CN103872643B - 漏电保护开关的防电墙电路及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种漏电保护开关的防电墙电路，包括分压电路、整流电路、输出电路、用于与地线连接的地线输入端、用于与零线连接的零线输入端以及用于与漏电保护电路连接的保护输出端；所述分压电路包括第一分压部和第二分压部；第一分压部的第一端连接到地线输入端，第一分压部的第二端与第二分压部的第二端连接，第二分压部的第一端连接到零线输入端；第一分压部的第二端与输出电路的输入端连接，输出电路的输出端与保护输出端连接；所述整流电路串联于地线输入端与输出电路的输入端之间。本发明除了保证原有的传统漏电保护功能外，增加了防电墙功能，即地线带电保护功能、地线断线保护功能以及火线零线接反保护功能，更大限度地保障用电安全。

Description

漏电保护开关的防电墙电路及其应用

技术领域

本发明涉及漏电保护电路领域，具体涉及一种应用于漏电保护开关的防电墙电路。

背景技术

传统的漏电保护开关一般是采用由漏电保护电路对电流进行检测，当漏电电流过大时，漏电保护电路控制断路器工作，使火线与负载电器断开。但这样的方式只对负载出现漏电时跳闸进行断电保护，对地线故障，例如地线带电、电器设备外壳带电、或者热水器的热水带电伤人的故障是没有保护的。因为，传统的漏电保护开关不具有地线保护功能，仍然存在较大的安全隐患。另一方面，若地线断线，没有与大地接通，则地线失去了原来的保护作用，一旦设备负载漏电到电器外壳上或者热水器上，就会使它们带电伤人，传统的漏电保护开关也无法清除这种安全隐患。第三，如果火线、零线接反了，电源开关关断的是零线，电器仍接在火线上，人们以为电源关断了，去修理电器，碰到电器内部就会触电伤人，而在此时的漏电保护器因无电源是不能起漏电保护作用的(说明：正确的做法是拔掉电源插头后修理电器，但许多一般使用者没有注意这一细节，或有时误操作)。

发明内容

针对上述现有技术不足，本发明要解决的技术问题是提供一种可以实现带防电墙功能的漏电保护电路。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为，防电墙电路的漏电保护开关，应用防电墙电路，所述防电墙电路包括分压电路、整流电路、输出电路、用于与地线连接的地线输入端、用于与零线连接的零线输入端以及用于与漏电保护电路连接的保护输出端；所述分压电路包括第一分压部和第二分压部；第一分压部的第一端连接到地线输入端，第一分压部的第二端与第二分压部的第二端连接，第二分压部的第一端连接到零线输入端；第一分压部的第二端与输出电路的输入端连接，输出电路的输出端与保护输出端连接；所述整流电路串联于地线输入端与输出电路的输入端之间；

所述分压电路的第一分压部为一电阻R6，第二分压部为一电阻R7；所述输出电路为一滤波电容C5，输出电路的输入端为滤波电容C5的第一端；滤波电容C5的第二端还与电阻R7的第一端连接；所述保护输出端包括正输出端和参考输出端；输出电路的输出端为滤波电容C5的第一端，滤波电容C5的第一端与正输出端连接；滤波电容C5的第二端还与参考输出端连接；

还包括稳压二极管D4；该稳压二极管D4串联于滤波电容C5的第一端与保护输出端的正输出端之间，且稳压二极管D4的阴极与滤波电容C5的第一端连接，当地线带电时，电压高到50V，滤波电容C5上的电压高于稳压二极管D4的耐压，使稳压二极管D4导通，输出一个稳定的高电平电压；

还包括断路器和漏电保护电路；所述漏电保护电路为4140集成电路及其外围电路；所述保护输出端与4140集成电路的延时引脚连接；漏电保护电路用于通过4140集成电路的输出端控制断路器的通断，所述断路器包括一个双刀开关、可控硅以及用于控制该双刀开关通断的脱扣线圈；双刀开关分别串联于火线与零线中；可控硅和脱扣线圈串联后跨接于火线与零线之间；所述4140集成电路的输出端连接到可控硅的控制极；稳压二极管D4的阳极与4140集成电路的延时引脚连接，滤波电容C5的第二端与4140集成电路的第六引脚连接，使滤波电容C5上的电压信号输入至4140集成电路；4140集成电路的第七引脚作为漏电保护电路的输出端与断路器的可控硅SCR的控制极连接，使可控硅SCR关断或导通；

