本發(fā)明涉及低壓電器領(lǐng)域，更具體地說，涉及斷路器的控制器及其控制方法。

背景技術(shù)：

斷路器是配電系統(tǒng)中重要的保護電器。近年來，隨著低壓斷路器的應用要求不斷提高，對斷路器智能控制器的要求也越來越高，功能越來越復雜。不僅要求有基本的三段保護和接地故障保護，還要求有不平衡保護、中性線保護等附加保護。有些更要求有故障報警記錄查詢、開關(guān)量輸入/輸出(di/do)功能、接通電流脫扣器(mcr)功能、高設(shè)定值短路瞬動保護(hsisc)功能、通信功能等輔助功能。復雜多樣的功能給用戶帶來便利的同時，增加了斷路器智能控制器的功耗，提高了設(shè)計難度。同時，在斷路器，例如框架斷路器小型化的設(shè)計趨勢下，殼架等級會低至1000a，額定電流低至200a，這些較低的電流指標限定了速飽和線圈的供電能力，低功耗設(shè)計成為斷路器智能控制器的關(guān)鍵技術(shù)。

從斷路器合閘過程來看，若存在短路故障，無輔助電源時電子脫扣器啟動需要一定時間，此時斷路器短路接通電流無保護。有輔助電源時電子脫扣器工作正常，此時短路接通電流可以用短路瞬動或短延時來保護，但無法盡快地切除接通短路沖擊電流故障。為了彌補短路保護的缺陷，框架斷路器控制器需要增加高設(shè)定值短路瞬動保護(hsisc)功能和接通電流脫扣器(mcr)功能。通常，mcr/hsisc功能實現(xiàn)上，常規(guī)處理方式是采用硬件電路進行峰值判斷，當峰值超過mcr/hsisc的設(shè)定值時，觸發(fā)磁通動作，使斷路器斷開。

例如，申請?zhí)枮閏n201420242293.x的專利申請揭示了一種低壓斷路 器用智能控制器，包括一個或者多個互感器組件，均套接于低壓斷路器的一相母排上，該互感器組件包括矽鋼片和速飽和互感器，其兩端電氣連接形成環(huán)路結(jié)構(gòu)，環(huán)繞母排設(shè)置。通過這種設(shè)計，當有電流流過母排時，矽鋼片和速飽和互感器間就會產(chǎn)生感應電能，矽鋼片和速飽和互感器的公共端，也就是電能輸出單元的電能輸出端，通過出線孔與智能控制器中的電能接收電路連接，將感應電能傳輸至智能控制器中的微處理器和其它供電模塊，為智能控制器的各部分供電。cn201420242293.x在斷路器于正常工作最小電流情況下，有可能出現(xiàn)因功耗不匹配而造成控制器無法正常工作的現(xiàn)象，甚至導致作為電器保護和控制設(shè)備的智能斷路器失去保護功能。

申請?zhí)枮閏n200720058307.2的專利申請揭示了一種斷路器保護控制單元，包括斷路器本體、電流互感器ta、控制電路、蓄電池，斷路器本體與控制電路連接，電流互感器ta與控制電路和蓄電池彼此電連接，電流互感器ta通過控制電路向蓄電池充電，電流互感器ta和蓄電池向控制電路供電。cn200720058307.2采用蓄電池作為供電電源，電流互感器從主電路汲取的電力先充入蓄電池，再由蓄電池和電流互感器共同構(gòu)成的回路控制裝置向斷路器的控制器供電，當流過斷路器的電流較大時由電流互感器供電，當流過斷路器的電流較小時由蓄電池供電。但是這種技術(shù)存在一種缺憾，即蓄電池的容量大則體積也大，無法順應框架小型化設(shè)計趨勢。另外，當框架斷路器遇到庫存較長時間的情況下，電池的使用壽命有限，頻繁的更換會增加維護難度與成本。

申請?zhí)枮閏n200810039739.8的專利申請揭示了一種斷路器的mcr保護方法，本方法判斷mcr信號是否有效，如有效，置mcr有效標志，并計時，如計時大于100ms則清mcr有效標志，如mcr信號無效，則清mcr有效標志；判斷mcr標志是否有效，如有效，判斷采樣數(shù)據(jù)是否大于mcr門限值，如是，mcr過門限次數(shù)加1，如果mcr過門限次數(shù)大于4次，則斷路器跳閘。如果采樣數(shù)據(jù)小于mcr門限值，則mcr過門限次數(shù)減1，直至減到0為止。cn200810039739.8的缺陷在于判斷mcr 信號是否有效依賴于控制器啟動，但速飽和線圈電流供電時控制器啟動時間較長，造成該方法的mcr保護響應慢。

