CN101009413A - 漏电保护插座寿命终止检测保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种漏电保护插座寿命终止检测保护电路，它包括漏电检测控制电路和寿命终止检测控制电路。所述寿命终止检测控制电路主要由功能检测控制芯片、可控硅、三极管、位于复位按钮下面与复位按钮联动的复位启动开关组成。在漏电保护插座接通交流电源的瞬间，无需操作任何部件功能检测控制芯片输出一触发信号给可控硅SCR2使其导通，产生一模拟的漏电流。如果漏电保护插座工作正常，能够检测出该漏电流，则功能检测控制芯片输出信号使复位按钮RESET复位，插座有电源输出；反之，功能检测控制芯片输出信号阻止复位按钮RESET复位，插座无电源输出。本发明的最大优点是：使用安全、可靠、放心，可确保使用者的人身安全。

Description

漏电保护插座寿命终止检测保护电路

技术领域

本发明涉及一种应用于漏电保护插座(GFCI)中的，无需操作任何部件即可自动检测漏电保护插座是否寿命终止，以及当其寿命终止时阻断其电源输出保护用电设备安全、避免使用者触电事故发生的漏电护插座寿命终止检测保护电路。

背景技术

随着家用电器的普及，在家用电器给人们生活带来便利的同时，其安全性也日益引起人们的重视，因而各种保护器随之诞生。然而与此同时，另一个值得人们深思的问题是如果保护器本身出现了故障，而使用者完全不知，在这种情况下，保护器就失去了它存在的意义，不仅不能起到保护作用，而且，还极易造成使用者触电身亡事故的发生。

目前，市场上出现的漏电保护插座在这方面就存在很大缺陷。具体表现在：当漏电保护插座内部元件出现故障，丧失了漏电保护功能，处于寿命终止阶段时，其仍然可以复位并接通电源。在这种情况下，一旦线路中出现漏电现象，漏电保护插座将无法跳闸，切断插座的电源输出，起不到漏电保护功能，而且，还极易导致使用者触电事故的发生，非常危险。

图1为现有的漏电保护插座其内部漏电检测控制电路具体电路图。如图所示，现有的漏电保护插座(GFCI)漏电检测控制电路主要由两个1000∶1和200∶1用于检测漏电流的检测线圈L1、L2、漏电控制芯片IC1(RV4145)、内置有铁芯的线圈SOL、可控硅SCR1、复位按钮RESET、试验按钮TEST、试验电阻R6以及一些相关的电阻、电容、二极管组成。

当漏电保护插座正确接入电源后，按下复位按钮RESET，漏电保护插座负载输出端LOAD与漏电保护插座电源输入端LINE实现电力连接，插座负载输出端LOAD和插座表面的电源插孔CK有电力输出。由于电源输入端LINE的火线HOT和零线WHITE同时穿过检测线圈L1和L2，所以，当供电线路中存在漏电电流时，穿过检测线圈L1和L2的两条电线中的电流矢量和不为零，检测线圈就感应出一电压信号，该电压信号输入到漏电控制芯片IC1(RV4145)的信号输入端1脚和7脚，漏电控制芯片IC1的5脚输出一控制信号触发可控硅SCR1导通，使线圈SOL得电产生磁场，其内部铁芯动作，使复位按钮RESET脱扣、跳脱，切断插座负载输出端LOAD与电源输入端LINE的电力连接，插座无电源输出。

在漏电保护插座完好，具有漏电保护功能时，家用电器一旦出现漏电现象，上述漏电保护插座的漏电检测控制电路就可以切断插座的电源输出，切断家用电器的电源输入，使其不带电。但是，如图所示，当漏电保护插座内部元件出现故障，漏电保护寿命终止不具有漏电保护功能时，复位按钮RESET仍然可以复位并接通电源，使插座负载输出端LOAD与电源输入端LINE电力连接，家用电器仍然带电工作；所以，当漏电保护插座寿命终止，家用电器出现漏电现象，而漏电保护插座的复位按钮又无法跳脱、切断电源输出时，势必极易造成使用者触电事故的发生，非常危险。

发明内容

鉴于上述原因，本发明的目的是提供一种应用于漏电保护插座中的、无需操作任何部件即可自动检测漏电保护插座是否寿命终止，以及当其寿命终止时阻断其电源输出，保护用电设备安全、使用者人身安全的漏电护插座寿命终止检测保护电路。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：一种漏电保护插座寿命终止检测保护电路，它包括漏电检测控制电路，其特征在于：它还包括一无需操作任何部件即可完成检测的寿命终止检测控制电路；