所述的4140集成电路为RV4140、FM2140、YD4140或SN4140。

优选的技术方案为，所述整流电路为一个二极管D3；该二极管D3与电阻R6串联，且二极管D3的阳极与地线输入端连接。

优选的技术方案还可以为，所述整流电路为一个二极管D3；该二极管D3连接于电阻R6的第二端与滤波电容C5的第一端之间，且二极管D3的阳极与电阻R6的第二端连接。

再进一步的技术方案为，还包括一电阻R5；该电阻R5的第一端用于与火线连接，电阻R5的第二端通过一个开关S连接到地线输入端。

本发明的漏电保护开关的防电墙电路及其应用，除了原有的传统漏电保护功能外，增加了地线带电保护功能、地线断线保护功能以及火线零线接反保护功能，更大限度地保障用电安全。防电墙电路的采样电路简单，它的判别、执行机构充分利用漏电保护开关电路的集成电路IC和断路器来完成。使本发明结构简单、生产成本低，效果好。

附图说明

图1是本发明漏电保护开关的防电墙电路第一种实施例的电路原理图。

图2是本发明漏电保护开关的防电墙电路第二种实施例的电路原理图。

图3是应用了本发明防电墙电路的漏电保护开关的模块框图。

图4是应用了本发明防电墙电路的漏电保护开关的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图1所示，本发明的漏电保护开关的防电墙电路，包括由电阻R6和电阻R7组成的分压电路、作为整流电路的二极管D3、作为输出电路的滤波电容C5、稳压二极管D4以及零线输入端、地线输入端和保护输出端。电阻R6和电阻R7分别为分压电路的第一分压部和第二分压部，电阻R6的第一端与二极管D3的阴极连接，二极管D3的阳极连接到所述地线输入端；电阻R7的第一端连接到所述零线输入端；电阻R7的第二端与电阻R6的第二端连接。电阻R6的第二端与滤波电容C5的第一端连接，滤波电容C5的第二端与电阻R7的第一端连接。零线输入端用于与零线连接，地线输入端用于与地线连接。至此，电阻R6与电阻R7构成分压电路，用于检测地线与零线之间的电压。电路在正常的情况下，地线与零线均处于零电位，因而电阻R6与电阻R7之间是没有电流通过的，滤波电容C5上的电压为0V；当地线出现故障，地线带电，使得其电位较高，高于零线电位，则电阻R6和电阻R7有电流经过，经分压后，在电阻R7上的电压较高，滤波电容C5上便有较高的直流正电压。滤波电容C5的第一端与稳压二极管D4的阴极连接，稳压二极管D4的阳极与保护输出端的正输出端连接，滤波电容C5的第二端与保护输出端的参考输出端连接，其中稳压二极管D4起到降压耦合作用。二极管D3的作用是整流，使进入到滤波电容C5的电为直流电。当地线带电时，电压高到一定程度(例如50V)，滤波电容C5上的电压高于稳压二极管D4的耐压，使稳压二极管D4导通，从而输出一个稳定的高电平电压。如图4，该高电平电压输出到4140集成电路的第八引脚，该4140集成电路的判别电路动作，使其第七引脚变为高电位，使可控硅SCR导通，脱扣线圈TK有大电流，从而推动断路器断开，负载端的电器与电源断开，达到地线带电保护的目的。单独实施防电墙电路这一结构时，可以实现当地线出现较高电压时，稳压二极管D4输出一个高电平信号的功能。进一步地，本实施例还包括电阻R5；该电阻R5的第一端作为防电墙电路的火线输入端用于与火线连接，电阻R5的第二端通过一个开关S连接到地线输入端。若地线断线，没有与大地导通，当电阻R5接入电路后，则地线输入端也会具有比零线输入端更高的电位，此时，同样给滤波电容C5的充电，输出高电平信号，同样能控制断路器断开电源，起到预防地线带电伤人的作用。当用户线无地线时，可将开关S断开，暂时不用地线断线保护功能。

如图2所示，本发明漏电保护开关的防电墙电路的第二种实施方式，与上述第一种实施例的区别在于二极管D3串联于电阻R6的第二端与滤波电容C5的第一端之间，同样起到整流作用。需要注意的是，上述两种实施例仅为综合考虑到成本、效果而作出的较佳实施例，本领域技术人员有能力根据本发明的记载，对上述方案进行等同变形，例如包括但不限于如下形式：采用其他形式的分压电路或整流电路，或者采用功能与滤波电容C5的其他功能电路替换滤波电容C5，又或者采用其他耦合电路替换稳压二极管D4、或者采用直接耦合方式；这些变形都应当包含在本发明的保护范围之内。

本发明还公开了应用上述防电墙电路的漏电保护开关，如图3和图4所示；还包括断路器和漏电保护电路；所述漏电保护电路为4140集成电路及其外围电路；所述保护输出端与4140集成电路的延时引脚连接；漏电保护电路用于通过4140集成电路的输出端控制断路器的通断。所述断路器包括一个双刀开关、可控硅SCR以及用于控制该双刀开关通断的脱扣线圈TK；双刀开关分别串联于火线、零线中；可控硅SCR和脱扣线圈TK串联后跨接于火线与零线之间；所述4140集成电路的输出端连接到可控硅SCR的控制极。其中，所述4140集成电路是指包括但不限于如下集成IC：RV4140、FM2140、YD4140、SN4140等型号，也包括其他专门制作的同类型IC(对于一些IC而言，其型号不是公知的常用型号或者没有型号，但IC本身的功能及构造跟上述多个型号的IC是相同或等同的，这类型的IC都应该归类为本文中所述的4140集成电路)。

