CN108736438B - 内置自测试功能漏电保护电路及其检测方法 - Google Patents

内置自测试功能漏电保护电路及其检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种内置自测试功能漏电保护电路，解决了现有技术的不足，技术方案为：包括直流偏置电路、差分放大器、差分转单端输出运放、第一比较器、第二比较器、第三比较器、延时电路、计数/非计数模式选择电路、正常/测试模式选择电路、计数器、OSC振荡器、快速充放控制电路、数字逻辑控制电路、电源管理电路和报警驱动电路。

Description

内置自测试功能漏电保护电路及其检测方法
技术领域
本发明涉及一种漏电保护电路及其检测方法，具体涉及一种内置自测试功能漏电保护电路及其方法
背景技术
在工业、农业、交通、国防、企业、医院、学校及居民等用电中均广泛采用50/60HZ频率交流电，为确保人身生命和财产安全，在各级交流供电系统及居民入户用电中均要求安装漏电检测电路装置，以便能够有效检测到漏电或触电事故，及时切断电源，杜绝安全事故的发生。然而，目前使用的漏电检测电路装置均没有安装或者具有自动寿命检测功能电路，当漏电检测电路装置因老化或器件失效等因素不能正常使用时，由于无法及时发现，始终存在极大的安全隐患。尽管专用的漏电检测电路装置或漏电保护设备中设置有人工测试按钮，按下按钮，可以测试漏电保护电路是否正常，但在实际使用过程中，很少有人在每次交流用电设备开启使用前后定期使用该测试电路，同时，使用测试按钮方法会触发切断电源，影响正常使用，且测试按钮操作时间太长容易烧毁电路。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术使用测试按钮方法会触发切断电源，影响正常使用，且测试按钮操作时间太长容易烧毁电路的问题，提供一种漏电检测电路周期性测试装置及其检测方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种内置自测试功能漏电保护电路，与电流感应线圈连接，其特征在于：包括直流偏置电路、差分放大器、差分转单端输出运放、第一比较器、第二比较器、第三比较器、延时电路、计数/非计数模式选择电路、正常/测试模式选择电路、计数器、OSC振荡器、快速充放控制电路、数字逻辑控制电路、电源管理电路和报警驱动电路，所述直流偏置电路的输入端与电流感应线圈连接，所述直流偏置电路的输出端通过差分放大器与差分转单端输出运放的输入端连接，差分转单端输出运放的输出端与第一比较器的第一比较端连接，第一比较器的第二比较端与电源管理电路的基准电压输出端连接，所述第一比较器的输出端与延时电路连接，延时电路的输出端与第二比较器的第一比较端连接，第二比较器的第二比较端与电源管理电路的基准输出端连接，所述延时电路与快速充放控制电路电连接，第一比较器和第二比较器与电源管理电路的输出端连接，第二比较器的输出端与计数/非计数模式选择电路电连接，第二比较器的输出端还与正常/测试模式选择电路电连接，计数器使能端与计数/非计数模式选择电路电连接，数字逻辑控制电路的输出端通过OSC振荡器与计数器的输入端电连接，计数器的输出端与报警驱动电路电连接，快速充放控制电路的输出端连接第三比较器的第一输入端，第三比较器的输出端与报警驱动电路电连接，第三比较器的第二输入端为TEST端，正常/测试模式选择电路与报警驱动电路的使能端电连接；差分转单端输出运放的输出端为OA端，延时电路的输出端的输出端为DLY端，报警驱动电路的输出端为OS端，所述TEST端、OA端、DLY端和OS端分别通过外接电容接地。该测试方法为：当TEST端口为低于1.24V，系统为正常漏电保护工作模式，电流感应线圈检测到A型(包括AC型)漏电电流，在次级产生感应电流经电阻转换成电压输入至OP+和OP-两差分输入端口，经直流偏置电路将其电压偏置到差分运放正常工作电压范围并放大差分信号，然后经差分转单端输出运放转换成单端电压信号至OA端口，再通过比较器与参考电压比较，若大于参考电压，则通过延时电路DLY端口对外部接电容充电，当DLY端口充电电压高于参考电压1.24V后，内部比较器翻转成高电压信号，驱动OS端口输出高电平信号作为脱扣器断开或者报警器驱动信号，同时使能内部计数器计数30ms，30ms结束后仍旧通过比较器输出判断DLY电压是否为高，若为高，OS输出继续锁定30ms输出，计数器重新计数30ms.