申請?zhí)枮閏n201310428241.1的專利申請揭示了一種含儲能檢測和判斷功能的快速mcr智能控制器，其特征在于：包括有mcr控制單元，數(shù)據(jù)采集、運算、處理控制單元，互感器，速飽和互感器供電單元和致動器，數(shù)據(jù)采集、運算、處理控制單元與mcr控制單元的輸出是或的關(guān)系，兩者只要任一個輸出高電平就能使致動器的脫扣線圈動作，采用上述方案，本發(fā)明提供一種儲能電壓比較和判斷單元，在速飽和互感器供電單元所設(shè)計了儲能電壓比較和判斷單元，速飽和互感器供電單元所設(shè)計的電壓比較和判斷單元的新型的含儲能檢測和判斷功能的快速智能控制器。cn201310428241.1采用硬件判斷方式，存在硬件峰值判斷方式不可靠及實現(xiàn)成本高的缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提出一種斷路器的控制器和控制方法，能以更低的成本和更高的效率實現(xiàn)mcr/hsisc功能。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，提出一種斷路器的控制器的控制方法，包括：

s102、數(shù)據(jù)讀取與信號檢測步驟，從快速讀取存儲器讀取數(shù)據(jù)，通過mcr/hsisc檢測電路檢測mcr/hsisc狀態(tài)信號；

s104、功能選擇步驟，選擇執(zhí)行mcr功能還是hsisc功能，該選擇是基于mcr/hsisc信號是否存在跳變而做出，如果執(zhí)行mcr功能能夠則進入步驟s106，如果執(zhí)行hsisc功能則進入步驟s108；

s106、執(zhí)行mcr功能，啟動定時器并執(zhí)行mcr功能，如果滿足mcr功能的執(zhí)行條件并實施脫扣，則過程結(jié)束，如果在執(zhí)行過程中遇到終止條件，則過程結(jié)束，如果定時器定時時間到達而過程仍未結(jié)束，則終止執(zhí)行步驟s106轉(zhuǎn)而執(zhí)行步驟s108；

s108、執(zhí)行hsisc功能，執(zhí)行hsisc功能，如果滿足hsisc功能 的執(zhí)行條件并實施脫扣，則過程結(jié)束。如果在執(zhí)行過程中遇到終止條件，則過程結(jié)束。

在一個實施例中，實施脫扣時還包括向快速寫入存儲器寫入數(shù)據(jù)的過程，寫入的數(shù)據(jù)是與脫扣相關(guān)的數(shù)據(jù)。

在一個實施例中，數(shù)據(jù)讀取與信號檢測步驟的執(zhí)行時間為2ms～3ms。

在一個實施例中，快速讀取存儲器是flash存儲器?？焖賹懭氪鎯ζ魇莈eprom存儲器。mcr/hsisc檢測電路包括光耦器件。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提出一種斷路器的控制器，包括：單片機控制電路以及于單片機控制電路連接的接口電路、mcr/hsisc檢測電路、信號采集電路、數(shù)據(jù)存儲電路、液晶顯示電路、鍵盤操作電路、通信電路、動作電路，還包括電源電路，電源電路連接到上述各個電路為所述電路供電；

其中數(shù)據(jù)存儲電路包括快速讀取存儲器和快速寫入存儲器；

單片機控制電路啟動后從快速讀取存儲器讀取數(shù)據(jù)并通過mcr/hsisc檢測電路檢測mcr/hsisc狀態(tài)信號，選擇執(zhí)行mcr功能或者hsisc功能，在滿足執(zhí)行條件時發(fā)出脫扣指令由動作電路執(zhí)行脫扣動作。

在一個實施例中，單片機控制電路在發(fā)出脫扣指令后還向快速寫入存儲器寫入數(shù)據(jù)，寫入的數(shù)據(jù)是與脫扣相關(guān)的數(shù)據(jù)。

在一個實施例中，快速讀取存儲器是flash存儲器?？焖賹懭氪鎯ζ魇莈eprom存儲器。

在一個實施例中，mcr/hsisc檢測電路包括光耦器件。

在一個實施例中，電源電路是速飽和電源，該電源電路包括速飽和反饋電路、升壓電路和降壓電路。速飽和反饋電路在速飽和電源的輸出電壓過大時切斷輸出電壓。升壓電路和降壓電路調(diào)節(jié)輸出電壓至設(shè)定值。

在一個實施例中，該控制器還包括rtc電源電路，rtc電源電路連接至各個電路提供實時時鐘。

本發(fā)明的斷路器的控制器及控制方法采用軟件方式實現(xiàn)mcr/hsisc功能，在實現(xiàn)成本和檢測穩(wěn)定性上都具有優(yōu)勢，該控制器具備mcr/hsisc檢測電路和快速讀寫的存儲器電路，能夠?qū)崿F(xiàn)控制器的快速啟動和失電前的快速寫入。

