高安全系數的漏電保護器電路設計

　　隨著(zhù)漏電斷路器使用推廣及人民生活水平提高，家用電器等設備增加，而家用電器普遍存在感性負載和容性負載，這些負載在使用中易產(chǎn)生感應電動(dòng)勢、浪涌電壓以及沖擊電流，從而要求漏電斷路器對抗浪涌電壓、沖擊電流等干擾的能力越來(lái)越強，使漏電斷路器在各種情況下能可靠使用，確保漏電斷路器不出現誤跳和失效現象。

　　1.漏電芯片電源部分

　　最新的國家標準GB16917.1-2014（帶過(guò)載電流保護的漏電斷路器標準）中規定，對于應用于三相四線(xiàn)制中的漏電保護器，當其中任意兩相發(fā)生斷相的故障且此時(shí)線(xiàn)路中存在漏電流，若該漏電流達到漏電保護器的整定動(dòng)作電流值IΔn，那么漏電保護器必須可靠脫扣，能夠發(fā)揮保護功能。針對這一標準，漏電保護器的整流部分，通常采用全橋整流就能滿(mǎn)足要求，只要考慮整流二極管的反向耐壓值能滿(mǎn)足EMC方面的試驗要求。若采用集成芯片如54123方案，那么芯片8腳需要并聯(lián)鉭電容和X7R封裝電容，起到整流后濾波和抗高頻干擾的作用，這樣芯片54123才能工作在較理想的狀態(tài)。同時(shí)國家標準GB16917.1-2014中規定了：若漏電保護器的整定漏電動(dòng)作電流小于等于30mA，則該漏電保護器需要滿(mǎn)足50V動(dòng)作特性。

　　50V動(dòng)作特性：當漏電保護器RCBO處于閉合位置時(shí)切斷電源，RCBO不應分斷；緊接著(zhù)在電源端施加50V電壓，對RCBO某一極突加IΔn，RCBO應脫扣。為了滿(mǎn)足這個(gè)動(dòng)作特性，就要合適的選擇芯片54123的電源腳的降壓電阻，使得當電源端電壓為交流50V時(shí)，經(jīng)過(guò)整流濾波之后芯片54123的電源電壓在其數據手冊規定范圍內（最小值為12V，通常需要16V）。經(jīng)過(guò)這兩個(gè)步驟，應該說(shuō)漏電集成芯片的電源端是比較理想的，如果PCB空間充足情況下還可在電源引腳和地之間并聯(lián)一個(gè)穩壓管。

　　2.可控硅觸發(fā)部分

　　斷路器三相同時(shí)通電時(shí)，經(jīng)過(guò)全橋整流之后加在可控硅兩端的直流電壓超過(guò)500V，對單個(gè)可控硅的參數要求非常高，目前主流產(chǎn)品都是采用雙硅串聯(lián)的電路，以此降低單個(gè)可控硅兩端的直流電壓，提高可控硅觸發(fā)電路的可靠性和穩定性?，F有技術(shù)采用的雙硅串聯(lián)電路如下圖所示，只是簡(jiǎn)單的把兩個(gè)可控硅串聯(lián)起來(lái)，當漏電IC芯片檢測到漏電信號達到跳閘閾值時(shí)，跳閘信號輸出引腳輸出高電平，可控硅SCR2觸發(fā)，繼而可控硅SCR1觸發(fā)，從而使得漏電斷路器線(xiàn)圈脫扣。從圖1可以看出，斷路器正常通電情況下，整流之后的直流電壓幾乎全部加在可控硅SCR1上，SCR2并沒(méi)有起到分擔電壓的作用。若可控硅SCR1性能參數不良被擊穿時(shí)，線(xiàn)路中的高直流電壓非常容易再次擊穿可控硅SCR2，導致漏電斷路器直跳異?，F象的發(fā)生。這種線(xiàn)路對單個(gè)可控硅的參數性能要求依舊很高，并沒(méi)有充分利用雙硅串聯(lián)的可靠性。

　　因此，通過(guò)上述分析，漏電保護器可控硅觸發(fā)部分的設計，最重要的是要使得兩個(gè)串聯(lián)的可控硅在漏電保護器正常通電時(shí)的承受電壓比較均勻，這樣才能充分發(fā)揮兩個(gè)可控硅的作用，提高線(xiàn)路的整體耐壓水平。最容易想到的就是通過(guò)電阻進(jìn)行分壓如下圖所示，其中R3，R4電阻阻值要選擇一樣，根據可控硅SCR1的具體參數選擇合適的R5，R6阻值，保證可控硅SCR2觸發(fā)時(shí)可控硅SCR1能被可靠觸發(fā)。當斷路器正常通電時(shí)，經(jīng)過(guò)整流之后的直流電壓通過(guò)R3和R4構成的均分分壓電路，可控硅SCR2視為阻值非常大的電阻，使得加在可控硅SCR1陰極上的電壓幾乎和觸發(fā)極一樣，同為陽(yáng)極電壓的一半。此時(shí)可控硅SCR2的陽(yáng)極電壓也就是可控硅SCR1陽(yáng)極電壓的一半，實(shí)現兩個(gè)可控硅分擔均分電壓，即使單個(gè)可控硅的耐壓參數不高，也能可靠的工作。當漏電IC芯片檢測到漏電信號達到跳閘閾值時(shí)，跳閘信號輸出引腳輸出高電平，可控硅SCR2觸發(fā)，此時(shí)可控硅SCR2的陽(yáng)極電壓接近于0，可控硅SCR1陽(yáng)極電壓經(jīng)過(guò)電阻R3，R4，R5，R6構成的分壓電路，以合適的電壓加在觸發(fā)極上，從而使得漏電斷路器線(xiàn)圈脫扣。