阅读说明：本技术 一种新型微型电子空气开关 (Novel miniature electronic air switch ) 是由 赵忠彪 夏政伟 李娜 刘科 于 2020-12-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种新型微型电子空气开关,包括与交流电连接的总开关保护电路、与总开关保护电路连接的若干支路保护电路,支路保护电路与相应的供电设备连接,电压采用过压欠压保护,电路简单,可扩展性好,重量轻,它不仅具有漏电保护、过压保护、过流保护等功能,还自带LCD液晶显示屏,可实时显示用户电压、电流、功率,还具有支路故障显示,故障自恢复功能,用户操作界面友好,不仅实用而且美观,而且保护更加准确、设备更加智能化。(The invention discloses a novel miniature electronic air switch, which comprises a main switch protection circuit connected with alternating current and a plurality of branch circuit protection circuits connected with the main switch protection circuit, wherein the branch circuit protection circuits are connected with corresponding power supply equipment, the voltage adopts overvoltage and undervoltage protection, the circuit is simple, the expandability is good, the weight is light, the miniature electronic air switch not only has the functions of leakage protection, overvoltage protection, overcurrent protection and the like, but also is provided with an LCD (liquid crystal display) screen, can display the voltage, the current and the power of a user in real time, and also has the functions of branch circuit fault display and fault self-recovery, the user operation interface is friendly, the miniature electronic air switch is practical and attractive, the protection is more accurate, and the equipment is.)

一种新型微型电子空气开关

技术领域

本发明涉及于家用电器保护装置，具体涉及一种新型微型电子空气开关。

背景技术

空气开关发明历史悠久，从发明至今得到了极其广泛的应用，是家用和工厂用电保护的首选，发挥了极其重要的意义，其优点显而易见。但随着时代的发展，人们对空开的缺点也越来越不能忽视和容忍，主要体现在以下几个方面：（1）保护功能单一，主要体现在漏电保护和过流保护；（2）保护准确性差。例如，60A的空开，断开时保护电流误差大；（3）空开触点为紫铜、黄铜或合金材料，为不可再生材料，我国铜储量低，不得不花费大量外汇从国外进口；（4）笨重。为工作人员安装维护带来很大不便，尤其柔弱女生开关费劲；（5）寿命相对短。对经常开关的机房等设备，人工合闸次数多，触点经常因为打火烧蚀导致电路故障。随着时代发展电子技术的突飞猛进，尤其是功率开关器件技术的突飞猛进和人们对于信息化、数字化器件的需求，人们需要一种新型家用电子空气开关/断路器来取代传统器件。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种结构简单，使用方便的新型微型电子空气开关。

本发明的目的是这样实现的：

一种新型微型电子空气开关，其特征在于：包括与交流电连接的总开关保护电路、与总开关保护电路连接的若干支路保护电路，支路保护电路与相应的用电设备连接，所述总开关保护电路包括控制器CPU、与控制器CPU电气连接的电压测量电路、与控制器CPU电气连接的AD采样基准源电路、与控制器CPU电气连接的按键电路、与控制器CPU电气连接的LCD显示模块、与控制器CPU电气连接的漏电检测电路、与控制器CPU电气连接的总电流取样控制保护电路、与控制器CPU电气连接的支路电流取样控制保护电路、与控制器CPU电气连接的隔离供电模块、与控制器CPU电气连接的故障处理逻辑门电路，控制器CPU与各支路保护电路电气连接。

所述隔离供电模块包括与交流电AC1、交流电AC2连接的桥堆U25、与桥堆U25的输出端连接且用于滤除电流噪音的电感L3 、与电感L3的另一端和桥堆U25连接的滤波电容C26、滤波电容C27、滤波电容C18、滤波电容C12和滤波电容C14，滤波电容C14的两端与电源芯片U15电气连接，电源芯片U15经过电感L4、电感L5、电容C15、电容C29、电容C13、电容C28与供电电源VCC5连接，交流电AC1、交流电AC2经过电感L3、滤波电容C26、滤波电容C27、滤波电容C18、滤波电容C12和滤波电容C14电压滤波后得到供电电源VCC12。