附圖說明

本發(fā)明上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢將通過下面結(jié)合附圖和實施例的描述而變的更加明顯，在附圖中相同的附圖標記始終表示相同的特征，其中：

圖1揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的斷路器的控制器的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2a和圖2b揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的斷路器的控制器中液晶顯示電路的電路圖。

圖3揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的斷路器的控制器中電源電路的部分電路結(jié)構(gòu)圖。

圖4揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的斷路器的控制器中電源電路的部分電路結(jié)構(gòu)圖。

圖5a和圖5b揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的斷路器的控制器中電源電路的部分電路結(jié)構(gòu)圖。

圖6a和圖6b揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的斷路器的控制器中電源電路的部分電路結(jié)構(gòu)圖。

圖7揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的斷路器的控制器中電源電路的部分電路結(jié)構(gòu)圖。

圖8揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的斷路器的控制器中rtc電源電路的電路結(jié)構(gòu)圖。

圖9揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的斷路器的控制器中進行mcr/hsisc狀態(tài)檢測的檢測電路的電路結(jié)構(gòu)圖。

圖10揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的斷路器的控制方法的流程框圖， 該控制方法以軟件實現(xiàn)mcr/hsisc功能。

圖11揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的斷路器的控制方法的具體實現(xiàn)過程。

具體實施方式

參考圖1所示，圖1揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的斷路器的控制器的結(jié)構(gòu)框圖。該斷路器的控制器包括：接口電路101、mcr/hsisc檢測電路102、信號采集電路103、單片機控制電路105、數(shù)據(jù)存儲電路109、液晶顯示電路106、鍵盤操作電路107、通信電路108、動作電路104、電源電路110和rtc電源電路111。其中接口電路101、mcr/hsisc檢測電路102、信號采集電路103、數(shù)據(jù)存儲電路109、液晶顯示電路106、鍵盤操作電路107、通信電路108和動作電路104都連接到單片機控制電路105，單片機控制電路105與上述各個電路進行數(shù)據(jù)交換并控制上述電路。電源電路110連接到上述各個電路以提供電源。rtc電源電路111連接到上述各個電路提供實時時鐘。

接口電路101包括通信用接口、外部io信號接口。

mcr/hsisc檢測電路102用于檢測斷路器，比如框架斷路器的分合狀態(tài)或故障狀態(tài)，后面會詳細介紹mcr/hsisc檢測電路102的具體電路。

信號采集電路103用于采集斷路器中的互感器的電流信號，并將電流信號進行調(diào)理，將電流信號進行放大以提高檢測精度。對于較大的電流信號，信號采集電路103進行一級放大，對于較小的電流信號，信號采集電路103進行兩級放大。

鍵盤操作電路107連接到操作鍵盤，操作鍵盤上具有操作按鈕或操作開關(guān)，例如實現(xiàn)參數(shù)查看及微調(diào)功能的按鈕，以及實現(xiàn)快速保護整定值設(shè)定的旋碼開關(guān)電路。

動作電路104是單片機控制電路105的輸出端。動作電路104的后級接磁通部件，通過磁通部件驅(qū)動磁通在線檢測電路。動作電路104自身可 實現(xiàn)脫扣動作，磁通在線檢測電路實現(xiàn)磁通在線檢測功能。

電源電路110為上述各個電路提供工作電源。

rtc電源電路111提供實時時鐘電源，為各個電路提供實時時鐘。

通信電路108包括兩路通信，第一路通信為物理鏈路，通過rs485接口與外部通信。第二路通信為設(shè)備調(diào)試測試用通信口，根據(jù)用戶需要可采用rs485接口形式或者usb外部接口形式。

數(shù)據(jù)存儲電路109用于保存斷路器的報警或者脫扣記錄。在一個實施例中，數(shù)據(jù)存儲電路109包括雙存儲器，分別是快速讀取存儲器和快速寫入存儲器?？焖僮x取存儲器是flash存儲器，快速寫入存儲器是eeprom存儲器。flash存儲器中存儲極少數(shù)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)是系統(tǒng)啟動上電時必要的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)存儲在flash中有利于在系統(tǒng)上電后能在很短的時間內(nèi)從flash中讀取這些數(shù)據(jù)完成啟動，然后盡快進入軟件控制程序進行mcr/hsisc功能。eeprom用于實現(xiàn)快速寫入，例如速飽和供電并且產(chǎn)生故障時間等。eeprom實現(xiàn)脫扣過程中的快速寫入數(shù)據(jù)記錄。利用上述flash+eeprom組成的快速讀取存儲器和快速寫入存儲器的組合，能夠?qū)崿F(xiàn)微妙級的數(shù)據(jù)讀取和毫秒級的數(shù)據(jù)寫入，滿足控制器快速響應啟動mcr/hsisc功能、掉電數(shù)據(jù)快速寫入的要求。

