CN218733209U - 剩余电流动作断路器 - Google Patents

Abstract

一种剩余电流动作断路器，包括主控电路、采样电路和电源电路，电源电路为采样电路和主控电路供电，主控电路通过采样电路采集断路器主回路的剩余电流，还包括分别与主控电路连接的剩余电流档位选择电路和延时档位选择电路，所述剩余电流档位选择电路用于向主控电路输出多个不同的信号以设定剩余电流大小的动作阈值，所述延时档位选择电路用于向主控电路输出多个不同的信号以设定剩余电流的延时阈值，所述延时档位选择电路输出的至少一个信号能够使主控电路跳过所述延时档位选择电路输出的信号，主控电路跳过延时档位选择电路输出的信号时，能够在剩余电流大小达到阈值时不进行延时，而是直接将剩余电流动作断路器断开，操作非常方便。

Description

剩余电流动作断路器

技术领域

本实用新型涉及低压电器领域，特别是涉及一种剩余电流动作断路器。

背景技术

随着目前新能源行业快速发展，现有的AC型以及A型剩余电流保护装置已经无法对所有负载类型产品的剩余电流进行保护，这时就需要一款具有交流、脉动直流、平滑直流、复合电流、高频电流等的全类型剩余电流保护装置，但目前市场上已有的剩余电流保护装置额定电流多在63A及以下，额定剩余电流多在300mA及以下，随着目前充电桩容量提升，已经不能满足大容量光伏发电及汽车充电系统中，因此需要有更大的额定电流及额定剩余电流，可作为新能源配电系统总开关使用，随着额定剩余电流范围的扩大，需要提供用户调节剩余电流大小和延时时间的功能，但现有调节功能的关闭延时功能通常较为复杂，需要通过界面菜单进行设置，操作不方便。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种额定电流和额定剩余电流满足新能源配电系统使用的剩余电流动作断路器。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种剩余电流动作断路器，包括主控电路、采样电路和电源电路，电源电路为采样电路和主控电路供电，主控电路通过采样电路采集断路器主回路的剩余电流，还包括分别与主控电路连接的剩余电流档位选择电路和延时档位选择电路，所述剩余电流档位选择电路用于向主控电路输出多个不同的信号以设定剩余电流大小的动作阈值，所述延时档位选择电路用于向主控电路输出多个不同的信号以设定剩余电流的延时阈值，所述延时档位选择电路输出的至少一个信号能够使主控电路屏蔽所述延时档位选择电路输出的信号。

优选的，所述剩余电流档位选择电路和延时档位选择电路分别包括多个设定好的档位，所述剩余电流档位选择电路选择最小档位时，主控电路屏蔽延时档位选择电路。

优选的，所述剩余电流档位选择电路和延时档位选择电路分别包括旋转编码开关SA1和多个不同阻值的电阻，通过转动旋转编码开关SA1将经过不同电阻的分压信号输出到主控电路；或者，所述剩余电流档位选择电路和延时档位选择电路分别包括旋钮式可变电阻，通过旋转调整旋钮式可变电阻的电阻值，给主控电路输出不同电压值的电压信号。

优选的，所述电源电路包括第一降压电路和第二降压电路，所述第一降压电路用于为采样电路提供电压VCC，所述第二降压电路用于为主控电路、剩余电流档位选择电路和延时档位选择电路提供电压VDD，且电压VCC大于电压VDD。

优选的，还包括分别用于监测所述电压VCC和电压VDD的电源监测电路，电源监测电路用于检测电源VCC是否稳定，并向主控电路输出监测信号，主控电路通过电源监测电路检测电压VCC稳定后再发出脱扣信号。

优选的，所述电源监测电路包括比较器UB，比较器UB的输出端与主控电路连接，比较器UB的反向输入端与电压VDD连接，比较器UB的同向输入端经过电阻R8与构成电源Vin的节点连接，构成电源Vin的节点分别经过电阻R6和电阻R7与电压VCC和接地端连接。

优选的，所述电源电路包括整流电路和BUCK降压电路，以及经过BUCK降压电路分别与整流电路连接的第一降压电路和第二降压电路。

优选的，还包括连接在所述整流电路与第二降压电路之间的DC-DC降压电路，整流电路经过DC-DC降压电路为第二降压电路供电，所述第一降压电路还输出基准电压Vref。