所述漏电保护电路包括光电耦合器U16、分别与光电耦合器U16电气连接的调节电阻R23和电阻R23，通过调节R23的大小从而调节漏电保护电流的大小。

所述电压测量电路包括线性光耦U17、分别与线性光耦U17电气连接的电阻R25、保护二极管D6、滤波电容C19和电阻R26。

所述总电流取样控制保护电路包括MOSFET开关管U20、MOSFET开关管U21、与MOSFET开关管U20和MOSFET开关管U21电气连接的浮空驱动芯片U19、低噪声运算放大器U18B、与U18B同相输入端相连接的保护稳压二极管Z2，可调电位器VR6及与之连接的保护电阻R32，与低噪声运放U18B反相输入端连接的温度补偿电阻RT2及与之连接的增益调节电位器VR5及电阻R36，滤波电容C24，低噪声运放U18B输出经隔离电阻R34，滤波电容C25，后送控制器CPU ADC进行总保护电流取样，同时经分压电阻R35与保护阈值调节电位器VR4分压后经过隔离二极管D10送比较器U18A的反相输入端，比较器U18A的同相输入端连接分压电阻R28，R30（用于调节需要保护的电流阈值），R27为故障指示灯D7的限流电阻，比较器U18A的输出端连接电流电阻R31与隔离二极管D8送控制器CPU的IO口的同时送MOSFET管浮空驱动芯片U19的控制端。

所述逻辑门电路包括三输入与门电路U7、三输入与门电路U8、三输入与

门电路U10、三输入与门电路U12，三输入与门电路U7的引脚1A和引脚1B分别接总电路的过流保护信号异常引脚BH0，同时接到CPU的引脚上和漏电保护引脚LD1，三输入与门电路U7的引脚1C接控制器CPU的中断引脚INT0，引脚BH1到引脚BH20分别为支路电流保护信号异常引脚，引脚BH1到引脚BH20同时分别接控制器CPU的控制引脚，引脚BH1到引脚BH20异常引起的事件经过三输入与门电路U7、三输入与门电路U8、三输入与门电路U10、三输入与门电路U12逻辑门芯片后接控制器CPU中断引脚INT1。

所述AD采样基准源电路包括与电源电压VCC5连接的限流电阻R13、与限流电阻R13连接的基准源芯片TL431 Q1、与基准源芯片TL431 Q1的第二引脚连接的滤波电容C10、滤波电容C9、滤波电感L1、滤波电感L2、滤波电容C11。

所述支路电流取样控制保护电路包括MOSFET开关管U3、MOSFET开关管U4、与MOSFET开关管U3和MOSFET开关管U4电气连接的浮空驱动芯片U2、低噪声运算放大器U1A、与U1A同相输入端相连接的保护稳压二极管Z1，可调电位器VR1及与之连接的保护电阻R6，与低噪声运放U1A反相输入端连接的温度补偿电阻RT1及与之连接的增益调节电位器VR3及电阻R10，滤波电容C7，低噪声运放U1A输出经隔离电阻R8，滤波电容C8，后送控制器CPU ADC进行支路保护电流取样，同时经分压电阻R8与保护阈值调节电位器VR2分压后经过隔离二极管D4送比较器U1B的反相输入端，比较器U1B的同相输入端连接分压电阻R2，R4（用于调节需要保护的电流阈值），R1为故障指示灯D1的限流电阻，比较器U1B的输出连接电流电阻R5与隔离二极管D2送控制器CPU 的IO口的同时送MOSFET管浮空驱动芯片U2的控制端。

