CN103795029A - 直流远供电源系统的漏电流检测保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直流远供电源系统的漏电流检测保护电路，该电路包括漏电流采样模块、正地漏电流检测保护模块、负地漏电流检测保护模块、漏电流保护信号上报模块和用于控制直流远供系统的关机操作的MCU控制模块；正地漏电流检测保护模块和负地漏电流检测保护模块输入端分别与漏电流采样模块电连接，正地漏电流检测保护模块和负地漏电流检测保护模块输出端分别与漏电流保护信号上报模块电连接，漏电流保护信号上报模块与MCU控制模块电连接。本发明既能够保证输出正负线对地的阻抗大于1M欧姆的要求，实现输出对地传输悬浮供电；同时又大幅减少了漏电流误动作的概率。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种直流远供电源系统的漏电流检测保护电路。
背景技术
近年来我国通信事业有了飞速的发展，通信电源是整个通信网络的基础设施，是整个通信电信网正常可靠运行的保证，随着3G网络的普及和发展，其移动基站、EPON和室内外机房建设的供电、接电问题均由直流远供电源系统来完成。该系统在使用的过程中会出现漏电的现象，出于保护人身安全的考虑，直流远供电源系统中的漏电流保护是一项必须要具备的硬性指标。目前行业标准对漏电流保护的要求主要体现在以下两点：一是要求输出悬浮供电，输出电源正负线对大地的阻抗大于1M欧姆；二是当输出对地漏电流大于某个安全门限值之后，远供电源系统必须迅速关机。
目前业内对漏电流的检测保护方法主要有两种：一是采用检测输出线对电流不平衡度来判定漏电流大小，从而实现保护关机，此种方式的缺点是由于电源输出正负线电流的支路旁路较多，在需要保证高精度电流采样的条件下极容易产生误动作，这对直流远供电源系统的可靠性产生很大影响。二是采用通过对线地提供电流回路从而检测漏电流进行保护的方式进行设计的，这种方式的缺点是输出对地阻抗太小，没办法满足大于1M欧姆的要求，同时也由于电源对地绝缘内阻太低，当外接阻抗较小的时候，在保护瞬间存在较太的漏电流回路，这对人身构成的安全隐患是很大的。
综上描述，现有直流远供电源系统中的漏电保护方法均无法对人身安全进行保障，因此无法满足市场的需求。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种直流远供电源系统的漏电流检测保护电路，该电路既能够保证输出正负线对地的阻抗大于1M欧姆的要求，实现输出对地传输悬浮供电；同时又大幅减少了漏电流误动作的概率。
为实现上述目的，本发明提供一种直流远供电源系统的漏电流检测保护电路，包括漏电流采样模块、正地漏电流检测保护模块、负地漏电流检测保护模块、漏电流保护信号上报模块和用于控制直流远供系统的关机操作的MC U控制模块；所述正地漏电流检测保护模块和负地漏电流检测保护模块输入端分别与漏电流采样模块电连接，所述正地漏电流检测保护模块和负地漏电流检测保护模块输出端分别与漏电流保护信号上报模块电连接，所述漏电流保护信号上报模块与M C U控制模块电连接。
其中，所述漏电流采样模块包括第一电容、第二电容、接电感电流传感器和八个电阻；所述第一电容电连接输出信号正极电压，所述第二电容电连接输出信号负极电压，第一电阻与第二电阻串联后与第一电容并联，第三电阻与第四电阻串联后与第二电容并联，且第二电阻和第三电阻电连接至防雷保护地；所述输出信号正极电压与接保护地线之间连接有模拟人体电阻，所述第一电容上的电压依次通过第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻和模拟人体电阻后构成漏电流检测回路，所述接电感电流传感器与第五电阻电连接，且所述第六电阻、第七电阻和第八电阻均为兆欧级以上的电阻。
其中，所述正地漏电流检测保护模块包括第一运放比较器和七个电阻；所述输出信号正极电压依次通过串联的第九电阻、第十电阻和第十一电阻后电连接至第一运放比较器的第二引脚，电源正极电压依次通过串联的第十二电阻和第十三电阻后电连接至第一运放比较器的第二引脚，防雷保护地依次通过串联的第十四电阻和第十五电阻后电连接至第一运放比较器的第二引脚，所述第一运放比较器的第三引脚与接电感电流传感器电连接，所述第一运放比较器的第一引脚与漏电流保护信号上报模块电连接。
