專利名稱：用于直流回路的信號測量電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電路斷路器領(lǐng)域，具體涉及ー種用于直流回路的信號測量電路。
背景技術(shù)：
隨著新ー輪國家投資的推進，新能源行業(yè)(風(fēng)電、太陽能等)、通信行業(yè)和軌道交通行業(yè)得到快速發(fā)展，直流技術(shù)和直流配電網(wǎng)絡(luò)也隨之受到越來越廣泛的應(yīng)用。當(dāng)直流線路中存在過載電流或者發(fā)生短路大電流時，在滿足一定條件下通過直流斷路器中的電磁式脫扣器或者電子式脫扣器使直流斷路器斷開。對于電子式脫扣器而言，一般具有豐富的保護功能，例如過載長延時保護、短路短延時保護、短路瞬時保護、接地故障保護等，同時也可以擴展具備通信功能，實現(xiàn)遠距離控制斷路器的合分閘、查詢斷路器狀態(tài)信息等，因此容易受到用戶的青睞。目前電子式脫扣器常常采用分流器進行直流電流信號的采樣，緣于分流器 結(jié)構(gòu)簡單、測量范圍大、不受外磁場影響等優(yōu)點?？紤]到分流器的功率有限，分流器的電阻值很小，一般為μ Ω級，當(dāng)直流系統(tǒng)正常運行時，分流器兩端的電壓壓降信號是很微弱的，大約在幾毫伏至幾十毫伏，因此為了能夠準(zhǔn)確地采集這種微弱的信號，一般電子式脫扣器內(nèi)的信號測量電路均采用具有高共模抑制比的儀表放大器或者差分放大器對直流電流信號進行采樣放大。在分流器正常使用的情況下，其兩端的電壓壓降信號幅值不會超出儀表放大器或者差分放大器的輸入量程范圍，不過在某種極端情況下例如當(dāng)主回路流過非常大的電流造成分流器損壞，此時相當(dāng)于系統(tǒng)配電線路斷開，分流器兩端會呈現(xiàn)很高的電壓(接近系統(tǒng)電壓，一般上百伏以上)，毫無疑問將使后級的儀表放大器或者差分放大器(通?？梢猿惺艿淖畲蟛罘州斎腚妷涸谑畮追韵?等電子元器件受到嚴(yán)重損壞。附圖I是直流電流信號測量的現(xiàn)有技術(shù)原理圖，圖中Rsense是分流器，其電阻值很小，一般為μ Ω級，當(dāng)主回路中流過大電流時，分流器兩端產(chǎn)生的電壓壓降Vsense輸入典型的儀表放大器電路。圖2中電阻R1、R2、C1、C2、C3組成簡單的RC共模、差模濾波器電路，用于濾除輸入的噪聲。雖然儀表放大器具有較大的輸入阻杭，但是為了保證輸入的均衡性，應(yīng)設(shè)置R1=R2，C1=C3。電阻R3、R4是偏置電阻，用于為儀表放大器正常工作所需的偏置電流提供回路。被測信號進入儀表放大器NI后進行放大處理，電阻R5用于調(diào)節(jié)儀表放大器的放大增益。在分流器完好情況下該測量電路是沒有任何問題的，但是當(dāng)分流器受損后其兩端的電壓壓降Vsense迅速升高直至接近系統(tǒng)電壓，由于后級的測量電路沒有保護電路，因此很容易被燒損。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的是提供一種用于直流回路的信號測量電路，此信號測量電路能承受大電流沖擊，有效地保護后級電路，從而維持測量電路的正常使用。為達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是一種用于直流回路的信號測量電路，包括串聯(lián)于待測直流主回路的分流器，此分流器的兩個信號輸出端分別連接到濾波電路單元的兩個輸入端，此濾波電路單元連接到儀表信號放大電路単元；所述分流器ー個信號輸出端與濾波電路單元的一個輸入端之間設(shè)有PTC熱敏電阻，作保護用的ニ極管跨接在所述濾波電路單元的兩個輸入端之間。上述技術(shù)方案中進ー步改進的技術(shù)方案如下I、上述方案中，所述ニ極管數(shù)量至少為I個。2、上述方案中，所述分流器另ー個信號輸出端與濾波電路單元另ー個輸入端之間也設(shè)有PTC熱敏電阻。3、上述方案中，所述濾波電路單元為由Rl電阻、R2電阻、Cl電容、C2電容和C3電容組成的共摸、差模濾波器単元。4、上述方案中，所述Rl電阻和R2電阻的阻值相等，所述Cl電容和C3電容的電容
