一种高频电流发生装置的制作方法

1.本实用新型总地涉及漏电检测领域，更具体地涉及一种高频电流发生装置。


背景技术：

2.rcd(residual current device，剩余电流检测器件)是用来检测线路中的漏电电流大小的漏电保护装置。若线路中没有安装rcd，当有人或者动物接触到高电压时，会对地产生漏电电流，当漏电电流超过一定的阈值后，会造成人或动物的心脏的颤动，引起心脏骤停，进而造成生命危险。若线路中安装了rcd这样的漏电保护装置，当线路中存在泄漏电流、并且漏电电流信号的大小超过设定的阈值时，rcd就会发出报警信号给动作机构，触发动作机构去快速地分断线路，从而实现保护生命安全的目的。
3.rcd的产品标准要求rcd产品满足特定的emc(electronic magnetic compatibility，电磁兼容)性能，关于emc性能的测试标准中有一项为共模电流骚扰测试。此项测试的测试电路需要使用高频电流发生器产生试验电流，而目前的高频电流发生器不能很好地满足试验要求。


技术实现要素：

4.在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本技术的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
5.本实用新型实施例一方面提供了一种高频电流发生装置，用于对剩余电流检测器件进行共模电流骚扰测试，所述高频电流发生装置包括：
6.数字式频率合成电路，用于生成电压信号，所述数字式频率合成电路包括频率可编程单元和幅值可编程单元，所述频率可编程单元用于调节所述电压信号的频率，所述幅值可编程单元用于调节所述电压信号的幅值；
7.主控电路，连接所述数字式频率合成电路，用于控制所述频率可编程单元和所述幅值可编程单元；
8.电压电流转换电路，连接所述数字式频率合成电路，用于将所述电压信号转换为电流信号；
9.电流输出接口，连接所述电压电流转换电路，用于向被测的剩余电流检测器件输出所述电流信号，形成共模电流骚扰测试回路；
10.人机交互装置，连接所述主控电路，用于输出共模电流骚扰测试的测试结果。
11.在一些实施例中，所述数字式频率合成电路包括直接数字式频率合成芯片。
12.在一些实施例中，所述频率可编程单元为所述直接数字式频率合成芯片的频率可编程寄存器，所述幅值可编程单元为所述直接数字式频率合成器的幅值可编程寄存器。
13.在一些实施例中，所述高频电流发生装置还包括信号调理电路，所述信号调理电
路连接在所述数字式频率合成电路和所述电压电流转换电路之间，用于对所述数字式频率合成电路输出的电压信号进行信号调理，并将调理后的电压信号发送至所述电压电流转换电路。
14.在一些实施例中，所述信号调理电路包括差分和滤波电路。
15.在一些实施例中，所述主控电路还包括上位机接口，用于与上位机通信连接，所述主控单元还用于从所述上位机获取所述电流信号的设置参数。
16.在一些实施例中，所述主控电路还用于通过所述人机交互装置获取所述电流信号的设置参数。
17.在一些实施例中，所述电流信号的设置参数包括频率变化速率、频率变化步长和每个频率的驻留时间。
18.在一些实施例中，所述电流信号的有效值范围为2ma～66ma，所述电流信号的频率范围为1khz～150khz。
19.在一些实施例中，所述测试结果包括所述剩余电流检测器件脱扣时的电流有效值和电流频率。
20.本实用新型实施例的高频电流发生装置能够满足测试要求，可实现可编程的自动化扫频测试，能够输出测试结果，操作简单方便，缩短了测试所用的时间，且可实现无人值守的远程操作。
附图说明
21.通过结合附图对本技术实施例进行更详细的描述，本技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
22.图1是本实用新型一个实施例的共模传导骚扰测试的电路图；
23.图2是本实用新型一个实施例的高频电流发生装置的示意图。
具体实施方式
24.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
25.应当理解的是，本实用新型能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本实用新型的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
26.应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使