优选的，还包括与主控电路连接的脱扣控制电路，以及与脱扣控制电路配合的脱扣器，主控电路能够通过脱扣控制电路驱动脱扣器动作，脱扣器动作时能够带动操作机构脱扣；

还包括漏电测试电路、剩余电流模拟电路和绕在使剩余电流互感器的磁芯上的测试绕组，所述漏电测试电路用于检测测试按键是否按下，漏电测试电路能够在测试按键按下时，使剩余电流模拟电路模拟剩余电流。

优选的，还包括与主控电路连接的指示电路，指示电路至少包括两个发光元件。

本实用新型的剩余电流动作断路器，通过剩余电流档位选择电路和延时档位选择电路不仅实现了剩余电流大小和剩余电流持续时间双可调，而且延时档位选择电路的至少一个信号能够使主控电路屏蔽所述延时档位选择电路输出的信号，主控电路屏蔽延时档位选择电路输出的信号时，能够在剩余电流大小达到阈值时不进行延时，而是直接将剩余电流动作断路器断开，操作非常方便。

此外，设有电源监测电路，用于检测电源VCC是否稳定，并向主控电路输出监测信号，能够防止在上电和掉电的过程中，电压VCC不稳定导致主控电路剩余电流采样不稳定，进而防止主控电路误触发产品动作。

附图说明

图1是本实用新型剩余电流动作断路器的原理框图；

图2是未出现剩余电流时，激磁绕组的激磁电压波形图；

图3是出现剩余电流时，激磁绕组的激磁电压波形图；

图4是未出现剩余电流时，激磁绕组的激磁电流波形图；

图5是出现剩余电流时，激磁绕组的激磁电流波形图；

图6是未出现剩余电流时，图2波形经过积分变换后的波形图；

图7是出现剩余电流时，图3波形经过积分变换后的波形图；

图8是未出现剩余电流时，图6波形经过有源滤波后波形图；

图9是出现剩余电流时，图7波形经过有源滤波后波形图；

图10是本实用新型电压VCC、电压VDD和主控电路上ADC输入的上电和掉电过程的时序图；

图11是本实用新型电源监测电路的电路图；

图12是本实用新型电压VDD的上电和掉电的过程；

图13是本实用新型激磁振荡电路的电路图；

图14是本实用新型激磁振荡另外一种实现方式的电路图；

图15是本实用新型剩余电流测试电路的电路图；

图16是本实用新型剩余电流测试按键检测的电路图；

图17是本实用新型脱扣控制电路的电路图；

图18是本实用新型的剩余电流档位及延时档位选择电路。

图19是本实用新型积分电路的电路图；

图20是本实用新型滤波放大电路及调零电路的电路图；

图21是本实用新型整流电路的电路图；

图22是本实用新型BUCK降压电路的电路图；

图23是本实用新型DC-DC降压电路的电路图；

图24是本实用新型第一降压电路的电路图；

图25是本实用新型第一降压电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图给出的实施例，进一步说明本实用新型的剩余电流动作断路器的具体实施方式。本实用新型的剩余电流动作断路器不限于以下实施例的描述。

如图1所示，一种剩余电流动作断路器，包括主控电路120、采样电路和电源电路，电源电路为采样电路和主控电路120供电，主控电路120通过采样电路采集断路器主回路的剩余电流，还包括分别与主控电路120连接的剩余电流档位选择电路117和延时档位选择电路118，所述剩余电流档位选择电路117用于向主控电路120输出多个不同的信号以设定剩余电流大小的动作阈值，所述延时档位选择电路118用于向主控电路120输出多个不同的信号以设定剩余电流的延时阈值，所述延时档位选择电路118输出的至少一个信号能够使主控电路120屏蔽所述延时档位选择电路118输出的信号。

本实用新型的剩余电流动作断路器，通过剩余电流档位选择电路和延时档位选择电路不仅实现了剩余电流大小和剩余电流持续时间双可调，而且延时档位选择电路118的至少一个信号能够使主控电路120屏蔽所述延时档位选择电路118输出的信号，主控电路120屏蔽延时档位选择电路118输出的信号时，能够在剩余电流大小达到阈值时不进行延时，而是直接将剩余电流动作断路器断开，操作非常方便。

