CN102882183B

CN102882183B - 一种输出漏电保护装置

Info

Publication number: CN102882183B
Application number: CN201210399764.3A
Authority: CN
Inventors: 毛建国; 陈恒留
Original assignee: SHENZHEN JINGFUYUAN TECH Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Jingfuyuan Tech Co ltd
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2032-10-19
Also published as: CN102882183A

Abstract

本发明公开一种用于高压直流电源系统的输出漏电保护装置，包括：检测电路和控制保护电路。高压直流电源系统发出的第一脉冲信号及第二脉冲信号分别控制检测电路中第一开关回路及第二开关回路。第一脉冲信号和第二脉冲信号不得同时为高电平，第一开关回路与第二开关回路交替导通。当第一开关回路和第二开关回路交替导通，而检测电路中的系统输出与PE之间存在一个电阻时，则检测电路控制上述控制保护电路输出模块硬件关机信号，该模块硬件关机信号用于指示该高压直流电源系统关机。该装置由于是硬件控制，所以控制响应速度快。

Description

一种输出漏电保护装置

技术领域

本发明涉及一种漏电保护装置，特别涉及一种用于高压直流电源系统的输出漏电保护装置。

背景技术

随着国家对节能减排的要求，高压直流电源系统得到迅速发展，同时，对电源系统安全使用的要求也越来越高。目前，由于高压直流电源系统输出一般为悬浮接地方式，即系统输出与地、机架、外壳没有直接连接在一起，所以用传统的直流漏电传感器是检测不到有漏电的。

因此，如何在高压直流电源系统中地检测漏电流是业界亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可用于输出为悬浮接地方式的高压直流电源系统的输出漏电保护装置。

本发明提出的漏电保护装置包括：检测电路和控制保护电路；

所述检测电路包括输出正极对地线的检测电路和地线对输出负极的检测电路；所述输出正极对地线的检测电路包括用于控制所述输出正极对地线的检测电路导通与截止的第一开关回路，所述地线对输出负极的检测电路包括用于控制所述地线对输出负极的检测电路导通与截止的第二开关回路；第一脉冲信号控制所述第一开关回路的导通与截止，第二脉冲信号控制第二开关回路的导通与截止；其中，所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号不得同时为高电平，所述输出正极及所述输出负极均为高压直流电源系统的系统输出；

所述控制保护电路，用于在所述第一开关回路和所述第二开关回路之一导通，而另一个开关回路所在的检测电路中的系统输出与地线之间存在一个电阻时，在所述检测电路的控制下输出模块硬件关机信号，该模块硬件关机信号用于指示该高压直流电源系统关机；

所述输出正极对地线的检测电路包括依次串联连接于输出正极和地线之间的：至少一个第一限流电阻，第一光耦原边，防反接二极管D1和所述第一开关回路，所述防反接二极管D1用于防输出正极对地线的检测电路接反误动作和保护所述第一光耦原边反向击穿；

所述地线对输出负极的检测电路包括依次串联连接于地线与输出负极之间的：至少一个第二限流电阻，第二光耦原边，防反接二极管D2和第二开关回路，所述防反接二极管D2用于防地线对输出负极的检测电路接反误动作和保护所述第二光耦原边反向击穿。

本发明具体实施方式，在高压直流电源系统工作后，第一脉冲信号PWM1与第二脉冲信号PWM2交错下发脉冲信号使第一开关回路、第二开关回路分别处于导通与截止状态。当输出任一极与地线之间存在一个一定阻值的电阻或短路时，则输出另一极与地线之间的检测电路导通，控制保护电路中则输出关机信号。由于是硬件控制，所以控制响应速度快。

附图说明

图1是本发明输出漏电保护装置的具体实施方式的电路原理图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明输出漏电保护装置的具体实施方式进行具体说明。

如图1所示，本发明输出漏电保护装置具体实施方式，用于输出为悬浮接地方式的高压直流电源系统，该装置的具体实施方式包括：检测电路1和控制保护电路2。

检测电路1包括输出+（输出正极）对PE（Protective Earth，地线）的检测电路和PE对输出-（输出负极）的检测电路。输出+对PE的检测电路包括用于控制输出+对PE的检测电路导通与截止的第一开关回路，PE对输出-的检测电路包括用于控制PE对输出-的检测电路导通与截止的第二开关回路。第一脉冲信号PWM1（Pulse Width Modulation，脉宽调制）、第二脉冲信号PWM2分别控制第一开关回路及第二开关回路的导通与截止。在任何时间第一脉冲信号PWM1和第二脉冲信号PWM2不得同时为高电平。因此，第一开关回路与第二开关回路在同一时间里分别处于导通与截止状态。