液晶顯示電路106用于查看控制器運行狀態(tài)以及過程參數(shù)。液晶顯示電路106中包括液晶顯示屏。在一個實施例中，液晶顯示屏采用工業(yè)超寬溫tn型6位筆段式lcd液晶屏。該中液晶顯示屏外加驅(qū)動電路的正常工作電流只有十幾ua，與常規(guī)的七段數(shù)碼管方案或者點陣式液晶相比較，工作電流大大降低，能夠達到降低液晶顯示屏功耗的目的。此外，為增強顯示效果，一般都會給液晶顯示屏加配背光燈，通常液晶顯示屏的背光燈動作電流一般需要2ma左右。當斷路器的回路電流較小時，速飽和供電能力較弱，一方面會導致背光源閃爍的現(xiàn)象而影響視覺效果，另一方面在速飽和供電能力較弱的情況下，應當首先滿足其他功能緊要的電路的供電以滿足保護要求，盡可能降低其他輔助功能的耗電。該液晶顯示電路106依靠 程序監(jiān)控電源電壓、監(jiān)控回路電流，當回路電流小于設(shè)定值時，則關(guān)閉背光源，這樣一來避免了背光源的閃爍，二來在速飽和供電能力較弱時，這樣的處理能為確保其他功能緊要的電路(比如信號采集電路、動作電路)的供電。

圖2a和圖2b揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的斷路器的控制器中液晶顯示電路的電路圖，其中圖2a揭示了液晶顯示電路的第一芯片，圖2b揭示了液晶顯示電路的第二芯片。液晶顯示電路106包括兩塊芯片，分別是第一芯片u3和第二芯片u4。第一芯片u3可采用ht1621芯片，第一芯片u3是驅(qū)動芯片。第二芯片u4可采用lcd_tn芯片，第二芯片u4是液晶顯示屏的顯示芯片。第一芯片u3中的1號～8號管腳，圖中標記為seg7～seg0，以及43號～48號管腳，圖中標記為seg13～seg8，分別與第二芯片u4中的5號～18號管腳，圖中標記為seg0～seg13連接。連接的方式為管腳一一對應，具有相同seg編號的管腳互相連接。例如，u3的1號管腳seg7連接到u4的12號管腳seg7。第一芯片u3的21號～24號管腳，圖中標記為com0～com3，分別與第二芯片u4中的1號～4號管腳，圖中標記為com0～com3連接。連接的方式為管腳一一對應，具有相同com編號的管腳互相連接。例如，u3的21號管腳com0連接到u4的1號管腳com0。第一芯片u3的9號管腳cs、11號管腳wr和12號管腳data作為控制端，該三個控制端分別連接到液晶顯示屏的cpu的輸入輸出(i/o)狀態(tài)位：pa0、pa1和pa4，在圖2a中，cpu的輸入輸出(i/o)狀態(tài)位分別被標記為lcd_cs(連接到9號管腳)、lcd_wr(連接到11號管腳)和lcd_data(連接到12號管腳)。第一芯片u3的10號管腳rd、16號管腳vlcd和17號管腳vdd連接到3.3v直流電源vcc3.3。如圖2a所示，10號管腳rd和17號管腳vdd是直接連接到3.3v直流電源vcc3.3，16號管腳vlcd通過限流電阻r12連接到vcc3.3。vcc3.3通過隔離電容c9接地gnd。第一芯片u3的13號管腳vss接地。第一芯片u3中的其余管腳不使用，不做連接，在圖 中用“×”表示。

電源電路110為各個電路提供工作電源。電源電路110需要考慮的因素包括：改進速飽和電源供電能力，使得斷路器的回路電流較小時也能夠產(chǎn)生工作電壓。在電源電路中提供升壓/降壓功能，在斷路器的回路電流異常時能夠維持工作電壓在正常范圍內(nèi)，確?？刂破髡９ぷ?。具體而言，電源電路110需要依靠速飽和電源來產(chǎn)生5.0v直流電源、3.3v直流電源和磁通工作電源。

圖3揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的斷路器的控制器中電源電路的部分電路結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，在該部分電路結(jié)構(gòu)中，具有三路輸入，分別為測試端口輸入test_pwr，附加電源輸入ap+、ap-，速飽和電源輸入pa-b-c。測試端口輸入test_pwr的輸入電壓為+24v，測試端口輸入test_pw通過二極管整流后連接到磁通輸出電源ct_power。二極管d4、d5是示例的整流二極管。附加電源輸入ap+、ap-通過轉(zhuǎn)接板輸入附加電源，電壓也是+24v。附加電源輸入ap+、ap-通過整流橋和二極管整流后連接到磁通輸出電源ct_power。在圖示的實施例中，由四個二極管構(gòu)成整流橋，d6是示例的二極管。設(shè)置整流橋后能有效防止電源正負極插反。