量相等。5、上述方案中，所述ニ極管為單ニ極管或雙ニ極管?！?、上述方案中，所述雙ニ極管由兩個ニ極管按相反方向并聯(lián)組成。由于上述技術(shù)方案運用，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點和效果本實用新型信號測量電路，能承受大電流沖擊，有效地保護后級電路，從而維持測量電路的正常使用；其次，本實用新型中由于PTC熱敏電阻具有隨溫度增加電阻迅速變大的特性，因此當(dāng)分流器受損兩端呈現(xiàn)高壓時，PTC熱敏電阻迅速響應(yīng)，自身發(fā)熱使電阻快速變大，限制了測量回路的電流變大，雖然此電流被限制，但是其幅值對于儀表放大器或者差分放大器而言還是不能接受的，因此被限制的電流通過并聯(lián)的保護ニ極管流入負載中，有效地保護了儀表放大器或者差分放大器以及后級電路；再次，本實用新型可以采用多只雙ニ極管串接，由于增加了雙ニ極管的串聯(lián)數(shù)量，擴大測量范圍，但應(yīng)注意的是擴大的測量范圍不能超出儀表放大器或者差分放大器的輸入量程范圍。

附圖I為現(xiàn)有技術(shù)信號測量電路原理圖；附圖2為本實用新型實施例I的信號測量電路原理圖；附圖3為本實用新型實施例2的信號測量電路原理圖；附圖4為本實用新型實施例3的信號測量電路原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進ー步描述實施例I :一種用于直流回路的信號測量電路，包括串聯(lián)于待測直流主回路的分流器，此分流器的兩個信號輸出端分別連接到濾波電路單元I的兩個輸入端，此濾波電路単元I連接到信號放大電路単元2 ；上述濾波電路單元I為由Rl電阻、R2電阻、Cl電容、C2電容和C3電容組成的共模、差模濾波器単元，所述Rl電阻和R2電阻的阻值相等，所述Cl電容和C3電容的電容量相等。所述分流器ー個信號輸出端與濾波電路單兀I的一個輸入端之間設(shè)有PTC熱敏電阻，作保護用的ニ極管VDl跨接在所述濾波電路單元I的兩個輸入端之間。上述內(nèi)容具體解釋如下。[0024]附圖2是本專利的實施例I的原理圖(以ニ極管為雙ニ極管為例)，在圖I的基礎(chǔ)上在分流器兩端信號輸出的一支路上串聯(lián)了ー只PTC熱敏電阻R6，在PTC熱敏電阻后聯(lián)接了保護ニ極管VD1，VDl跨接在濾波電路單元I的兩個輸入端之間，VDl為雙ニ極管，當(dāng)然VDl也可以由兩只単獨的特性相同的ニ極管組成。當(dāng)分流器兩端壓降Vsense迅速升高直至接近系統(tǒng)電壓時，流過PTC熱敏電阻的電流增長導(dǎo)致R6發(fā)熱，其阻值迅速變大從而限制通過的電流進ー步增長，被限制的電流通過ニ極管VDl流入負載中，PTC熱敏電阻R6應(yīng)與VDl匹配，即被限制的電流不會超過VDl的額定電流，否則VDl將會損壞，同時ニ極管VDl具有的嵌位功能保證了差分輸入電壓不會超過儀表放大器的信號輸入量程范圍，有效地保護了儀表放大器。實施例2 : —種用于直流回路的信號測量電路，如附圖3所示，包括串聯(lián)于待測直流主回路的分流器，此分流器的兩個信號輸出端分別連接到濾波電路單元I的兩個輸入端，此濾波電路單元I連接到信號放大電路単元2;所述分流器的信號輸出端與濾波電路單 元I的輸入端之間設(shè)有PTC熱敏電阻R6、R7 ;作保護用的ニ極管VDl跨接在所述濾波電路単元I的兩個輸入端之間。 上述濾波電路單元I為由Rl電阻、R2電阻、Cl電容、C2電容和C3電容組成的共
模、差模濾波器單元。上述Rl電阻和R2電阻的阻值相等，所述Cl電容和C3電容的電容量相等。上述ニ極管由兩個ニ極管按相反方向并聯(lián)組成。實施例2與實施例I區(qū)別在于在分流器信號輸出兩端的另ー支路上也串聯(lián)了ー只PTC熱敏電阻R7，即所述分流器另ー個信號輸出端與濾波電路單元I另ー個輸入端之間也設(shè)有PTC熱敏電阻，因為畢竟PTC熱敏電阻是有一定阻值的，為了保證輸入的均衡性，R6與R7應(yīng)阻值特性相同。實施例3 : —種用于直流回路的信號測量電路，如附圖4所示，包括串聯(lián)于待測直流主回路的分流器，此分流器的兩個信號輸出端分別連接到濾波電路單元I的兩個輸入端，此濾波電路單元I連接到信號放大電路単元2 ;所述分流器ー個信號輸出端與濾波電路單元I的一個輸入端之間設(shè)有PTC熱敏電阻R6，作保護用的ニ極管VDfVDn串聯(lián)后，跨接在所述濾波電路單元I的兩個輸入端之間，這些雙ニ極管也可以由兩個ニ極管按相反方向并聯(lián)組成。上述濾波電路單元I為由Rl電阻、R2電阻、Cl電容、C2電容和C3電容組成的共模、差模濾波器単元，此述Rl電阻和R2電阻的阻值相等，所述Cl電容和C3電容的電容量相等。