如图1所示，本实施例的剩余电流动作断路器包括电源电路，采样电路和主控电路，电源电路为采样电路和主控电路120供电，主控电路120通过采样电路采集断路器主回路的剩余电流，在检测到剩余电流时，主控电路120输出脱扣控制信号到脱扣电路，触发操作机构脱扣，进而使剩余电流动作断路器断开。本实施例的采样电路包括依次连接的激磁振荡电路109、积分电路110、滤波电路放大电路112和调零电路113；所述电源电路包括整流电路102，以及分别经过BUCK降压电路与整流电路102连接的第一降压电路104和第二降压电路 106。本实施例的剩余电流动作断路器为具有交流、脉动直流、平滑直流、复合电流、高频电流等监测保护的全类型剩余电流保护装置。

如图1所示，还包括剩余电流档位选择电路117和延时档位选择电路118，剩余电流档位选择电路117和延时档位选择电路118分别用于设定剩余电流大小的动作阈值和持续时间的延时阈值，所述剩余电流档位选择电路117用于向主控电路120输出多个不同的信号以设定剩余电流大小的动作阈值，所述延时档位选择电路118用于向主控电路120输出多个不同的信号以设定剩余电流的延时阈值。当主控电路120通过采样电路检测到的剩余电流大小达到剩余电流档位选择电路117选择的动作阈值时，主控电路120开始计时，如果持续时间达到延时档位选择电路118选择的延时阈值时，主控电路120通过脱扣电路使操作机构脱扣，进而使剩余电流动作断路器断开。

如图18所示，所述剩余电流档位选择电路117和延时档位选择电路118相同，所述剩余电流档位选择电路117和延时档位选择电路118分别包括旋转编码开关SA1和多个电阻，通过转动旋转编码开关SA1将不同的电阻接通，进一步主控电路120就会通过检测Net1节点、Net2节点和Net3节点的高低电平变化判断旋转编码开关的档位。所述第二降压电路同时也为剩余电流档位选择电路117和延时档位选择电路118提供电压VDD，所述电压VDD经过所述多个阻值不同的电阻和旋转编码开关SA1与主控电路120连接。

本实施例的旋转编码开关SA1可通过3个引脚触点的旋转生成5种接通状态，进一步可设定为5种剩余电流大小的动作阈值或延时档位状态，旋转编码开关SA1接通不同电阻会改变电压大小。本实施例的剩余电流档位选择电路117 包括0.03A、0.1A、0.5A、1A和2A档位，延时档位选择电路118包括0s、0.1s、 0.3s、0.5s和2s档位。所述主控电路120通过剩余电流档位选择电路117输出的不同电压大小确定动作阈值，通过延时档位选择电路118输出的不同电压大小确定延时时间，所述主控电路120通过采样电路采集断路器主回路的剩余电流，在剩余电流大小大于动作阈值时且将持续时间达到延时阈值时发出脱扣信号将剩余电流动作断路器断开。

主控电路120屏蔽所述延时档位选择电路118输出的信号，可以通过软件方法实现，也可以通过硬件方法实现。所述主控电路120包括档位判断单元，档位判断单元与剩余电流档位选择电路117连接，所述档位判断单元用于使主控电路120屏蔽延时档位选择电路118，在剩余电流大小大于动作阈值时直接发出脱扣信号将剩余电流动作断路器断开。所述剩余电流档位选择电路117和延时档位选择电路118分别包括多个设定好的档位，当剩余电流档位选择电路117 选择最小的动作阈值时，主控电路120在剩余电流大小达到动作阈值时直接输出脱扣信号将剩余电流动作断路器断开，即不延时或者延时时间为0。本实施例当剩余电流档位选择电路117旋至0.03A档时，无论产品的延时档位选择电路 118如何选择，产品的动作均为非延时型。一种档位判断单元的实施例为，所述档位判断单元包括三极管，三极管的基极与剩余电流档位选择电路117的最小档位连接，三极管的发射极与延时档位选择电路118连接，集电极与主控电路 120连接。所述档位判断单元也可以通过比较器或者程序实现。另一种剩余电流档位选择电路117和延时档位选择电路118的实施例为，分别包括旋钮式可变电阻，通过旋转调整旋钮式可变电阻的电阻值，给主控电路120输出不同电压值的电压信号。例如剩余电流档位选择电路117的旋钮式可变电阻一端与3V电源连接，另一端与主控电路120连接，通过将旋钮式可变电阻旋转到不同的档位改变电阻值，进而改变电压值，分别输出小于0.1V、0.1V、0.5V、1V和2 V以分别表示03A、0.1A、0.5A、1A和2A的档位。

