根據(jù)《電能表外置斷路器技術(shù)規(guī)范》，微型斷路器需要滿足以下技術(shù)要求：

1） 額定控制電平電壓：AC220V；

2） 額定控制電平電流：≤ 1mA；

3） 相線泄露電流：控制單元合閘后，每相線消耗的穩(wěn)態(tài)電流小于0．2mA；

4） 額定頻率：50Hz或60Hz；

5） 自動合閘時間：≤3s；

6） 上電延時：≥ 4s。

外置微型斷路器為全自動斷路器，具備欠費分閘、付費合閘、費控狀態(tài)指示、欠費脫口保持、狀態(tài)反饋等功能。根據(jù)設(shè)計要求，圖2所示為*的微型斷路器系統(tǒng)框圖。

圖 2．  微型斷路器系統(tǒng)框圖

微型斷路器的技術(shù)參數(shù)中有要求相線泄露電流在控制單元合閘后，每相線消耗的穩(wěn)態(tài)電流小于0．2mA，因此必須要采用超低功耗的MCU。根據(jù)微型斷路器控制單元的功能和性能，總結(jié)MCU的具體技術(shù)要求：

1） 低功耗：不超過150uA；

2） Flash： 4KB左右；

3） RAM：1KB左右；

4） 具備片內(nèi)EEPROM；

5） 封裝：20 腳，TSSOP封裝；

6） ADC：10位或12位，1通道。

根據(jù)以上的MCU具體技術(shù)要求，我們選擇了MSP430FR鐵電系列的MSP430FR2111，這是TI公司為微型斷路器、充電寶、電子煙等領(lǐng)域量身定制的超低功耗的MCU。

MCU發(fā)出的合閘和分閘指令需要由直流電機來執(zhí)行，并終帶動執(zhí)行機構(gòu)完成動作。這個系統(tǒng)里采用DRV8848方案，其一組控制輸出直接驅(qū)動直流電機執(zhí)行指令，另一組輸出用來控制位置霍爾傳感器DRV5023的供電電源通斷，以降低合閘后的系統(tǒng)功耗，從而達到0．2mA輸入電流的要求。

微型斷路器需要從交流供電線取電，且方案對體積要求較高，因此方案選用集成MOSFET的UCC28910原邊控制反激方案。UCC28910 是專門用于隔離反激式電源，在無需光耦合器的情況下提供穩(wěn)定的輸出電壓和電流，其內(nèi)置的700V 啟動和智能電源管理模塊可以在保證器件實現(xiàn)高壓啟動情況下，使器件在正常工作期間將內(nèi)部高壓啟動電流源關(guān)閉，因此方案可實現(xiàn)極低的待機功率，以滿足0．2mA輸入電流要求。UCC28910輸出電壓為12V，給微型斷路器的直流電機和位置霍爾傳感器供電，同時通過TLV70433將12V轉(zhuǎn)化為3．3V給MCU供電。