CN108901096B - 市电电压漏电检测控制电路和方法 - Google Patents

市电电压漏电检测控制电路和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种市电电压漏电检测控制电路和方法，该电路包括有检测保护芯片，芯片中VAC引脚通过芯片电阻R1和芯片电阻R2与VSS引脚连接；VAC引脚通过在线检测ICT与VSS连接；芯片电阻R1和芯片电阻R2之间连接比较器CPA的负极，比较器CPA的正极接REF，比较器的输出端接逻辑控制电路；GND引脚连接控制开关MOS管Q1的源极，SW引脚连接控制开关MOS管Q1的漏极，控制开关MOS管Q1的栅极连接逻辑控制电路。相比于现有技术，在本发明当中，市电电压漏电检测控制电路，其检测保护芯片通过控制控制开关MOS管Q1的关断，将电压控制在人体可承受范围内，保护人体免受电击。

Description

市电电压漏电检测控制电路和方法
技术领域
本发明属于照明领域，特别涉及一种市电电压漏电检测控制电路和方法。
背景技术
漏电是电器外壳和市电火线间由于某种原因连通后和地之间有一定的电位差产生的。漏电产生的原因有二：1.有些用电器采用的电路板自身有问题(电路板低压电路没和220V的交流电隔离，本身就带有市电)，采用开关电源的电器多属这一种情况。如有些老式彩电，人一摸到天线就会有手麻的感觉，这就是天线和电路板相连产生的漏电。不过这些电对人没多大危险，因为电路板和市电间有一个阻值很大的电阻，产生的电流很小。2.即便是用电器的电路板本身没问题，但由于某些元件漏电(尤其是电容)或是由于电路板受潮、灰尘太多，也会出现漏电的现象，如有一些用电器外壳一开始不带电，但用了一段时间后又带电了，多属这种情况。
普通的LED灯具模组，在替换荧光灯的时候，其灯具一端接市电火线L、另一端接市电零线N，当市电接入后，其LED灯具模组便会正常工作，使得灯具点亮。然而，会存在一种情况，当此LED灯具模组在安装过程中，或者其他意外情况发生时，此灯具模组的一端已经接入了市电火线L，此时若人体不小心触碰到此LED灯具模组的另一端，就会把从火线输入到大地，相当于两个阻抗的串联，当人体的阻抗与灯具的阻抗为一个量级或接近时，市电电压的电流则会通过灯具穿过人体再到大地，此时便会在人体的阻抗上形成较大电压，从而使得人体受到电击，发生触电危险。
传统技术的技术特征及缺点在于：普通的LED灯具模组在替代荧光灯时，由于在安装过程中或者异常使用过程中存在触电危险，因此需要专业的技术安装人员对此模组进行替换，对灯具替换或者更新换代造成了极大的不便以及危险性，抑制了环保节能的LED灯具广泛推广。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种准确判断市电是否有漏电通过人体达到保护人体且不影响正常LED驱动模组工作的市电电压漏电检测控制电路和方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下。
本发明提供一种市电电压漏电检测控制电路，所述电路包括有检测保护芯片，所述芯片包括有VAC引脚、VCC引脚、VSS引脚、GND引脚和SW引脚，所述VAC引脚通过芯片电阻R1和芯片电阻R2与所述VSS引脚连接；所述VAC引脚通过在线检测ICT与所述VSS连接；所述芯片电阻R1和所述芯片电阻R2之间连接比较器CPA的负极，所述比较器CPA的正极接REF，所述比较器的输出端接逻辑控制电路；所述GND引脚连接控制开关MOS管Q1的源极，所述SW引脚连接所述控制开关MOS管Q1的漏极，所述控制开关MOS管Q1的栅极连接所述逻辑控制电路。
所述市电电压漏电检测控制电路还包括有第一种外围电路，所述第一种外围电路包括有整流桥a、人体模型电路、外围电阻R3、外围电容C1、外围电容C2和驱动模组及负载；所述火线L通过所述整流桥a连接零线N；所述零线N通过人体模型电路接地；所述VCC引脚通过所述外围电阻R3连接所述VAC引脚；所述VAC引脚通过所述外围电容C2连接所述SW引脚；所述VCC引脚通过所述外围电容C1连接所述VSS引脚；所述VSS引脚连接所述GND引脚；所述GND引脚连接所述整流桥a；所述VAC引脚和所述外围电阻R3之间连接所述整流桥a；所述VAC引脚与所述外围电容C2之间通过所述驱动模组及负载接地，所述SW引脚连接所述驱动模组及负载与地之间。
