CN220172037U - 用于开关设备的锁存装置及开关设备 - Google Patents

Abstract

根据本公开的实施例，提供了一种用于开关设备的锁存装置及开关设备。该锁存装置包括第一级与门逻辑单元，包括输出端和用于分别接收脱扣控制信号与脱扣结果信号的至少两个输入端；或门逻辑单元，包括第一或门输入端、耦合至第一级与门逻辑单元的输出端的第二或门输入端以及或门输出端；以及第二级与门逻辑单元，包括耦合至或门输出端的第一与门输入端和与门输出端，与门输出端适于输出锁存信号并且耦合至或门逻辑单元的第一或门输入端。由此，可以记录微控制单元没有工作前的脱扣信息，并且可以剔除由于上下点不稳定波动而产生的错误脱扣信息。

Description

用于开关设备的锁存装置及开关设备

技术领域

本公开的示例实施例总体涉及开关设备的领域，特别地涉及一种用于开关设备的锁存装置及开关设备。

背景技术

瞬时保护脱扣是一种电气保护措施，用于在发生电气故障时，尽快地切断电路，以保护电气设备和防止事故出现。瞬时保护脱扣是电气保护中最基本的保护功能之一，通常被用于对电气设备的瞬时过载、短路电流等进行保护。该保护功能通常由电流互感器采集电路电流信号，并由保护继电器进行处理，并进行相应的动作，以切断电气设备的电源。在实际应用中，瞬时保护脱扣常常与其他保护措施综合应用，以保护电气设备的安全运行。

在一些情景中，瞬时保护脱扣发生在微控制单元(MCU)工作之前，导致这部分脱扣信号(trip cause)无法被记录，而对于常规的与门或门脱扣锁定，又有可能因为电源上下电导致误锁定，造成脱扣信号失真。

实用新型内容

在本公开的第一方面，提供了一种用于开关设备的脱扣锁存装置。该锁存装置包括：第一级与门逻辑单元，包括输出端和用于分别接收脱扣控制信号与脱扣结果信号的至少两个输入端；或门逻辑单元，包括第一或门输入端、耦合至第一级与门逻辑单元的输出端的第二或门输入端以及或门输出端；以及第二级与门逻辑单元，包括耦合至或门输出端的第一与门输入端和与门输出端，与门输出端适于输出锁存信号并且耦合至或门逻辑单元的第一或门输入端。

在一些实施例中，锁存装置还包括：电源监控单元，耦合至第二级与门逻辑单元的第二与门输入端。

在一些实施例中，电源监控单元包括：电源输入端口，耦合至电源，以在电源可用时提供电源监控输出信号；以及电阻器，布置在电源输入端口和第二与门输入端之间。

在一些实施例中，锁存装置还包括：清除单元，耦合在微控制单元和第二级与门逻辑单元的第二与门输入端之间。

在一些实施例中，清除单元包括：三极管，三极管的基极耦合至微控制单元的清除端口，以从微控制单元接收主动复位信号输入信号。

在一些实施例中，三极管的集电极耦合在电阻器和第二与门输入端之间，并且三极管的发射极耦合至地。

在一些实施例中，第二级与门逻辑单元的与门输出端耦合至微控制单元的读取端口，以供微控制单元经由与门输出端读取锁存信号。

在一些实施例中，电源监控输出信号的电压不小于1.5V。

在本公开的第二方面，提供了一种用于开关设备。该开关设备包括：本公开第一方面提供的锁存装置；以及微控制单元，包括耦合至锁存装置的与门输出端的读取端口，以经由与门输出端读取锁存信号。

在一些实施例中，微控制单元还包括清除端口，耦合至锁存装置的第二与门输入端，以输出用于清除所述锁存信号的主动复位信号输入信号。

根据本公开实施例提供的锁存装置，其通过使用第一级与门逻辑单元同时接收脱扣控制信号以及脱扣结果信号，以对脱扣状态进行双重确认，从而提高锁存的脱扣信号的准确性。另外第一级与门逻辑单元、或门逻辑单元、第二级与门逻辑单元的配合，也使得锁存装置可以用于记录微控制单元未工作之前的脱扣信号，当微控制单元正常工作后，微控制单元还可以对记录的这部分脱扣信号进行清除复位。本公开实施例提供的锁存装置还可以用于剔除上下电因电源波动而造成的错误的脱扣信号，从而提高了脱扣信号记录的准确性。