若漏电信号撤除，OA下降至1.24V以下后，DLY开始放电，当OS输出30ms周期结束时，若DLY电压已经下降至低于1.24V，则比较器输出为低，OS变为低电平。当TEST端口为高于1.24V，系统为测试模式，电流感应线圈检测到漏电电流，在次级产生感应电流经电阻转换成电压输入至OP+和OP-两差分输入端口，经直流偏置电路将其电压偏置到差分运放正常工作电压范围并放大差分信号，然后经差分转单端输出运放转换成单端电压信号至OA端口，再通过比较器与参考电压比较，若大于参考电压，由于在测试模式下，内部充电电路则通过延时电路DLY端口对外部接电容快速充电，当DLY端口快速充电至电压高于参考电压1.24V后，内部比较器翻转成高电压信号，驱动OS端口输出高电平信号作为脱扣器断开或者报警器驱动信号，此时，测试模式下内部计数器停止工作，OS输出信号直接与DLY端口电压及比较器相关，若漏电信号撤除，OA下降至1.24V以下后，DLY开始放电，当DLY电压已经下降至低于1.24V，则比较器输出为低，OS变为低电平。测试模式下，当TEST端口电压由高于1.24V下降至低于1.24V后，内部比较器输出变低，DLY进入快速放电模式，快速放电一段时间后，电路恢复正常漏电保护工作状态模式。由于在TEST端口为高于1.24V的测试模式下，内部电路能够实现快充快放功能及OS端口不具有输出锁定功能，因此在110V/220V交流50HZ/60HZ供电漏电保护系统中，在控制电路系统配合下可实现并确保在负半周期内完成漏电保护系统功能检测而不会触发可控硅驱动脱扣系统切断负载电源，而在进入AC交流正半周期漏电保护系统能正常工作。
作为优选，所述计数/非计数模式选择电路为传输门电路结构，计数/非计数模式选择电路的DLY_OUT端口接收第二比较器的输出信号，计数/非计数模式选择电路的Cnt_en端口与计数器使能端连接，Cnt_en端口输出低电平0时，计数器处于复位状态，计数/非计数模式选择电路的控制端口sw_con和控制端口sw_conb输入信号相反，所述控制端口sw_con以及控制端口sw_conb分别与正常/测试模式选择电路电连接。
作为优选，所述正常/测试模式选择电路包括锁存电路、调理电路和触发电路，所述锁存电路的使能端与第二比较器的输出端连接，锁存电路的时钟端接收OSC振荡器电路输出的时钟信号，锁存电路的输出端通过调理电路与触发电路的第一输入端连接，触发电路的第二输入端为复位信号端，所述触发电路的输出端输出一对相反的控制信号，所述触发电路的第一输出端与控制端口sw_con连接，所述触发电路的第二输出端与控制端口sw_conb连接。
作为优选，所述快速充放控制电路包括场效应管NMOS1、场效应管NMOS2、场效应管NMOS3、场效应管NMOS4、场效应管PMOS1、电容C1、电阻R1和电阻R2，所述场效应管PMOSl的栅极以及场效应管NMOSl的栅极均接收由延迟电路处发出的充放电控制信号，电源管理电路输出电流依次通过串联的场效应管PMOS1、电阻R1以及场效应管NMOS1接地，电阻R2的第一端与场效应管PMOS1的源极连接，电阻R2的第二端与第二比较器的输入端连接，电阻R2的第二端通过电容C1接地，场效应管NMOS2的栅极接收快速充电使能信号，场效应管NMOS3的栅极接收快速放电使能信号，所述场效应管NMOS2的漏极与电阻R2的第一端连接，所述场效应管NMOS2的源极与电阻R2的第二端连接，所述场效应管NMOS3的漏极与电阻R2的第二端连接，所述场效应管NMOS3的源极接地。
作为优选，所述报警驱动电路包括报警电路传输门CMOS1、报警电路传输门CMOS2、报警电路第一非门、报警电路第二非门、报警电路第三非门、报警电路第一与非门和报警电路第二与非门，报警电路传输门CMOS1与报警电路传输门CMOS2对接构成双传输门控制电路结构，所述报警电路第一非门的输入端与计数器的输出端相连接，报警电路第一非门的输出端与报警电路第一与非门的第一输入端连接，报警电路第一与非门的第二输入端与计数器的使能端连接，报警电路第一与非门的输出端与报警电路第二非门的输入端连接，报警电路第二非门的输出端与传输门电路结构的第一输入端连接，双传输门控制电路结构的输出端与脱扣器驱动使能端连接，报警电路第二与非门的第一输入端连接第三比较器的输出端，报警电路第二与非门的第二输入端连接正常/测试模式选择电路的输出端，报警电路第二与非门的输出端与传输门电路结构的第二输入端连接。
