CN103091544B

CN103091544B - 直流漏电检测电路

Info

Publication number: CN103091544B
Application number: CN201310021004.3A
Authority: CN
Inventors: 刘泉生; 李亚茹; 王战军; 刘宇明
Original assignee: HEFEI TONGZHI ELECTRICAL CONTROL TECHNOLOGY Co Ltd; 63963 TROOPS PLA
Current assignee: 63963 Troops,PLA; HEFEI TONGZHI ELECTRICAL CONTROL TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2013-01-21
Filing date: 2013-01-21
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2033-01-21
Also published as: CN103091544A

Abstract

本发明涉及机电控制技术领域，特别涉及一种直流漏电检测电路。包括依次连接的采样单元、信号处理单元、隔离放大单元，所述采样单元输入端正、负极分别与电源正极、壳体相连，所述隔离放大单元输出端输出信号至微处理器。及时检测漏电压，处理、隔离放大后送至微处理器以便进行处理，有效的保护了用电人员的安全和电气设备的正常工作。

Description

直流漏电检测电路

技术领域

本发明涉及机电控制技术领域，特别涉及一种直流漏电检测电路。

背景技术

随着直流电在电气系统中的广泛应用，直流电用电安全设计受到越来越多的关注，较高的工作电压对电气系统与设备壳体之间的漏电压指标提出了更高的要求。高压电缆线绝缘介质老化或周边潮湿的环境都是产生高压电路和壳体之间的漏电压的主要因素，此时，电源正负极引线将通过绝缘层和壳体构成泄露电流回路，使壳体电位上升，不仅会危及人生安全，而且还会影响电气系统的正常工作。当高电压电路和壳体之间的漏电压严重升高时，还会导致漏电回路的热积累效应，可能会造成电气火灾。因此，高压电气系统的漏电压检测是安全设计的核心内容，对用电人员安全、电气设备正常工作都具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直流漏电检测电路，及时检测漏电压，实现安全用电。

为达到以上效果，本发明采用的技术方案为：一种直流漏电检测电路，包括依次连接的采样单元、信号处理单元、隔离放大单元，所述采样单元输入端正、负极分别与电源正极、壳体相连，所述隔离放大单元输出端输出信号至微处理器。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

及时检测漏电压，处理、隔离放大后送至微处理器以便进行处理，有效的保护了用电人员的安全和电气设备的正常工作。

附图说明

图1为本发明的电路原理框图；

图2为本发明的电路示意图。

具体实施方式

下面结合图1、图2，对本发明做进一步详细叙述：

参阅图1、图2，一种直流漏电检测电路，包括依次连接的采样单元11、信号处理单元13、隔离放大单元14，所述采样单元11输入端正、负极分别与电源正极20、壳体30相连，所述隔离放大单元14输出端输出信号至微处理器40，由微处理器40对所检测到的电压进行处理并做出相应的指示和动作，保护用电人员的安全和电气设备的正常工作。

所述采样单元11为四个二极管D1、D2、D3、D4所构成的桥式整流电路，二极管D1的正极与二极管D3的负极相连并引出一条支路与电源正极20相连，二极管D2的正极与二极管D3的负极相连并引出一条支路与壳体30相连，二极管D1、D2的负极相连，二极管D3、D4正极相连，这里四个二极管D1、D2、D3、D4规格一致，其导通压降为V_D。采用桥式整流电路的好处是：采样单元11输入端正极与壳体30相连、负极与电源正极20相连时，依然能够使电路正常工作，避免了因错接正、负极而导致电路不能正常工作问题的发生。

为了保证后续电路的稳定，提高电路的抗干扰能力，最好在所述采样单元11与信号处理单元13间设有输入保护单元12，所述输入保护单元12由电阻R1、电容C1并联而成，电阻R1的两端分别与采样单元11二极管D1的负极、二极管D3的正极相连。

所述信号处理单元13的包括串联的电阻R2、R3、R4，串联后的电阻R2、R3、R4并联在输入保护单元12的电容C1两端，电阻R3、R4两端并联稳压二极管D5，稳压二极管D5正极与电阻R4的一端相连并接地，电阻R4两端并联有电容C2。这里的电阻R2、R3、R4起分压作用，稳压二极管D5用于吸收电路接通时电压尖峰脉冲，保护电路，电容C2对电阻R4两端的电压信号进行滤波，滤波后输出检测信号V1至隔离放大单元，此处假设电气回路与壳体之间的漏电压为V，也即采样单元11的输入端正、负极电压为V时，V1的值可由V计算得出：