具体地，如图4所示，本实施例中的漏电保护电路中的4140集成电路选用FM2140，稳压二极管D4的阳极与该FM2140的第八引脚(即上文所述延时引脚)连接，滤波电容C5的第二端与FM2140的第六引脚连接，使滤波电容C5上的电压信号输入至FM2140；FM2140的第七引脚作为漏电保护电路的输出端与断路器的可控硅SCR的控制极连接，使可控硅SCR关断或导通；漏电保护电路的其他器件(互感器ZCT、电容C4、电容C3、电容C2、电阻R3、电阻R4、按键T、电阻R1)及连接关系如图4中所示。本发明崭新地采用4140集成电路的延时引脚(第八引脚)作为信号输入端，实现对4140集成电路的第八引脚仅仅是作为延时使用的扩展使用。

断路器的可控硅SCR与脱扣线圈TK串联于火线零线之间，当可控硅SCR关断时，脱扣线圈TK无大电流经过，当可控硅SCR导通时，脱扣线圈TK则有大电流经过；脱扣线圈TK是否有大电流经过，控制火线与零线上的双刀开关的关断与导通，脱扣线圈TK有大电流经过则双刀开关断开，实现断电保护。由于火线和零线均设有开关，因而火线和零线能同时被断开，即使火线、零线接反了，也保证负载电器会与电源端断开，起到反接保护作用。本实施例中的其他器件(例如电源指示电路二极管D1、发光二极管D2、电阻R2)及其连接关系如图4中所示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.防电墙电路的漏电保护开关，其特征在于：所述防电墙电路包括分压电路、整流电路、输出电路、用于与地线连接的地线输入端、用于与零线连接的零线输入端以及用于与漏电保护电路连接的保护输出端；所述分压电路包括第一分压部和第二分压部；第一分压部的第一端连接到地线输入端，第一分压部的第二端与第二分压部的第二端连接，第二分压部的第一端连接到零线输入端；第一分压部的第二端与输出电路的输入端连接，输出电路的输出端与保护输出端连接；所述整流电路串联于地线输入端与输出电路的输入端之间；

所述分压电路的第一分压部为一电阻R6，第二分压部为一电阻R7；所述输出电路为一滤波电容C5，输出电路的输入端为滤波电容C5的第一端；滤波电容C5的第二端还与电阻R7的第一端连接；所述保护输出端包括正输出端和参考输出端；输出电路的输出端为滤波电容C5的第一端，滤波电容C5的第一端与正输出端连接；滤波电容C5的第二端还与参考输出端连接；

还包括稳压二极管D4；该稳压二极管D4串联于滤波电容C5的第一端与保护输出端的正输出端之间，且稳压二极管D4的阴极与滤波电容C5的第一端连接，当地线带电时，电压高到50V，滤波电容C5上的电压高于稳压二极管D4的耐压，使稳压二极管D4导通，输出一个稳定的高电平电压；

所述漏电保护开关还包括断路器和漏电保护电路；所述漏电保护电路为4140集成电路及其外围电路；所述保护输出端与4140集成电路的延时引脚连接；漏电保护电路用于通过4140集成电路的输出端控制断路器的通断，所述断路器包括一个双刀开关、可控硅以及用于控制该双刀开关通断的脱扣线圈；双刀开关分别串联于火线、零线中；可控硅和脱扣线圈串联后跨接于火线与零线之间；所述4140集成电路的输出端连接到可控硅的控制极；稳压二极管D4的阳极与4140集成电路的延时引脚连接，滤波电容C5的第二端与4140集成电路的第六引脚连接，使滤波电容C5上的电压信号输入至4140集成电路；4140集成电路的第七引脚作为漏电保护电路的输出端与断路器的可控硅SCR的控制极连接，使可控硅SCR关断或导通；

所述的4140集成电路为RV4140、FM2140、YD4140或SN4140。

2.根据权利要求1所述的防电墙电路的漏电保护开关，其特征在于：所述整流电路为一个二极管D3；该二极管D3与电阻R6串联，且二极管D3的阳极与地线输入端连接。

3.根据权利要求1所述的防电墙电路的漏电保护开关，其特征在于：所述整流电路为一个二极管D3；该二极管D3连接于电阻R6的第二端与滤波电容C5的第一端之间，且二极管D3的阳极与电阻R6的第二端连接。

4.根据权利要求1所述的防电墙电路的漏电保护开关，其特征在于：还包括一电阻R5；该电阻R5的第一端用于与火线连接，电阻R5的第二端通过一个开关S连接到地线输入端。