一种内置自测试功能漏电保护方法，适用于如上所述的内置自测试功能漏电保护电路，其特征在于：包括以下步骤，
当TEST端电压低于1.24V，为正常漏电保护工作模式，电流感应线圈检测到漏电电流，在产生感应电流经转换为工作电压范围并放大差分信号，然后输出运放转换成单端电压信号至OA端，再与参考电压比较，若大于参考电压，则通过延时电路DLY端对外部接电容充电，当DLY端充电电压高于参考电压1.24V后，内部比较器翻转成高电压信号，驱动OS端输出高电平信号作为脱扣器断开或者报警器驱动信号，同时使能内部计数器计数，计数结束后仍旧通过比较器输出判断DLY电压是否为高，若判断DLY电压为高，则OS端输出继续锁定延时输出，计数器重新计数，若漏电信号撤除，OA端下降至1.24V以下后，DLY端开始放电，当OS端输出周期结束时，若DLY电压已经下降至低于1.24V，则OS端变为低电平。
作为优选，当TEST端为高于1.24V，为测试模式，电流感应线圈检测到漏电电流，在产生感应电流经转换为工作电压范围并放大差分信号，然后输出运放转换成单端电压信号至OA端，再通过与参考电压比较，若大于参考电压，内部充电电路则通过延时电路DLY端对外部接电容快速充电，当DLY端快速充电至电压高于参考电压1.24V后，内部比较器翻转成高电压信号，驱动OS端输出高电平信号作为脱扣器断开或者报警器驱动信号，此时，测试模式下内部计数器停止工作，若漏电信号撤除，OA端下降至1.24V以下后，DLY开始放电，当DLY电压已经下降至低于1.24V，则OS端变为低电平。
作为优选，在
测试模式下，当TEST端电压由高于1.24V下降至低于1.24V后，DLY端进入快速放电模式，放电后，恢复正常漏电保护工作状态模式。
作为优选，在正常工作模式下，快速充放控制电路的快速充电使能控制端为低电平，场效应管NMOS2和场效应管NMOS3均关断，当充放电控制信号为低电平时，场效应管PMOS1导通，场效应管NMOS1关断，充电电压源通过电阻R2对DLY端充电，电容C1正极电压上升；当充放电控制信号为高电平时，场效应管PMOS1关断，场效应管NMOS1导通，充电停止，DLY管脚端通过电阻R2和电阻R1对地放电，电容C1正极端放电；在测试工作模式时，当快速充电使能控制端为高电平且充放电控制信号为低电平时，为快速充电模式，场效应管PMOS1和场效应管NMOS2导通，场效应管NMOSl和场效应管NMOS3关断，充电电压源通过场效应管PMOS1和场效应管NMOS2对DLY管脚端快速充电，电容C1正极电压上升；当快速充电使能控制端为低电平0且快速放电使能控制端为高电平时，为快速放电模式，充放电控制信号为高电平时，场效应管PMOS1和场效应管NMOS2关断，场效应管NMOS1和场效应管NMOS3导通，DLY管脚可同时通过NMOS3直接对地放电及通过电阻R2、电阻R1和场效应管NMOS1对地放电，实现快速放电。
作为优选，所述的驱动输出模式控制电路的OS_EN端为驱动使能端，T_MODE端为测试管脚端电压信号，TM_EN端为TEST管脚与VREF经第三比较器输出使能信号；discharge端为放电使能有效信号，D_MODE端为计数器有效使能控制信号，控制端口sw_con和控制端口sw_conb为正常/测试模式选择控制信号；当控制端口sw_con＝0且控制端口sw_conb＝1时，discharge端和D_MODE端共同决定OS_EN端的输出值；当控制端口sw_con＝1且s控制端口w_conb＝0时，T_MODE端和TM_EN端共同决定OS_EN端的输出值；当OS_EN端的输出值＝0时，驱动输出为0，当OS_EN端的输出值＝1时，驱动输出为恒流高电平信号。
