高安全系數的漏電保護器電路設計

　　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生感應電動勢、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，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制中的漏電保護器，當其中任意兩相發生斷相的故障且此時線路中存在漏電流，若該漏電流達到漏電保護器的整定動作電流值IΔn，那么漏電保護器必須可靠脫扣，能夠發揮保護功能。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。同時國家標準GB16917.1-2014中規定了：若漏電保護器的整定漏電動作電流小于等于30mA，則該漏電保護器需要滿足50V動作特性。

　　50V動作特性：當漏電保護器RCBO處于閉合位置時切斷電源，RCBO不應分斷；緊接著在電源端施加50V電壓，對RCBO某一極突加IΔn，RCBO應脫扣。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，使得當電源端電壓為交流50V時，經過整流濾波之后芯片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）。經過這兩個步驟，應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一個穩壓管。

　　2.可控硅觸發部分

　　斷路器三相同時通電時，經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要求非常高，目前主流產品都是采用雙硅串聯的電路，以此降低單個可控硅兩端的直流電壓，提高可控硅觸發電路的可靠性和穩定性。現有技術采用的雙硅串聯電路如下圖所示，只是簡單的把兩個可控硅串聯起來，當漏電IC芯片檢測到漏電信號達到跳閘閾值時，跳閘信號輸出引腳輸出高電平，可控硅SCR2觸發，繼而可控硅SCR1觸發，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并沒有起到分擔電壓的作用。若可控硅SCR1性能參數不良被擊穿時，線路中的高直流電壓非常容易再次擊穿可控硅SCR2，導致漏電斷路器直跳異常現象的發生。這種線路對單個可控硅的參數性能要求依舊很高，并沒有充分利用雙硅串聯的可靠性。

　　因此，通過上述分析，漏電保護器可控硅觸發部分的設計，最重要的是要使得兩個串聯的可控硅在漏電保護器正常通電時的承受電壓比較均勻，這樣才能充分發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觸發時可控硅SCR1能被可靠觸發。當斷路器正常通電時，經過整流之后的直流電壓通過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，實現兩個可控硅分擔均分電壓，即使單個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，跳閘信號輸出引腳輸出高電平，可控硅SCR2觸發，此時可控硅SCR2的陽極電壓接近于0，可控硅SCR1陽極電壓經過電阻R3，R4，R5，R6構成的分壓電路，以合適的電壓加在觸發極上，從而使得漏電斷路器線圈脫扣。