用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本实用新型教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
27.空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
28.在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本实用新型的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
29.为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本实用新型提出的技术方案。本实用新型的优选实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。
30.rcd的产品标准要求rcd产品满足特定的emc性能，关于emc性能的测试标准中有一项为共模电流骚扰测试。具体地，关于emc的测试要求的标准gb18499(iec61543)中有一项“低于150khz频率范围内的共模传导骚扰”，其试验电流值取自iec61000-4-16标准。标准中要求的此项测试的电路搭建如图1所示。由图1可知，高频电流发生装置是共模电流骚扰测试中必不可少的装置。现有的高频电流发生装置主要分为两大类：
31.第一类为电压源通过整流逆变得到频率和有效值可调的正弦波电压，然后在此电压源上串联电阻，以此来产生高频电流；
32.第二类为通过信号发生器产生频率正弦波电压，然后将此电压通过电压电流转换电路(v/i电路)，将电压输出转换为电流输出。
33.对于第一类高频电流发生装置来说，由于通过电压串联电阻产生电流，回路的阻抗将会对电流的精度产生影响，不能保证电流的精度。并且此类高频电流发生装置不具有扫频功能，不能满足测试要求，且不能检测和记录rcd脱扣的频率和电流点。
34.对于第二类高频电流发生装置来说，通过信号发生器连接v/i电路产生电流，而现有的信号发生器并不能满足标准所要求的扫频要求，且不能检测和记录rcd脱扣的频率和电流点。
35.针对上述问题，本实用新型实施例提供了一种高频电流发生器装置，该装置可以很方便地用于对rcd进行共模传导骚扰测试，可实现扫频功能和测试结果的显示功能。下面结合附图，对本实用新型实施例的高频电流发生装置进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
36.参见图2，本实用新型实施例的高频电流发生装置200包括：数字式频率合成电路210，用于生成电压信号，数字式频率合成电路包括频率可编程单元和幅值可编程单元，频率可编程单元用于调节电压信号的频率，幅值可编程单元用于调节电压信号的幅值；主控电路220，连接数字式频率合成电路210，用于控制频率可编程单元和幅值可编程单元，以调节电压信号的频率和幅值；电压电流转换电路230，连接数字式频率合成电路210，用于将电压信号转换为电流信号；电流输出接口240，连接电压电流转换电路230，用于向被测的剩余电流检测器件输出电流信号，形成共模电流骚扰测试回路；人机交互装置250，连接主控电路220，用于输出共模电流骚扰测试的测试结果。
37.其中，数字式频率合成电路210采用数字化技术，通过控制相位的变化速度来生成各种频率的电压信号，从而实现电流信号的可编程，进而对rcd进行电流扫频测试。数字式频率合成电路210生成的电压信号可以是正弦波形的电压信号。
38.数字式频率合成电路210可以采用直接数字式频率合成(direct digital frequency synthesis，dds)芯片。与传统的频率合成器相比，dds芯片具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点。数字式频率合成电路210的频率可编程单元可以是dds芯片的频率可编程寄存器；数字式频率合成电路210的幅值可编程单元可以是dds芯片的幅值可编程寄存器。频率可编程寄存器具体可以是48位频率可编程寄存器，幅值可编程寄存器可以是12位幅值可编程寄存器。此外，dds芯片还包括300mhz的内部时钟。