本发明的实质性效果是：与现有漏电检测电路技术相比，本发明所述方法集成有计数/非计数模式选择电路、正常/测试模式选择电路、快速充放控制电路、比较器等模块，在控制电路配合下，可自动在正常漏电检测模式和自测试模式间互相切换，能够在不影响漏电检测电路系统正常在线漏电检测和保护功能前提下，实现自动在线周期性对漏电检测电路系统关键器件如漏电保护专用芯片、可控硅、脱扣器、感应线圈等及各电子元件之间电气回路连接进行自动测试，以确定检测电路或元件是否失效及电路连接关系是否正常，并在检测到异常后自动驱动报警或脱扣器切断电源，整个过程不需要人工干预，使得漏电检测电路装置使用的安全性得到有效保障。
附图说明
图1是本发明所述的内置自测试功能漏电保护电路原理图；
图2是本发明所述的计数/非计数模式选择电路原理图；
图3是本发明所述的正常/测试模式选择电路原理图；
图4是本发明所述的快速充放控制电路原理图；
图5是本发明所述的报警驱动电路原理图；
图6是本发明所述的正常工作模式输入/输出信号时序图；
图7是本发明所述的自测试模式输入/输出信号时序图。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例1：
一种内置自测试功能漏电保护电路(参见附图1至7)，与电流感应线圈连接，包括直流偏置电路、差分放大器、差分转单端输出运放、第一比较器、第二比较器、第三比较器、延时电路、计数/非计数模式选择电路、正常/测试模式选择电路、计数器、OSC振荡器、快速充放控制电路、数字逻辑控制电路、电源管理电路和报警驱动电路，所述直流偏置电路的输入端与电流感应线圈连接，所述直流偏置电路的输出端通过差分放大器与差分转单端输出运放的输入端连接，差分转单端输出运放的输出端与第一比较器的第一比较端连接，第一比较器的第二比较端与电源管理电路的基准电压输出端连接，所述第一比较器的输出端与延时电路连接，延时电路的输出端与第二比较器的第一比较端连接，第二比较器的第二比较端与电源管理电路的基准输出端连接，所述延时电路与快速充电控制电路电连接，快速充电控制电路的电源端与电源管理电路的输出端连接，第二比较器的输出端与计数/非计数模式选择电路电连接，第二比较器的输出端还与正常/测试模式选择电路电连接，计数器使能端与计数/非计数模式选择电路电连接，数字逻辑控制电路的输出端通过OSC振荡器与计数器的输入端电连接，计数器的输出端与报警驱动电路电连接，快速充放控制电路的输出端连接第三比较器的第一输入端，第三比较器的输出端与报警驱动电路电连接，第三比较器的第二输入端为TEST端，正常/测试模式选择电路与报警驱动电路的使能端电连接；差分转单端输出运放的输出端为OA端，延时电路的输出端的输出端为DLY端，报警驱动电路的输出端为OS端，所述TEST端、OA端、DLY端和OS端分别通过外接电容接地。
所述计数/非计数模式选择电路为传输门电路结构，计数/非计数模式选择电路的DLY_OUT端口接收第二比较器的输出信号，计数/非计数模式选择电路的Cnt_en端口与计数器使能端连接，Cnt_en端口输出低电平0时，计数器处于复位状态，计数/非计数模式选择电路的控制端口sw_con和控制端口sw_conb输入信号相反，所述控制端口sw_con以及控制端口sw_conb分别与正常/测试模式选择电路电连接。
所述正常/测试模式选择电路包括锁存电路、调理电路和触发电路，所述锁存电路的使能端与第二比较器的输出端连接，锁存电路的时钟端接收OSC振荡器电路输出的时钟信号，锁存电路的输出端通过调理电路与触发电路的第一输入端连接，触发电路的第二输入端为复位信号端，所述触发电路的输出端输出一对相反的控制信号，所述触发电路的第一输出端与控制端口sw_con连接，所述触发电路的第二输出端与控制端口sw_conb连接。正常/测试模式选择电路的复位信号来自内部上电复位电路，当检测到电源电压上升至2.5V以上时，上电复位电路由高电平变为低电平复位信号，芯片内部电路开始正常工作。