该寿命终止检测控制电路由功能检测控制芯片、可控硅、三极管、位于复位按钮下面与复位按钮联动的复位启动开关组成；

功能检测控制芯片的2脚通过电阻分压电路与二极管整流桥输出的直流电压正极相连；3脚与所述漏电检测控制电路中的漏电控制芯片的5脚相连；6脚与12脚相连；7脚与地相连；8脚与所述漏电检测控制电路中的可控硅的控制极相连；9脚通过第一电阻与三极管的基极相连；三极管的发射极与地相连，三极管的集电极通过第二电阻与控制芯片的12脚相连；同时，控制芯片的9脚还通过第三电阻与可控硅的控制极相连；10脚与三极管的集电极相连；11脚与一由电阻、电容构成的延时电路相连，构成该延时电路的电阻的一端与电容相连，另一端与控制芯片的10脚相连；12脚还通过第四电阻与二极管整流桥输出的直流电压正极相连；

复位启动开关的一端连接到控制芯片的12脚，另一端通过第五电阻连接到控制芯片的4脚；

所述可控硅为漏电流控制元件，其阳极通过第六电阻与穿过漏电检测线圈的电源火线相连，其阴极与电源地相连。

在本发明具体实施例中，所述功能检测控制芯片为一厚膜电路，它是由第一～第四二极管、反相器、两个电子模拟开关、稳压二极管、控制模拟开关闭合/或断开的控制器搭接而成；

其内部连接关系：功能检测控制芯片的2脚与第一、第二二极管的阴极、反相器的输入端相连；控制芯片3脚与第二、第三二极管的阳极相连，第三二极管的阴极通过第一电子模拟开关与控制芯片的8脚相连；控制芯片的4脚与第四二极管的阳极相连，第四二极管的阴极通过第二电子模拟开关与控制芯片的8脚相连；控制芯片的9脚与反相器的输出端相连；控制芯片的10脚与第一二极管的阳极相连；控制芯片的11脚与控制两个电子模拟开关闭合/或断开的控制器的控制端相连；控制芯片的12脚通过稳压管与地相连。

所述功能检测控制芯片的2脚还通过一电容与地相连；8脚通过电阻、电容与地相连。

由于本发明采用以上设计方案，当漏电保护插座(GFCI)的电源输入端与墙壁内的电源火线、零线相连后，本发明寿命终止检测保护电路无需操作任何部件就可自动模拟出一漏电流，如果漏电保护插座完好，工作一切正常，GFCI内部的漏电检测电路就会检测到该漏电流，使寿命终止检测保护电路中控制芯片内的电子模拟开关闭合，从而使复位按钮RESET可以正常复位并接通电源，同时，将产生的模拟漏电流消失；反之，当GFCI内部的电气元件发生故障无法检测到该模拟的漏电流，GFCI寿命终止时，寿命终止检测保护电路中控制芯片内的电子模拟开关始终无法闭合，复位按钮RESET始终无法复位，GFCI始终无法正常工作，没有电源输出，从而，达到当漏电保护插座寿命终止时，阻断其复位按钮RESET复位，使漏电保护插座无电源输出，保护用电设备安全、使用者人身安全的目的。本发明的最大优点是：使用安全、可靠、放心，可确保使用者的人身安全。

附图说明

图1为现有的漏电保护插座其漏电检测控制电路具体电路图

图2为本发明漏电保护插座寿命终止检测保护电路具体电路图

具体实施方式

图2为本发明公开的漏电保护插座寿命终止检测保护电路具体电路图。当漏电保护插座(GFCI)的电源输入端与墙壁内的电源火线、零线相连后，无需操作任何部件，本发明寿命终止检测保护电路就可自动模拟出一漏电流，检测漏电保护插座内部电气元件是否发生故障、漏电保护插座是否寿命终止，当漏电保护插座寿命终止时，可自动阻止复位按钮RESET复位，阻断漏电保护插座电源输入端LINE与负载输出端LOAD的电力连接，使插座负载输出端LOAD和插座表面的电源插孔无电源输出，从而，从根本上保护使用者的人身安全，避免触电身亡事故的发生。

如图2所示，该寿命终止检测保护电路是在图1所示的漏电检测控制电路的基础上增加了一个功能检测控制芯片IC2(型号20060118)、可控硅SCR2、NPN型三极管Q1、位于复位按钮RESET下面与复位按钮RESET联动的机械复位启动开关K3。

功能检测控制芯片IC2的2脚通过电阻R7、R8、R9构成的分压电路与二极管整流桥D1～D4输出的直流电压正极相连；

控制芯片IC2的3脚与漏电控制芯片IC1(RV4145)的5脚相连；

控制芯片IC2的6脚与12脚相连；

控制芯片IC2的7脚与地相连；

控制芯片IC2的8脚与漏电检测控制电路中的可控硅SCR1的控制极相连；

控制芯片IC2的9脚通过电阻R13与NPN型三极管Q1的基极相连；三极管Q1的发射极与地相连，三极管Q1的集电极通过电阻R12与控制芯片IC2的12脚相连；同时，控制芯片IC2的9脚还通过电阻R15与可控硅SCR2的控制极相连；

