漏电脱扣电流值一致的A型漏电保护器制造技术

本发明专利技术公开了漏电脱扣电流值一致的A型漏电保护器，包括集成于同一芯片的斩波稳零运算放大器，用于减小CMOS运算放大器的失调电压，放大A型漏电感应信号；迟滞比较器，用于放大后的A型漏电信号和不同A型漏电信号比较电平作比较，产生相应的漏电比较脉冲；数字处理模块用于识别A型漏电信号，并产生跳闸信号；具有尾电流源的环形振荡器用于给斩波稳零运算放大器提供调制信号，为数字处理模块提供时钟。本发明专利技术能够有效防止A型漏电保护器被误触发，从触发计时开始，几种漏电波形在接下来连续的时间段内依次检测，互不干扰，即使漏电波形不是标准形式，时间段的检测也提高了漏电保护器抗干扰能力，实现了漏电脱扣电流值的一致，具有市场应用的前景。

【技术实现步骤摘要】
漏电脱扣电流值一致的A型漏电保护器
本专利技术涉及集成电路设计领域，尤其涉及A型漏电脱扣电流值一致的A型漏电保护器。
技术介绍
随着科学技术的进步和经济的不断发展，人们的生活水平有了很大提高，用电设备越来越复杂，尤其是带有大量电子元件的电气设备。如计算机、电子办公器具及家用电器等日益增多，电气线路中出现非正弦交流剩余电流也越来越多。传统的AC型剩余电流保护器只能对突然施加或缓慢上升的剩余正弦交流电流确保脱扣，因此普通的AC型剩余电流保护器已不能满足要求。A型漏电保护器是对突然施加或缓慢上升的漏电正弦交流电流和脉动直流电流均能确保可靠脱扣的漏电保护器。它的检测原理与AC型一样，都采用漏电电流互感器来检测剩余电流，但对互感器的磁特性进行了改善，以提高对脉动直流电流的检测灵敏度。直流脉动漏电引发的人体触电、用电设备损坏、电气火灾等时有发生，造成了本不该发生的人员伤亡及财产损失，已经引起了政府部门和业界人士的高度重视。大力推广使用A型漏电保护器势在必行。公开号为CN102130440A的中国专利文献公开了A型漏电保护器专用集成电路芯片，该芯片对A型漏电种类的判断过于简单，并且不同种类的A型漏电脱扣电流值离散性较大，不能满足对脱扣电流值一致的现实要求，造成A型漏电保护器抗干扰能力弱，不适合投入市场应用。
技术实现思路
本专利技术提出了漏电脱扣电流值一致的A型漏电保护器。漏电脱扣电流值一致的A型漏电保护器，其特征在于，包括集成于同一芯片的：斩波稳零运算放大器，用于减小CMOS运算放大器的失调电压，放大A型漏电感应信号；迟滞比较器模块，用于放大后的A型漏电信号和不同A型漏电信号比较电平作比较，产生相应的漏电比较脉冲；数字处理模块，用于识别A型漏电信号，并产生跳闸信号；具有尾电流源的环形振荡器，用于产生高频开关时钟，用于斩波稳零运算放大器的调制信号，经分频后作为数字部分时钟信号。所述的A型漏电保护器对不同A型漏电电流脱扣电流值一致，即对电流滞后角±0°、±90°、±135°以及电流滞后角0°叠加6mA的平滑直流电以及AC型漏电，脱扣电流的有效值一致。所述的A型漏电互感器感应出来的A型漏电感应信号微弱，电压幅度为10mV-20mV，适用于CMOS集成电路。所述的A型漏电感应信号经所述斩波稳零运算放大器放大后的信号纹波为1-5mV。所述的数字处理模块包括干扰滤除模块、A型漏电信号判别模块、输出缓冲模块。所述干扰滤除模块，用于滤除触发计数脉冲的抖动干扰；所述A型漏电信号判别模块，用于判别漏电信号的类别，产生跳闸信号；所述输出缓冲模块，用于驱动芯片外部的晶闸管，产生跳闸。所述A型漏电信号判别模块对A型不同漏电电流类型的检测，是按照时间顺序依次检测的，预留给每种漏电电流类型的检测时间都是充足的，而且分别有各自的漏电检测电平，所以不存在互相干扰的问题。