其中，所述负地漏电流检测保护模块包括第二运放比较器和七个电阻；所述输出信号负极极电压依次通过串联的第十六电阻、第十七电阻和第十八电阻后电连接至第二运放比较器的第二引脚，电源负极极电压依次通过串联的第十九电阻和第二十电阻后电连接至第二运放比较器的第二引脚，防雷保护地依次通过串联的第二十一电阻和第二十二电阻后电连接至第二运放比较器的第二引脚，所述第二运放比较器的第三引脚与接电感电流传感器电连接，所述第二运放比较器的第一引脚与漏电流保护信号上报模块电连接。
其中，所述漏电流保护信号上报模块包括第一二极管、第二二极管、第三比较器、光电耦合器、第三电容、第四电容、过流保护器和四个电阻；所述第一二极管的正极与第一运放比较器的第一引脚电连接，所述第二二极管的正极与第二运放比较器的第一引脚电连接，所述第一二极管的负极和第二二极管的负极均通过第二十三电阻与光电耦合器的输入端电连接，第二十四电阻的一端与光电耦合器的输入端电连接，第二十四电阻的另一端电连接防雷保护地，所述电源正极电压与第三比较器的第一引脚电连接，所述电源负极电压与第三比较器的第二引脚电连接，且所述第四电容分别与第三比较器的第一引脚及第二引脚电连接，所述光电耦合器的输出端分别与公共接地端电连接，且所述光电耦合器的输出端依次通过第二十五电阻和过流保护输出端后电连接MCU控制模块，第二十六电阻与第三电容并联后接信号地。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的直流远供电源系统的漏电流检测保护电路，当漏电流采样模块中的模拟人体电阻接入通电时，其自身的输出信号电压和电源电压共同为比较电路提供漏电流保护门限，由漏电流采样模块进行采样电压并与漏电流保护门限电压进行比较，当信号电压大于漏电流保护门限电压时，正负地漏电流检测保护模块就做出检测到，并通过漏电流保护信号上报模块将信号传输给给MCU控制模块，MCU控制模块对漏电流信号进行处理并进行直流远供电源系统的关机操作，可及时有效的避免系统漏电流现象的出现。
同时，由兆欧级的电阻构成漏电流采样回路，同时采用新思路构成的漏电流保护门限，既能够保证输出正负线对地的阻抗大于1M欧姆的要求，实现输出对地传输悬浮供电；同时又可以根据系统输出信号电压的变化对漏电流保护动作门限进行相应的调整，大幅减少了漏电流误动作的概率；尤其重要的是该电路解决了漏电流保护瞬间漏电流较大的难题，使得在整个漏电流保护过程中，漏电流都能维持在相对较小的水平。
附图说明
图1为本发明的直流远供电源系统的漏电流检测保护电路的方框图；
图2为本发明中漏电流采样模块的工作原理图
图3为本发明中正负地漏电流检测保护模块及漏电流保护信号上报模块的工作原理图。
主要元件符号说明如下：
10、漏电流采样模块 11、正地漏电流检测保护模块
12、负地漏电流检测保护模块 13、漏电流保护信号上报模块
14、MCU控制模块
具体实施方式
为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。
请参阅图1，本发明的直流远供电源系统的漏电流检测保护电路，包括漏电流采样模块10、正地漏电流检测保护模块11、负地漏电流检测保护模块12、漏电流保护信号上报模块13和用于控制直流远供系统的关机操作的M C U控制模块14；正地漏电流检测保护模块11和负地漏电流检测保护模块12输入端分别与漏电流采样模块10电连接，正地漏电流检测保护模块11和负地漏电流检测保护模块12输出端分别与漏电流保护信号上报模块13电连接，漏电流保护信号上报模块13与M C U控制模块14电连接。
请进一步参阅图2；漏电流采样模块10包括第一电容C1、第二电容C2、接电感电流传感器L-ISENSE、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8；第一电容C1电连接输出信号正极电压VOUT+，第二电容C2电连接输出信号负极电压VOUT-，第一电阻R1与第二电阻R2串联后与第一电容C1并联，第三电阻R3与第四电阻R4串联后与第二电容C2并联，且第二电阻R2和第三电阻R3电连接至防雷保护地LGND；输出信号正极电压VOUT+与接保护地线PE之间连接有模拟人体电阻R-man，第一电容C1上的电压依次通过第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8和模拟人体电阻R-man后构成漏电流检测回路，接电感电流传感器L-ISENSE与第五电阻R5电连接，且第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8均为兆欧级以上的电阻。输出信号正极电压VOUT+与输出信号负极电压VOUT-为远供系统的输出信号电压，电源正极电压VCC+与电源负极电压VCC-为漏电流检测保护模块10提供辅助电源，而第一电容C1与第二电容C2电容对输出信号电压进行分压，为漏电流采样模块10提供源电压。
