負(fù)載分級啟動電路及相應(yīng)漏電保護(hù)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種負(fù)載分級啟動電路，尤其涉及一種用于漏電保護(hù)器(ResidualCurrent Protect1n Device, RCD)中的負(fù)載分級啟動電路。
【背景技術(shù)】
[0002]漏電保護(hù)器(RCD)是一種廣泛使用的電路防護(hù)裝置，用來在設(shè)備發(fā)生漏電故障時打開主電路中的斷路器以切斷電源供電，從而防止觸電事故的發(fā)生。目前的漏電保護(hù)器中，一般采用開關(guān)電源(Switching Mode Power Supply, SMPS)對其進(jìn)行供電。開關(guān)電源從上電至達(dá)到穩(wěn)定輸出之間需要一段時間，通常將這段時間稱為開關(guān)電源的啟動時間。
[0003]給漏電保護(hù)器供電的開關(guān)電源具有許多容性負(fù)載，如系統(tǒng)中的單片機(jī)、30%漏電繼電器指示、60%漏電繼電器指示、磁翻轉(zhuǎn)指示、LED指示等。這些負(fù)載中需要采用大量的電容進(jìn)行濾波。因此，在開關(guān)電源上電的瞬間，其輸出電流較大，容易將電壓拉低，造成開關(guān)電源在其啟動時間范圍內(nèi)輸出電壓不穩(wěn)定的現(xiàn)象。電壓不穩(wěn)定容易導(dǎo)致負(fù)載中的部件的誤動作，還有可能導(dǎo)致元件故障甚至損壞，影響RCD的正常工作。另外，較大的輸出電流還會導(dǎo)致開關(guān)電源的啟動時間的增加，使開關(guān)電源需要一段較長的時間才能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定供電。
[0004]若在開關(guān)電源的啟動時間內(nèi)發(fā)生了漏電事故，由于RCD還沒有從開關(guān)電源得到穩(wěn)定的供電，會導(dǎo)致RCD無法切斷主電路中的電源供電。因此需要使開關(guān)電源的啟動時間非常短，通常不超過40毫秒。所以，在如此短的時間內(nèi)啟動諸多的容性負(fù)載，所需的啟動電流非常大，加劇了電壓不穩(wěn)定的現(xiàn)象的發(fā)生。
[0005]為了減小開關(guān)電源的啟動時間，避免啟動時間范圍內(nèi)電壓不穩(wěn)定的現(xiàn)象，現(xiàn)有技術(shù)中通常采取增大開關(guān)電源的的輸出功率的方案，但這種方案需要較大功率的變壓器和開關(guān)管。這會導(dǎo)致RCD體積的增大和成本的升高。而且考慮到整體系統(tǒng)的功耗和工作效率的問題，開關(guān)電源的輸出功率會受到一定的限制，不可能太高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在提供一種負(fù)載分級啟動電路，可避免負(fù)載中的部件的誤動作和損壞，且能夠縮短開關(guān)電源的啟動時間。
[0007]本發(fā)明提供了一種負(fù)載分級啟動電路，用于接收電源提供的電能，并向兩個或兩個以上的負(fù)載提供電能，其中所述負(fù)載分級啟動電路包括:兩個或兩個以上的電能控制單元，其中每個電能控制單元用于向與之對應(yīng)的負(fù)載提供供電電壓，其中所述電能控制單元包括:電壓檢測單元，用于檢測所述電能控制單元能夠提供給所述負(fù)載的電壓的大小，開關(guān)單元用于控制所述電能控制單元是否向所述負(fù)載提供電壓；控制裝置，耦合到所述電壓檢測單元和所述開關(guān)單元，用于在檢測到所述電能控制單元能夠給相應(yīng)負(fù)載提供不低于該負(fù)載的工作電壓的電壓時，使所述開關(guān)單元導(dǎo)通，并先后啟動所述兩個或兩個以上的負(fù)載。
[0008]本發(fā)明提供的負(fù)載分級啟動電路，可防止因負(fù)載同時啟動導(dǎo)致的電源啟動過程中電流過大，避免負(fù)載中的部件由于電壓不足夠造成的誤動作和損壞，且能夠縮短開關(guān)電源的啟動時間。
[0009]根據(jù)本發(fā)明提供的負(fù)載分級啟動電路，其中所述多個電能控制單元中的每一個包括電流限制單元，用于限制流過所述電能控制單元的電流。電流限制單元的設(shè)置進(jìn)一步確保了開關(guān)電源在啟動瞬間輸出的電流不會過大?？蛇x地，電流限制單元還可設(shè)置成用于限制所述電源輸出的電流，而非設(shè)置在每個電能控制單元中。