速飽和電源輸入pa-b-c連接到速飽和反饋電路，速飽和反饋電路由晶閘管v1、比較器u6、基準電壓芯片vz1以及輔助電路組成。晶閘管v1的型號為std60nf06。比較器u6型號為lm211d?；鶞孰妷盒酒瑅z1的型號為lm4040c25，產(chǎn)生+2.5v的基準電壓。輔助電路包括電阻和電容，其中電阻r16、r18、r19、r20、r21、r22、r23為比較器u6的比例電阻，電容c12、c13、c14、c15、c16、c17為電源去耦濾波電容。速飽和電源輸入pa-b-c經(jīng)過二極管(例如圖示的二極管d6、d10)整流后，一方面連接到兩路輸出電源：輸出電源power和磁通輸出電源ct_power為后續(xù)電路或器件供電，另一方面接到晶閘管v1、比較器u6上。當輸出電壓過大時，比較器u6送出信號，使得晶閘管v1導通， 此時兩路輸出電源power和ct_power的供電將被切斷，以免損壞后續(xù)電路?；鶞孰妷盒酒瑅z1為比較器u6提供基準電壓。需要說明的是，速飽和反饋電路的作用是利用比較器判斷速飽和電源的輸出電壓是否過大，在過大的情況下使得開關(guān)器件，例如晶閘管導通，以起到保護的作用。圖3所示的是速飽和反饋電路的一種具體實現(xiàn)方式，但該具體電路不應作為對本發(fā)明的限制。

圖4揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的斷路器的控制器中電源電路的部分電路結(jié)構(gòu)圖。圖4是產(chǎn)生5v直流電源vcc5.0和磁通輸出電源ct_power所需要的動作電壓的連接原理圖。在圖4所示的電路結(jié)構(gòu)中，包括電源模塊m2、匹配電阻、二極管和去耦濾波電容。在圖4中，電源模塊m2的1號管腳vin連接到power，該power即為圖3所示的電路中的其中一路輸出電源power。電源模塊m2的2號管腳gnd接地。電源模塊m2的3號管腳vccon的連接后面會描述。電阻r14和r15是匹配電阻，電阻r14連接在電源模塊m2的4號管腳vccfb和5v直流電源vcc5.0之間。電源模塊m2的5號管腳vccout與5v直流電源vcc5.0連接。電容c10和c11是去耦濾波電容。去耦濾波電容c11連接在5v直流電源vcc5.0和地gnd之間，c11的負極接地。電源模塊m2的6號管腳gnd接地。電源模塊m2的7號管腳vupon的連接后面會描述。電源模塊m2的8號管腳vupfb通過匹配電阻r15連接到二極管d7，再經(jīng)由二極管d7連接到磁通輸出電源ct_power。電源模塊m2的9號管腳vupout與二極管d7連接。電源模塊m2的10號管腳gnd接地。去耦濾波電容c10連接在二極管d7和地gnd之間，c10的負極接地。同樣的，圖4所示的一種具體實現(xiàn)方式，但該具體電路不應作為對本發(fā)明的限制。

如前面所述的，為了在斷路器的回路電流異常時能夠維持工作電壓在正常范圍內(nèi)，在電源電路中提供升壓/降壓功能。電源模塊m2的電路中包括了降壓電路和升壓電路。圖5a和圖5b揭示了降壓電路的電路結(jié)構(gòu)圖。 圖6a和圖6b揭示了升壓電路的電路結(jié)構(gòu)圖。