V 1 = \frac{(V - V_{D}) \times R 4}{R 2 + R 3 + R 4}

——公式（1）

隔离放大单元14包括隔离运放N1、放大器N2，所述隔离运放N1的引脚1、8接+5V电压，引脚1通过电容C3接地，引脚8通过电容C4接参考地，隔离运放N1的引脚2与信号处理单元13中电阻R3、R4之间的连线连通，隔离运放N1的引脚3、4接地、引脚5接参考地，隔离运放N1的引脚6、7分别通过电阻R7、R6与放大器N2的反相输入端2、正相输入端3相连，放大器N2的正相输入端3通过电阻R8接参考地，放大器N2的反相输入端2通过电阻R9与输出端1相连，放大器N2的正电源端8接+5V电压、并通过电容C5接参考地，放大器N2的负电源端4接参考地，放大器N2的输出端1依次通过电阻R10、电容C4接参考地。隔离运放N1进行光电隔离，同时将信号V1进行放大，电阻R6、R7将隔离运放N1输出的信号进行限流后经放大器N2放大得出信号V0，隔离运放N1的放大倍数记为K₁，放大器N2的放大倍数记为K₂，则有：

V0=V1×K₁×K₂ ——公式（2）

由公式（1）（2）可得出：

V = \frac{V 0}{K_{1} \times K_{2}} \times \frac{R 2 + R 3 + R 4}{R 4} + V_{D}

——公式（3）

微处理器将接收到的V0信号通过公式（3）进行计算即可得出漏电压V的大小，然后根据V的大小做出相应的指令和动作。

需要指出的是，公式（3）中，微处理器40所接受的信号V0有一定的范围，不能超过其处理范围，但是我们待检测的电压V会有不同的大小。在本实施例中，改变隔离放大单元14中的电阻R8、R9的大小，放大器N2的放大倍数K₂也会发生相应改变。因此当待检测电压V在不同的直流电压等级时，通过改变R8、R9的值，即可使得所采样的电压V0依然在微处理器40的处理范围以内，本电路依然能够正常工作。

所述隔离放大单元14与微处理器40间设有输出保护单元15，所述输出保护单元15包括负极接+3.3V电压的二极管D6，所述二极管D6的正极与隔离放大单元14中的电阻R10、电容C4相连并作为输出端输出信号至微处理器40。输出保护单元15起到输出保护作用，二极管D6使得送至微处理器40采样口的电压不高于3.3V，保护微处理器40，使其不至于损坏。

Claims

1.一种直流漏电检测电路，其特征在于：包括依次连接的采样单元（11）、信号处理单元（13）、隔离放大单元（14），所述采样单元（11）输入端正、负极分别与电源正极（20）、壳体（30）相连，所述隔离放大单元（14）输出端输出信号至微处理器（40）；

所述采样单元（11）为四个二极管D1、D2、D3、D4所构成的桥式整流电路，二极管D1的正极与二极管D3的负极相连并引出一条支路与电源正极（20）相连，二极管D2的正极与二极管D3的负极相连并引出一条支路与壳体（30）相连，二极管D1、D2的负极相连，二极管D3、D4正极相连；

所述采样单元（11）与信号处理单元（13）间设有输入保护单元（12），所述输入保护单元（12）由电阻R1、电容C1并联而成，电阻R1的两端分别与采样单元（11）二极管D1的负极、二极管D3的正极相连；

所述信号处理单元（13）的包括串联的电阻R2、R3、R4，串联后的电阻R2、R3、R4并联在输入保护单元（12）的电容C1两端，电阻R3、R4两端并联稳压二极管D5，稳压二极管D5正极与电阻R4的一端相连并接地，电阻R4两端并联有电容C2；

所述隔离放大单元（14）包括隔离运放N1、放大器N2，所述隔离运放N1的引脚1、8接+5V电压，引脚1通过电容C3接地，引脚8通过电容C4接参考地，隔离运放N1的引脚2与信号处理单元（13）中电阻R3、R4之间的连线连通，隔离运放N1的引脚3、4接地、引脚5接参考地，隔离运放N1的引脚6、7分别通过电阻R7、R6与放大器N2的反相输入端2、正相输入端3相连，放大器N2的正相输入端3通过电阻R8接参考地，放大器N2的反相输入端2通过电阻R9与输出端1相连，放大器N2的正电源端8接+5V电压、并通过电容C5接参考地，放大器N2的负电源端4接参考地，放大器N2的输出端1依次通过电阻R10、电容C4接参考地。

2.如权利要求1所述的直流漏电检测电路，其特征在于：所述隔离放大单元（14）与微处理器（40）间设有输出保护单元（15），所述输出保护单元（15）包括负极接+3.3V电压的二极管D6，所述二极管D6的正极与隔离放大单元（14）中的电阻R10、电容C4相连并作为输出端输出信号至微处理器（40）。