實施例3與實施例I和2的區(qū)別在于以圖2為基礎(chǔ)，増加了ニ極管的數(shù)量。因為ニ極管具有嵌位功能，僅設(shè)置一只ニ極管的話可能會限制信號測量的范圍，為了擴大測量范圍，可以按實際情況増加串聯(lián)的雙ニ極管數(shù)量，但是必須滿足一個原則，即所有的雙ニ極管累加的嵌位電壓不能超過儀表放大器的信號輸入量程范圍。采用上述用于直流回路的信號測量電路時，能承受大電流沖擊，有效地保護后級電路，從而維持測量電路的正常使用；其次，本實用新型中由于PTC熱敏電阻具有隨溫度增加電阻迅速變大的特性，因此當(dāng)分流器受損兩端呈現(xiàn)高壓時，PTC熱敏電阻迅速響應(yīng)，自身發(fā)熱使電阻快速變大，限制了測量回路的電流變大，雖然此電流被限制，但是其幅值對于儀表放大器或者差分放大器而言還是不能接受的，因此被限制的電流通過并聯(lián)的保護ニ極管流入負載中，有效地保護了儀表放大器或者差分放大器以及后級電路；再次，本實用新型采用多只串接的雙ニ極管，由于增加了雙ニ極管的串聯(lián)數(shù)量，擴大了測量范圍。在以上實施例中涉及的ニ極管可以為單ニ極管，ニ極管的正端接分流器的正端，ニ極管的負端接分流器的負端。上述實施例只為說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡根據(jù)本實用新型精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于直流回路的信號測量電路，包括串聯(lián)于待測直流主回路的分流器，此分流器的兩個信號輸出端分別連接到濾波電路單元(I)的兩個輸入端，此濾波電路單元(I)連接到信號放大電路單元(2);其特征在于所述分流器一個信號輸出端與濾波電路單元(I)的一個輸入端之間設(shè)有PTC熱敏電阻，作保護用的二極管(VDl)跨接在所述濾波電路單元(I)的兩個輸入端之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的信號測量電路，其特征在于所述二極管為單二極管，二極管的正端接分流器的正端，二極管的負端接分流器的負端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的信號測量電路，其特征在于所述二極管為雙二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的信號測量電路，其特征在于所述二極管數(shù)量至少為I個。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的信號測量電路，其特征在于所述分流器另一個信號輸出端與濾波電路單元(I)另一個輸入端之間也設(shè)有PTC熱敏電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的信號測量電路，其特征在于所述濾波電路單元(I)為由Rl電阻、R2電阻、Cl電容、C2電容和C3電容組成的共模、差模濾波器單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的信號測量電路，其特征在于所述Rl電阻和R2電阻的阻值相等，所述Cl電容和C3電容的電容量相等。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的信號測量電路，其特征在于所述雙二極管由兩個二極管按相反方向并聯(lián)組成。
專利摘要本實用新型公開一種用于直流回路的信號測量電路，包括串聯(lián)于待測直流主回路的分流器，此分流器的兩個信號輸出端分別連接到濾波電路單元的兩個輸入端，此濾波電路單元連接到信號放大電路單元；所述分流器一個信號輸出端與濾波電路單元的一個輸入端之間設(shè)有PTC熱敏電阻，所述分流器另一個信號輸出端與濾波電路單元另一個輸入端之間也設(shè)有PTC熱敏電阻，作保護用的二極管跨接在所述信號放大電路單元的兩個輸入端之間。本實用新型信號測量電路能承受大電流沖擊，有效地保護后級電路，從而維持測量電路的正常使用。
文檔編號G01R19/00GK202421296SQ20122002107
公開日2012年9月5日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者葉文杰, 周龍明, 殷建強, 王頌凱, 金建達 申請人:常熟開關(guān)制造有限公司(原常熟開關(guān)廠)