本实用新型专利技术公开了一种微型断路器的零点投切电路，该电路具有交流电输入、输出端口，电路中包括一个微控制单元及其外围电路，以及一个过零检测电路单元，在过零检测电路单元中设置有单相电能计量芯片，微控制单元与过零检测电路单元电气连接，电路中还包括用于导通交流电回路火线的半导体开关元件和机械开关器件，微控制单元采集过零检测电路单元的电压取样值，确定交流电的过零信号，半导体开关元件先于机械开关器件导通。无论是合闸时还是分闸时，先由于分断都在电压过零时进行，原理上就不会产生电弧，以保护触点提高触点的使用寿命。命。命。
【技术实现步骤摘要】
一种微型断路器的零点投切电路
[0001]本技术涉及一种零点投切电路，尤其涉及一种微型断路器的零点投切电路。
技术介绍
[0002]断路器的工作原理就是通过结构控制两个触点的开关和闭合，以达到供电和断电的功能，但普通的断路器在带有负载的情况下，强行断开和合上触点时，会因电势产生电弧，电弧的高温会烧伤触点，会严重损害断路器触点的使用寿命。
技术实现思路
[0003]本技术的目的在于提供一种微型断路器的零点投切电路，解决现有技术存在的缺憾。
[0004]本技术采用如下技术方案实现：
[0005]一种微型断路器的零点投切电路，该电路具有交流电输入、输出端口，电路中包括一个微控制单元及其外围电路，以及一个过零检测电路单元，在所述过零检测电路单元中设置有单相电能计量芯片，所述微控制单元与所述过零检测电路单元电气连接，其特征在于，电路中还包括用于导通交流电回路火线的半导体开关元件和机械开关器件，所述半导体开关元件和所述机械开关器件分别跨接在交流电输入端口和交流电输出端口之间，所述微控制单元采集过零检测电路单元的电压取样值，确定交流电的过零信号，所述半导体开关元件先于所述机械开关器件导通。
[0006]进一步的，所述半导体开关元件为双向可控硅芯片，所述机械开关器件为继电器，所述微控制单元为单片机。
[0007]进一步的，在所述单片机和双向可控硅芯片之间设置有光电耦合器。
[0008]进一步的，所述双向可控硅芯片和所述继电器均通过三极管与单片机实现导通。
[0009]本技术具备的有益技术效果是：利用可控硅的分合时间几乎为零的特性，同时根据交流电正弦波每一次完整波型有两次过零点的原理，将可控硅和分合结构形成并联结构。合闸时，当电压过零，可控硅先合上接通，马上再合上并联线路上的继电器和其它的分合结构，两者结合以后就可以达到瞬时过零合闸，同时避免可控硅长时间通电带来的发热问题。在分闸时，先分开继电器或分合结构，然后在过零时断开可控硅。由于分断都在电压过零时进行，原理上就不会产生电弧，以保护触点提高触点的使用寿命。
附图说明
[0010]图1是本技术的电路原理框图。
具体实施方式
[0011]本技术的核心思想是控制电路先控制双向可控硅导通，再控制继电器导通，其原因是因为双向可控硅可以精确快速地响应交流电在过零点时导通。而继电器存在机械
部件，导通时存在时延，达不到精确在零点导通的目的。通过下面对实施例的描述，将更加有助于公众理解本技术，但不能也不应当将申请人所给出的具体的实施例视为对本技术技术方案的限制，任何对部件或技术特征的定义进行改变和/或对整体结构作形式的而非实质的变换都应视为本技术的技术方案所限定的保护范围。
[0012]如图1所示的微型断路器零点投切电路，该电路具有交流电输入、输出端口，电路中包括一个微控制单元及其外围电路，以及一个过零检测电路单元，在过零检测电路单元中设置有单相电能计量芯片，微控制单元与过零检测电路单元电气连接，电路中还包括用于导通交流电回路火线的半导体开关元件和机械开关器件，半导体开关元件和机械开关器件分别跨接在交流电输入端口和交流电输出端口之间，微控制单元采集过零检测电路单元的电压取样值，确定交流电的过零信号，半导体开关元件先于机械开关器件导通，在单片机和双向可控硅芯片之间设置有光电耦合器，双向可控硅芯片Q1和继电器均通过三极管与单片机实现导通，具体的，第二三极管Q2的基极通过电阻R5与单片机相连，集电极与继电器相连，发射极接地，第三三极管Q3的基极通过电阻R4与单片机相连，集电极与光电耦合器U3相连，发射极接地。电阻R1一端与3.3V电源相连，另一端与光电耦合器U3相连。