在本实施例中，正地漏电流检测保护模块11包括第一运放比较器U1、第九电阻R9、第十电阻R1O、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14和第十五电阻R15；输出信号正极电压VOUT+依次通过串联的第九电阻R9、第十电阻R10和第十一电阻R11后电连接至第一运放比较器U1的第二引脚，电源正极电压VCC+依次通过串联的第十二电阻R12和第十三电阻R13后电连接至第一运放比较器U1的第二引脚，防雷保护地LGND依次通过串联的第十四电阻R14和第十五电阻R15后电连接至第一运放比较器U1的第二引脚，第一运放比较器U1的第三引脚与接电感电流传感器L—ISENSE电连接，第一运放比较器U1的第一引脚与漏电流保护信号上报模块13电连接。
在本实施例中，负地漏电流检测保护模块12包括第二运放比较器U2、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21和第二十二电阻R22；输出信号负极极电压VOUT-依次通过串联的第十六电阻R16、第十七电阻R17和第十八电阻R18后电连接至第二运放比较器U2的第二引脚，电源负极极电压VCC-依次通过串联的第十九电阻R19和第二十电阻R20后电连接至第二运放比较器U2的第二引脚，防雷保护地LGND依次通过串联的第二十一电阻R21和第二十二电阻R22后电连接至第二运放比较器U2的第二引脚，第二运放比较器U2的第三引脚与接电感电流传感器L—ISENSE电连接，第二运放比较器U2的第一引脚与漏电流保护信号上报模块13电连接。
在本实施例中，漏电流保护信号上报模块13包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三比较器U3、光电耦合器OPT、第三电容C3、第四电容C4、过流保护器OCP、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25和第二十六电阻R26；第一二极管D1的正极与第一运放比较器U1的第一引脚电连接，第二二极管D2的正极与第二运放比较器U2的第一引脚电连接，第一二极管D1的负极和第二二极管D2的负极均通过第二十三电阻R23与光电耦合器OPT的输入端电连接，第二十四电阻R24的一端与光电耦合器OPT的输入端电连接，第二十四电阻R24的另一端电连接防雷保护地LGND，电源正极电压VCC+与第三比较器U3的第一引脚电连接，电源负极电压VCC-与第三比较器U3的第二引脚电连接，且第四电容C4分别与第三比较器U3的第一引脚及第二引脚电连接，光电耦合器OPT的输出端分别与公共接地端VSS电连接，且光电耦合器OPT的输出端依次通过第二十五电阻R25和过流保护输出端OCP后电连接MCU控制模块14，二十六电阻R26与第三电容C3并联后接信号地SGND。
本发明提供的直流远供电源系统的漏电流检测保护电路，其工作具有如下模式：
工作模式一：当输出信号正极电压VOUT+与接保护地线PE之间有模拟人体的电阻R-man接入时，第一C1电容上的电压通过第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8和模拟人体电阻R-man后构成漏电流检测回路，其中R5为漏电流采样电阻，漏电流信号转化为接电感电流传感器L-ISENSE的电压信号，在正极漏电流检测保护模块11中，输出信号正极电压VOUT+与电源正极电压VCC+共同为比较电路提供漏电流保护门限，当接电感电流传感器L-ISENSE的电压大于漏电流保护门限电压时，第一运放比较器U1翻转，将漏电流保护信号通过漏电流保护信号上报模块13上报给MCU控制模块14，并通过MCU控制模块14进行远供电源系统关机操作。
工作模式二：当输出信号负极电压VOUT-与接保护地线PE之间有模拟人体的电阻R-man接入时，第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8和模拟人体电阻R-man后构成漏电流检测回路，其中R5为漏电流采样电阻，漏电流信号转化为接电感电流传感器L—ISENSE的电压信号，在负极漏电流检测保护模块12中，输出信号负极电压VOUT-与电源负极电压VCC-共同为比较电路提供漏电流保护门限，当接电感电流传感器L—ISENSE的电压大于漏电流保护门限电压时，第二运放比较器U2翻转，将漏电流保护信号通过漏电流保护信号上报模块13上报给MCU控制模块14，并通过MCU控制模块14进行远供电源系统关机操作。