本发明的有益效果是：本发明电压采用过压欠压保护，电路简单，可扩展性好，重量轻，它不仅具有漏电保护、过压保护、过流保护等功能，还自带LCD液晶显示屏，可实时显示用户电压、电流、功率，还具有支路故障显示，故障自恢复功能，用户操作界面友好，不仅实用而且美观，而且保护更加准确、设备更加智能化。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明总开关保护电路结构示意图；

图3为本发明隔离供电模块的电路图；

图4为本发明漏电保护电路的电路图；

图5为本发明电压测量电路的电路图；

图6为本发明总电流取样控制保护电路的电路图；

图7为本发明故障处理逻辑门电路的电路图；

图8为本发明控制器CPU主控电路的电路图；

图9为本发明AD采样基准源电路的电路图；

图10为本发明模拟通道扩展的电路图；

图11为本发明各支路电流采样信号输入接口的电路图；

图12为本发明按键的电路图；

图13为本发明LCD显示模块的电路图；

图14为本发明液晶显示真值表；

图15为本发明支路电流取样控制保护电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1和图2所示，一种新型微型电子空气开关，包括与交流电连接的总开关保护电路、与总开关保护电路连接的若干支路保护电路，支路保护电路与相应的供电设备连接，所述总开关保护电路包括控制器CPU、与控制器CPU电气连接的电压测量电路、与控制器CPU电气连接的AD采样基准源电路、与控制器CPU电气连接的按键电路、与控制器CPU电气连接的LCD显示模块、与控制器CPU电气连接的漏电检测电路、与控制器CPU电气连接的总电流取样控制保护电路、与控制器CPU电气连接的支路电流取样控制保护电路、与控制器CPU电气连接的隔离供电模块、与控制器CPU电气连接的故障处理逻辑门电路，控制器CPU与各支路保护电路电气连接，总开关保护电路结构图如图2所示，控制器CPU采样交流电机壳（大地）之间有与漏电行为时，总开关保护电路切断总开关从而起到保护操作人员或者各支路用电设备的作用。CPU采样交流输入电压，若检测到交流电有过压或者欠压行为时总开关保护电路切断总开关，从而起到保护各支路用电设备的作用。总保护开关电路可以通过按键电路单独设置各支路需要保护的电流及需要保护的电路的总电流并对各支路电流进行取样同时对各支路功率器件进行相应的开关开关控制。隔离供电模块为总保护开关电路和各支路保护开关电路提供工作电压。LCD显示模块显示电路运行的各种信息，例如，电压，总电流，各支路电流等。故障处理逻辑门电路将漏电保护信号和总支路过流保护信号进行逻辑与后送控制器CPU的INT0（外部中断0），各支路发生的过流保护信号进行逻辑与后送控制器CPU的INT1（外部中断1），控制器CPU接收到中断信号后立即关闭相应的功率器件一方面避免了电路出现的打嗝现象，另一方面对各支路用电设备实现了保护。AD采样基准源电路为控制器CPU的AD取样提供了低温漂可靠的测量基准。支路保护开关电路完成支路电流差分取样测量、支路电流过流保护等功能，可根据用户需求自由扩展，目前最大扩展模块为19个。

如图3所示，所述隔离供电模块包括与交流电AC1、交流电AC2连接的桥堆U25、与桥堆U25的输出端连接且用于滤除电流噪音的电感L3 、与电感L3的另一端和桥堆U25连接的滤波电容C26、滤波电容C27、滤波电容C18、滤波电容C12和滤波电容C14，滤波电容C14的两端与电源芯片U15电气连接，电源芯片U15经过电感L4、电感L5、电容C15、电容C29、电容C13、电容C28与供电电源VCC5连接，交流电AC1、交流电AC2经过电感L3、滤波电容C26、滤波电容C27、滤波电容C18、滤波电容C12和滤波电容C14电压滤波后得到供电电源VCC12，经过隔离变压器后的交流电AC1、交流电AC2接12V隔离变压器的二次侧，因电流测量采样电阻以MOSFET管通态为采样电阻实现电流的差分测量，所以弱电供电必须隔离取电，U25为桥堆，将隔离变压器二次侧的12V交流电全波整流为馒头波，经电感L3滤除电流噪音，经滤波电容C26、滤波电容C27、滤波电容C18、滤波电容C12和滤波电容C14电压滤波后得到VCC12，然后送线性电源芯片U15，经过电感L4、电感L5、电容C15、电容C29、电容C13和电容C28组成的π型滤波网络后得到控制器CPU和低噪声运算放大器需要的低电压噪声和低电流噪声较为干净的供电电源VCC5。

