[发明专利]一种恒流源输出断路的检测电路

说明书

一种恒流源输出断路的检测电路，属于电气设备技术领域。所述的恒流源包括MCU、第一运算放大器U1、第一MOS管Q1、第二MOS管Q2以及第一电阻R1，所述的检测电路包括第二运算放大器U2A、第三运算放大器U2B以及第二电阻R2，所述的第二运算放大器U2A的反向输入端和第三运算放大器U2B的正向输入端共同连接第一运算放大器U1的输出端，第二运算放大器U2A的输出端与第三运算放大器U2B的输出端及第二电阻R2的一端连接并共同构成输出端OUT。优点：通过判断MOS管驱动端的电平，利用反馈饱和输出的方法可以快速有效地判断外部恒流源负载是否断开，可以在很小电流的情况下可靠精确地判断断路器的断开时间。

技术领域

本发明属于电气设备技术领域，具体涉及一种恒流源输出断路的检测电路。

背景技术

在配电网络中，普遍需要用到剩余电流检测电路，这种电路通常集成在断路器中，当线路中有剩余电流产生时，即三相电流和不为零，有漏电电流时，断路器跳闸，以防发生人员触电、火灾等事故。

随着国家节能减排政策的实施以及新能源电网的发展，光伏、储能和电动汽车等较多的电力电子设备逐渐进入配电网，使得电网上出现了一些高频谐波电流，原来传统电网中的50Hz的漏电电流得到扩充，可能会有脉动直流电流、直流电流、高频交流电流（最高可能高达1000Hz）以及各类复合电流的产生，为应对上述情况，断路器生产厂家就需要改进断路器的设计结构，使其具备辨别这些电流的能力，由此就出现了新型的漏电断路器。

对于新型的漏电断路器，在出厂前需要有专门的剩余电流检测仪来对其断电性能进行检验，剩余电流检测仪需要产生上述提及的脉动直流电流、直流电流、高频交流电流（最高可能高达1000Hz）以及各类复合电流，并测试断路器能否针对上述不同类型的漏电进行有效跳闸。剩余电流检测仪需要输出恒流源，且以多种类型的波形输出，为了便于实现断路器的批量测试，当断路器断开时，剩余电流检测仪需要快速可靠地判断出断路器已经断开，并进一步计算断开时间。

请参阅图1，示意了恒流源经典电路，输出的电流可以是直流也可以是交流。该电路恒流源电流输出的原理是：MCU（英文全称：Microcontroller Unit，中文名称：微控制单元）产生一个DA信号，可以是直流、交流、脉动直流、复合波等信号，该DA信号输出给第一运算放大器U1，用于驱动由第一MOS管Q1和第二MOS管Q2构建而成的两个推挽MOSFET电路，输出的负端通过一个小电阻r(即待测断路器)进行电流反馈，形成负反馈，从而能够稳定住输出电流。

应用了上述恒流源的相关设备，其输出需要实时检测外部电路是否已经断开，通常采用加入一个小电压来测电流的方法进行实现。具体方案如图2所示，该方法是强加一个电压，并用一个较大的电阻R0进行限流，产生一个小电流，进而用霍尔传感器或光耦是否导通等方法来判断是否有小电流产生，如无电流产生，则表明外部已经断开，可以作出断路的判断，并计算出断路器的跳闸时间。

上述方法存在的缺陷在于：其一，为了使测试电流不影响剩余电流测试仪的输出电流，必须要求测试电流比剩余电流测试仪产生的电流小很多，可以忽略不计，但是，实际的剩余电流测试仪本身就要求输出1mA级别的电流，这样测试电流就有可能在uA级别，而如何检测uA级别的电流，就现有技术而言难度很大，且测量精度要求很高，若有干扰，则必然会作出误判断；其二，由于剩余电流测试仪的输出采用上下推挽MOSFET电路，第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的DS(漏极源极)极间均寄生有反向二极管，外部强制电压会在寄生的反向二极管之间形成额外的通路，使得即使作为恒流源负载的小电阻r断开了，该电流会依然存在，且必然会造成误判断。该电流通路如图3所示，图上rx为电源内部假负载。

鉴于上述已有技术，本申请人作了有益的设计，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种恒流源输出断路的检测电路，利用反馈饱和输出的方法来判断是否外部电路已断开，可以在很小电流的情况下可靠精确地判断断路器的断开时间。