控制芯片IC2的10脚与三极管Q1的集电极相连；

控制芯片IC2的11脚与电阻R11、电容C9构成的延时电路相连；电阻R11的一端与电容C9相连，另一端与控制芯片IC2的10脚相连；

控制芯片IC2的12脚还通过电阻R7与二极管整流桥D1～D4输出的直流电压正极相连。

复位启动开关K3的一端连接到控制芯片IC2的12脚，另一端通过电阻R10连接到控制芯片IC2的4脚。

可控硅SCR2为漏电流控制元件，可控硅SCR2的阳极通过电阻R16与穿过漏电检测线圈的电源火线相连，其阴极与电源地相连；其控制极通过电阻R15与控制芯片IC2的9脚相连。

上述功能检测控制芯片IC2为一厚膜电路，它是由二极管D5、D6、D7、D8、反相器N1、电子模拟开关K1、K2、稳压二极管D9、控制模拟开关K1、K2闭合/或断开的控制器K搭接而成。功能检测控制芯片IC2内部电气元件连接关系：控制芯片IC2的2脚与二极管D5、D6的阴极、反相器N1的输入端相连；控制芯片IC2的3脚与二极管D6、D7的阳极相连，二极管D7的阴极通过电子模拟开关K1与控制芯片IC2的8脚相连；控制芯片IC2的4脚与二极管D8的阳极相连，二极管D8的阴极通过电子模拟开关K2与控制芯片IC2的8脚相连；控制芯片IC2的9脚与反相器N1的输出端相连；控制芯片IC2的10脚与二极管D5的阳极相连；控制芯片IC2的11脚与控制电子模拟开关K1、K2闭合/或断开的控制器K的控制端相连；控制芯片IC2的12脚通过稳压管D9与地相连。

当漏电保护插座的电源输入端LINE与墙壁内的电源火线HOT、零线WHITE连接后，该电路输入端LINE就施加有一个交流电压，该交流电压经二极管整流桥D1～D4整流输出一直流电压，该直流电压经电阻R7、R8、R9组成的分压电路使功能检测控制芯片IC2的2脚为低电平，控制芯片IC2的9脚为高电平。由于控制芯片IC2的9脚为高电平，三极管Q1导通，芯片IC2的11脚为低电平，电子模拟开关K1、K2断开。由于芯片IC2的9脚为高电平，可控硅SCR2被触发导通，所以，无需操作任何部件本发明就产生一个模拟的漏电流。此时，由于电子模拟开关K1、K2是断开的，芯片IC2的8脚输出低电平，可控硅SCR1不导通，线圈SOL不得电，产生不了磁场，其内部的铁芯不动作，复位按钮RESET不能复位，漏电保护插座无电源输出。

如果漏电保护插座完好，其内部电气元件没有发生故障，工作一切正常，检测线圈L1、K2就会检测出上述模拟的漏电流，输出一电压信号给漏电控制芯片IC1，IC1的5脚输出一高电平的信号给控制芯片IC2的3脚。由于控制芯片IC2的3脚为高电平，其9脚为低电平，可控硅SCR2关断，模拟的漏电流消失；同时，由于控制芯片IC2的9脚为低电平，三极管Q1关断，11脚从低电平变为高电平，控制器K使电子模拟开关K1、K2闭合。此时，按压复位按钮RESET，使与其联动的复位启动开关K3闭合，直流电压经电阻R7、开关K3使控制芯片IC2的4脚为高电平，8脚也为高电平，可控硅SCR1导通，线圈SOL得电产生磁场，其内部的铁芯动作，使复位按钮RESET可以复位，漏电保护插座的电源输入端LINE与负载输出端LOAD实现电力连接，插座有电源输出，漏电保护插座正常工作。

如果漏电保护插座其内部的电气元件发生故障，漏电保护插座丧失保护功能，寿命终止时，漏电控制芯片IC1的5脚不会输出高电平，控制芯片IC2的9脚始终为高电平，可控硅SCR2始终导通，模拟的漏电流始终存在；控制芯片IC2的11脚始终为低电平，电子模拟开关K1、K2始终是断开的，可控硅SCR1始终不导通，线圈SOL始终产生不了磁场，其内部的铁芯始终无法动作，复位按钮RESET始终无法复位，漏电保护插座的电源输入端LINE与负载输出端LOAD始终无法电力连接，插座始终无电源输出。所以，当复位按钮RESET无法复位(按不下去)时，就提醒使用者该漏电保护插座已经寿命终止了，需要更换新的插座了，从而，确保使用者的使用安全。

