[发明专利]电力采集设备外部负载用试探性过流保护电路

说明书

本发明一个实施例设计了负载过流保护电路，用于对所述电力采集设备外部负载的过/欠流控制，它设置于一个负载电源端与若干个接地端之间，包括：靠近接地端设置的电压采样部，用于采集所述接地端之间流过的DC电流信号并转换为第一电压信号；连接所述电压采样部的倍压转换部，接收此第一电压信号并转换为第二电压信号输出；比较器，通过正相输入端接收所述第二电压信号并将其与输入所述回差比较器反相输入端的第三电压信号比较以输出开关控制信号；以及MOS开关，根据所输出的开关控制信号来导通或关断对所述外部负载的通路。相应地，本发明另一个实施例设计一种电力采集设备用的过流保护电路。

技术领域

本发明实施例是关于电力系统控制技术，更特定言之，是针对于电力采集设备(例如电表)设计的负载过流过载进行有效抑制的过流保护电路。

背景技术

在本发明相关领域的一般技术中，对电力采集设备的负载端需要进行过流过载保护。通常，一方面采用陶瓷PTC(正温度系数)热敏电阻或者高分子PTC(正温度系数)热敏电阻，实现过流保护。缺陷主要有三点：1)保护恢复速度慢，根据电流超过限值的程度不同，一般要在数秒甚至数分钟以上才可以动作。甚至反复振荡，无法实现保护。恢复速度慢，当外部负载恢复正常时，由于内部电子器件的热量需要缓慢散掉，在电能表等密闭类产品中需要数十分钟时间甚至更长时间，无法即刻恢复正常；2)由于是温度敏感器件受到环境温度影响大，在环境温差大的情况下，所保护的电流限值差别可达100％，无法实现精确过流保护；(例如：设定在70℃的环境中过流限值为1A电流，在-40℃下的过流限值可达2A电流)3)该方法的过流保护前提是需要消耗大量的功率，根据过流的情况下，引起器件本身的热效应，导致器件自身电阻增加，该器件串接在电路中，最终导致输出电流减小，达到一定的热平衡之后，保证了输出功率的恒定。这样，过载的输出功率完全转换为热量，不仅造成电能表内部产生发热源，温度升高，降低电能表可靠性，还导致了能量的浪费。甚至在高温环境下，造成电能表的过热烧毁。

另一方面，采用电子器件，根据发热引起电子器件内部电阻的增加，从而限制输出电流，实现过流保护。方法是：如果负载短路，电源输出的功率耗散到电子器件上，转换为热量，最终达到了热平衡，从而使得电源输出限定到一定值的功率。缺陷主要有两点：1)如果负载异常不排除，将使得电子电路长期处于过载状态，过载功率全部在电能表内部产生高发热源，导致电表内部温度升高，降低电能表可靠性，还导致了能量的浪费。甚至在高温环境下，造成电能表的过热烧毁；2)恢复速度慢，当负载异常撤销时，由于内部电子器件的热量需要缓慢散掉，在电能表等密闭类产品中需要数十分钟时间甚至更长时间，无法即刻恢复正常。

发明内容

为了解决上述缺陷，主要设计一种应用于电力采集系统的专用负载过流保护电路。

在一个方面，本发明第一技术方案是利用对负载接地端之间流过的直流(DC)电流信号的采集作为判断信号源，根据比较器来判断这个信号源转换成的电压与比较电压源之间的大小比较值来控制对外部负载的供电通路，在一般例子中，控制开关的方式选择一个或多个MOS开关管，待供电通路关断后通过电路自身的调节器件将信号源降低至低于所述比较电压源后， 即可再次恢复供电。

在另一方面，本发明第二技术方案是基于此实现的电力采集设备，例如电表、采集器或者负控终端设备等，同时实现设备对外部负载的供电，例如12V的DC电流。

在又一方面，本发明第三技术方案在前述基础上设计出具备试探性特点的过流保护电路，“试探性”表示本电路通过多次尝试导通所述MOS开关管的方式，以精确达到抑制负载过流或者短路控制的效果。即使一次尝试导通不成功，可以设置信号源的电压比例来调整比较电压的大小，以及对这个信号源进行缓慢放电，以周期性地抑制过流或短路情况的出现，多余的电流通过接地端泄放。