[实用新型]集成电路定量供电装置

说明书

本实用新型属于自动控制用电量的开关装置，特别是一种用于监控民用照明线路、根据线路负荷量的大小实行自动断送电的开关装置。

现有的定量供电装置一般由电流检测、信号处理、触发延时、开关执行等单元电路组成，由于在元器件选用和实际应用电路设计上的不足，往往存在以下缺陷：

1、采用三极管或运算放大器组成的输入放大电路进行信号处理，由于其输出信号有一渐变过程，存在临界点振荡现象。

2、采用分立元件，特别是三极管作电路基础元件，长期通电使用后，元件参数易发生变化，造成电路的误动作，使可靠性下降。

3、某些装置使用双向可控硅作开关执行元件，在触发电流不足的情况下，有可能发生单向导通现象，对家用电器等感性负载造成极大的危害。

4、缺乏自身保护电路，特别是当负载短路造成瞬间大电流的情况下，易使装置本身遭受毁灭性破坏。

5、某些装置的电路结构不合理，特别是开关执行元件配置状态不合理，造成自身功耗过大。

本实用新型的任务是要克服现有技术的不足，提供一种电路结构合理、使用安全可靠的集成电路定量供电装置。

本实用新型的任务是采取如下方式完成的：集成电路定量供电装置，按照照明线路三相四线制，包括共用一组直流稳压电源的A、B、C三路控制器，每路控制器分别由电流传感器、整流电路、分压电路、信号处理电路、触发延时电路、开关执行电路组成。分压电路里包括了一个稳压二极管和一个滤波电容，稳压二极管与滤波电容相并联，一端接在信号处理电路的输入端上，一端接地，与分压电阻共同构成分压保护电路。稳压二极管的反向击穿特性可避免相线负载短路情况下，瞬时大电流对装置的伤害。滤波电容增强了装置的抗干扰性。信号处理电路由施密特电路和晶体管反相电路组成，电压信号经施密特电路处理后，经晶体管反相电路反相输出。由于施密特电路兼有整形和翻转速度快的功能，提高了信号输出质量，可以有效地消除信号电压临界点的振荡现象。触发延时电路由时基集成电路和接在时基集成电路上的阻容延时电路组成，时基集成电路的输入端接在晶体管反相电路的输出端上，采用低电平触发方式工作，具有较高的延时精度和较大的驱动能力。开关执行电路由晶体管驱动放大电路和电磁继电器组成，晶体管驱动放大电路的输入端接在时基集成电路的输出端上，电磁继电器的线包接在晶体管驱动放大电路的输出端上，其常闭触点接在其控制的相线上。相线正常负载情况下，继电器处于无电流释放状态，继电器的常闭触点接通相线通路。此外，本实用新型为进一步保证施密特电路动作值的准确性和延时动作电压的精度，采用稳压集成电路组成直流稳压电源。

本实用新型由于采用了以上的技术方案，电路结构合理，从而避免了现有技术的不足，具有动作准确可靠、使用寿命长并兼有短路自保护和自身功耗小的特点。

以下结合附图和实施例作进一步详述。

图1是本实用新型的组成方框图。

图2是本实用新型A路控制器及直流工作电源的实施电路图。

参照图1，本实用新型按照照明线路三相四线制，包括共用一组直流工作电源的A、B、C三路控制器，每路控制器分别由电流传感器检测相线电流，信号电流经整流电路、分压保护电路转换成信号电压，正常工作状态下，信号电压值低于施密特电路的开门电压，施密特电路输出为低电平，晶体管反相电路输出为高电平，触发延时电路输出为低电平，开关执行电路里的电磁继电器处在无电流释放状态，电磁继电器的常闭触点接通相线通路。当相线实际负荷量超过设计负荷量时，信号电压高于施密特电路的开门电压，施密特电路翻转，输出为高电平，晶体管反相电路输出为低电平，触发延时电路里被触发输出为高电平，开关执行电路里的电磁继电器得电吸合，电磁继电器的常闭触点断开相线通路。如果出现短路情况造成瞬间大电流，分压保护电路里的稳压二极管被反向击穿形成短路，从而保护施密特电路不受伤害。同时，因稳压二极管工作在施密特电路的开门电压值内，故电路状态为断开供电线路状态。本实用新型在断开相线通路后的二次送电延时过程，由触发延时电路完成，其过程参照图2说明。

参照图2，本实用新型A、B、C三路控制器的实施电路完全相同，仅以A路控制器为例说明。电流检测采用穿心式互感器LH，整流电路由电阻R₁、二极管D₁、电容C₁组成，分压保护电路由电阻R₂、R₃、电容C₂、稳压二极管D₂组成，施密特电路的开门电压值根据公式V＝ (R₃)/(R₃+ R₂) V_a确定（V_a－信号电压），在下偏电阻R₃固定后，通过改变上偏电阻R₂的参数，即可确定设计负荷值。稳压二极管D₂作为过压保护元件，其参数值在开门电压与电源电压之间进行选择。电容C₂为抗干扰滤波电容，避免由于干扰引起的电路误翻转。施密特电路由非门IC_1－1、IC_1－2和电阻R₄、R₅组成。本实用新型的A、B、C三路控制器的施密特电路共用了一块六非门集成电路，每路控制器的施密特电路分别串联了两个集成非门。本实施电路选用MC4069六非门集成电路，IC_1－1和IC_1－2是其中两个非门。施密特电路的输入回差电压和电路翻转速度由电阻R₄／R₅的比值决定。反相电路由电阻R₆、R₇、R₈和三极管T₁组成。触发延时电路由时基集成电路IC₂、电阻R₉、电容C₃、C₄组成，时基电路IC₂为NE555型，其阀值端6和放电端7与电阻R₉和电容C₃相连接。当相线超荷，时基电路IC₂触发翻转，其输出端3为高电平，电磁继电器J₁断开相线通路时，由于时基电路IC₂内部电容与地通路断开，电源即通过电阻R₉向电容C₃充电，开始延时，延时时间由t＝R×C (E)/(E - V_C) 决定，（E－电源电压，V_c＝ 2/3 E），电压充至 2/3 电源电压时，延时结束。此时，装置进行试送电，同时检测负荷情况。若相线负荷已恢复为正常值，时基电路IC₂触发端₂为高电平，时基电路IC₂翻转，其输出端3为低电平，电磁继电器J₁无电流释放，其常闭触点接通相线通路，完成二次送电过程。若相线负荷仍未恢复正常值，时基电路IC₂触发端2为低电平，其输出端3仍维持高电平输出，电磁继电器J₁保持吸合状态，其常闭触点仍断开相线通路。开关执行电路由电阻R₁₀、R₁₁、R₁₂、二极管D₃、D₄、三极管T₂、T₃和电磁继电器J₁组成。二极管D₃为发光二极管，作控制器动作信号显示。三极管T₂、T₃组成晶体管驱动放大电路，其较大的输出电流保证了电磁继电器J₁动作的可靠性。电磁继电器按民用照明线路设计，触点额定电流不低于15A。直流工作电源由电源变压器B，整流二极管D₅、D₆、D₇、D₈，滤波电容C₅、C₆和稳压集成电路IC₃组成，直流输出为12V。为保证长期使用的可靠性，IC₃选用MC7812稳压集成电路。