所述快速充放控制电路包括场效应管NMOS1、场效应管NMOS2、场效应管NMOS3、场效应管NMOS4、场效应管PMOS1、电容C1、电阻R1和电阻R2，所述场效应管PMOS1的栅极以及场效应管NMOS1的栅极均接收由延迟电路处发出的充放电控制信号，电源管理电路输出电流依次通过串联的场效应管PMOS1、电阻R1以及场效应管NMOS1接地，电阻R2的第一端与场效应管PMOS1的源极连接，电阻R2的第二端与第二比较器的输入端连接，电阻R2的第二端通过电容C1接地，场效应管NMOS2的栅极接收快速充电使能信号，场效应管NMOS3的栅极接收快速放电使能信号，所述场效应管NMOS2的漏极与电阻R2的第一端连接，所述场效应管NMOS2的源极与电阻R2的第二端连接，所述场效应管NMOS3的漏极与电阻R2的第二端连接，所述场效应管NMOS3的源极接地。
所述报警驱动电路包括报警电路传输门CMOS1、报警电路传输门CMOS2、报警电路第一非门、报警电路第二非门、报警电路第三非门、报警电路第一与非门和报警电路第二与非门，报警电路传输门CMOS1与报警电路传输门CMOS2对接构成双传输门控制电路结构，所述报警电路第一非门的输入端与计数器的输出端相连接，报警电路第一非门的输入端还连接锁存电路的输出端；报警电路第一非门的输出端与报警电路第一与非门的第一输入端连接，报警电路第一与非门的第二输入端与计数器的使能端连接，报警电路第一与非门的输出端与报警电路第二非门的输入端连接，报警电路第二非门的输出端与传输门电路结构的第一输入端连接，传输门电路结构的输出端与脱扣器连接，报警电路第二与非门的第一输入端连接第三比较器的输出端，报警电路第二与非门的第二输入端连接正常/测试模式选择电路的输出端，报警电路第二与非门的输出端与传输门电路结构的第二输入端连接。本实施例实施测试时，当TEST端口为低于1.24V，系统为正常漏电保护工作模式，电流感应线圈检测到A型(包括AC型)漏电电流，在次级产生感应电流经电阻转换成电压输入至OP+和OP-两差分输入端口，经直流偏置电路将其电压偏置到差分运放正常工作电压范围并放大差分信号，然后经差分转单端输出运放转换成单端电压信号至OA端口，再通过比较器与参考电压比较，若大于参考电压，则通过延时电路DLY端口对外部接电容充电，当DLY端口充电电压高于参考电压1.24V后，内部比较器翻转成高电压信号，驱动OS端口输出高电平信号作为脱扣器断开或者报警器驱动信号，同时使能内部计数器计数30ms，30ms结束后仍旧通过比较器输出判断DLY电压是否为高，若为高，OS输出继续锁定30ms输出，计数器重新计数30ms.若漏电信号撤除，OA下降至1.24V以下后，DLY开始放电，当OS输出30ms周期结束时，若DLY电压已经下降至低于1.24V，则比较器输出为低，OS变为低电平。当TEST端口为高于1.24V，系统为测试模式，电流感应线圈检测到漏电电流，在次级产生感应电流经电阻转换成电压输入至OP+和OP-两差分输入端口，经直流偏置电路将其电压偏置到差分运放正常工作电压范围并放大差分信号，然后经差分转单端输出运放转换成单端电压信号至OA端口，再通过比较器与参考电压比较，若大于参考电压，由于在测试模式下，内部充电电路则通过延时电路DLY端口对外部接电容快速充电，当DLY端口快速充电至电压高于参考电压1.24V后，内部比较器翻转成高电压信号，驱动OS端口输出高电平信号作为脱扣器断开或者报警器驱动信号，此时，测试模式下内部计数器停止工作，OS输出信号直接与DLY端口电压及比较器相关，若漏电信号撤除，OA下降至1.24V以下后，DLY开始放电，当DLY电压已经下降至低于1.24V，则比较器输出为低，OS变为低电平。测试模式下，当TEST端口电压由高于1.24V下降至低于1.24V后，内部比较器输出变低，DLY进入快速放电模式，快速放电一段时间后，电路恢复正常漏电保护工作状态模式。由于在TEST端口为高于1.24V的测试模式下，内部电路能够实现快充快放功能及OS端口不具有输出锁定功能，因此在110V/220V交流50HZ/60HZ供电漏电保护系统中，在控制电路系统配合下可实现并确保在负半周期内完成漏电保护系统功能检测而不会触发可控硅驱动脱扣系统切断负载电源，而在进入AC交流正半周期漏电保护系统能正常工作。
一种内置自测试功能漏电保护方法，适用于如上所述的内置自测试功能漏电保护电路，包括以下步骤，
