一种断路器温度补偿保护电路及固态断路器的制作方法

本申请涉及断路器，尤其涉及一种断路器温度补偿保护电路及固态断路器。

背景技术：

1、随着光伏和储能等行业的发展，对于开关设备的寿命和速度要求越来越高。断路器作为电路中的主要保护设备，在电路故障出现时能够迅速断开电路，保护电器设备的运行安全。

2、固态断路器相对于传统断路器，具有使用寿命长，分断速度快的特点。半导体器件作为固态断路器中的主要开关器件，其特点是开关无电弧，体积小的优点，但同时也带来导通电阻大，发热量大等问题，当半导体器件中通过较大电流时，器件温度会快速上升，同时载流能力会降低，如果此时发生短路，器件的脉冲电流承受能力会大大下降，一旦关断不及时，就可能烧毁半导体器件，进而影响断路器稳定性及使用寿命。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例提供一种断路器温度补偿保护电路及固态断路器，可以实现在断路器中半导体器件温度升高后，准确的降低电流中断点，以实现对半导体器件的安全适用，提高断路器的稳定性。

2、第一方面，本申请实施例提供一种断路器温度补偿保护电路，包括：处理器、温度传感器、安全电压生成模块、电流采集模块、比较器、晶体管驱动模块和晶体管；

3、所述温度传感器，用于检测所述晶体管的温度；

4、所述处理器，用于根据所述温度获取断路器在当前所述温度下的最大承载电流，并根据所述最大承载电流确定所需安全电压值；

5、所述安全电压生成模块，用于产生对应大小的所述安全电压，并发送至所述比较器；

6、所述电流采集模块与所述比较器连接，所述电流采集模块用于采集所述断路器当前的电流，并转化为对应的实际电压后输入至所述比较器；

7、所述比较器，用于对所述实际电压和所述安全电压进行比对，若所述实际电压大于所述安全电压，触发所述晶体管驱动模块关断所述晶体管。

8、在一些实施例中，所述安全电压生成模块包括pwm信号转换模块、基准电压提供模块、减法器；

9、所述基准电压提供模块用于提供基准电压；

10、所述pwm信号转换模块与所述处理器连接，用于根据所述处理器的输出频率生成模拟电压；其中，所述输出频率根据所述基准电压和所述安全电压确定；

11、所述pwm信号转换模块和所述基准电压提供模块均与所述减法器连接，所述pwm信号转换模块和所述基准电压提供模块分别将所述模拟电压和所述基准电压发送至所述减法器；所述减法器根据所述模拟电压和所述基准电压输出所述安全电压给所述比较器；其中，所述安全电压为所述基准电压与所述模拟电压的差值。

12、在一些实施例中，所述pwm信号转换模块包括第一滤波电路和第二滤波电路；

13、所述第一滤波电路的一端与所述处理器连接；所述第一滤波电路的另一端与所述第二滤波电路连接；所述第二滤波电路的另一端连接至所述减法器。

14、在一些实施例中，所述第一滤波电路包括第一电阻和第一电容；所述第二滤波电路包括第二电阻和第二电容；

15、所述第一电阻和所述第二电阻串联；所述第一电阻与所述处理器连接；所述第二电阻与所述减法器连接；

16、所述第一电容一端连接至所述第一电阻和所述第二电阻的连接线上，所述第一电容的另一端接地；

17、所述第二电容一端连接至所述第二电阻与所述减法器的连接线上，所述第二电容的另一端接地。

18、在一些实施例中，所述减法器包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一运算放大器和第三电容；

