摘 要：介绍了智能化脱扣器脱扣电路的设计，设计结合了模拟脱扣电路，增加了抗干扰的脉宽检测电路。
关键词：脱扣电路，智能化脱扣器，脉宽检测
1 引言
智能化脱扣器是以现代的微处理器为核心，通过信号采集，数据处理，故障诊断来实现对断路器的智能控制。脱扣电路是智能脱扣器的执行电路，接收单片机发出的脱扣命令，输出驱动磁通变换器动作，使断路器断开。脱扣电路的稳定性和可靠性，关系整个脱扣器的性能。
脱扣电路应具有抗干扰、工作可靠的特性。
2 电路设计
智能化脱扣器脱扣电路的结构如图1所示，在微处理器脱扣控制电路的基础上，加入了模拟脱扣电路，作为后备保护。模拟脱扣电路用于系统上电初期的短路电流保护和系统运行期间特大短路电流的保护。
微处理器在上电初期要进行上电初始化，无法实现保护。模拟脱扣电路采用硬件比较器电路可以快速判断出断路器接通时出现短路的情况，并做出相应的动作进行保护。在微处理器运行期间，模拟脱扣电路实现特大短路电流的判断，如果出现特大短路电流，微处理器没有来得及反应，则模拟脱扣电路可作出相应的判断和动作。因此数字脱扣和模拟脱扣相结合，两者互补，增加了脱扣器的可靠性。模拟脱扣电路采用比较器鉴幅电路来实现，每一相使用两个比较器来完成。电流信号 Ia、Ib、Ic的幅值同参考电平VRE+和VRE—进行比较。比较器采用LM393，其输出是集电极开路的，因此图1中所有电压比较器输出并联起来，通过一个上拉电阻接Vcc实现线与功能。在正常情况下，微处理器没有发出脱扣信号且电流信号的幅值在基准电压范围内，则比较器的并联输出UTRIP被上拉电阻拉高，否则只要任一电压比较器输出为低，则UTRIP被拉低。UTRIP信号接脉宽检测电路，进行抗干扰处理，如果UTRIP的低脉冲维持一定的宽度，则单稳态触发器被触发，UOUT输出一定宽度的脉冲通过驱动电路使磁通变换器打开，从而分断断路器。
2.1 脉宽检测电路
采用上述比较器鉴幅电路，在实际系统运行中由于干扰的存在，比较器的输出会出现一些不必要的窄脉冲，如果直接接单稳态触发电
路，会产生误动作。为了消除干扰，在比较器的输出端加了脉宽检测电路，该电路由一个555器件组成，输出接由另一个555器件构成的单稳态触发电路，电路及其工作波形如图2所示。
脉宽检测电路的工作原理如下：UTRIP、UTH、UQ、UOUT表示图中各个结点。UTRIP来自电压比较器并联的输出端。在正常情况下，比较器输出高阻，此时图中NPN三极管导通，UTH被三极管嵌位在其饱和电压0.3V以下，UQ输出高电平。当电流越限或单片机发出脱扣指令，比较器输出将把UTRIP拉低，则NPN三极管截止，此时接UTH的电容通过电阻R5、R6开始充电，UTH电压升高。如果UTRIP低脉冲保持一定的宽度，UTH随着电容充电上升并达到2/3Vcc，则UQ输出低电平，触发其后由个555器件构成的单稳态电路，UOUT输出一个一定宽度的脉冲。由电路的工作波形可知，由于电容充电需要一定的时间，因此该脉宽检测电路只有在UTRIP输出低脉冲宽度保持一定的时间才能使UOUT触发。如果UTRIP的脉冲过窄，UTH电压达不到2/3VCC，则UOUT不会触发，因此通过该电路可以消除前级比较器出现的干扰问题。上述电容充电使UTH电压上升到2/3VCC的时间为T0，设充电电阻为R，电容为C，则T0≈ln3RC≈1.1RC (1)