当TEST端电压低于1.24V，为正常漏电保护工作模式，电流感应线圈检测到漏电电流，在产生感应电流经转换为工作电压范围并放大差分信号，然后输出运放转换成单端电压信号至OA端，再与参考电压比较，若大于参考电压，则通过延时电路DLY端对外部接电容充电，当DLY端充电电压高于参考电压1.24V后，内部比较器翻转成高电压信号，驱动OS端输出高电平信号作为脱扣器断开或者报警器驱动信号，同时使能内部计数器计数，计数结束后仍旧通过比较器输出判断DLY电压是否为高，若判断DLY电压为高，则OS端输出继续锁定延时输出，计数器重新计数，若漏电信号撤除，OA端下降至1.24V以下后，DLY端开始放电，当OS端输出周期结束时，若DLY电压已经下降至低于1.24V，则OS端变为低电平。
当TEST端为高于1.24V，为测试模式，电流感应线圈检测到漏电电流，在产生感应电流经转换为工作电压范围并放大差分信号，然后输出运放转换成单端电压信号至OA端，再通过与参考电压比较，若大于参考电压，内部充电电路则通过延时电路DLY端对外部接电容快速充电，当DLY端快速充电至电压高于参考电压1.24V后，内部比较器翻转成高电压信号，驱动OS端输出高电平信号作为脱扣器断开或者报警器驱动信号，此时，测试模式下内部计数器停止工作，若漏电信号撤除，OA端下降至1.24V以下后，DLY开始放电，当DLY电压已经下降至低于1.24V，则OS端变为低电平。
在测试模式下，当TEST端电压由高于1.24V下降至低于1.24V后，DLY端进入快速放电模式，放电后，恢复正常漏电保护工作状态模式。
在正常工作模式下，快速充放控制电路的快速充电使能控制端为低电平，场效应管NMOS2和场效应管NMOS3均关断，当充放电控制信号为低电平时，场效应管PMOS1导通，场效应管NMOS1关断，充电电压源通过电阻R2对DLY端充电，电容C1正极电压上升；当充放电控制信号为高电平时，场效应管PMOS1关断，场效应管NMOS1导通，充电停止，DLY管脚端通过电阻R2和电阻R1对地放电，电容C1正极端放电；在测试工作模式时，当快速充电使能控制端为高电平且充放电控制信号为低电平时，为快速充电模式，场效应管PMOS1和场效应管NMOS2导通，场效应管NMOS1和场效应管NMOS3关断，充电电压源通过场效应管PMOS1和场效应管NMOS2对DLY管脚端快速充电，电容C1正极电压上升；当快速充电使能控制端为低电平0且快速放电使能控制端为高电平时，为快速放电模式，充放电控制信号为高电平时，场效应管PMOS1和场效应管NMOS2关断，场效应管NMOS1和场效应管NMOS3导通，DLY管脚可同时通过NMOS3直接对地放电及通过电阻R2、电阻R1和场效应管NMOS1对地放电，实现快速放电。
所述的驱动输出模式控制电路的OS_EN端为驱动使能端，T_MODE端为测试管脚端电压信号，TM_EN端为TEST管脚与VREF经第三比较器输出使能信号；discharge端为放电使能有效信号，D_MODE端为计数器有效使能控制信号，控制端口sw_con和控制端口sw_conb为正常/测试模式选择控制信号；当控制端口sw_con＝0且控制端口sw_conb＝1时，discharge端和D_MODE端共同决定OS_EN端的输出值；当控制端口sw_con＝1且s控制端口w_conb＝0时，T_MODE端和TM_EN端共同决定OS_EN端的输出值；当OS_EN端的输出值＝0时，驱动输出为0，当OS_EN端的输出值＝1时，驱动输出为恒流高电平信号。
与现有漏电检测电路技术相比，本发明所述方法集成有计数/非计数模式选择电路、正常/测试模式选择电路、快速充放控制电路、比较器等模块，在控制电路配合下，可自动在正常漏电检测模式和自测试模式间互相切换，能够在不影响漏电检测电路系统正常在线漏电检测和保护功能前提下，实现自动在线周期性对漏电检测电路系统关键器件如漏电保护专用芯片、可控硅、脱扣器、感应线圈等及各电子元件之间电气回路连接进行自动测试，以确定检测电路或元件是否失效及电路连接关系是否正常，并在检测到异常后自动驱动报警或脱扣器切断电源，整个过程不需要人工干预，使得漏电检测电路装置使用的安全性得到有效保障。