參考圖6a和圖6b，升壓電路包括接線端子j4(如圖6b所示)和升壓轉(zhuǎn)換電路(如圖6a所示)。接線端子j4的1號～4號管腳與圖4中電源模塊m2的7號～10號管腳相對應。接線端子j4的型號為sip4，1號～4號管腳分別為：vupon(1號管腳)、vupfb(2號管腳)、vupout(3號管腳)和gnd(4號管腳)，對應電源模塊m2的vupon(7號管腳)、vupfb(8號管腳)、vupout(9號管腳)和gnd(10號管腳)，一一對應連接。圖6a所示的轉(zhuǎn)換電路包括電阻r28～r31，電容c26～c28，二極管d12，電感l(wèi)5，電源芯片u8(型號ncp3064b)。電阻中的r30、r31為限流電阻，電阻r29為電流保護電路串接電阻，電阻r28為磁通輸出電源ct_power的匹配電阻，電容c26、電感l(wèi)5、二極管d12為升壓型開關(guān)電路，電容c28為震蕩電容。電阻r28的一端接電源芯片u8的5號腳in和接線端子j4的2號腳vupfb，電阻r28的另一端接地。二極管d12的一端接電容c26的一端和接線端子j4的3號腳vupout，二極管d12的另一端接電感l(wèi)5的一端和電源芯片u8的1號腳swcoll。電感l(wèi)5的另一端接電阻r29的一端和電源芯片u8的7號腳ipk，電阻r29的另一端接電阻r30的一端、電源芯片u8的6號腳vcc(圖中所示通過接口vin連接)以及接線端子j3的1號腳vin(參考圖5b中的接線端子j3)。電阻r30的另一端和電源芯片u8的8號腳drvcoll、電容c27的一端、電阻r31的一端以及接線端子j4的1號腳vupon連接。電容c28的一端接電源芯片u8的3號腳timcap。電容c26、c27、c28、電阻r28、r31、電源芯片u8的4號腳gnd共同接地。電源芯片u8的2號管腳swem接地gnd。

參考圖5a和圖5b，降壓電路包括接線端子j3(如圖5b所示)和轉(zhuǎn)換電路(如圖5a所示)。接線端子j3的2號和6號管腳接地gnd，1號、3號～5號管腳與圖4中電源模塊m2的1號、3號～5號管腳相對應。接線端子j3的型號為sip6，1號～6號管腳分別為：vin(1號管腳)、gnd (2號和6號管腳)、vccon(3號管腳)、vccfb(4號管腳)和vccout(5號管腳)。其中1號、3號～5號管腳對應電源模塊m2的vin(1號管腳)vccon(3號管腳)、vccfb(4號管腳)和vccout(5號管腳)，一一對應連接。圖5a所示的降壓轉(zhuǎn)換電路包括電阻r24～r37，電容c24～c25，二極管d11，電感l(wèi)4，電源芯片u7(型號同樣為ncp3064b)。電源芯片u7的1號管腳swcoll與7號管腳ipk連接，1號管腳swcoll還通過電阻r26連接到接線端子j3的1號管腳vin，通過vin還連接到圖6a所示的電源芯片u8的6號管腳。電源芯片u7的2號管腳swem連接到電感l(wèi)4的一端、二極管d11的一端。電桿l4的另一端連接接線端子j3的5號管腳vccout。二極管d11的另一端接地。電源芯片u7的3號管腳timcap通過電容c24接地。電源芯片u7的4號管腳gnd接地。電源芯片u7的5號管腳in連接到接線端子j3的4號管腳vccfb，還通過電阻27和電容c25連接到接線端子j3的5號管腳vccout。電源芯片u7的6號管腳vcc連接到接線端子j3的1號管腳vin。電源芯片u7的8號管腳drvcoll連接到接線端子j3的3號管腳vccon，還通過電阻r25接地，通過電阻r24連接到接線端子j3的1號管腳vin。

同樣的，圖5a、5b、6a、6b所示的僅僅是升壓電路或者降壓電路的一種具體實現(xiàn)方式，但該具體電路不應作為對本發(fā)明的限制。

圖7揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的斷路器的控制器中電源電路的部分電路結(jié)構(gòu)圖，圖7是產(chǎn)生3.3v直流電源vcc3.3的連接原理圖。該部分電路包括包括電阻r17、電容c18-c23、電感l(wèi)3、電源芯片u5(型號為reg1117-33)。電阻r17為限流電阻，電容c18-c23去耦濾波電容，電感l(wèi)3為續(xù)流電感。電阻r17一端接5.0v直流電源vcc5.0(來自圖4的電路)，電阻r17另一端接電容c18的一端、c23的一端、電源芯片u5的3號管腳vin。電感l(wèi)3的一端接3.3v直流電源vcc3.3、電容c19的一端、c20的一端，電感l(wèi)3的另一端接電容c21的一端、c22的一端、電源芯片u5的2號管腳vo和4號管腳vout。電容c18-c23的另一端、 電源芯片u5的1號腳gnd共同接地。圖7所示的一種具體實現(xiàn)方式，但該具體電路不應作為對本發(fā)明的限制。

