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高安全系數(shù)的漏電保護器電路設計

發(fā)布時間:2016-11-10 責任編輯:sherry

【導讀】隨著漏電斷路器使用推廣及人民生活水平提高,家用電器等設備增加,而家用電器普遍存在感性負載和容性負載,這些負載在使用中易產生感應電動勢、浪涌電壓以及沖擊電流,從而要求漏電斷路器對抗浪涌電壓、沖擊電流等干擾的能力越來越強,使漏電斷路器在各種情況下能可靠使用,確保漏電斷路器不出現(xiàn)誤跳和失效現(xiàn)象。

1.漏電芯片電源部分

最新的國家標準GB16917.1-2014(帶過載電流保護的漏電斷路器標準)中規(guī)定,對于應用于三相四線制中的漏電保護器,當其中任意兩相發(fā)生斷相的故障且此時線路中存在漏電流,若該漏電流達到漏電保護器的整定動作電流值IΔn,那么漏電保護器必須可靠脫扣,能夠發(fā)揮保護功能。針對這一標準,漏電保護器的整流部分,通常采用全橋整流就能滿足要求,只要考慮整流二極管的反向耐壓值能滿足EMC方面的試驗要求。若采用集成芯片如54123方案,那么芯片8腳需要并聯(lián)鉭電容和X7R封裝電容,起到整流后濾波和抗高頻干擾的作用,這樣芯片54123才能工作在較理想的狀態(tài)。同時國家標準GB16917.1-2014中規(guī)定了:若漏電保護器的整定漏電動作電流小于等于30mA,則該漏電保護器需要滿足50V動作特性。

50V動作特性:當漏電保護器RCBO處于閉合位置時切斷電源,RCBO不應分斷;緊接著在電源端施加50V電壓,對RCBO某一極突加IΔn,RCBO應脫扣。為了滿足這個動作特性,就要合適的選擇芯片54123的電源腳的降壓電阻,使得當電源端電壓為交流50V時,經(jīng)過整流濾波之后芯片54123的電源電壓在其數(shù)據(jù)手冊規(guī)定范圍內(最小值為12V,通常需要16V)。經(jīng)過這兩個步驟,應該說漏電集成芯片的電源端是比較理想的,如果PCB空間充足情況下還可在電源引腳和地之間并聯(lián)一個穩(wěn)壓管。

2.可控硅觸發(fā)部分

斷路器三相同時通電時,經(jīng)過全橋整流之后加在可控硅兩端的直流電壓超過500V,對單個可控硅的參數(shù)要求非常高,目前主流產品都是采用雙硅串聯(lián)的電路,以此降低單個可控硅兩端的直流電壓,提高可控硅觸發(fā)電路的可靠性和穩(wěn)定性?,F(xiàn)有技術采用的雙硅串聯(lián)電路如下圖所示,只是簡單的把兩個可控硅串聯(lián)起來,當漏電IC芯片檢測到漏電信號達到跳閘閾值時,跳閘信號輸出引腳輸出高電平,可控硅SCR2觸發(fā),繼而可控硅SCR1觸發(fā),從而使得漏電斷路器線圈脫扣。從圖1可以看出,斷路器正常通電情況下,整流之后的直流電壓幾乎全部加在可控硅SCR1上,SCR2并沒有起到分擔電壓的作用。若可控硅SCR1性能參數(shù)不良被擊穿時,線路中的高直流電壓非常容易再次擊穿可控硅SCR2,導致漏電斷路器直跳異常現(xiàn)象的發(fā)生。這種線路對單個可控硅的參數(shù)性能要求依舊很高,并沒有充分利用雙硅串聯(lián)的可靠性。
2.可控硅觸發(fā)部分
因此,通過上述分析,漏電保護器可控硅觸發(fā)部分的設計,最重要的是要使得兩個串聯(lián)的可控硅在漏電保護器正常通電時的承受電壓比較均勻,這樣才能充分發(fā)揮兩個可控硅的作用,提高線路的整體耐壓水平。最容易想到的就是通過電阻進行分壓如下圖所示,其中R3,R4電阻阻值要選擇一樣,根據(jù)可控硅SCR1的具體參數(shù)選擇合適的R5,R6阻值,保證可控硅SCR2觸發(fā)時可控硅SCR1能被可靠觸發(fā)。當斷路器正常通電時,經(jīng)過整流之后的直流電壓通過R3和R4構成的均分分壓電路,可控硅SCR2視為阻值非常大的電阻,使得加在可控硅SCR1陰極上的電壓幾乎和觸發(fā)極一樣,同為陽極電壓的一半。此時可控硅SCR2的陽極電壓也就是可控硅SCR1陽極電壓的一半,實現(xiàn)兩個可控硅分擔均分電壓,即使單個可控硅的耐壓參數(shù)不高,也能可靠的工作。當漏電IC芯片檢測到漏電信號達到跳閘閾值時,跳閘信號輸出引腳輸出高電平,可控硅SCR2觸發(fā),此時可控硅SCR2的陽極電壓接近于0,可控硅SCR1陽極電壓經(jīng)過電阻R3,R4,R5,R6構成的分壓電路,以合適的電壓加在觸發(fā)極上,從而使得漏電斷路器線圈脫扣。
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