如图4所示，所述漏电保护电路包括光电耦合器U16、分别与光电耦合器U16电气连接的调节电阻R23和电阻R23，通过调节R23的大小从而调节漏电保护电流的大小，具体工作原理如下：当交流电的火线L与机壳地之间存在漏电现象时，光电耦合器U16的发光二极管导通，从而LD1引脚输出低电平，否则，LD1引脚输出高电平，控制器CPU可以通过检测此信号判断是否发生了漏电事故，从而实现漏电保护。

如图5所示，所述电压测量电路包括线性光耦U17、分别与线性光耦U17电气连接的限流电阻R25、保护二极管D6、滤波电容C19和电阻R26，用户电压采样通过线性光耦U17实现强电和弱电的隔离。具体工作如下：交流电的正半周期交流电流经限流电阻R25，线性光耦U17的发光二极管后线性光耦的3引脚电阻R26和滤波电容C19上得到与交流电存在线性关系的电压，将此电压送控制器CPU的ADC0引脚采样后可测量交流电输入电压，为降低控制器CPU功耗，此引脚同时接控制器CPU的比较器进行过零比较，当交流电发生过零事件时，启动控制器CPU进行AD采样，并将采样数据按照从小到大顺序排序，交流电的有效值为采样最大值Umax/，从而得到输入电压，交流电的负半周期，电流经N端过保护二极管D6限流电阻R25后回到L。用户可通过按键电路设定保护的最高电压和最低电压，当外部供电高于或者低于设定值时电路切断电源，从而实现过压或者欠压保护。

如图6所示，所述总电流取样控制保护电路包括MOSFET开关管U20、MOSFET开关管U21、与MOSFET开关管U20和MOSFET开关管U21电气连接的浮空驱动芯片U19、低噪声运算放大器U18B、与U18B同相输入端相连接的保护稳压二极管Z2，可调电位器VR6及与之连接的保护电阻R32，与低噪声运放U18B反相输入端连接的温度补偿电阻RT2及与之连接的增益调节电位器VR5及电阻R36，滤波电容C24，低噪声运放U18B输出经隔离电阻R34，滤波电容C25，后送CPU ADC进行总保护电流取样，同时经分压电阻R35与保护阈值调节电位器VR4分压后经过隔离二极管D10送比较器U18A的反相输入端，比较器U18A的同相输入端连接分压电阻R28，R30（用于调节需要保护的电流阈值），电阻R27为故障指示灯D7的限流电阻，比较器U18A的输出连接电流电阻R31与隔离二极管D8送CPU IO口的同时送MOSFET管浮空驱动芯片U19的控制端。

总电流取样控制保护主电路由N沟道MOSFET开关管U20、N沟道MOSFET开关管U21背对背接入主控回路，MOSFET开关管U20和MOSFET开关管U21开通和关断由浮空驱动芯片U19控制，总电流测量取样电阻以N沟道MOSFET开关管U20、N沟道MOSFET开关管U21通态电阻为取样电阻，实现电流的差分测量。