所述市电电压漏电检测控制电路还包括有第二种外围电路，所述第二种外围电路包括有整流桥a、人体模型电路、外围电阻R3、外围电容C1、外围电容C2和驱动模组及负载；所述火线L通过所述整流桥a连接零线N；所述零线N通过人体模型电路接地；所述VCC引脚通过所述外围电阻R3连接所述VAC引脚；所述VAC引脚通过所述外围电容C2连接所述SW引脚；所述VCC引脚通过所述外围电容C1连接所述VSS引脚；所述VSS引脚连接所述GND引脚；所述GND引脚连接所述整流桥a；所述整流桥a通过所述驱动模组及负载接地；所述SW引脚连接所述驱动模组及负载与地之间。
所述人体模型电路包括有模拟电阻R4、模拟电阻R5和模拟电容C3，所述零线N连接模拟电阻R4的一端，其另一端连接所述模拟电阻R5的一端，所述模拟电阻R5的另一端接地，所述模拟电容C3接于所述模拟电阻R5的两端。
本发明还提供了市电电压漏电检测控制方法，所述方法通过检测保护芯片端引入一个电流源从线电压上到整流地输出，此时检测线电压变化，通过线电压变化来达到检测输入是否有人体漏电的目的，以达到漏电保护检测并控制的方法。
本发明的优势在于：相比于现有技术，在本发明当中，
(1)本发明的市电电压漏电检测控制电路，其检测保护芯片通过控制所述控制开关MOS管Q1的关断，控制电压在人体可承受范围内，保护人体免受电击。
(2)本发明的市电电压漏电检测控制电路中，检测保护芯片与驱动模组及负载组成LED灯具模组，当该电路上电启动时，若有人体接入，控制开关MOS管Q1关断，此时LED灯具模组的等效阻抗RB变得很大，人体的阻抗RH与等效阻抗RB的比值便变得较小，因此在人体的阻抗RH上分压变化很小，在人体可承受电压范围内，保护人体受到电击；当此LED灯具模组正常接入市电后，控制开关MOS管Q1导通，于是其后面的驱动模组及负载便会正常工作，LED灯具模组正常点亮LED负载；该电路结构简单，稳定性强，节约系统成本，且其具有非常强的可靠性，保证系统安全可靠工作。
(3)本发明的市电电压漏电检测控制电路，该电路通过检测是否有漏电会通过人体流入大地，进而控制开关MOS管Q1的导通与关断。
(4)本发明的市电电压漏电检测控制方法，可有效检测人体漏电模型是否触摸到整体模块外壳输入端，当有漏电发生时，及时保护人体免受电击危险，且外围简单可靠，对AC/DC LED驱动模块具有重大意义。
附图说明
图1是现有技术普通的LED灯具模组原理的电路图。
图2是LED灯管安装示意图。
图3是本发明市电电压漏电检测控制电路第一种外围的电路图。
图4是本发明市电电压漏电检测控制电路第二种外围的电路图。
图5是本发明整体模块节点波形图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1所示，在现有技术中，该电路为普通的LED灯具模组原理，此模组由市电的火线L和零线N输入交流电压，通过整流桥后经过滤波电容得到直流电压，进而为驱动模块及负载进行供电，使得驱动模组正常工作，使得负载LED达到预期设定的效果。
参见图2所示，在将荧光灯替换成普通的LED灯具模组的过程中，灯具需一端接市电火线L、一端接市电零线N，当市电成功接入后，其LED灯具模组便会正常工作，使得灯具点亮。然而，会存在一种情况，当此LED灯具模组在安装过程中，或者其他意外情况发生时，此灯具模组的一端已经接入了市电火线L，此时若人体不小心触碰到此LED灯具模组的另一端，就会把从火线输入到大地，相当于两个阻抗的串联，当人体的阻抗与灯具的阻抗为一个量级或接近时，市电电压的电流则会通过灯具穿过人体再到大地，此时便会在人体的阻抗上形成较大电压，从而使得人体受到电击，发生触电危险。