上述的液晶顯示電路106和電源電路110共同體現(xiàn)了本發(fā)明的“低功耗”設(shè)計。一方面，電源電路110提升了速飽和電源的供電能力，并且具備升壓電路和降壓電路能夠在速飽和電源電壓較低時升壓電路將磁通電壓升至其安全動作電壓。另一方面，降低了電路器件的功耗。液晶顯示電路中的液晶顯示屏選用工業(yè)超寬溫tn型6位筆段式lcd液晶屏，外加驅(qū)動電路其正常工作電流只有十幾ua，與常規(guī)的七段數(shù)碼管方案或者點陣式液晶，工作電流大大降低。當斷路器回路電流較小而速飽和供電能力較弱時，關(guān)閉背光源，一來避免了背光源的閃爍，二來首先確保為其他功能緊要的電路供電。單片機控制電路也選擇低功耗中等容量cortexm0內(nèi)核的32位微控制器stm32f051r8t6。

圖8揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的斷路器的控制器中rtc電源電路的電路結(jié)構(gòu)圖。rtc電源電路(實時時鐘電源電路)包括電阻r1、二極管d20、電容c1、紐扣電池mjp1(型號ms920se)。電阻r1為限流電阻，電容c1為儲能電容。電阻r1的一端接3.3v直流電源vcc3.3，電阻r1的另一端接二極管d20的1號端(圖中標記為201)。電容c1的一端接cpu的vbat管腳、二極管d20的3號端(圖中標記為203)。紐扣電池mjp1的一端(正極)接二極管d20的2號端(圖中標記為202)。電容c1、紐扣電池mjp1的另一端(負極)共同接地gnd。圖8所示的一種具體實現(xiàn)方式，但該具體電路不應作為對本發(fā)明的限制。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，mcr/hsisc功能由軟件實現(xiàn)。mcr/hsisc具體而言包括mcr功能，即接通電流脫扣器功能和hsisc功能，即高設(shè)定值短路瞬動保護功能。在實現(xiàn)過程中，mcr功能作用時間區(qū)間為斷路器由斷開變?yōu)殚]合后的100ms，在超過100ms之后進入hsisc功能。所以mcr/hsisc的軟件實現(xiàn)時還存在一個依據(jù)開關(guān)狀態(tài)選擇性開啟或者關(guān)閉mcr或者hsisc功能的問題。圖1所示的結(jié)構(gòu)框圖中的mcr/hsisc檢 測電路102即用于實現(xiàn)上述的功能。圖9揭示了進行上述mcr/hsisc狀態(tài)檢測的檢測電路的電路結(jié)構(gòu)圖。該檢測電路包括光耦器件iso1，型號為tlp181。光耦器件iso1由電源輸出power和3.3v直流電源vcc3.3供電。具體而言，光耦器件iso1的1號管腳通過電阻r11連接到power，光耦器件iso1的3號管腳連接到vcc3.3，光耦器件iso1的4號管腳通過電阻r13接地，電容c8跨接在光耦器件iso1的1號和2號管腳之間。電阻r11、r13和電容c8進行穩(wěn)壓及濾波。分合狀態(tài)信號co_input輸入光耦器件iso1的2號管腳。經(jīng)光耦器件iso1隔離后輸出給cpu的i/o狀態(tài)位，在圖示的實施例中，通過iso1的3號管腳輸出state_co信號。在一個實施例中，cpu采用32位微控制器stm32f051r8t6芯片，由i/o狀態(tài)位pa15接收上述輸出信號。

圖10揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的斷路器的控制方法的流程圖，該控制方法以軟件實現(xiàn)mcr/hsisc功能。該方法可以基于圖1所示的斷路器的控制器實現(xiàn)。如圖10所示，該控制方法包括如下的過程：

s102、數(shù)據(jù)讀取與信號檢測步驟。在該步驟中，進行flash數(shù)據(jù)的讀取與處理，并通過檢測電路(如圖9所示)檢測mcr/hsisc狀態(tài)信號(即state_co信號)。在一個實施例中，圖1所示的斷路器的控制器的數(shù)據(jù)存儲電路109中包括flash存儲器和eeprom存儲器。flash存儲器作為快速存儲器可以實現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)讀取，由此能夠?qū)崿F(xiàn)控制器在上電后的快速啟動。在一個實施例中，步驟s102的執(zhí)行僅需要2ms～3ms的時間。從flash存儲器中少量關(guān)鍵數(shù)據(jù)的耗時為微妙級，通過mcr/hsisc檢測電路獲取mcr/hsisc狀態(tài)信號的時間也很短?？刂破髂茉?ms～3ms的時間內(nèi)完成步驟s102的過程并進入到后續(xù)步驟，即啟動mcr/hsisc功能。

s104、功能選擇步驟。在該步驟中，選擇執(zhí)行mcr功能還是hsisc功能。該選擇是基于mcr/hsisc信號是否存在跳變而做出。根據(jù)該步驟的執(zhí)行結(jié)果，如果執(zhí)行mcr功能能夠則進入步驟s106，如果執(zhí)行hsisc功能則進入步驟s108。