应当理解，本内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键特征或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述而变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1示出了本公开的实施例的锁存装置的简化示意图；以及

图2示出了本公开的实施例的锁存装置的示意性电路图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中示出了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反，提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

需要注意的是，本文中所提供的任何节/子节的标题并不是限制性的。本文通篇描述了各种实施例，并且任何类型的实施例都可以包括在任何节/子节下。此外，在任一节/子节中描述的实施例可以以任何方式与同一节/子节和/或不同节/子节中描述的任何其他实施例相结合。

在本公开的实施例的描述中，术语“包括”及其类似用语应当理解为开放性包含，即“包括但不限于”。术语“基于”应当理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”或“该实施例”应当理解为“至少一个实施例”。术语“一些实施例”应当理解为“至少一些实施例”。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。术语“第一”、“第二”等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

如前文所简要提及的，在一些情景中，瞬时保护脱扣发生在开关设备的微控制单元(MCU)工作之前，导致这部分脱扣信号(trip cause)无法被记录。另外由于有的空气开关(ACB)是依靠线圈供电，它的电源有相当一部分时间处于不稳定的状态，而如果将这种不稳定的状态锁存，就会造成错误地显示。

本公开的实施例提出了一种用于开关设备的锁存装置，以解决或者至少部分地解决传统的锁存装置中所存在的上述问题或其他潜在问题。根据本公开的各种实施例，第一，通过使用第一级与门逻辑单元同时接收脱扣控制信号以及脱扣结果信号，以对脱扣状态进行双重确认，从而可以提高锁存的脱扣信号的准确性。第二，通过或门逻辑单元以及第二级与门逻辑单元，使得锁存器还可以记录发生在微控制单元启动以前的脱扣信号。第三，通过使用电源不可用时电源监控单元发出的低电平信号对锁存装置进行复位，使处于电源上下电不稳定状态时产生的假的脱扣信号不会被记录。第四，微控制单元只能对锁存装置进行读和清除操作，从而也避免了因微控制单元初始化产生的异常锁存。

图1示出了本公开的实施例的用于开关设备的锁存装置的简化示意图。根据本公开实施例的开关设备可以是指具有脱扣机构的且能够响应于脱扣信号而产生脱扣动作的任意适当的开关设备。例如，在一些实施例中，根据本公开实施例的开关设备可以包括空气开关等任意适当的开关设备。

如图1所示，根据本公开实施例提供的用于开关设备的锁存装置总体上包括第一级与门逻辑单元1、或门逻辑单元2以及第二级与门逻辑单元3。开关设备的控制模块发出的脱扣控制信号以及开关设备的执行模块发出的脱扣结果信号经过以上三种逻辑门单元地整理运算后，将符合要求的脱扣信号锁存在锁存装置内，以便微控制单元读取。

图2示出了本公开的实施例的示意性电路图。如图2所示，第一级与门逻辑单元1包括两个输入端11以及一个输出端12。两个输入端11被配置为分别接收来自于开关设备的控制模块发出的脱扣控制信号以及来自于开关设备的执行模块完成脱扣后发出的脱扣结果信号。当控制脱扣的高电平脱扣控制信号以及指示成功脱扣的高电平脱扣结果信号都输入至第一级与门逻辑单元1后，第一级与门逻辑单元1的输出端12输出高电平的第一控制信号。

在一些实施例中，如果第一与门逻辑单元只接收到脱扣控制信号而未接收到指示成功脱扣的高电平脱扣信号，或第一与门逻辑单元在未接收到用于控制脱扣的高电平脱扣控制信号而接收到脱扣结果信号，则说明开关设备没有准确地完成脱扣操作或者产生了错误的脱扣动作，在这种情况下，第一与门逻辑单元还是输出具有低电平的信号，此时，锁存装置也不会对这些动作进行记录和锁存。