如图1所示，所述电源电路包括整流电路102，以及分别经过BUCK降压电路与整流电路102连接的第一降压电路104和第二降压电路106，所述第一降压电路104用于为采样电路提供电压VCC和基准电压Vref，所述第二降压电路106 用于为主控电路120提供电压VDD，且电压VCC大于电压VDD，本实施例的电压 VCC为12V，电压VDD为3.3V，所述第一降压电路104还用于产生基准电压Vref。如图10所示，由于电压VCC大于电压VDD，在上电过程中，电压VDD会比电压 VCC先稳定，主控电路120会在电压VCC不稳定时就会通过采样电路开始采样，在掉电过程中，电压VCC也会先掉电，同样导致采样电路不稳定，进而导致产品误动作。因为激磁振荡电路109是12V供电，而MCU采样这里是3.3V供电，上电时3.3V先稳定，12V后稳定，就会导致MCU开始进行ADC采样时激磁振荡电路还没有正常工作，这样ADC采集数据不准导致触发脱扣，掉电时12V先掉， 3.3V还是稳定的，也会导致ADC采样不准，导致触发脱扣。

优选的，本实用新型的剩余电流动作断路器还包括与所述主控电路120连接的电源监测电路122，电源监测电路122分别采集所述电压VCC和电压VDD，通过比较电压VCC和电压VDD，用于检测电源VCC是否稳定，电源监测电路122 输出的监测信号能够使主控电路120无法输出脱扣信号。通过电源监测电路监测用于为采样电路供电的电压VCC和用于为主控电路供电的电压VDD，并向主控电路输出监测信号，只有在所述电压VCC满足稳定时，且剩余电流大小和持续时间满足动作条件时，主控电路才能够驱动剩余电流动作断路器断开，能够防止在上电和掉电的过程中，电压VCC不稳定导致主控电路剩余电流采样不稳定，进而防止主控电路误触发产品动作。

优选的，电源电路还包括DC-DC降压电路105，DC-DC降压电路105包括连接在第二降压电路106与整流电路102之间的降压芯片U2，降压芯片U2的型号为LA1631。所述整流电路102包括整流桥，用于将单相或三相输入电流整流成脉动直流电源，作为后级BUCK降压电路103的输入，所述的BUCK降压电路103 用于将整流后的脉动直流电源进行降压处理，得到低压直流电源，所述第一降压电路104和第二降压电路106分别为线性降压电路，所述的第一降压电路104 用于将BUCK降压电路103输出的低压直流电压进行线性降压处理，变为平滑的低压直流电压VCC以及参考基准电源Vref，其中Vref＝VCC/2。

如图24示出第一降压电路104的电路图，第一降压电路104包括线性降压芯片U4，线性降压芯片U4为专用固定值降压芯片，线性降压芯片U4的型号为 MC78M12ABDTRKG，线性降压芯片U4的输入端与BUCK降压电路103连接，线性降压芯片U4的输出端用于输出经过降压的电压VCC，线性降压芯片U4的输出端经过同等阻值的电阻R20和电阻R24分压后与过运算放大器U5B的输入端连接，通过过运算放大器U5B的输出端跟随输出基准电压Vref。

如图25示出第二降压电路106的电路图，第二降压电路106包括线性降压芯片U3，线性降压芯片U3为专用固定值降压芯片，线性降压芯片U3的型号为 SGM2205，线性降压芯片U3的输入端经过电阻R5与DC-DC降压电路105连接，线性降压芯片U3的输出端用于产生电压VDD给主控电路120供电，所述电阻R5 的两端分别经过电容C4和电容C8接地，所述线性降压芯片U3的输出端经过电容C7接地。