由于漏电信号是在时间段内检测，即使漏电波形不是标准形式，该A型漏电保护器也能在相应的时间段内进行漏电检测，提高了A型漏电保护器的抗干扰能力。所述A型漏电信号判别模块对于放大后的+0°、+90°、+135°、+0°叠加上6mA的平滑直流电的A型漏电信号，经过与2.5V迟滞比较器比较产生计时触发脉冲，当开始计时3ms以内有漏电信号脉冲，则此漏电信号电流滞后角为+135°；当计时3-7ms以内有漏电信号脉冲，则此漏电信号电流滞后角为+90°；当计时7-12ms以内有漏电信号脉冲，则此漏电信号电流滞后角为+0°，也包括+0°叠加上6mA的平滑直流电；对于放大后的-0°、-90°、-135°、-0°叠加上6mA的平滑直流电的A型漏电信号，经过与2.3V迟滞比较器比较产生计时触发脉冲，当开始计时3ms以内有漏电信号脉冲，则此漏电信号电流滞后角为-135°；当计时3-7ms以内有漏电信号脉冲，则此漏电信号电流滞后角为-90°；当计时7-12ms以内有漏电信号脉冲，则此漏电信号电流滞后角为-0°，也包括-0°叠加上6mA的平滑直流电；对于AC型的判别，放大后的AC型漏电信号经过与2.3V迟滞比较器比较产生计时触发脉冲，在3-7ms和13-16ms内都有漏电脉冲，则此漏电信号为AC型漏电；16ms后，所述的数字处理模块复位，等待下一个周期的漏电检测。相比于现有技术，本专利技术的有益效果为，能够对不同种类的A型漏电信号进行精确判断，减小了A型漏电保护器脱扣电流值离散性，实现了不同A型漏电电流脱扣电流值的一致，提高了A型漏电保护器的抗干扰能力，更加适合投入市场应用。附图说明图1A是传统A型漏电保护器的不同A型漏电信号波形示意图；图1B是传统A型漏电保护器的脱扣电流值图；图2是本专利技术漏电脱扣电流值一致的A型漏电保护器的结构框图；图3是本专利技术中所用的斩波稳零运算放大器的原理图；图4是本专利技术中所用的具有尾电流源的环形振荡器原理图；图5是本专利技术A型+0°漏电波形判别的过程；图6为本专利技术A型+0°漏电的测试波形；图7是本专利技术A型+90°漏电波形判别的过程；图8为本专利技术A型+90°漏电的测试波形；图9是本专利技术A型+135°漏电波形判别的过程；图10为本专利技术A型+135°漏电的测试波形；图11是本专利技术A型-0°漏电波形判别的过程；图12为本专利技术A型-0°漏电的测试波形；图13是本专利技术A型-90°漏电波形判别的过程；图14为本专利技术A型-90°漏电的测试波形；图15是本专利技术A型-135°漏电波形判别的过程；图16为本专利技术A型-135°漏电的测试波形；图17是本专利技术A型交流漏电波形判别的过程；图18为本专利技术A型交流漏电的测试波形。具体实施方式下面对本专利技术漏电脱扣电流值一致的A型漏电保护器进行详细描述。根据国家标准GB16916.1-2003、GB16917.1-2003的相关规定，A型剩余脉动直流共分为7种情况：电流滞后角±0°、±90°、±135°以及电流滞后角0°叠加6mA的平滑直流电，波形见图1A。与此相对应的A型漏电保护器的脱扣电流范围如图1B所示，其中，IΔn为额定动作电流。由图1B可以看出，A型漏电保护器的脱扣电流值有一定的范围区间，为了防止A型漏电保护器误触发，增强A型漏电保护器的抗干扰能力，各种脱扣电流值应该设计为一致，我们把芯片的动作电流值设为30mA。