具体工作如下：当交流电流从L到L1经过N沟道MOSFET开关管U20，N沟道MOSFET开关管U21流动时，低噪声运算放大器U18B的同相端与反相端会产生电压(U18BP-U18BN)，此电压大小为Iz*RU21+U20t即U18BP-U18BN =Iz*RU21+U20t，其中RU21为开关管U21通态电阻，U20t为开关管U20的体二极管电压（大概0.2V左右的常数），集成运算放大器U18B的输出电压U18Bout=（Iz*RU21+U20t）*（RT2+VR5）/R36，其中（RT2+VR5）/R36=R32/VR6），VR5用于调节电路的增益。

由于MOSFET管具有正温度系数，为保证测量结果的准确性，RT2采用正温度系数的补偿电阻，U18Bout经过隔离电阻R34和滤波电容C25后送CPU的AD采样器采样总电路工作电流。为提高模块的快速反应防止N沟道MOSFET开关管U20，N沟道MOSFET开关管U21超过最大工作电流而烧毁，运算放大器U18B的输出电压U18Bout经电阻R35和可调电位器VR4分压后经过隔离二极管D10送进比较器U18A的反相输入端，运算放大器U18B的输出电压U18out经过经过隔离电阻R34和R33后也一同送到比较器U18A的反相输入端后做加法运算，调节电位器VR4可以调节电路保护最大电流，VCC5经过分压电阻R28和R30分压后送进比较器U18A的同相输入端（U18A比较器阈值电压）。当通过N沟道MOSFET开关管U20、N沟道MOSFET开关管U21的电流大于保护值时比较器U18A输出低电平，经电阻R31和隔离二极管D8后送单片机同时封锁MOSFET驱动芯片U19的控制端2，从而切断主电路的供电，由于比较器的快速特性从而实现了电路的快速保护，D7为故障指示灯，当发生过流事件时指示灯点亮。

当N沟道MOSFET开关管U20、N沟道MOSFET开关管U21关断后，U18P-U18N=220V交流电，为保护集成运放U18B，R32为限流电阻，Z2为保护稳压二极管，则U18BP-U18BN=UZ（保护稳压二极管的稳压值）。一旦电路进入保护状态，主电路供电被切断，I_z=0，U20t=0，U18Bout=（I_z*R_U21+U20t）*（RT2+VR5）/R36，从而运算放大器U18B的输出电压U18Bout=0；电路会再次接通，依次重复电路会出现打嗝现象，为避免出现此类情况，BH0接控制器CPU的IO口，一旦控制器CPU检测到电路出现过流线性，控制器CPU的IO口输出低电平即BH0为低电平，从而彻底封锁N沟道MOSFET开关管U20、N沟道MOSFET开关管U21的驱动芯片U19，从而实现电路的永久切断。为增加电路的适应性，减少通态电阻，可以在N沟道MOSFET开关管U20、N沟道MOSFET开关管U21上再并联一组或者多组MOSFET管。为提高控制器CPU对故障的快速反应能力，主电路及各支路的异常信号经过逻辑门电路处理后送入控制器CPU的中断引脚。

如7所示，所述逻辑门电路包括三输入与门电路U7、三输入与门电路U8、三输入与门电路U10、三输入与门电路U12，三输入与门电路U7的引脚1A接总电路的过流保护信号异常引脚BH0，同时接到CPU的引脚上，引脚1B分别接漏电保护引脚LD1，同时也接到CPU的引脚上，三输入与门电路U7的引脚1C接控制器CPU的中断引脚INT0，引脚BH1到引脚BH20分别为支路电流保护信号异常引脚，引脚BH1到引脚BH20同时分别接控制器CPU的控制引脚，引脚BH1到引脚BH20异常引起的事件经过三输入与门电路U7、三输入与门电路U8、三输入与门电路U10、三输入与门电路U12逻辑门芯片后接控制器CPU中断引脚INT1， 三输入与门电路U7的引脚1A和引脚1B分别接总电路的过流保护信号异常引脚BH0同时接到控制器CPU的引脚上和漏电保护引脚LD1同时也接到控制器CPU的引脚上，三输入与门电路U7的引脚1C接控制器CPU的中断引脚INT0，当发生主电路电流过流或者漏电事故时三输入与门电路U7的引脚1C引脚输出低电平，从而触发控制器CPU的中断，控制器CPU让引脚BH0输出低电平，封锁驱动芯片U19的控制引脚2，从而封锁N沟道MOSFET开关管U20、N沟道MOSFET开关管U21，从而避免了电路的打嗝现象，若电路发生了漏电事故，LD1引脚低电平，三输入与门电路U7的引脚1C引脚输出低电平，从而触发控制器CPU的中断，控制器CPU让引脚BH0输出低电平，封锁驱动芯片U19的控制引脚2，从而封锁N沟道MOSFET开关管U20、N沟道MOSFET开关管U21，直到用户排除漏电事故并手动复位后CPU才再次驱动芯片U19从而实现电路重新供电，从而实现了漏电保护。