如图21示出整流电路102的电路图，整流电路102包括浪涌防护电路及整流部分组成，具有三相四线任意接线，不用区分A、B、C、N的特点。所述的浪涌防护电路由压敏电阻RV1、压敏电阻RV2、压敏电阻RV3、压敏电阻RV4，压敏电阻RV1、压敏电阻RV2、压敏电阻RV3和压敏电阻RV4的一端分别接第一电源线、第二电源线、第三电源线和第四电源线，压敏电阻RV1、压敏电阻RV2、压敏电阻RV3和压敏电阻RV4的另外一端分别相连并接在一个公共点上，该公共点不与其他电路相连。在正常供电过程中，任意两相之间均有两颗压敏电阻串联而成，提升了产品的额定使用电压。同时，4颗压敏电阻可采用同一标称电压规格，在存在浪涌电压冲击情况下，比采用较高标称电压的压敏电阻分别进行A、B、C对N的连接方式的残压要底，降低后级电路设计要求。

所述的整流部分包括整流二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6，所述的第一电源线接二极管D1的阳极、第二电源线接二极管D2的阳极与二极管D6的阴极、第三电源线接二极管D5的阴极、第四电源线接二极管D3的阳极与二极管D4的阴极；进一步，所述的二极管D1、D2、D3的阴极接后级电源输入，所述的二极管D4、D5、D6的阳极接后级电源的浮地。

如图22所示，所述BUCK降压电路103包括电源芯片U1，电源芯片U1为专用的BUCK降压芯片，电源芯片U1的型号为LNK3296，其内置高于800V的 MOS开关管，能够将整流电路102后的电压降为12～24V的可用低压，电源芯片U1输入端经过电阻RT1与整流电路102连接，电阻RT1与串联的电容C3和电容C9构成RC滤波电路，其中电容C3和电容C9采用串联形式提升整体耐压，电阻R4和电阻R7串联后并联在电容C3两端电阻R9和电阻R11串联后并联在电容C9两端，电阻R4、电阻R7、电阻R9和电阻R11作为均压电阻，用于平均分配电容C3和电容C9两端的电压。

所述的DC-DC降压电路105也用于将BUCK降压电路103输出的低压直流电压进行线性降压处理，提高电源的转换效率，DC-DC降压电路105的输出电压经过第二降压电路106进行线性降压处理，变为平滑的低压直流电压VDD，产生的电压VDD作用于给主控电路120和相关电路供电。

可以理解的是，也可以不设置DC-DC降压电路105，也可以通过第二降压电路106直接得到电压VDD，都属于本实用新型的保护范围。

如图2～5所示，所述激磁振荡电路109基于铁磁材料的非线性磁化曲线特性而形成RL自激振荡，激磁振荡电路109包括方波脉冲电压驱动电路和比较电路，所述方波脉冲电压驱动电路和比较电路与剩余电流互感器的激磁绕组107 连接，用于构成循环自激振荡，通过激磁振荡电路109在剩余电流互感器的激磁绕组107两端施加方波激磁电压，如图2。循环改变流过剩余电流互感器激磁绕组107中激磁电流方向，如图4，使剩余电流互感器的磁芯101在正向饱和与负向饱和之间转换。

当主回路中存在剩余电流时，以直流剩余电流为例：剩余电流互感器磁芯 101会在一个方向的产生偏磁，进而导致该方向会提前进入磁饱和状态，所对应的激磁方波占空比会变窄，对应的，剩余电流互感器磁芯101另外一个方向就会延时进入饱和，对应的方波激磁电压占空比会变宽，如图3。同时，剩余电流互感器激磁绕组107中电流也会产生相应的变化，如图5。同时，所述的VCC大于VDD，以便于提供更大的激磁电流。如图13-14分别示出激磁振荡电路109的两个实施例，都属于本实用新型的保护范围。

如图6-7所示，所述的积分电路110用于将激磁振荡电路109产生的激磁方波信号转变为三角波信号，如图6和图7，该三角波信号作为穿过剩余电流互感器磁芯101的主回路中的剩余电流的载波信号，可体现该主回路中的基波剩余电流变化特征，包含主回路中的基波剩余电流的大小及方向。