或门逻辑单元2包括第一或门输入端21、第二或门输入端22以及或门输出端23。第二或门输入端22耦合至第一级与门逻辑单元1的输出端12，从而第一级与门逻辑单元1输出的第一控制信号通过第一或门输入端21进入或门逻辑单元2。在第一或门输入端21和/或第二或门输入端22接收到高电平的信号(例如来自第一级与门逻辑单元1的高电平的第一控制信号)后，或门逻辑单元2会在或门输出端23输出高电平的信号，该高电平的信号在下文中将被称为第二控制信号。

第二级与门逻辑单元3包括第一与门输入端31、第二与门输入端32以及与门输出端33。第一与门输入端31耦合在或门输出端23上，产生于或门输出端23的第二控制信号发送至第二级与门逻辑单元3。当第一与门输入端31和第二与门输入端32都输入高电平的信号时(例如，在或门输出端23输出高电平的第二控制信号时)，与门输出端33会产生高电平的信号，该高电平的信号在下文中将被称为第三控制信号。与门输出端33同时耦合在开关设备的微控制单元的读取端口6以及或门输出端23上，从而由与门输出端33输出的第三控制信号一方面可以作为锁存信号被微控制单元读取，从而使得微控制单元可以根据与门输出端33输出的信号来读取是否发生了脱扣。另一方面第三控制信号还可以发送回或门逻辑单元2的第一或门输入端21，或门逻辑单元2的第一或门输入端21在接收到第三控制信号以后，再次通过或门输出端23向第二级与门逻辑单元3输出，从而信号(也就是脱扣信号)可以在或门逻辑单元2与第二级与门逻辑单元3内循环并保存下来，以便微控制单元恢复后读取，保存的信号可以在需要的情况下被清除。

在一些实施例中，第二级与门逻辑单元3的第二与门输入端32上还耦合有电源监控单元4。电源监控单元4包括电源输入端口以及电源输出端口，电源输入端口耦合至电源，以在电源可用期间提供不小于阈值的电源监控输出信号，例如当电源输入端口提供的电源监控输出信号的电压为1.5V或3.2V时，开关设备内的各路电源输出也处于稳定状态，因此可以根据电源监控信号判断开关设备内各路电源的稳定情况。电源输出端口耦合至第二级与门逻辑单元3的第二与门输入端32并将电源输入端口提供的电源监控输出信号提供至第二与门输入端32。当电源监控单元4可用时，电源输出端口连续地向第二与门输入端32输入电源监控输出信号。第二级与门逻辑单元3在同时接收到来自于或门逻辑单元2的第二控制信号以及来自于电源监控单元4的电源监控输出信号后能够在与门输出端33输出高电平的第三控制信号。

电源监控单元4向第二与门输入端32输入的电源监控输出信号使得锁存装置只有在电源可用期间，才能在或门逻辑单元2预计第二级与门逻辑单元3之间建立循环并锁存脱扣信号。当电源发生异常，例如电源不可用或者电源输入端口输出的电源监控输出信号不连续，此时锁存装置启动复位操作，即，由于第二级与门逻辑单元3中的第二与门输入端32所输入的是低电平信号，在与门输出端33输出的也是低电平信号。这种情况就相当于储存在或门逻辑单元2与第二级与门逻辑单元3内的脱扣信息被清除。也就是说，通过第二级与门逻辑单元3与电源监控单元4耦合，可以排除掉因电源不稳定造成误锁存信号，并且当电源稳定后，锁存装置可以自动复位，以保证锁存装置不会锁存错误的脱扣信号。

当微控制单元完成对脱扣信号的读取后，微控制单元还可以对锁存装置进行复位(即，前文中所提到的清除锁存信号)。具体来说，在一些实施例中，锁存装置还包括清除单元，耦合至第二级与门逻辑单元3的第二与门输入端32，以用于清除锁存信号。在一些实施例中，清除单元包括三极管51。在一些实施例中，三极管51为NPN型三极管51，其中三极管51的基极耦合至微控制单元的清除端口5，并适于接收微控制单元发出的主动复位信号输入信号；三极管51的集电极耦合在电源输出端口与第二与门输入端32之间；三极管51的发射极接地。