BH1到BH20分别为支路电流保护信号异常引脚，他们同时分别接控制器CPU的控制引脚，它们异常引起的事件经过三输入与门电路U7、三输入与门电路U8、三输入与门电路U10、三输入与门电路U12逻辑门芯片后接控制器CPU中断引脚INT1,具体工作原理与总电流取样控制保护电路相同，在此不再赘述。

如图8所示，控制器CPU主控电路图中，LCD DATA引脚为LCD段码液晶数据输入引脚，因为被控主电路和支路均为交流电，电流、电压采样电路均为半波采样，所以电路设计有过零检测，交流电过零后的过零信号送入控制器CPU比较器的同相输入端，为减少噪声干扰，电源电压经过分压电阻R12和R14分压后送控制器CPU比较器的反相输入端。

如图9所示，所述AD采样基准源电路包括与电源电压VCC5连接的限流电阻R13、与限流电阻R13连接的基准源芯片TL431 Q1、与基准源芯片TL431 Q1的第二引脚连接的电容C10、电容C9、电感L1、电感L2、电容C11，由于测量电路中存在很大的噪声，为保证AD采样数据的准确性，控制器CPU外接基准源。

电源电压VCC5经过限流电阻R13后送基准源芯片Q1（TL431），基准源芯片Q1（TL431）的第二脚得到的基准电压经过电容电容C10、电容C9、电感L1、电感L2、电容C11组成的π型滤波网络后送控制器CPU的外接基准信号引脚和模拟低引脚。

如图10所示，模拟通道扩展的电路图中，由于控制器CPU的AD采样通道数量过少，为扩展输入通道，可使用U9模拟开关（74HC4052），其工作原理，在此不再赘述。

如图11所示，各支路电流采样信号输入接口示意图，此保护电路总支路为19路，可以满足绝大多数用户需求，例如，一般用户4个卧室，厨房，客厅，插座，照明，热水器等，在此不再赘述。

图12所示，在按键模块的电路图中，用户用电发生了异常，用户可以按下S1键实现故障手动复位，也可以通过S3功能键设置自动复位，自动复位时间由按键S4，S5，S6设置完成，同时总电流的保护电路及各支路的保护电流大小也通过按键S3，S4，S5，S6设置完成,增加的使用的便捷性和灵活性，例如，CPU发现学生某宿舍用电超负荷后切断其供电，延时几分钟然后再次恢复供电，设备检修时可以通过按键S2切断或者打开总开关。

如图13所示，在LCD显示模块电路中，U13为LCD液晶显示驱动芯片，LCD DATA为显示数据输入引脚，R15为段码驱动电流调节电阻，P26为液晶屏。显示内容为电压3位，主电路电流2位，支路号1位，支路电流2位，功率3位。