如图19所示，所述积分电路110包括运算放大器U6B以及分别与运算放大器U6B输入端连接的高通滤波电路和RC积分电路，运算放大器U6B的输出端分别与滤波放大电路112和主控电路120连接，高通滤波电路与激磁振荡电路109 连接，高通滤波电路用于将激磁振荡电路109输出的占空比信号滤波处理，RC 积分电路用于将滤波处理后的信号转变为三角波信号，运算放大器U6B作为电压跟随器用于增加同向输入端的三角波信号的后级驱动能力。

具体的，所述激磁振荡电路109输出的占空比信号进入积分电路110后经过电阻R36与电容C17组成的高通滤波电路进行滤波处理，再通过电阻R40与电容C20组成的RC积分电路转变为三角波信号，运算放大器U6B在电路中作为电压跟随器使用，用于增加同向输入端的三角波信号的后级驱动能力，运算放大器U6B输出的第一输出端输出信号进入下一级硬件滤波放大电路112，用于处理例如0.1A及以下小剩余电流信号，运算放大器U6B输出的第二输出端经过电阻分压后直接进入主控电路120的ADC端口，用于处理例如0.1A以上大剩余电流信号，能够提高采样的剩余电流的精度，不仅大小剩余电流都能够处理，而且还能够减少硬件电路使用。

如图8-9所示，所述滤波放大电路112用于滤波放大处理，滤除三角波的载波成分，还原主回路中的剩余电流的特征。

如图1所示，还包括调零电路，所述滤波放大电路112经过调零电路与所述主控电路120连接，主控电路120采集到调零后的信号可直接进行有效值计算。调零电路用于调整较小剩余电流通道的输入，当信号经过滤波放大电路112 后，信号的零点漂移会被进一步放大，通过调零电路使ADC输入在零点误差范围内，能够有效提高产品动作精度。当然，也可以不设置调零电路，滤波放大电路112直接与主控电路120连接，都属于本实用新型的保护范围。

如图20所示，所述滤波放大电路112包括由两个二阶巴特沃斯有源滤波电路串联组成的四阶滤波电路，四阶滤波电路能够对激磁的载波信号进行较好的衰减。

进一步，所述滤波放大电路112还包括调零电路113，所述的两个二阶巴特沃斯有源滤波电路均包括运算放大器，其中一个二阶巴特沃斯有源滤波电路的运算放大器与调零电路113连接，调零电路113用于调节该二阶巴特沃斯有源滤波电路的运算放大器的同向输入端电压。

具体的，所述与调零电路113连接的二阶巴特沃斯有源滤波电路的运算放大器为运算放大器U7B，根据电阻分压原理，所述调零电路113包括连接在电压 VCC和接地端之间的电阻R60和电阻R63，电阻R60和电阻R63串联，且电阻R60 和电阻R63之间的连接点与运算放大器U7B的同向输入端连接，调零电路113 的电阻R60及电阻R63的阻值，可以调节对应巴特沃斯有源滤波电路的运算放大器U7B的同向输入端电压，完成运算放大器U7B的输出电压调节，进而用于整个电路的零点调节。

优选的，所述主控电路120对第二输出端进行FIR或卡尔曼数字滤波处理， FIR滤波可以采用FIR滤波器，卡尔曼滤波可以采用卡尔曼滤波器。当然，也可以通过其它的数字滤波方式，都属于本实用新型的保护范围。

如图11所示，本实施例的电源监测电路122为滞回比较电路，滞回比较电路将电压VCC经分压后得到的电源Vin与电压VDD比较，在电源Vin小于电压 VDD时输出低电平至主控电路120，使主控电路120无法输出脱扣信号，在电源 Vin大于电压VDD时输出高电平至主控电路120。电压VCC经电阻R6和电阻R7 分压后得到比较器U3B的输入电源Vin，比较器U3B在电源Vin大于电压VDD时表示电压VCC稳定，输出高电平至主控电路120，主控电路120使主控电路120 能够在剩余电流大小和持续时间满足动作条件时断开剩余电流动作断路器，反之比较器U3B输出低电平，主控电路120无法输出脱扣信号断开剩余电流动作断路器。

如图12所示，在上电过程中，当电源Vin上升至V2时，比较器U3B才会输出高电平，在输出高电平以前主控电路120不会触发产品动作；在掉电过程中，当电源Vin掉至V1时，比较器U3B的输出为低电平，主控电路120不会触发产品动作。