19、所述第三电阻一端与所述pwm信号转换模块连接，用于接收所述pwm信号转换模块传输的所述模拟电压；所述第三电阻的另一端与所述第一运算放大器的反相输入端连接；

20、所述第四电阻与所述基准电压提供模块连接，用于接收所述基准电压提供模块传输的所述基准电压；所述第四电阻的另一端与所述第一运算放大器的同相输入端连接；

21、所述第五电阻的一端连接至所述第四电阻与所述第一运算放大器的连接线上；所述第五电阻的另一端接地；

22、所述第六电阻的一端连接至所述第三电阻与所述第一运算放大器的连接线上；所述第六电阻的另一端连接至所述运算放大器的输出线上；

23、所述第三电容一端连接至所述第一运算放大器的输出线上；所述第三电容的另一端接地；

24、所述第三电阻、所述第四电阻、所述第五电阻和所述第六电阻的阻值相同。

25、在一些实施例中，所述比较器包括第七电阻、第三滤波电路、第二运算放大器和第八电阻；

26、所述第七电阻的一端与所述减法器连接，所述第七电阻的另一端与所述第二运算放大器的反相输入端连接；

27、所述第三滤波电路的一端与所述电流采集模块连接；所述第三滤波电路的另一端与所述第二运算放大器的同相输入端连接；

28、所述第八电阻为上拉电阻，所述第八电阻的一端连接供电电压，另一端连接至所述第二运算放大器的输出线上。

29、在一些实施例中，所述第三滤波电路包括第九电阻和第四电容；

30、所述第九电阻的一端与所述电流采集模块连接，所述第九电阻的另一端与所述第二运算放大器的同相输入端连接；

31、所述第四电容一端连接至所述第九电阻与所述第二运算放大器的连接线上；所述第四电容的另一端接地。

32、在一些实施例中，所述晶体管驱动模块包括第十电阻、mos管和集成电路；

33、所述mos管的栅极与所述比较器的输出端连接；所述mos管的源极接地；所述第十电阻的一端连接至所述比较器与所述mos管的连接线上；所述第十电阻的另一端连接至所述mos管的接地线上；

34、所述mos管的漏极与所述集成电路连接。

35、在一些实施例中，所述处理器包括电压监测端；所述电压监测端连接至所述安全电压生成模块的输出线上，用于监测所述安全电压生成模块输出的电压是否等于所述安全电压值。

36、第二方面，本申请实施例提供一种固态断路器，包括：如上述的断路器温度补偿保护电路。

37、本申请的实施例具有如下有益效果：本申请通过温度传感器采集断路器半导体器件的温度，并传输给处理器，处理器根据半导体器件的温度，准确控制降低电流保护点，进而实现半导体器件温度越高，电流保护点越低的效果，保证半导体器件的安全适用，提高固态断路器的稳定性。

技术特征：

1.一种断路器温度补偿保护电路，其特征在于，包括：处理器、温度传感器、安全电压生成模块、电流采集模块、比较器、晶体管驱动模块和晶体管；

2.根据权利要求1所述的断路器温度补偿保护电路，其特征在于，所述安全电压生成模块包括pwm信号转换模块、基准电压提供模块、减法器；

3.根据权利要求2所述的断路器温度补偿保护电路，其特征在于，所述pwm信号转换模块包括第一滤波电路和第二滤波电路；

4.根据权利要求3所述的断路器温度补偿保护电路，其特征在于，所述第一滤波电路包括第一电阻和第一电容；所述第二滤波电路包括第二电阻和第二电容；

5.根据权利要求2所述的断路器温度补偿保护电路，其特征在于，所述减法器包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一运算放大器和第三电容；

6.根据权利要求2所述的断路器温度补偿保护电路，其特征在于，所述比较器包括第七电阻、第三滤波电路、第二运算放大器和第八电阻；

7.根据权利要求6所述的断路器温度补偿保护电路，其特征在于，所述第三滤波电路包括第九电阻和第四电容；

8.根据权利要求1所述的断路器温度补偿保护电路，其特征在于，所述晶体管驱动模块包括第十电阻、mos管和集成电路；

9.根据权利要求1所述的断路器温度补偿保护电路，其特征在于，所述处理器包括电压监测端；所述电压监测端连接至所述安全电压生成模块的输出线上，用于监测所述安全电压生成模块输出的电压是否等于所述安全电压值。

10.一种固态断路器，其特征在于，包括：如权利要求1-9任一项所述的断路器温度补偿保护电路。

技术总结本申请涉及断路器技术领域，公开了一种断路器温度补偿保护电路及固态断路器，包括：处理器、温度传感器、安全电压生成模块、电流采集模块、比较器和晶体管；温度传感器，用于检测晶体管的温度，并发送至处理器；处理器，用于根据温度获取断路器在当前温度下的最大承载电流，进而确定所需安全电压值；安全电压生成模块与处理器连接，用于生成安全电压，并发送至比较器；电流采集模块用于采集断路器当前的电流，输入至比较器；比较器，用于对实际电压和安全电压进行比对，若实际电压大于安全电压，控制关断晶体管。本申请可以实现在断路器中半导体器件温度升高后，准确的降低电流中断点，以实现对半导体器件的安全适用，提高断路器的稳定性。技术研发人员：沈国峰,王华峰,叶瑞容,沈立峰,徐丽玲,李辰霄,徐明,陈晓军,阳丹红受保护的技术使用者：浙江天正电气股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/27