如图14所示，LCD液晶显示真值表。

如图15所示，所述支路保护开关电路包括支路电流采样保护控制电路，所述支路电流采样保护控制电路包括MOSFET开关管U3、MOSFET开关管U4、与MOSFET开关管U3和OSFET开关管U4电气连接的浮空驱动芯片U2、低噪声运算放大器U1A、运算放大器U1A的输出电压U1Aout、隔离电阻R8、滤波电容C8、可调电位器VR2、隔离二极管D4、比较器U1B、分压电阻R2、分压电阻R4、电阻R5和隔离二极管D2、故障指示灯D1，各支路采用模块化设计，扩展自由简单，只需要和控制器CPU接几根供电线和AD采样线即可，其工作原理与总电流取样控制保护电路类似，在此不再赘述。

保护及控制过程如下：

（1）为提高电路的可靠性，总开关保护电路和支路开关保护电路采用双层保护策略：第一层MOSFET管承受最大电流快速保护，这层保护由总电流取样控制保护电路和支路电流采样保护电路的最后一级比较器来硬件实现，当电路电流一旦达到或者超过功率管所能承受的最大电流，立即触发比较器封锁功率管的驱动信号，从而实现电路的快速保护；第二层用户设定电流保护，用户可以通过按键电路设定总开关保护电路和每条支路开关保护电路的保护电流，例如，支路1，MOSFET管所能承受的最大电流为100A，用户设定保护电路50A，当AD采样器发现电流超过用户设定值时控制器CPU直接封锁MOSFET管的驱动驱动芯片的控制引脚，从而切断其通道供电，从而实现过流保护。

（2）避免电路打嗝现象的控制实现：当电路电流一旦接近或者超过功率管所能承受的最大电流后，电路启动快速反应机制封锁功率管，同时向控制器CPU发出中断请求，控制器CPU接收到中断后，立即拉低功率管驱动芯片控制引脚，从而避免了电路打嗝，同时故障指示灯点亮，用户排除故障后可按下手动复位键恢复电路工作。

（3）AD采样控制策略：在不影响性能的前提下，为降低电路设计的复杂性，同时降低成本，本电路集成运放使用单电源供电，省掉了精密检波电路，所有的AD采样均在交流电的正半周期实现，交流电的负半周期CPU完成采样数据的计算。具体工作过程如下：交流电的正半周期，控制器CPU触发比较中断，同时启动电路的电压采样、电流采样，并将采样数据按照从小到大顺序排序，交流电的有效值为采样最大值Umax/，通过计算得到支路电路的电流采样，交流电的负半周期CPU完成采样值与设定值的比较，开关管的控制与显示等运算。

（4）过流误判的算法实现：若电路中接入交流电机，由于交流电机启动电流为额定电流的5到7倍，启动时间长一般需要十几秒，为防止保护电路误判从而导致电机不能正常启动，控制策略如下：（a）启动电流若超过功率管所能承受的最大电流，则电流启动第一层MOSFET管承受最大电流快速保护，电机不能正常启动。（b）若此电流小于功率管所能承受的最大电流，大于用户设定最大工作电流，则功率管暂时关断，交流电的下一周期再打开对电路电流进行二次采样，若此电流小于或者等于第一次采样电流，则重复上述操作，15秒后若电流恢复正常则电路导通，控制器CPU认为电路为电机的正常启动，若二次采样电流大于第一次采样电流小于最大保护电路，则控制器CPU在交流电的负半周期关断功率管，交流电的第三个周期进行第三次采样，若采样电流逐次增大，则控制器CPU启动过流保护关断功率管。

随着电子技术的飞速发展，特别是国产IGBT，碳化硅，可控硅等功率器件的进步，使用这些器件代替本电路MOFET管的这些功率器件的替代芯片也在保护之列。

本发明电压采用过压欠压保护，电路简单，可扩展性好，重量轻，它不仅具有漏电保护、过压保护、过流保护等功能，还自带LCD液晶显示屏，可实时显示用户电压、电流、功率，还具有支路故障显示，故障自恢复功能，用户操作界面友好，不仅实用而且美观，而且保护更加准确、设备更加智能化。