具体的，本实施例的电源监测电路122包括比较器U3B，比较器U3B的输出端与主控电路120连接，比较器U3B的反向输入端与电压VDD连接，比较器U3B 的同向输入端经过电阻R8与构成电源Vin的节点连接，构成电源Vin的节点分别经过电阻R6和电阻R7与电压VCC和接地端连接。

进一步，所述采样电路包括依次连接的激磁振荡电路109、积分电路110、滤波电路放大电路112和调零电路113，所述激磁振荡电路109与剩余电流互感器上激磁绕组107连接。

所述激磁振荡电路109基于铁磁材料的非线性磁化曲线特性而形成RL自激振荡，激磁振荡电路109包括方波脉冲电压驱动电路和比较电路，剩余电流互感器的激磁绕组107、方波脉冲电压驱动电路和比较器三者形成循环自激振荡，在剩余电流互感器的激磁绕组107两端施加方波激磁电压，所述积分电路110 用于将激磁振荡电路109产生的激磁方波信号转变为三角波信号，该三角波信号作为穿过剩余电流互感器磁芯101的主回路中的剩余电流的载波信号，可体现该主回路中的基波剩余电流变化特征，包含主回路中的基波剩余电流的大小及方向，所述滤波放大电路112用于滤波放大处理，滤除三角波的载波成分，还原主回路中的剩余电流的特征，所述调零电路调零电路用于调整较小剩余电流通道的输入，当信号经过滤波放大电路112后，信号的零点漂移会被进一步放大，通过调零电路使ADC输入在零点误差范围内，能够有效提高产品动作精度。当然，也可以不设置调零电路，滤波放大电路112直接与主控电路120连接，都属于本实用新型的保护范围。

可以理解的是，所述采样电路也可以采用其它现有技术采集漏电信号，都属于本实用新型的保护范围。如图13-14分别示出激磁振荡电路109的两个实施例，都属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，剩余电流动作断路器还包括脱扣电路，本实施例的脱扣电路包括与主控电路120连接的脱扣控制电路115(图17)，以及与脱扣控制电路115 配合的脱扣器116，主控电路120能够通过脱扣控制电路115驱动脱扣器116动作，脱扣器116动作时能够带动操作机构脱扣，通过操作机构带动剩余电流动作断路器断开。

如图1所示，还包括测试电路，本实施例的测试电路包括漏电测试电路121、剩余电流模拟电路114和绕在使剩余电流互感器的磁芯101上的测试绕组108，所述漏电测试电路121用于检测测试按键是否按下，漏电测试电路121能够在测试按键按下时，使剩余电流模拟电路114模拟剩余电流，模拟产生剩余电流故障，测试剩余电流动作断路器能否断开。

如图1所示，还包括指示电路119，指示电路119至少包括两个发光元件，作为电路的运行指示和故障指示。

本实施例主控电路120为MCU，主控电路120在先通过电源监测电路122判断电压VCC稳定，且检测到测试按键没有按下时，开始判断剩余电流档位选择电路117所选择的档位是大档位还是小档位，并采集该档位对应的第一输出端或第二输出端的漏电信号，当该输出端剩余电流大小达到该档位设定的动作阈值时，主控电路120开始计时并判断延时档位选择电路118所选择的延时阈值t 是多少，当漏电持续时间达到延时阈值t时输出脱扣信号至脱扣电路，将剩余电流动作断路器断开，其中如果剩余电流档位选择电路117选择的是最小档位 (本实施例为0.03A)，则主控电路120跳过延时阈值判断并直接输出脱扣信号。

如图16所示，还包括按键检测电路，按键检测电路通过MCU_Test引脚与主控电路120连接，图15还示出了剩余电流模拟电路114，剩余电流模拟电路 114通过MCU_TestOut引脚与主控电路120连接，当主控电路120检测到图16 中作为产品试调按钮的按键S1按下时，MCU_Test引脚为高电平，此时 MCU_Testout引脚可发出占空比为1:1的PWM波信号，这时开关管Q5会间歇性打开，电流经电阻R27、测试绕组108、电阻R39后会在测试绕组108中产生模拟剩余电流，该模拟剩余电流被检测绕组107检测到后，触发产品脱扣。