由于在安装过程中或者异常使用过程中存在触电危险，因此需要专业的技术安装人员对此模组进行替换，对灯具替换或者更新换代造成了极大的不便以及危险性，抑制了环保节能的LED灯具广泛推广。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下。
参见图3所示，本发明提供一种市电电压漏电检测控制电路，电路包括有检测保护芯片，芯片包括有VAC引脚、VCC引脚、VSS引脚、GND引脚和SW引脚，VAC引脚通过芯片电阻R1和芯片电阻R2与VSS引脚连接；VAC引脚通过在线检测ICT与VSS连接；芯片电阻R1和芯片电阻R2之间连接比较器CPA的负极，比较器CPA的正极接REF，比较器的输出端接逻辑控制电路；GND引脚连接控制开关MOS管Q1的源极，SW引脚连接控制开关MOS管Q1的漏极，控制开关MOS管Q1的栅极连接逻辑控制电路。
市电电压漏电检测控制电路还包括有第一种外围电路，第一种外围电路包括有整流桥a、人体模型电路、外围电阻R3、外围电容C1、外围电容C2和驱动模组及负载；火线L通过整流桥a连接零线N；零线N通过人体模型电路接地；VCC引脚通过外围电阻R3连接VAC引脚；VAC引脚通过外围电容C2连接SW引脚；VCC引脚通过外围电容C1连接VSS引脚；VSS引脚连接GND引脚；GND引脚连接整流桥a；VAC引脚和外围电阻R3之间连接整流桥a；VAC引脚与外围电容C2之间通过驱动模组及负载接地，SW引脚连接驱动模组及负载与地之间。
参见图4所示，市电电压漏电检测控制电路还包括有第二种外围电路，第二种外围电路包括有整流桥a、人体模型电路、外围电阻R3、外围电容C1、外围电容C2和驱动模组及负载；火线L通过整流桥a连接零线N；零线N通过人体模型电路接地；VCC引脚通过外围电阻R3连接VAC引脚；VAC引脚通过外围电容C2连接SW引脚；VCC引脚通过外围电容C1连接VSS引脚；VSS引脚连接GND引脚；GND引脚连接整流桥a；整流桥a通过驱动模组及负载接地；SW引脚连接驱动模组及负载与地之间。
人体模型电路包括有模拟电阻R4、模拟电阻R5和模拟电容C3，零线N连接模拟电阻R4的一端，其另一端连接模拟电阻R5的一端，模拟电阻R5的另一端接地，模拟电容C3接于模拟电阻R5的两端。
本发明还提供了市电电压漏电检测控制方法,方法通过检测保护芯片端引入一个电流源从线电压上到整流地输出，此时检测线电压变化，通过线电压变化来达到检测输入是否有人体漏电的目的，以达到漏电保护检测并控制的方法。
由于火线L具有电压，在没有电流或者很小电流流过人体模型电路时，人体模型电路上基本没有电压压降，因此芯片得到电压上电，开始工作；芯片通过CPA比较器检测线电压，当检测到线电压处于上升区间且达到其控制阈值时，控制阈值VACT的大小由分压电阻决定，
Figure BDA0001669790830000081
达到此阈值后，芯片通过逻辑控制电路，控制在线检测ICT输出电流到芯片的VSS端。
参见图3-4可知，此电流最终会流过人体模型电路，在人体模型电路上形成电压；由于输入电压并未变化，因此在芯片的VAC输入端与芯片的VSS端电压便会随之降低，此时通过CPA比较器便可得出输入线电压VACX＝VVAC-VVSS是升高还是降低。
在前面的分析中可知，如果是人体模型电路触摸漏电，则由于在人体模型电路上形成电压，因此VACX＝VVAC-VVSS的变化为降低；而如果是正常接入电源线，则由于没有电压形成且芯片是在检测线电压上升区间，因此VACX＝VVAC-VVSS的变化为升高；通过芯片的CPA比较器即可得出人体模型是否漏电，进而通过逻辑控制电路，避免一些干扰及脉冲等误判，即可得出输出逻辑驱动控制开关MOS管Q1。
当控制开关MOS管Q1导通后，驱动模块正常工作，直至断电后再次上电，芯片重新开启检测市电电压是否漏电。
参见图5可知，图5为本发明整体模块节点波形示意图，整体模块包括漏电保护模块和驱动模块；市电经过整流后，其VAC节点波形为一完整的半正弦波；当加入ICT控制脉冲电流后，且当有人体模型触摸漏电时，其VAC节点波形则发生变化，此变化会被芯片检测到，用于作为人体模型是否触电的判断。