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种内置自测试功能漏电保护电路，与电流感应线圈连接，其特征在于：包括直流偏置电路、差分放大器、差分转单端输出运放、第一比较器、第二比较器、第三比较器、延时电路、计数/非计数模式选择电路、正常/测试模式选择电路、计数器、OSC振荡器、快速充放控制电路、数字逻辑控制电路、电源管理电路和报警驱动电路，所述直流偏置电路的输入端与电流感应线圈连接，所述直流偏置电路的输出端通过差分放大器与差分转单端输出运放的输入端连接，差分转单端输出运放的输出端与第一比较器的第一比较端连接，第一比较器的第二比较端与电源管理电路的基准电压输出端连接，所述第一比较器的输出端与延时电路连接，延时电路的输出端与第二比较器的第一比较端连接，第二比较器的第二比较端与电源管理电路的基准输出端连接，所述延时电路与快速充放控制电路电连接，第一比较器和第二比较器与电源管理电路的输出端连接，第二比较器的输出端与计数/非计数模式选择电路电连接，第二比较器的输出端还与正常/测试模式选择电路电连接，计数器使能端与计数/非计数模式选择电路电连接，数字逻辑控制电路的输出端通过OSC振荡器与计数器的输入端电连接，计数器的输出端与报警驱动电路电连接，快速充放控制电路的输出端连接第三比较器的第一输入端，第三比较器的输出端与报警驱动电路电连接，第三比较器的第二输入端为TEST端，正常/测试模式选择电路与报警驱动电路的使能端电连接；差分转单端输出运放的输出端为OA端，延时电路的输出端的输出端为DLY端，报警驱动电路的输出端为OS端，所述TEST端、OA端、DLY端和OS端分别通过各自的外接电容接地。
2.根据权利要求1所述的内置自测试功能漏电保护电路，其特征在于：所述计数/非计数模式选择电路为传输门电路结构，计数/非计数模式选择电路的DLY_OUT端口接收第二比较器的输出信号，计数/非计数模式选择电路的Cnt_en端口与计数器使能端连接，Cnt_en端口输出低电平0时，计数器处于复位状态，计数/非计数模式选择电路的控制端口sw_con和控制端口sw_conb输入信号相反，所述控制端口sw_con以及控制端口sw_conb分别与正常/测试模式选择电路电连接。
3.根据权利要求2所述的内置自测试功能漏电保护电路，其特征在于：所述正常/测试模式选择电路包括锁存电路、调理电路和触发电路，所述锁存电路的使能端与第三比较器的输出端连接，锁存电路的时钟端接收OSC振荡器电路输出的时钟信号，锁存电路的输出端通过调理电路与触发电路的第一输入端连接，触发电路的第二输入端为复位信号端，所述触发电路的第一、第二输出端输出一对相反的控制信号，所述触发电路的第一输出端与控制端口sw_con连接，所述触发电路的第二输出端与控制端口sw_conb连接。
4.根据权利要求1所述的内置自测试功能漏电保护电路，其特征在于：所述快速充放控制电路包括场效应管NMOS1、场效应管NMOS2、场效应管NMOS3、场效应管NMOS4、场效应管PMOS1、电容C1、电阻R1和电阻R2，所述场效应管PMOS1的栅极以及场效应管NMOS1的栅极均接收由延迟电路处发出的充放电控制信号，电源管理电路输出电流依次通过串联的场效应管PMOS1、电阻R1以及场效应管NMOS1接地，电阻R2的第一端与场效应管PMOS1的源极连接，电阻R2的第二端与第三比较器的输入端连接，电阻R2的第二端通过电容C1接地，场效应管NMOS2的栅极接收快速充电使能信号，场效应管NMOS3的栅极接收快速放电使能信号，所述场效应管NMOS2的漏极与电阻R2的第一端连接，所述场效应管NMOS2的源极与电阻R2的第二端连接，所述场效应管NMOS3的漏极与电阻R2的第二端连接，所述场效应管NMOS3的源极接地。
5.根据权利要求4所述的内置自测试功能漏电保护电路，其特征在于：所述报警驱动电路包括报警电路传输门CMOS1、报警电路传输门CMOS2、报警电路第一非门、报警电路第二非门、报警电路第三非门、报警电路第一与非门和报警电路第二与非门，报警电路传输门CMOS1与报警电路传输门CMOS2对接构成双传输门控制电路结构，所述报警电路第一非门的输入端与计数器的输出端相连接，报警电路第一非门的输出端与报警电路第一与非门的第一输入端连接，报警电路第一与非门的第二输入端与计数器的使能端连接，报警电路第一与非门的输出端与报警电路第二非门的输入端连接，报警电路第二非门的输出端与传输门电路结构的第一输入端连接，双传输门控制电路结构的输出端与脱扣器驱动使能端连接，报警电路第二与非门的第一输入端连接第三比较器的输出端，报警电路第二与非门的第二输入端连接正常/测试模式选择电路的输出端，报警电路第二与非门的输出端与传输门电路结构的第二输入端连接。