其中，输出+及输出-均为高压直流电源的系统输出。第一脉冲信号PWM1与第二脉冲信号PWM2是由高压直流电源系统中已有的元件发出的。此处不赘述。

当第一开关回路和所述第二开关回路之一导通，而另一开关回路所在的检测电路的中的系统输出与PE之间存在一个电阻时，检测电路1导通，其控制上述控制保护电路2输出模块硬件关机信号OFF，该模块硬件关机信号用于指示该高压直流电源系统关机。

优选的，输出+对PE的检测电路包括依次串联连接于输出+和PE之间：至少一个第一限流电阻R1、R2，第一光耦原边OT1A，防反接二极管D1和第一开关管Q1。第一开关管Q1的控制极接受上述第一脉冲信号PWM1，当第一开关管Q1为MOS管时，其控制极是MOS管的G极。优选的，第一光耦原边OT1A两端并一个泄放电流电阻R3，用于给弱电流信号一个通路，避免第一光耦原边OT1A误导通。优选的，当第一开关管Q1是MOS管时，在其G极与S极之间并一个用于抗干扰的电阻R4。第一开关管Q1或者第一开关Q1与电阻R4则构成了上述第一开关回路。其中，防反接二极管D1用于防该检测电路接反误动作和保护第一光耦原边OT1A反向击穿。

PE对输出-的检测电路包括依次串联连接于PE与输出-之间的：至少一个第二限流电阻R5、R6，第二光耦原边OT2A，防反接二极管D2和第二开关管Q2。第二开关管Q2的控制极接受上述第二脉冲信号PWM2，当第二开关管Q2为MOS管时，其控制极是MOS管的G极。优选的，第二光耦原边OT2A两端并一个泄放电流电阻R7，用于给弱电流信号一个通路，避免第二光耦原边OT2A误导通。优选的，当第二开关管Q2为MOS管时，在其G极和S极之间并一个抗干扰电阻R8。则第二开关Q2，或者第二开关Q2与电阻R8构成了上述第二开关回路。其中，防反接二极管D2用于防该检测电路接反误动作和保护第二光耦原边OT2A反向击穿。

控制保护电路2包括第一光耦副边OT1B、第二光耦副边OT2B以及上拉电阻R9。如上所述，第一光耦副边OT1B对应的第一光耦原边OT1A与检测电路中的第一开关管回路相连，具体而言是第一光耦原边OT1A与第一开关管Q1串联；第二光耦副边OT2B对应的第二光耦原边OT2A与检测电路中的第二开关管回路相连，具体而言是第二光耦原边OT2A与第二开关管Q2串联。第一光耦副边OT1B与第二光耦副边OT2B并联后，一端通过上拉电阻R9接到辅助电源VDD，另一端下拉相连GND。上拉电阻R9与第一光耦副边OT1B、第二光耦副边OT2B之间的节点A输出模块硬件关机信号OFF。

优选的，第一开关管Q1和第二开关管Q2均采用MOS管（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，即金属氧化物半导体型场效应管）。

上述具体实施方式中，辅助电源VDD与高压直流电源系统的监控模块中的控制芯片共地。在任何时间第一脉冲信号PWM1和第二脉冲信号PWM2不得同时为高电平，即，第一开关管Q1与第二开关管Q2不能同时导通。

本发明高压直流电源系统输出漏电保护装置的具体实施方式的工作原理是：

如图1所示，高压直流电源系统启机，第一脉冲信号PWM1和第二脉冲信号PWM2依次交错输出高低电平，在任何时间第一脉冲信号PWM1和第二脉冲信号PWM2不得同时为高电平。则上述第一开关回路与第二开关回路交替导通，具体而言是，第一开关管Q1与第二开关管Q2交替导通。

当第一开关管Q1截止，第二开关管Q2导通时，如果在输出+对PE之间存在一个电阻值 (如人体、输出负载电缆绝缘皮破损、输出+或输出-对PE短路等)，则第二光耦原边OT2A导通，辅助电源VDD经电阻R9、导通的第二光耦副边OT2B与GND相连，模块硬件关机信号OFF下拉为低电平，模块输出关机；此时，如果在输出+对PE之间的电阻消失或者不存在电阻时，则第二光耦原边OT2A截止，模块硬件关机信号OFF经上拉电阻R9与VDD相连为高电平，模块输出正常。