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。

Claims (10)

1.一种剩余电流动作断路器，包括主控电路(120)、采样电路和电源电路，电源电路为采样电路和主控电路(120)供电，主控电路(120)通过采样电路采集断路器主回路的剩余电流，其特征在于：还包括分别与主控电路(120)连接的剩余电流档位选择电路(117)和延时档位选择电路(118)，所述剩余电流档位选择电路(117)用于向主控电路(120)输出多个不同的信号以设定剩余电流大小的动作阈值，所述延时档位选择电路(118)用于向主控电路(120)输出多个不同的信号以设定剩余电流的延时阈值，所述延时档位选择电路(118)输出的至少一个信号能够使主控电路(120)跳过所述延时档位选择电路(118)输出的信号。

2.根据权利要求1所述的剩余电流动作断路器，其特征在于：所述剩余电流档位选择电路(117)和延时档位选择电路(118)分别包括多个设定好的档位，所述剩余电流档位选择电路(117)选择最小档位时，主控电路(120)跳过延时档位选择电路(118)。

3.根据权利要求1所述的剩余电流动作断路器，其特征在于：所述剩余电流档位选择电路(117)和延时档位选择电路(118)分别包括旋转编码开关SA(1)和多个不同阻值的电阻，通过转动旋转编码开关(SA1)将经过不同电阻的分压信号输出到主控电路(120)；或者，所述剩余电流档位选择电路(117)和延时档位选择电路(118)分别包括旋钮式可变电阻，通过旋转调整旋钮式可变电阻的电阻值，给主控电路(120)输出不同电压值的电压信号。

4.根据权利要求2所述的剩余电流动作断路器，其特征在于：所述电源电路包括第一降压电路(104)和第二降压电路(106)，所述第一降压电路(104)用于为采样电路提供电压VCC，所述第二降压电路(106)用于为主控电路(120)、剩余电流档位选择电路(117)和延时档位选择电路(118)提供电压VDD，且电压VCC大于电压VDD。

5.根据权利要求4所述的剩余电流动作断路器，其特征在于：还包括分别用于监测所述电压VCC和电压VDD的电源监测电路(122)，电源监测电路(122)用于检测电源VCC是否稳定，并向主控电路(120)输出监测信号，主控电路(120)通过电源监测电路(122)检测电压VCC稳定后再发出脱扣信号。

6.根据权利要求5所述的剩余电流动作断路器，其特征在于：所述电源监测电路(122)包括比较器U3B，比较器U3B的输出端与主控电路(120)连接，比较器U3B的反向输入端与电压VDD连接，比较器U3B的同向输入端经过电阻R8与构成电源Vin的节点连接，构成电源Vin的节点分别经过电阻R6和电阻R7与电压VCC和接地端连接。

7.根据权利要求4所述的剩余电流动作断路器，其特征在于：所述电源电路包括整流电路(102)和BUCK降压电路，以及经过BUCK降压电路分别与整流电路(102)连接的第一降压电路(104)和第二降压电路(106)。

8.根据权利要求7所述的剩余电流动作断路器，其特征在于：还包括连接在所述整流电路(102)与第二降压电路(106)之间的DC-DC降压电路(105)，整流电路(102)经过DC-DC降压电路(105)为第二降压电路(106)供电，所述第一降压电路(104)还输出基准电压Vref。

9.根据权利要求1所述的剩余电流动作断路器，其特征在于：还包括与主控电路(120)连接的脱扣控制电路(115)，以及与脱扣控制电路(115)配合的脱扣器(116)，主控电路(120)能够通过脱扣控制电路(115)驱动脱扣器(116)动作，脱扣器(116)动作时能够带动操作机构脱扣；

还包括漏电测试电路(121)、剩余电流模拟电路(114)和绕在使剩余电流互感器的磁芯(101)上的测试绕组(108)，所述漏电测试电路(121)用于检测测试按键是否按下，漏电测试电路(121)能够在测试按键按下时，使剩余电流模拟电路(114)模拟剩余电流。

10.根据权利要求1所述的剩余电流动作断路器，其特征在于：还包括与主控电路(120)连接的指示电路(119)，指示电路(119)至少包括两个发光元件。

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