[0010]根據(jù)本發(fā)明提供的負(fù)載分級啟動電路，所述電壓檢測單元將檢測結(jié)果提供給所述控制裝置，所述控制裝置根據(jù)接收到的所述檢測結(jié)果控制開關(guān)單元。
[0011]根據(jù)本發(fā)明提供的負(fù)載分級啟動電路，其中先后啟動負(fù)載的順序?yàn)樗龆鄠€負(fù)載的預(yù)定啟動優(yōu)先級的順序。優(yōu)選地，在所述預(yù)定的啟動優(yōu)先級順序中，用于控制其他部件的控制單元優(yōu)先啟動?？蛇x地，根據(jù)本發(fā)明提供的負(fù)載分級啟動電路，其中先后啟動負(fù)載的順序?yàn)樗龆鄠€負(fù)載被提供電壓的先后順序。
[0012]根據(jù)本發(fā)明提供的負(fù)載分級啟動電路，其中所述電流限制單元由電阻器構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明提供的負(fù)載分級啟動電路，其中所述電壓檢測單元由串聯(lián)的多個電阻器構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明提供的負(fù)載分級啟動電路，其中所述開關(guān)單元包括三極管或MOS管等開關(guān)管。根據(jù)本發(fā)明提供的負(fù)載分級啟動電路，其中所述電源為開關(guān)電源。
[0013]本發(fā)明還提供一種分級啟動多個負(fù)載的方法，該方法包括:啟動電源；檢測所述多個負(fù)載中的每一個負(fù)載上所能夠被提供的電壓；當(dāng)所述能夠被提供的電壓不低于對應(yīng)的負(fù)載的工作電壓時，向該對應(yīng)的負(fù)載提供電壓；先后啟動所述多個負(fù)載。
[0014]根據(jù)本發(fā)明提供的操作方法，其中先后啟動負(fù)載的順序?yàn)樗龆鄠€負(fù)載被提供電壓的先后順序。根據(jù)本發(fā)明提供的操作方法，其中先后啟動負(fù)載的順序?yàn)樗龆鄠€負(fù)載的預(yù)定啟動優(yōu)先級的順序。
[0015]本發(fā)明還提供一種漏電保護(hù)器，包括上述負(fù)載分級啟動電路。
[0016]本發(fā)明提供的快速啟動電路，可避免負(fù)載中的部件的誤動作和損壞，且能夠縮短開關(guān)電源的啟動時間，無需電源在啟動時提供較大的輸出功率，無需大功率的變壓器和開關(guān)管，可減小體積、降低成本。
【附圖說明】
[0017]以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中，
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例提供的負(fù)載分級啟動電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是根據(jù)本發(fā)明的又一個實(shí)施例提供的負(fù)載分級啟動電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例提供的操作方法的示意圖；
[0021]圖4是根據(jù)本發(fā)明的又一個實(shí)施例提供的負(fù)載分級啟動電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照【附圖說明】本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0023]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的負(fù)載分級啟動電路，其用于使開關(guān)電源DC分級啟動由該開關(guān)電源DC供電的多個負(fù)載L1、L2。該負(fù)載分級啟動電路包括MCU (微控制單元)和多個電能控制單元El、E2。其中電能控制單元El位于開關(guān)電源DC與負(fù)載LI之間，用于控制開關(guān)電源DC向負(fù)載LI提供的電能。電能控制單元E2位于開關(guān)電源DC與負(fù)載L2之間，用于控制開關(guān)電源DC向負(fù)載L2提供的電能。當(dāng)開關(guān)電源DC開始供電時，電能控制單元El、E2限制流過其中的電流，并在電能控制單元El、E2能夠向?qū)?yīng)的負(fù)載L1、L2提供的電壓不低于該負(fù)載L1、L2的工作電壓后，才開始向負(fù)載L1、L2提供電壓。MCU根據(jù)負(fù)載L1、L2的優(yōu)先級使負(fù)載L1、L2先后啟動。