同理，当第一开关管Q1导通，而第二开关管Q2截止时，如果在PE对输出-之间存在一个电阻值，第一光耦原边OT1A导通，VDD经电阻R9、导通的第一光耦副边OT1B与GND相连，模块硬件关机信号OFF下拉为低电平，模块输出关机；此时，如果在PE对输出-之间的电阻消失或者不存在电阻时，则第一光耦原边OT1A截止，模块硬件关机信号OFF经上拉电阻R9与VDD相连为高电平，模块输出正常。

上述具体实施方式，在高压直流电源系统工作后，第一脉冲信号PWM1与第二脉冲信号PWM2交错下发脉冲信号使第一开关管、第二开关管分别处于导通与截止状态。当输出任一极与PE之间存在一个一定阻值的电阻时，第一光耦或第二光耦的原边导通，控制保护电路中的第一光耦或第二光耦的副边导通，模块硬件关机信号下拉为低电平，控制模块输出关机。由于是硬件控制，所以控制响应速度非常快，响应时间可小于10mS。

另一方面，由于，当第一开关回路和第二开关回路中有一路导通时，如果另一个开关回路所在的检测电路的系统输出和PE之间接入一个电阻，即使该电阻值很大（例如80KΩ的阻值），但是只要系统输出和PE之间形成一个通路，则上述导通的开关回路所在的检测电路也导通，此时就会触发控制保护电路输出模块硬件关机信号。具体而言，就是控制保护路中的第一光耦副边OT1B或第二光耦副边OT2B也随之导通，上拉电阻R9和第一或第二光耦副边之间的节点A输出一个低电平，从而触发高压直流电源系统关机。由此可以理解的是，当无论系统输出和PE之间是由于短路而导通，还是由于有电阻接入（例如：人体）或者绝缘层破损而导通，该漏电保护装置均可以检测到，实际应用中，大于1mA的电流即可检测到，也就是说，其保护漏电最小值比较低，保护范围比较宽。由此，可以达到对人身安全实现保护的目的。

又一方面，由于在电源系统的监控模块中一般都有控制芯片可以共用，因此，该漏电保护装置的成本较低。

综上，该装置相对现有的漏电传感器具有响应速度快，检测范围宽，可检测到的最小值比较低，成本低的优势。

总之，以上所述仅为本发明技术方案的较佳实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种输出漏电保护装置，其特征在于所述漏电保护装置包括：检测电路和控制保护电路；

所述输出正极对地线的检测电路包括依次串联连接于输出正极和地线之间的：至少一个第一限流电阻，第一光耦原边，防反接二极管D1和所述第一开关回路，所述防反接二极管D1用于防止输出正极对地线的检测电路接反误动作和保护所述第一光耦原边反向击穿；

所述地线对输出负极的检测电路包括依次串联连接于地线与输出负极之间的：至少一个第二限流电阻，第二光耦原边，防反接二极管D2和第二开关回路，所述防反接二极管D2用于防止地线对输出负极的检测电路接反误动作和保护所述第二光耦原边反向击穿。

2.如权利要求1所述的输出漏电保护装置，其特征在于：

所述输出正极对地线的检测电路还包括一个泄放电流电阻R3，所述泄放电流电阻R3并联于所述第一光耦原边两端，用于给弱电流信号一个通路，避免所述第一光耦原边误导通；

所述地线对输出负极的检测电路还包括一个泄放电流电阻R7，所述泄放电流电阻R7并联于所述第二光耦原边两端，用于给弱电流信号一个通路，避免所述第二光耦原边误导通。

3.如权利要求1所述的输出漏电保护装置，其特征在于：

所述控制保护电路包括第一光耦副边、第二光耦副边以及上拉电阻R9；所述第一光耦副边与所述第二光耦副边并联后，一端通过所述上拉电阻R9接到辅助电源VDD，另一端下拉相连GND；所述上拉电阻R9与所述第一光耦副边、所述第二光耦副边之间的节点输出所述模块硬件关机信号。

4.如权利要求1至3中任意一项权利要求所述的输出漏电保护装置，其特征在于：

所述第一开关回路包括第一开关管，所述第一开关管的控制极接收所述第一脉冲信号；所述第二开关回路包括第二开关管，所述第二开关管的控制极接收所述第二脉冲信号。

5.如权利要求4所述的输出漏电保护装置，其特征在于：

所述第一开关管、所述第二开关管均为MOS管；所述第一开关管的控制极以及所述第二开关管的控制极为MOS管的G极；

所述第一开关回路还包括一个用于抗干扰的电阻R4，所述电阻R4并联在所述第一开关管的G极与S极之间；所述第二开关回路还包括一个用于抗干扰的电阻R8，所述电阻R8并联在所述第二开关管的G极和S极之间。