电源输入端口与三极管51的集电极之间还串联有一电阻器41。当微控制单元向三极管51的基极发出高电平的主动复位信号输入信号后，三极管51的集电极与发射极接通，通过电阻器41与三极管51地配合，可以将集电极处电源输出端口输出的电源监控输出信号通过发射极引导至接地。也就是说，当三极管51的基极接收到高电平的主动复位信号输入信号后，电源输出端口向第二级与门逻辑单元3发送低电平信号，因此第二级与门逻辑单元3的与门输出端33输出低电平信号，也就是锁存装置对锁存的脱扣信号进行清除，锁存装置复位。通过以上结构，使得微控制单元可以对锁存装置进行清除复位的操作。从上述描述也可以看出，微控制单元只能读取或者清除锁存信号而不能影响锁存信号的输出，进而也提高了锁存信号的稳定性和准确性。

根据本公开实施例的锁存装置，其响应时间小于1μs，从而可以可靠的锁存包括微控制单元启动前后的脱扣信号，同时电源监控单元4的设置，也使得脱扣装置可以识别电源上下电时产生的假的脱扣信号，并且不对这些信号进行记录，从而提高了记录的准确性。根据本公开实施例的锁存装置，还可用于开关设备或其他需要进行锁存的其他任意适当的装置。例如在一些实施例中，对于一些电源装置，电源开启后，开关仍然需要保持一段时间，以确保电源电压提升至稳定状态，此时可以通过锁存装置对电源的开关开启的保持信息进行锁存，当电压达到预订阈值时，微控制单元工作对锁存装置进行清除复位，从而通过锁存装置使得在电源电压提升至稳定期间，保持电源开关的开启。

以上已经描述了本公开的各实现，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所公开的各实现。在不偏离所说明的各实现的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实现的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其他普通技术人员能理解本文公开的各个实现方式。

Claims (10)

1.一种用于开关设备的锁存装置，其特征在于，包括：

第一级与门逻辑单元(1)，包括输出端(12)和用于分别接收脱扣控制信号与脱扣结果信号的至少两个输入端(11)；

或门逻辑单元(2)，包括第一或门输入端(21)、耦合至所述第一级与门逻辑单元(1)的所述输出端(12)的第二或门输入端(22)以及或门输出端(23)；以及

第二级与门逻辑单元(3)，包括耦合至所述或门输出端(23)的第一与门输入端(31)和与门输出端(33)，所述与门输出端(33)适于输出锁存信号并且耦合至所述或门逻辑单元(2)的所述第一或门输入端(21)。

2.根据权利要求1所述的锁存装置，其特征在于，还包括：

电源监控单元(4)，耦合至所述第二级与门逻辑单元(3)的第二与门输入端(32)。

3.根据权利要求2所述的锁存装置，其特征在于，所述电源监控单元(4)包括：

电源输入端口，耦合至电源，以在所述电源可用时提供电源监控输出信号；以及

电阻器(41)，布置在所述电源输入端口和所述第二与门输入端(32)之间。

4.根据权利要求3所述的锁存装置，其特征在于，还包括：

清除单元，耦合至所述第二级与门逻辑单元(3)的所述第二与门输入端(32)。

5.根据权利要求4所述的锁存装置，其特征在于，所述清除单元包括：

三极管(51)，所述三极管(51)的基极耦合至微控制单元的清除端口(5)，以从所述微控制单元接收主动复位信号输入信号。

6.根据权利要求5所述的锁存装置，其特征在于，所述三极管(51)的集电极耦合在所述电阻器(41)和所述第二与门输入端(32)之间，并且所述三极管(51)的发射极耦合至地。

7.根据权利要求1-3、5和6中任一项所述的锁存装置，其特征在于，所述第二级与门逻辑单元(3)的所述与门输出端(33)耦合至微控制单元的读取端口(6)，以供所述微控制单元经由所述与门输出端(33)读取所述锁存信号。

8.根据权利要求3所述的锁存装置，其特征在于，所述电源监控输出信号的电压不小于1.5V。

9.一种开关设备，其特征在于，包括：

权利要求1-8中任一项所述的锁存装置；以及

微控制单元，包括耦合至所述锁存装置的与门输出端(33)的读取端口(6)，以经由所述与门输出端(33)读取所述锁存信号。

10.根据权利要求9所述的开关设备，其特征在于，所述微控制单元还包括清除端口(5)，耦合至所述锁存装置的第二与门输入端(32)，以输出用于清除所述锁存信号的主动复位信号输入信号。