以上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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种市电电压漏电检测控制电路，其特征在于，所述电路包括有检测保护芯片，所述芯片包括有VAC引脚、VCC引脚、VSS引脚、GND引脚和SW引脚，所述VAC引脚通过芯片电阻R1和芯片电阻R2与所述VSS引脚连接；所述VAC引脚通过在线检测ICT与所述VSS引脚连接；所述芯片电阻R1和所述芯片电阻R2之间连接比较器CPA的负极，所述比较器CPA的正极接REF，所述比较器的输出端接逻辑控制电路；所述GND引脚连接控制开关MOS管Q1的源极，所述SW引脚连接所述控制开关MOS管Q1的漏极，所述控制开关MOS管Q1的栅极连接所述逻辑控制电路。
2.如权利要求1所述的市电电压漏电检测控制电路，其特征在于，所述市电电压漏电检测控制电路还包括有第一种外围电路，所述第一种外围电路包括有整流桥a、人体模型电路、外围电阻R3、外围电容C1、外围电容C2和驱动模组及负载；火线L通过所述整流桥a连接零线N；所述零线N通过人体模型电路接地；所述VCC引脚通过所述外围电阻R3连接所述VAC引脚；所述VAC引脚通过所述外围电容C2连接所述SW引脚；所述VCC引脚通过所述外围电容C1连接所述VSS引脚；所述VSS引脚连接所述GND引脚；所述GND引脚连接所述整流桥a；所述VAC引脚和所述外围电阻R3之间连接所述整流桥a；所述VAC引脚与所述外围电容C2之间通过所述驱动模组及负载接地，所述SW引脚连接所述驱动模组及负载与地之间。
3.如权利要求1所述的市电电压漏电检测控制电路，其特征在于，所述市电电压漏电检测控制电路还包括有第二种外围电路，所述第二种外围电路包括有整流桥a、人体模型电路、外围电阻R3、外围电容C1、外围电容C2和驱动模组及负载；火线L通过所述整流桥a连接零线N；所述零线N通过人体模型电路接地；所述VCC引脚通过所述外围电阻R3连接所述VAC引脚；所述VAC引脚通过所述外围电容C2连接所述SW引脚；所述VCC引脚通过所述外围电容C1连接所述VSS引脚；所述VSS引脚连接所述GND引脚；所述GND引脚连接所述整流桥a；所述整流桥a通过所述驱动模组及负载接地；所述SW引脚连接所述驱动模组及负载与地之间。
4.如权利要求2或3所述的市电电压漏电检测控制电路，其特征在于，所述人体模型电路包括有模拟电阻R4、模拟电阻R5和模拟电容C3，所述零线N连接模拟电阻R4的一端，其另一端连接所述模拟电阻R5的一端，所述模拟电阻R5的另一端接地，所述模拟电容C3接于所述模拟电阻R5的两端。
5.一种市电电压漏电检测控制方法，其特征在于，通过检测保护芯片端引入电流源从线电压到整流地输出，此时检测线电压变化，通过线电压变化来检测输入是否有人体漏电，实现漏电保护检测和控制；
芯片通过CPA比较器检测线电压，当检测到线电压处于上升区间且达到其控制阈值时，控制阈值VACT的大小由分压电阻决定，
Figure FDA0002501314250000021
所述分压电阻的电压达到该阈值后，芯片通过逻辑控制电路控制在线检测ICT输出电流到芯片的VSS端，所述电流最终会流过人体模型电路，在人体模型电路上形成电压，由于输入电压并未变化，在芯片的VAC输入端与芯片的VSS端电压便会随之降低，并通过CPA比较器得出输入线电压VACX＝VVAC-VVSS变化为降低；而若正常接入电源线，则因无电压形成且芯片处于检测线电压上升区间，故VACX＝VVAC-VVSS变化为升高；通过芯片的CPA比较器即可得出人体模型是否漏电，进而通过逻辑控制电路，避免干扰及脉冲误判，即可得出输出逻辑驱动控制开关MOS管Q1，当控制开关MOS管Q1导通后，驱动模块正常工作，直至断电后再次上电，芯片重新开启检测市电电压是否漏电。
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