針對(duì)塑殼斷路器智能脫扣器的解決方案

日前，ADI 市場(chǎng)經(jīng)理 張松剛參加了『成套與低壓智能配電技術(shù)論壇』，在現(xiàn)場(chǎng)為大家分享了一種針對(duì)塑殼斷路器智能脫扣器的解決方案。

ADI 市場(chǎng)經(jīng)理 張松剛

低壓斷路器有塑殼斷路器（MCCB）、框架斷路器（ACB），由于它們的結(jié)構(gòu)都非常緊湊，所以基本無(wú)法維修。

低壓斷路器的脫扣裝置由分為兩種：熱磁及電磁式脫扣器和電子式脫扣器（也就是智能脫扣器 ETU）。其中低壓斷路器的ETU的主要過(guò)流保護(hù)功能包括長(zhǎng)延時(shí)、短延時(shí)、瞬動(dòng)、接地保護(hù)和漏電保護(hù)，此外，它還具備三個(gè)輔助功能： 電壓電流測(cè)量功能、諧波檢測(cè)和通訊和遠(yuǎn)程控制。

塑殼斷路器ETU

先來(lái)一張塑殼斷路器ETU系統(tǒng)框圖~

從系統(tǒng)框圖我們可以看到塑殼斷路器ETU電路設(shè)計(jì)的主要應(yīng)用特點(diǎn)——

從電流互感器中感應(yīng)能量來(lái)供給電路板

電流源轉(zhuǎn)換成電壓源

目前絕大多數(shù)塑殼斷路器的ETU任然是單線圈方式，供電和信號(hào)來(lái)自于同一個(gè)電流互感器

最小啟動(dòng)電流- 單相0.2倍額定電流

啟動(dòng)速度和整體電路的啟動(dòng)的先后順序控制

整板啟動(dòng)電流需要有一定的滯回控制

兼容單線圈和雙線圈的信號(hào)調(diào)理要求

一個(gè)框架下一種電流互感器需要應(yīng)對(duì)不同額定電流的增益要求

兩種不同的信號(hào)調(diào)理的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（單線圈半/全波整流vs 雙線圈空心線圈雙極性輸出）

模擬脫扣電路使得在MCU初始化完成前，電路有對(duì)特大電流做出保護(hù)的能力

ADP2450，是 ADI 開發(fā)的一款專用CT取電控制器，適合較大輸出電流（mA級(jí)~10A級(jí)）的CT自取電應(yīng)用。該產(chǎn)品集成了4.5V~36V可調(diào)電流源（CT輸出）轉(zhuǎn)電壓源、500mA Buck穩(wěn)壓器、CT上電功率滯洄監(jiān)測(cè)、輸出電壓監(jiān)控、執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)電路等等。

辣么，采用ADP2450后的塑殼斷路器ETU系統(tǒng)又哪些優(yōu)勢(shì)呢？

采用ADP2450的塑殼斷路器ETU系統(tǒng)框圖

很明顯，采用 ADP2450 的塑殼斷路器ETU系統(tǒng)的電路板體積大大減小，兼容單線圈和雙線圈……想知道是ADP2450的哪些功能實(shí)現(xiàn)這些“超越”的嗎？

深度剖析 ADP2450

使用 Shunt Boost 整流控制器進(jìn)行 CT 取電

Vboost 電壓最高可以到 36V

如果需要兼容輔助電源，只需要外加一對(duì)二極管做 OR邏輯即可

Shunt Boost控制器耗電只需 400uA的靜態(tài)電流

使用 Buck 整流器進(jìn)行系統(tǒng)供電

前級(jí)從Shunt Boost中構(gòu)建的電壓源進(jìn)行次級(jí)整流成系統(tǒng)5V或者3.3V供整個(gè)電路板工作

最大可以達(dá)到500mA電流輸出

快速軟啟動(dòng)時(shí)間為400us

高開關(guān)頻率，降低外部電感要求，對(duì)于低功耗的應(yīng)用（假如后級(jí)供電電流只有幾十mA的這種case），一個(gè)普通的1206的電感便可滿足要求

內(nèi)部上電時(shí)序的邏輯控制

Vboost超過(guò)Vpth設(shè)置電壓后Buck輸出開始啟動(dòng)

Buck輸出到達(dá)90%設(shè)置值以后，Analog Trip電路，PGA輸出等開始使能，同時(shí)Reset輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)delay后被解鎖

單線圈的信號(hào)調(diào)理拓?fù)?/p>

負(fù)電壓輸入=>正電壓輸出+放大

+/-8V過(guò)壓保護(hù)

雙線圈的信號(hào)調(diào)理拓?fù)?/p>

信號(hào)線圈為雙極性輸出

可以外加RC積分電路用來(lái)接口空心線圈

PGA對(duì)信號(hào)做放大后加1/2 Vref的直流偏置，用來(lái)接口通用處理器的ADC輸入量程

PGA動(dòng)態(tài)調(diào)整信號(hào)增益

PGA的輸出可以在幾十us內(nèi)快速建立，使得MCU在一個(gè)采樣周期中對(duì)于信號(hào)的兩種不同增益分別采樣成為可能。

模擬脫扣電路邏輯

一張圖總結(jié)ADP2450方案

利用ADP2450搭建的ETU系統(tǒng)板

利用 ADP2450 搭建的 ETU 系統(tǒng)板的特點(diǎn)：

40mm x 30mm

4通道（ABCN）LSI過(guò)流保護(hù)

系統(tǒng)啟動(dòng)電流（單相）18% （18A@100A額定電流）

Vboost設(shè)定電壓為9.2V

10 x In 電源冷啟脫扣時(shí)間4ms