39.除了可以采用dds芯片以外，数字式频率合成电路210还可以实现为微控制单元(microcontroller unit，mcu)、现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array，fpga)等可编程器件，其采用dds算法实现电压信号的频率可编程和幅值可编程。
40.主控电路220连接数字式频率合成电路210，用于控制频率可编程单元和幅值可编程单元，以调节电压信号的频率和幅值。在主控单元220的控制下，数字式频率合成电路210输出不同频率和幅值的电压信号。连接数字式频率合成电路210的电压电流转换电路用于将电压信号转换为电流信号，从而得到不同频率和幅值的电流信号。电流信号的幅值与有效值有一定的对应关系，例如正弦波形的信号的有效值，因此通过主控电路220对数字式频率合成电路210的控制得到了具有设定有效值的电流信号。示例性地，主控电路包括但不限于微控制单元(microcontroller unit，mcu)。
41.主控单元220可以控制数字式频率合成电路210实现扫频测试，扫频是指信号频率由高到低或由低到高连续变化的过程。通过主控电路220和数字式频率合成电路210，可以实现自动化的扫频测试，操作简单方便，缩短了测试所用的时间，并且无需用户调节频率，可实现无人值守的远程操作。
42.示例性地，高频电流发生装置200还包括信号调理电路260，信号调理电路260连接在数字式频率合成电路210和电压电流转换电路230之间，用于对数字式频率合成电路210输出的电压信号进行信号调理，以提高电压信号的信号质量。
43.信号调理电路260具体可以包括差分和滤波电路，差分和滤波电路可以通过差分运放电路来实现，也可以通过分立元器件实现。数字式频率合成电路210输出的电压信号经差分和滤波电路进行差分和滤波后，得到精度较高的交流正弦电压信号，然后将交流正弦电压信号输出到电流电压转换电路230，转换为电流信号。电流电压转换电路230可以使用运放等器件来实现。
44.电流电压转换电路230连接电流输出接口240，电流输出接口240连接被测试的rcd，电流电压转换电路230输出的电流信号经由电流输出接口240的两端加载到被测试的rcd上，形成共模传导骚扰测试回路。电流电压转换电路230可以通过集成运放电路实现，也可以通过分立元器件实现。
45.高频电流发生装置200还包括人机交互装置250，人机交互装置250连接主控电路220，用于在主控电路220的控制下输出共模传导骚扰测试的测试结果。人机交互装置250包括显示屏、按钮、旋钮、指示灯、扬声器等。示例性地，共模传导骚扰测试的测试结果包括rcd脱扣时的电流有效值和电流频率。主控电路可以通过检测共模传导骚扰测试回路的通断来确定rcd脱扣的时刻，也可以获取外部信号来确定rcd脱扣的时刻，进而调取rcd脱扣时刻的电流有效值和电流频率，并显示在人机交互装置250上。示例性地，电流有效值可以根据电流幅值确定，对于正弦波形的信号来说，电流流幅值确定，对于正弦波形的信号来说，电流电流有效值。
46.人机交互装置250还可以用于接收电流信号的设置参数。示例性地，电流信号的设置参数包括频率变化速率、频率变化步长和每个频率的驻留时间。主控电路220获取到电流信号的设置参数后，根据电流信号的设置参数计算电压信号的参数，进而控制数字式频率合成电路210生成对应的电压信号。示例性地，高频电流发生装置200可输出的电流信号的有效值范围为2ma～66ma，电流信号的频率范围为1khz～150khz。该有效值范围和频率范围为测试标准规定的范围，但需要说明的是，高频电流发生装置200输出的电流信号的有效值范围和频率范围不限于测试标准规定的范围。示例性地，在测试过程中，电流信号从1.5khz至15khz以每十进位20db的速率增加，可选地，电流信号也可以采用其他的增加速率。
47.在一些实施例中，主控电路220还包括上位机接口，用于与上位机通信连接，主控电路220还用于从上位机获取电流信号的设置参数。其中，上位机可以是电脑、手机、平板等，上位机中安装有上位机软件，主控电路220具体从上位机软件获取设置参数。上位机软件可以是pc端电脑软件，也可以是手机、平板等的应用程序。主控电路与上位机之间的通信连接方式可以是有线连接或无线连接。
48.示例性地，主控电路从上位机获取的设置参数可以包括频率变化速率、频率变化步长和每个频率的驻留时间等。
49.在一个具体的示例中，高频电流发生装置的扫频速率要求满足标准gb/t17626.16_6.1.3(iec 61000-4-16_6.1.3)中的描述“典型的试验发生器是一个覆盖范围涉及频段的波形发生器，它具有1*10-2