在本发明中，由于漏电流保护门限有输出信号正极电压VOUT+与电源正极电压VCC+的共同参与，很好的解决了当系统输出电压调整之后，漏电流动作点飘移的问题。应用漏电流保护门限只需要通过调节VOUT和VCC对LGND的分压电阻就可以进行门限的调节；同时，由于第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8均为兆欧级以上的电阻，输出正负线对地的电阻测量值也是兆欧级，能很好的满足行业标准中对直流远供电源系统输出对地的绝缘电阻要求。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种直流远供电源系统的漏电流检测保护电路，其特征在于，包括漏电流采样模块、正地漏电流检测保护模块、负地漏电流检测保护模块、漏电流保护信号上报模块和用于控制直流远供系统的关机操作的M C U控制模块；所述正地漏电流检测保护模块和负地漏电流检测保护模块输入端分别与漏电流采样模块电连接，所述正地漏电流检测保护模块和负地漏电流检测保护模块输出端分别与漏电流保护信号上报模块电连接，所述漏电流保护信号上报模块与M C U控制模块电连接。
2.根据权利要求1所述的直流远供电源系统的漏电流检测保护电路，其特征在于，所述漏电流采样模块包括第一电容、第二电容、接电感电流传感器和八个电阻；所述第一电容电连接输出信号正极电压，所述第二电容电连接输出信号负极电压，第一电阻与第二电阻串联后与第一电容并联，第三电阻与第四电阻串联后与第二电容并联，且第二电阻和第三电阻电连接至防雷保护地；所述输出信号正极电压与接保护地线之间连接有模拟人体电阻，所述第一电容上的电压依次通过第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻和模拟人体电阻后构成漏电流检测回路，所述接电感电流传感器与第五电阻电连接，且所述第六电阻、第七电阻和第八电阻均为兆欧级以上的电阻。
3.根据权利要求1或2所述的直流远供电源系统的漏电流检测保护电路，其特征在于，所述正地漏电流检测保护模块包括第一运放比较器和七个电阻；所述输出信号正极电压依次通过串联的第九电阻、第十电阻和第十一电阻后电连接至第一运放比较器的第二引脚，电源正极电压依次通过串联的第十二电阻和第十三电阻后电连接至第一运放比较器的第二引脚，防雷保护地依次通过串联的第十四电阻和第十五电阻后电连接至第一运放比较器的第二引脚，所述第一运放比较器的第三引脚与接电感电流传感器电连接，所述第一运放比较器的第一引脚与漏电流保护信号上报模块电连接。
4.根据权利要求3所述的直流远供电源系统的漏电流检测保护电路，其特征在于，所述负地漏电流检测保护模块包括第二运放比较器和七个电阻；所述输出信号负极极电压依次通过串联的第十六电阻、第十七电阻和第十八电阻后电连接至第二运放比较器的第二引脚，电源负极极电压依次通过串联 的第十九电阻和第二十电阻后电连接至第二运放比较器的第二引脚，防雷保护地依次通过串联的第二十一电阻和第二十二电阻后电连接至第二运放比较器的第二引脚，所述第二运放比较器的第三引脚与接电感电流传感器电连接，所述第二运放比较器的第一引脚与漏电流保护信号上报模块电连接。
5.根据权利要求4所述的直流远供电源系统的漏电流检测保护电路，其特征在于，所述漏电流保护信号上报模块包括第一二极管、第二二极管、第三比较器、光电耦合器、第三电容、第四电容、过流保护器和四个电阻；所述第一二极管的正极与第一运放比较器的第一引脚电连接，所述第二二极管的正极与第二运放比较器的第一引脚电连接，所述第一二极管的负极和第二二极管的负极均通过第二十三电阻与光电耦合器的输入端电连接，第二十四电阻的一端与光电耦合器的输入端电连接，第二十四电阻的另一端电连接防雷保护地，所述电源正极电压与第三比较器的第一引脚电连接，所述电源负极电压与第三比较器的第二引脚电连接，且所述第四电容分别与第三比较器的第一引脚及第二引脚电连接，所述光电耦合器的输出端分别与公共接地端电连接，且所述光电耦合器的输出端依次通过第二十五电阻和过流保护输出端后电连接MCU控制模块，第二十六电阻与第三电容并联后接信号地。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160907 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |