容c2用于为pwm信号发生器滤波，电阻r8用于为pwm信号发生器限流；
28.pwm信号发生器的第三引脚经过电阻r11接地，电阻r11用于设置pwm信号发生器的pwm占空比信号的频率；
29.pwm信号发生器的第二引脚经过电阻r10接地，电阻r10用于设置pwm信号发生器的输出电压的峰值大小；
30.pwm信号发生器的第一引脚经过电容c6接地，电容c6用于设置pwm信号发生器的高电平输出时间tkeep。
31.如图1所示，本实施例的欠压比较电路103由运放u1构成，运放u1将整流电路101输出的电压信号与设定的阈值比较，当电压信号大于阈值时，运放u1输出使能信号至pwm信号发生器，当电压信号低于阈值时，运放u1输出低电平。本实施例的欠压比较电路103的输出信号直接用于直接驱动pwm信号发生器，不需要通过单片机采样，能够进一步简化结构。
32.具体的，所述运放u1的正极电源端与电源电路102的输出端vcc连接，运放u1的负极输入端经过电阻r5也与电源电路102的输出端vcc连接，在运放u1的负极输入端与负极电源端之间通过电阻r6连接；所述运放u1的正极输入端依次经过电阻r3和电阻r1与整流电路101的输出端连接，电阻r3与电阻r1之间的节点分别经过电容c1和电阻r2接地；运放u1的正极输入端与运放u1的输出端通过电阻r4连接，在电阻r4的两端并联有电容c5。
33.整流电路101的电压信号大于设定的阈值时，运放u1为pwm信号发生器提供使能信
号，pwm信号发生器先输出高电平信号为脱扣线圈105供电，使脱扣线圈105吸引铁芯移动并压缩弹簧(图中未示出)，pwm信号发生器再输出pwm占空比信号为脱扣线圈105供电，使脱扣线圈105吸引铁芯的磁力与弹簧作用在铁芯上的弹力平衡；
34.整流电路101的电压信号小于设定的阈值时，运放u1停止产生使能信号，pwm信号发生器关断mos管q3并停止为脱扣线圈105供电，脱扣线圈105的磁力消失，弹簧释能带动铁芯使操作机构脱扣，进而带动断路器跳闸实现保护。
35.如图1所示，本实施例的整流电路101用于将输入的120v或220v交流电整流成直流电，使本欠压脱扣器能够交流电和直流电通用，而且应用电压范围较广，无需复杂的电压转换电路和稳压电路，例如，当采用drv110作为信号发生器u2时，可以适用于120v或230v交流电，也可以适用于16v到48v直流电。
36.所述整流电路101包括整流桥d1，以及并联在整流桥d1两个输入端之间的压敏电阻rv，整流桥d1的一个输出端接地，整流桥d1的另一个输出端分别与电源电路102、欠压比较电路103、驱动电路104和脱扣线圈105连接，在脱扣线圈105的两端并联有续流二极管d2。当然，也可以不设置整流电路101，直接输入16v～48v直流电，满足产品设计的电压大小即可。
37.如图1所示，本实施例的电源电路102产生11.3v电压经过输出端vcc为运放u1供电。具体的，所述电源电路102包括三极管q2，三极管q2的发射极分别与输出端vcc、电容c3和电容c4连接，电容c3和电容c4接地，三极管q2的集电极经过电阻r17与整流电路101的输出端连接，三极管q2的集电极静过电阻r16和电阻r18分别与三极管q2的基极连接，三极管q2的基极经过稳压管zd1接地。本实施例欠压比较电路直接从电源模块输出vcc电源，连接关系更加简单。当然，电源电路102也可以由其他的线性降压方式或开关电源降压方式，都属于本实用新型的保护范围。
38.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。