十倍频/s或更慢的自动扫描能力，并具有10％步进的频率编程和手动设置”。具体地，高频电流发生装置200产生的电流信号满足下表中的有效值和频率范围：
[0050][0051]
以上电流信号的有效值和频率范围仅作为示例，本实用新型实施例的高频电流发生装置200输出的电流信号不限于上表中描述的电流信号，具体可以根据实际需要通过上位机或人机交互装置250设置。
[0052]
基于以上描述，本实用新型实施例的高频电流发生装置200能够满足测试要求，可实现可编程的自动化扫频测试，能够输出测试结果，操作简单方便，缩短了测试所用的时间，且可实现无人值守的远程操作。
[0053]
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
[0054]
类似地，应当理解，为了精简本实用新型并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本实用新型的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其实用新型点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。
[0055]
本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。
[0056]
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
[0057]
应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
[0058]
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种高频电流发生装置，用于对剩余电流检测器件进行共模电流骚扰测试，其特征在于，所述高频电流发生装置包括：数字式频率合成电路，用于生成电压信号，所述数字式频率合成电路包括频率可编程单元和幅值可编程单元，所述频率可编程单元用于调节所述电压信号的频率，所述幅值可编程单元用于调节所述电压信号的幅值；主控电路，连接所述数字式频率合成电路，用于控制所述频率可编程单元和所述幅值可编程单元；电压电流转换电路，连接所述数字式频率合成电路，用于将所述电压信号转换为电流信号；电流输出接口，连接所述电压电流转换电路，用于向被测的剩余电流检测器件输出所述电流信号，形成共模电流骚扰测试回路；人机交互装置，连接所述主控电路，用于输出共模电流骚扰测试的测试结果。2.如权利要求1所述的高频电流发生装置，其特征在于，所述数字式频率合成电路包括直接数字式频率合成芯片。3.如权利要求2所述的高频电流发生装置，其特征在于，所述频率可编程单元为所述直接数字式频率合成芯片的频率可编程寄存器，所述幅值可编程单元为所述直接数字式频率合成芯片的幅值可编程寄存器。4.如权利要求1所述的高频电流发生装置，其特征在于，还包括信号调理电路，所述信号调理电路连接在所述数字式频率合成电路和所述电压电流转换电路之间，用于对所述数字式频率合成电路输出的电压信号进行信号调理，并将调理后的电压信号发送至所述电压电流转换电路。5.如权利要求4所述的高频电流发生装置，其特征在于，所述信号调理电路包括差分和滤波电路。6.如权利要求1所述的高频电流发生装置，其特征在于，所述主控电路还包括上位机接口，用于与上位机通信连接，所述主控电路还用于从所述上位机获取所述电流信号的设置参数。

技术总结
一种高频电流发生装置，用于对剩余电流检测器件进行共模电流骚扰测试，包括：数字式频率合成电路，用于生成电压信号，数字式频率合成电路包括频率可编程单元和幅值可编程单元，分别用于调节电压信号的频率和幅值；主控电路，连接数字式频率合成电路，用于控制频率可编程单元和幅值可编程单元；电压电流转换电路，连接数字式频率合成电路，用于将电压信号转换为电流信号；电流输出接口，连接电压电流转换电路，用于向被测的剩余电流检测器件输出电流信号，形成共模电流骚扰测试回路；人机交互装置，连接主控电路，用于输出共模电流骚扰测试的测试结果。该高频电流发生装置能够提供满足共模电流骚扰测试要求的电流信号，并输出测试结果。测试结果。测试结果。


技术研发人员：陈智
受保护的技术使用者：上海盛位电子技术有限公司
技术研发日：2022.12.22
技术公布日：2023/7/14