漏电电流经过电流互感器，通过调节采样电阻，把30mA的漏电转换为30mV的电压信号。此电压送入A型漏电保护器进行漏电检测。如图2所示为漏电脱扣电流值一致的A型漏电保护器的结构框图，它包括集成于同一芯片的：斩波稳零运算放大器，用于减小CMOS运算放大器的失调电压，放大A型漏电感应信号，如图3所示（vbias1,vbias2,vbias3,vbias4为运放偏置电压）；迟滞比较器模块，用于放大后的A型漏电信号和不同A型漏电信号比较电平作比较，产生相应的漏电比较脉冲；数字处理模块，用于识别A型漏电信号，并产生跳闸信号；具有尾电流源的环形振荡器模块，用于产生2.56MHz的高频clk和nclk，给斩波稳零运算放大器作开关控制信号，该高频经64分频后，为数字处理模块提供时钟，如图4所示。实际设计中，高频信号的频率为兆赫兹即可，分频比只要达到适合作为数字模块时钟即可。数字处理模块包括0.5ms干扰滤除模块，用于滤除触发计数脉冲的抖动干扰，干扰滤除时间0.3-0.5ms均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种漏电脱扣电流值一致的A型漏电保护器，其特征在于，包括集成于同一芯片的：斩波稳零运算放大器，用于减小CMOS运算放大器的失调电压，放大A型漏电感应信号；迟滞比较器模块，用于放大后的A型漏电信号和不同A型漏电信号比较电平作比较，产生相应的漏电比较脉冲；数字处理模块，用于识别A型漏电信号，并产生跳闸信号；具有尾电流源的环形振荡器，用于产生高频开关时钟，用于斩波稳零运算放大器的调制信号，经分频后作为数字部分时钟信号。

【技术特征摘要】
1.一种漏电脱扣电流值一致的A型漏电保护器，其特征在于，包括集成于同一芯片的：斩波稳零运算放大器，用于减小CMOS运算放大器的失调电压，放大A型漏电感应信号；迟滞比较器模块，用于放大后的A型漏电感应信号与参考电平2.3V或者2.5V比较产生触发计时脉冲，与不同A型漏电比较电平比较产生漏电比较脉冲；数字处理模块，用于识别A型漏电感应信号，并产生跳闸信号；所述的数字处理模块包括干扰滤除模块、A型漏电信号判别模块、输出缓冲模块；所述干扰滤除模块，用于滤除触发计数脉冲的抖动干扰；所述A型漏电信号判别模块，用于判别漏电信号的类别，产生跳闸信号；所述输出缓冲模块，用于驱动芯片外部的晶闸管，产生跳闸；具有尾电流源的环形振荡器，用于产生高频开关时钟，用于斩波稳零运算放大器的调制信号，经分频后作为数字部分时钟信号。2.如权利要求1所述的漏电脱扣电流值一致的A型漏电保护器，其特征在于，所述的A型漏电保护器对不同A型漏电电流脱扣电流值一致，即对电流滞后角±0°、±90°、±135°以及电流滞后角0°叠加6mA的平滑直流电以及AC型漏电，脱扣电流的有效值一致。3.如权利要求1所述的漏电脱扣电流值一致的A型漏电保护器，其特征在于，A型漏电互感器感应出来的A型漏电感应信号微弱，电压幅度为10mV-30mV，适用于CMOS集成电路。4.如权利要求3所述的漏电脱扣电流值一致的A型漏电保护器，其特征在于，经所述斩波稳零运算放大器放大后的信号纹波为1-5mV。5.如权利要求1所述的漏电脱扣电流值一致的A型漏电保护器，其特征在于，所述A型漏电信号判别模块对A型不同漏电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李爱玲，韩雁，丁晨，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33