[0013]在本实施例中，半导体开关元件为双向可控硅芯片Q1，机械开关器件为继电器K1，微控制单元为单片机，在其他实施例中，半导体开关元件可以是其他任何能够实现开关功能的电子器件，光电耦合器U3与电阻R2、电阻R3串联后与双向可控硅芯片Q1相连，双向可控硅芯片Q1和继电器K1的两端分别与交流电输入端口和交流电输出端口相连。
[0014]本技术的工作原理：过零检测电路连接市电的火线和零线，经过电阻分压成1/1500的信号V+和V
‑
，然后输入到滤波电路后变成和的差分信号，再输入到单相电能计量芯片里的22bit的ADC模数转换电路，通过对交流电的取样，当取样到的电压数值为0时，认为是交流电的“过零点”。然后单相电能计量芯片通过串口控制器发送端发命令给下图的单片机来执行零点投切的功能。
[0015]用单片机串口控制器的RX 1端口来接收来自单相电能计量芯片的交流电过零信号，然后控制单片机的引脚输出低电平，带光电耦合器U3的双向可控硅芯片Q1接收该低电平，在零点时快速导通用电回路的火线，避免了交流电在”零点“其它地方导通时产生因电流过大引起的触点打火或电弧现象。因为双向可控硅芯片Q1存在内阻，在大电流长时间工作时会产生损耗而产生热量，所以在双向可控硅芯片Q1导通一段时间后，单片机再控制引脚通过第三三极管Q3控制电气继电器导通，电气继电器K1和双向可控硅芯片Q1并联工作，当电气继电器导通后，火线的电流将全部从它的触点通过，从而达到双向可控硅零损耗的目的。
[0016]零点投切电路利用可控硅的分合时间几乎为零的特性，同时根据交流电正弦波每一次完整波型有两次过零点的原理，将可控硅和分合结构形成并联结构。合闸时，当电压过零，双向可控硅芯片Q1先合上接通，马上再合上并联线路上的继电器和其它的分合结构，两者结合以后就可以达到瞬时过零合闸，同时避免可控硅长时间通电带来的发热问题。在分闸时，先分开继电器或分合结构，然后在过零时断开可控硅。由于分断都在电压过零时进行，原理上就不会产生电弧，有利于保护触点，提高触点的使用寿命。
[0017]当然，本技术还可以有其他多种实施例，在不背离本技术精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可以根据本技术做出各种相应的改变和变形，但这
些相应的改变和变形都应属于本技术所附的权利要求的保护范围。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种微型断路器的零点投切电路，该电路具有交流电输入、输出端口，电路中包括一个微控制单元及其外围电路，以及一个过零检测电路单元，在所述过零检测电路单元中设置有单相电能计量芯片，所述微控制单元与所述过零检测电路单元电气连接，其特征在于，电路中还包括用于导通交流电回路火线的半导体开关元件和机械开关器件，所述半导体开关元件和所述机械开关器件分别跨接在交流电输入端口和交流电输出端口之间，所述微控制单元采集过零检测电路单元的电压取样值，确定交流电的过...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙文化，陈辉，廖胜章，
申请(专利权)人：德微电技术深圳有限公司，
类型：新型
国别省市：
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