[0024]下面以電能控制單元El為例，詳細(xì)說明電能控制單元的作用。如圖1所示，電能控制單元El包括電流限制單元Cl、電壓檢測單元Dl和開關(guān)單元SI。電流限制單元Cl用于限制流過該電能控制單元El的電流，使其不超過某一閾值電流Ithl，從而限制開關(guān)電源DC提供給電能控制單元El的電能。電壓檢測單元Dl用于檢測電能控制單元El能夠提供給負(fù)載LI的電壓，并將檢測結(jié)果提供給MCU。開關(guān)單元SI用于控制負(fù)載LI上是否加電，并受到MCU的控制。當(dāng)電壓檢測單元Dl檢測到該電能控制單元El能夠提供給負(fù)載LI的電壓達(dá)到負(fù)載LI的工作電壓后，MCU控制開關(guān)單元SI使其導(dǎo)通，從而使開關(guān)電源DC向負(fù)載LI提供不低于其工作電壓的電壓。
[0025]如圖1所示，電能控制單元E2具有與電能控制單元El相對應(yīng)的部件,包括電流限制單元C2、電壓檢測單元D2和開關(guān)單元S2。各個部件的功能與電能控制單元El中相應(yīng)部件的功能相同，在此不再贅述。電能控制單元E2與電能控制單元El共用一個MCU。
[0026]在本實(shí)施例提供的負(fù)載分級啟動電路中，用于對具有較高的第一優(yōu)先級的負(fù)載LI和具有較低的第二優(yōu)先級的負(fù)載L2提供分級啟動。預(yù)先設(shè)定負(fù)載LI和負(fù)載L2的優(yōu)先級并將設(shè)定的優(yōu)先級預(yù)先提供給MCU。在開關(guān)電源DC的啟動過程中，電流限制單元C1、C2的存在使開關(guān)電源DC輸出的電流不會過大，從而避免開關(guān)電源DC輸出的電壓被拉低。開關(guān)電源DC在啟動過程中，其向電能控制單元El、E2提供的電壓逐步向上攀升。在電能控制單元El能夠提供給負(fù)載LI的電壓達(dá)到負(fù)載LI的工作電壓之前，開關(guān)單元SI處于斷開狀態(tài)，使負(fù)載LI上不會加電，從而避免負(fù)載LI中的部件的誤動作和損壞。在電能控制單元E2能夠提供給負(fù)載L2的電壓達(dá)到負(fù)載L2的工作電壓之前，開關(guān)單元S2處于斷開狀態(tài)，使負(fù)載L2上不會加電，從而避免負(fù)載L2中的部件的誤動作和損壞。
[0027]本實(shí)施例提供的負(fù)載分級啟動電路中，通過分級啟動各個負(fù)載的方式，降低了開關(guān)電源在啟動瞬間輸出的電流，避免了負(fù)載中的部件在電壓不足的情況下的誤動作和損壞，無需電源在啟動時提供較大的輸出功率，無需大功率的變壓器和開關(guān)管，可減小體積、降低成本。
[0028]另外，本實(shí)施例通過設(shè)置電流限制單元，進(jìn)一步確保了開關(guān)電源在啟動瞬間輸出的電流不會過大。在根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例中，若通過分級啟動的方式即可使開關(guān)電源啟動瞬間輸出的電流低于所需的閾值電流，則也可以省略電流限制單元。
[0029]本實(shí)施例中，以兩個負(fù)載L1、L2為例，對根據(jù)本發(fā)明的負(fù)載分級啟動電路進(jìn)行了描述。但實(shí)際上，本發(fā)明的負(fù)載分級啟動電路還可以啟動兩個以上的負(fù)載，每個負(fù)載與開關(guān)電源DC之間具有一個電能控制單元。
[0030]本實(shí)施例中，每個電能控制單元E1、E2中具有各自的電流限制單元C1、C2，以防止開關(guān)電源DC在啟動過程中輸出的電流過大。在根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例中，多個電能控制單元也可以共用一個電流限制單元。例如如圖2所示，多個電能控制單元El、E2共用一個電流限制單元C，以防止開關(guān)電源DC在啟動過程中輸出的電流過大。
[0031]值得注意的是，在某些實(shí)施例中，當(dāng)開關(guān)單元S1、S2打開后，負(fù)載L1、L2被加電，從而負(fù)載可以啟動運(yùn)行。但是，在另外一些實(shí)施例中，向負(fù)載L1、L2上加電只是負(fù)載L1、L2啟動之前的先決條件，并不表示負(fù)載L1、L2已經(jīng)啟動。要完成負(fù)載L1、L2的啟動動作，除了要向負(fù)載L1、L2加電，還需要向負(fù)載L1、L2提供啟動信號。負(fù)載L1、L2在加電并接收到啟動信號后，才能真正啟動至工作狀態(tài)。負(fù)載L1、L2的啟動是由MCU控制的。MCU根據(jù)其中預(yù)先設(shè)定的優(yōu)先級，從高向低分級啟動各個負(fù)載。下文中將參照圖3，描述各個負(fù)載分級啟動的