s106、執(zhí)行mcr功能。在該步驟中，啟動定時器并執(zhí)行mcr功能。如果滿足mcr功能的執(zhí)行條件并實施脫扣，則過程結(jié)束。如果在執(zhí)行過程中遇到終止條件，則過程結(jié)束。如果定時器定時時間到達而過程仍未結(jié)束，則終止執(zhí)行步驟s106轉(zhuǎn)而執(zhí)行步驟s108。

s108、執(zhí)行hsisc功能。在該步驟中，執(zhí)行hsisc功能。如果滿足hsisc功能的執(zhí)行條件并實施脫扣，則過程結(jié)束。如果在執(zhí)行過程中遇到終止條件，則過程結(jié)束。

此處需要說明，雖然在圖中沒有示出，實施脫扣步驟后還包括向快速寫入存儲器，即eeprom存儲器寫入數(shù)據(jù)的過程。在一個實施例中，在脫扣指令發(fā)出后至控制器完全失電之前有15ms-30ms的時間(該時間段并非是斷路器分斷時間，是指電路斷開后控制器的電壓下降至操作電壓之前的時間段)，在這段時間內(nèi)，eerpom可以完成數(shù)據(jù)寫入，記錄脫扣過程的相關(guān)數(shù)據(jù)。

圖11揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的斷路器的控制方法的具體實現(xiàn)過程。如圖11所示，該具體實現(xiàn)的過程如下：

flash數(shù)據(jù)讀入與處理。

檢測電路檢測mcr/hsisc信號。

判斷mcr/hsisc信號是否存在跳變，若是則進入分支一，若否則進入分支二。

分支一中(跳變判斷為是)，繼續(xù)判斷信號跳變時開關(guān)有無由分到合的過程。若否，則過程結(jié)束。若是，則繼續(xù)判斷mcr功能是否開啟。

如果mcr功能沒有開啟，則過程結(jié)束。

如果mcr功能開啟，則啟動100ms定時器。

判斷mcr定時器是否到達100ms，定時器未到100ms時(即定時器未到100ms判斷為是)，則判斷采樣值經(jīng)數(shù)值化處理后的值是否大于mcr設(shè)定安培值。若否，則返回再次判斷定時器時間是否到達100ms以及判斷采樣值經(jīng)數(shù)值化處理后的值是否大于mcr設(shè)定安培值。

若是，即采樣值經(jīng)數(shù)值化處理后的值是否大于mcr設(shè)定安培值，則mcr計數(shù)器加一。

判斷mcr計數(shù)器數(shù)值是否大于3，若是，發(fā)出脫扣指令，之后過程結(jié)束。若否，返回判斷采樣值經(jīng)數(shù)值化處理后的值是否大于mcr設(shè)定安培值。

如果在定時器100ms的定時時間到達時過程依舊沒有結(jié)束，則轉(zhuǎn)入下面的分支二執(zhí)行。

分支二中(跳變判斷為否)，則判斷mcr/hsisc信號指示當前開關(guān)是否為合，若否，則過程結(jié)束。

若是，即mcr/hsisc信號指示當前開關(guān)為合，則判斷hsisc功能是否開啟，若否，則結(jié)束。

判斷hsisc功能是否開啟，若是，則判斷采樣值經(jīng)數(shù)值化處理后的值是否大于hsisc設(shè)定安培值，若否，則過程結(jié)束。

判斷采樣值經(jīng)數(shù)值化處理后的值是否大于hsisc設(shè)定安培值，若是，hsisc計數(shù)器加一。

判斷hsisc計數(shù)器數(shù)值是否大于3，若是，發(fā)出脫扣指令，之后過程結(jié)束。若否，則返回判斷采樣值經(jīng)數(shù)值化處理后的值是否大于hsisc設(shè)定安培值。

同樣的，雖然在圖中沒有示出，但在脫扣指令發(fā)出后，還有向eerpom寫入數(shù)據(jù)的過程。

本發(fā)明的斷路器的控制器及控制方法采用軟件方式實現(xiàn)mcr/hsisc功能，在實現(xiàn)成本和檢測穩(wěn)定性上都具有優(yōu)勢，該控制器具備mcr/hsisc檢測電路和快速讀寫的存儲器電路，能夠?qū)崿F(xiàn)控制器的快速啟動和失電前的快速寫入。

上述實施例是提供給熟悉本領(lǐng)域內(nèi)的人員來實現(xiàn)或使用本發(fā)明的，熟悉本領(lǐng)域的人員可在不脫離本發(fā)明的發(fā)明思想的情況下，對上述實施例做出種種修改或變化，因而本發(fā)明的保護范圍并不被上述實施例所限，而應 該是符合權(quán)利要求書提到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。