功能检测控制芯片IC2内部的二极管D5起正反馈作用，当IC2的9脚输出低电平，可控硅SCR2的触发信号消失，三极管Q1关断时，使三极管Q1集电极的高电平信号反馈到反相器N1的输入端，使控制芯片IC2的9脚一直为低电平，从而使三极管Q1、可控硅SCR2可靠关断，从而消除自动产生的模拟漏电流，以便漏电保护插座不会复位后自动跳闸。二极管D6的作用是当三极管Q1集电极为高电平时，使此高电平信号不会传输到电子模拟开关K1上。二极管D7、D8的作用是使电子模拟开关K1、K2单向导通。二极管D9为一稳压二极管，为整个控制电路提供一个5.1V的电源。

如图所示，为保证上述寿命终止检测保护电路可靠工作，所述功能检测控制芯片IC2的2脚还通过一电容C8与地相连，电容C8的作用是保证控制芯片IC2的2脚在加上交流电压的瞬间为低电平。控制芯片IC2的8脚通过电阻R14、电容C10与地相连，电阻R14的作用是防止可控硅SCR1由于断态电压临界上升率(dv/dt)所引起的误导通；电容C10的作用是作为一个滤波电容使用，以消除干扰信号，防止SCR1误导通。

以上所述仅为本发明的一个具体实施例，本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明电路上的等效变换均属于本发明保护范围之内。

Claims (3)

1、一种漏电保护插座寿命终止检测保护电路，它包括漏电检测控制电路，其特征在于：它还包括一无需操作任何部件即可完成检测的寿命终止检测控制电路；

该寿命终止检测控制电路由功能检测控制芯片(IC2)、可控硅(SCR2)、三极管(Q1)、位于复位按钮(RESET)下面与复位按钮(RESET)联动的复位启动开关(K3)组成；

功能检测控制芯片(IC2)的2脚通过电阻分压电路与二极管整流桥(D1～D4)输出的直流电压正极相连；

控制芯片(IC2)的3脚与所述漏电检测控制电路中的漏电控制芯片(IC1)的5脚相连；

控制芯片(IC2)的6脚与12脚相连；

控制芯片(IC2)的7脚与地相连；

控制芯片(IC2)的8脚与所述漏电检测控制电路中的可控硅(SCR1)的控制极相连；

控制芯片(IC2)的9脚通过第一电阻(R13)与三极管(Q1)的基极相连；三极管(Q1)的发射极与地相连，三极管(Q1)的集电极通过第二电阻(R12)与控制芯片(IC2)的12脚相连；同时，控制芯片(IC2)的9脚还通过第三电阻(R15)与可控硅(SCR2)的控制极相连；

控制芯片(IC2)的10脚与三极管(Q1)的集电极相连；

控制芯片(IC2)的11脚与一由电阻(R11)、电容(C9)构成的延时电路相连；构成该延时电路的电阻(R11)的一端与电容(C9)相连，另一端与控制芯片(IC2)的10脚相连；

控制芯片(IC2)的12脚还通过第四电阻(R7)与二极管整流桥(D1～D4)输出的直流电压正极相连；

复位启动开关(K3)的一端连接到控制芯片(IC2)的12脚，另一端通过第五电阻(R10)连接到控制芯片(IC2)的4脚；

所述可控硅(SCR2)为漏电流控制元件，其阳极通过第六电阻(R16)与穿过漏电检测线圈的电源火线相连，其阴极与电源地相连。

2、根据权利要求1所述的漏电保护插座寿命终止检测保护电路，其特征在于：

所述功能检测控制芯片(IC2)为一厚膜电路，它是由第一～第四二极管(D5、D6、D7、D8)、反相器(N1)、两个电子模拟开关(K1、K2)、稳压二极管(D9)、控制模拟开关(K1、K2)闭合/或断开的控制器(K)搭接而成；

其内部连接关系：功能检测控制芯片(IC2)的2脚与第一、第二二极管(D5、D6)的阴极、反相器(N1)的输入端相连；控制芯片(IC2)的3脚与第二、第三二极管(D6、D7)的阳极相连，第三二极管(D7)的阴极通过第一电子模拟开关(K1)与控制芯片(IC2)的8脚相连；控制芯片(IC2)的4脚与第四二极管(D8)的阳极相连，第四二极管(D8)的阴极通过第二电子模拟开关(K2)与控制芯片(IC2)的8脚相连；控制芯片(IC2)的9脚与反相器(N1)的输出端相连；控制芯片(IC2)的10脚与第一二极管(D5)的阳极相连；控制芯片(IC2)的11脚与控制两个电子模拟开关(K1、K2)闭合/或断开的控制器(K)的控制端相连；控制芯片(IC2)的12脚通过稳压管(D9)与地相连。

3、根据权利要求1或2所述的漏电保护插座寿命终止检测保护电路，其特征在于：

所述功能检测控制芯片(IC2)的2脚还通过一电容(C8)与地相连；8脚通过电阻(R14)、电容(C10)与地相连。

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