6.一种内置自测试功能漏电保护方法，适用于如权利要求5所述的内置自测试功能漏电保护电路，其特征在于：包括以下步骤，
当TEST端电压低于1.24V，为正常漏电保护工作模式，电流感应线圈检测到漏电电流，在产生感应电流经转换为工作电压范围并放大差分信号，然后输出运放转换成单端电压信号至OA端，再与参考电压比较，若大于参考电压，则通过延时电路DLY端对外部接电容充电，当DLY端充电电压高于参考电压1.24V后，内部比较器翻转成高电压信号，驱动OS端输出高电平信号作为脱扣器断开或者报警器驱动信号，同时使能内部计数器计数，计数结束后仍旧通过比较器输出判断DLY电压是否为高，若判断DLY电压为高，则OS端输出继续锁定延时输出，计数器重新计数，若漏电信号撤除，OA端下降至1.24V以下后，DLY端开始放电，当OS端输出周期结束时，若DLY电压已经下降至低于1.24V，则OS端变为低电平。
7.根据权利要求6所述的内置自测试功能漏电保护方法，其特征在于：当TEST端为高于1.24V，为测试模式，电流感应线圈检测到漏电电流，在产生感应电流经转换为工作电压范围并放大差分信号，然后输出运放转换成单端电压信号至OA端，再通过与参考电压比较，若大于参考电压，内部充电电路则通过延时电路DLY端对外部接电容快速充电，当DLY端快速充电至电压高于参考电压1.24V后，内部比较器翻转成高电压信号，驱动OS端输出高电平信号作为脱扣器断开或者报警器驱动信号，此时，测试模式下内部计数器停止工作，若漏电信号撤除，OA端下降至1.24V以下后，DLY开始放电，当DLY电压已经下降至低于1.24V，则OS端变为低电平。
8.根据权利要求7所述的内置自测试功能漏电保护方法，其特征在于：在测试模式下，当TEST端电压由高于1.24V下降至低于1.24V后，DLY端进入快速放电模式，放电后，恢复正常漏电保护工作状态模式。
9.根据权利要求6所述的内置自测试功能漏电保护方法，其特征在于：在正常工作模式下，快速充放控制电路的快速充电使能控制端为低电平，场效应管NMOS2和场效应管NMOS3均关断，当充放电控制信号为低电平时，场效应管PMOS1导通，场效应管NMOS1关断，充电电压源通过电阻R2对DLY端充电，电容C1正极电压上升；当充放电控制信号为高电平时，场效应管PMOS1关断，场效应管NMOS1导通，充电停止，DLY管脚端通过电阻R2和电阻R1对地放电，电容C1正极端放电；在测试工作模式时，当快速充电使能控制端为高电平且充放电控制信号为低电平时，为快速充电模式，场效应管PMOS1和场效应管NMOS2导通，场效应管NMOS1和场效应管NMOS3关断，充电电压源通过场效应管PMOS1和场效应管NMOS2对DLY管脚端快速充电，电容C1正极电压上升；当快速充电使能控制端为低电平0且快速放电使能控制端为高电平时，为快速放电模式，充放电控制信号为高电平时，场效应管PMOS1和场效应管NMOS2关断，场效应管NMOS1和场效应管NMOS3导通，DLY管脚可同时通过NMOS3直接对地放电及通过电阻R2、电阻R1和场效应管NMOS1对地放电，实现快速放电。
10.根据权利要求6所述的内置自测试功能漏电保护方法，其特征在于：所述的报警驱动电路的OS_EN端为驱动使能端，T_MODE端为测试管脚端电压信号，TM_EN端为TEST管脚与VREF经第三比较器输出使能信号；discharge端为放电使能有效信号，D_MODE端为计数器有效使能控制信号，控制端口sw_con和控制端口sw_conb为正常/测试模式选择控制信号；当控制端口sw_con＝0且控制端口sw_conb＝1时，discharge端和D_MODE端共同决定OS_EN端的输出值；当控制端口sw_con＝1且s控制端口w_conb＝0时，T_MODE端和TM_EN端共同决定OS_EN端的输出值；当OS_EN端的输出值＝0时，驱动输出为0，当OS_EN端的输出值＝1时，驱动输出为恒流高电平信号。
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