高安全系數(shù)的漏電保護(hù)器電路設(shè)計

　　隨著漏電斷路器使用推廣及人民生活水平提高，家用電器等設(shè)備增加，而家用電器普遍存在感性負(fù)載和容性負(fù)載，這些負(fù)載在使用中易產(chǎn)生感應(yīng)電動勢、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越強(qiáng)，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(xiàn)誤跳和失效現(xiàn)象。

　　1.漏電芯片電源部分

　　最新的國家標(biāo)準(zhǔn)GB16917.1-2014（帶過載電流保護(hù)的漏電斷路器標(biāo)準(zhǔn)）中規(guī)定，對于應(yīng)用于三相四線制中的漏電保護(hù)器，當(dāng)其中任意兩相發(fā)生斷相的故障且此時線路中存在漏電流，若該漏電流達(dá)到漏電保護(hù)器的整定動作電流值IΔn，那么漏電保護(hù)器必須可靠脫扣，能夠發(fā)揮保護(hù)功能。針對這一標(biāo)準(zhǔn)，漏電保護(hù)器的整流部分，通常采用全橋整流就能滿足要求，只要考慮整流二極管的反向耐壓值能滿足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)。同時國家標(biāo)準(zhǔn)GB16917.1-2014中規(guī)定了：若漏電保護(hù)器的整定漏電動作電流小于等于30mA，則該漏電保護(hù)器需要滿足50V動作特性。

　　50V動作特性：當(dāng)漏電保護(hù)器RCBO處于閉合位置時切斷電源，RCBO不應(yīng)分?jǐn)啵痪o接著在電源端施加50V電壓，對RCBO某一極突加IΔn，RCBO應(yīng)脫扣。為了滿足這個動作特性，就要合適的選擇芯片54123的電源腳的降壓電阻，使得當(dāng)電源端電壓為交流50V時，經(jīng)過整流濾波之后芯片54123的電源電壓在其數(shù)據(jù)手冊規(guī)定范圍內(nèi)（最小值為12V，通常需要16V）。經(jīng)過這兩個步驟，應(yīng)該說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)一個穩(wěn)壓管。

　　2.可控硅觸發(fā)部分

　　斷路器三相同時通電時，經(jīng)過全橋整流之后加在可控硅兩端的直流電壓超過500V，對單個可控硅的參數(shù)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(wěn)定性?，F(xiàn)有技術(shù)采用的雙硅串聯(lián)電路如下圖所示，只是簡單的把兩個可控硅串聯(lián)起來，當(dāng)漏電IC芯片檢測到漏電信號達(dá)到跳閘閾值時，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并沒有起到分擔(dān)電壓的作用。若可控硅SCR1性能參數(shù)不良被擊穿時，線路中的高直流電壓非常容易再次擊穿可控硅SCR2，導(dǎo)致漏電斷路器直跳異常現(xiàn)象的發(fā)生。這種線路對單個可控硅的參數(shù)性能要求依舊很高，并沒有充分利用雙硅串聯(lián)的可靠性。

　　因此，通過上述分析，漏電保護(hù)器可控硅觸發(fā)部分的設(shè)計，最重要的是要使得兩個串聯(lián)的可控硅在漏電保護(hù)器正常通電時的承受電壓比較均勻，這樣才能充分發(fā)揮兩個可控硅的作用，提高線路的整體耐壓水平。最容易想到的就是通過電阻進(jìn)行分壓如下圖所示，其中R3，R4電阻阻值要選擇一樣，根據(jù)可控硅SCR1的具體參數(shù)選擇合適的R5，R6阻值，保證可控硅SCR2觸發(fā)時可控硅SCR1能被可靠觸發(fā)。當(dāng)斷路器正常通電時，經(jīng)過整流之后的直流電壓通過R3和R4構(gòu)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，同為陽極電壓的一半。此時可控硅SCR2的陽極電壓也就是可控硅SCR1陽極電壓的一半，實現(xiàn)兩個可控硅分擔(dān)均分電壓，即使單個可控硅的耐壓參數(shù)不高，也能可靠的工作。當(dāng)漏電IC芯片檢測到漏電信號達(dá)到跳閘閾值時，跳閘信號輸出引腳輸出高電平，可控硅SCR2觸發(fā)，此時可控硅SCR2的陽極電壓接近于0，可控硅SCR1陽極電壓經(jīng)過電阻R3，R4，R5，R6構(gòu)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圈脫扣。