CN109004621A - 一种用于ac电流的低功耗漏电保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于AC电流的低功耗漏电保护电路，包括：检测线圈、比较电路、触发电路、动作执行模块、漏电指示模块，其中漏电指示模块包括控制器和显示器件，该控制器采集比较电路的对比结果并将该结果通过显示器件显示出来。本发明适应于绝大部分家用电器及交流电插座，可以有效地降低电器故障导致的人身伤害，而且采用基本器件，触发简单，功耗低，并能更快捷地定位漏电部位。

Description

一种用于AC电流的低功耗漏电保护电路

技术领域

本发明总体上涉及交流保护设计领域，并且更具体地，涉及一种用于AC(Alternating Current，交流电)电流的低功耗漏电保护电路。

背景技术

漏电保护是漏电电流动作保护的简称，又叫做漏电保护开关电路，主要是用来在设备发生漏电故障时以及对有致命危险的人身出点进行保护。漏电保护设计是现代用电中不可缺少的重要组成部分。随着家用电器的普及，人们直接接触交流电的频率越来越高，用电设备故障、漏电导致的事故频有发生。为了保障设备使用人的人身安全，漏电保护设计已经成为家用电器尤其是高功率电器的必不可少的部分。

为了提高性能的稳定和可靠性，使安全更有保障，人们总是希望漏电保护电路能够对漏电及时检测并做出相应的动作，断开相接的电路，并且能够快速定位到故障位置。

发明内容

鉴于上述目的，本发明实施例的目的在于提出一种适用于绝大部分家用电器和交流电插座的AC电流低功耗漏电保护电路，有效降低电器故障导致的人身伤害。

基于上述目的，本发明实施例提供一种用于AC电流的低功耗漏电保护电路，包括：

检测线圈，所述检测线圈分别将AC输入端电流和AC输出端电流按比例转换成较小电流；

比较电路，所述比较电路接收所述转换后的较小电流并对二者进行比较；

触发电路，所述触发电路响应于由所述AC输入端电流和所述AC输出端电流转换得到的较小电流不一致而被触发；

动作执行模块，所述动作执行模块响应于所述触发电路被触发，执行漏电保护动作；以及

漏电指示模块，所述漏电指示模块包括控制器和显示器件；

其特征在于，所述漏电指示模块的所述控制器采集所述比较电路的对比结果并将所述结果通过所述显示器件显示出来。

在一些实施方式中，所述控制器为MCU(Microprogrammed Control Unit，微控制器)。

在一些实施方式中，所述显示器件为2个LED，其中一个LED为输入端LED1，另一个LED为输出端LED2。

在一些实施方式中，所述检测线圈包括CH1和CH2，所述CH1检测AC输入端的电流，所述CH2检测AC输出端的电流。

在一些实施方式中，所述比较电路包括FM2145，其中由所述AC输入端电流和所述AC输出端电流转换得到的较小电流不对等使所述FM2145的Pin5输出SCR trigger(可控硅触发)信号。

在一些实施方式中，所述FM2145的Pin3到Pin7之间连接放大电路，配合R2构成电流比较器，其中所述R2的值取决于输入电流与输出电流的大小。

在一些实施方式中，所述触发电路包括可控硅，所述SCR trigger信号触发所述可控硅导通，所述可控硅导通后，使所述触发电路和所述动作执行模块之间的磁感线圈二次绕组有电流通过。

在一些实施方式中，所述动作执行模块包括金属磁铁开关，当所述磁感线圈通电时，使所述金属磁铁开关断开，保护功能生效。

在一些实施方式中，所述MCU支持至少8路GPIO(General Purpose Input/Output，通用输入输出)，其中2路GPIO接到所述FM2145的Pin2和Pin8用于采集所述对比结果。

在一些实施方式中，所述控制器配置为，若由所述AC输入端电流转换得到的较小电流大于由所述AC输出端电流转换得到的较小电流，则确定输出端漏电，并点亮所述输出端LED2；若由所述AC输入端电流转换得到的较小电流小于由所述AC输出端电流转换得到的较小电流，则确定输入端漏电，并点亮所述输入端LED1。

本发明具有以下有益技术效果：本发明提供的一种用于AC电流的低功耗漏电保护电路适用于绝大部分家用电器及交流电插座，可以有效地降低电器故障导致的人身伤害，而且采用基本器件，触发简单，功耗低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明的一个实施例的用于AC电流的低功耗漏电保护电路的示意图。

具体实施方式

以下描述了本公开的实施例。然而，应该理解，所公开的实施例仅仅是示例，并且其他实施例可以采取各种替代形式。附图不一定按比例绘制；某些功能可能被夸大或最小化以显示特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是作为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考任何一个附图所示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中所示的特征组合以产生没有明确示出或描述的实施例。所示特征的组合为典型应用提供了代表性实施例。然而，与本公开的教导相一致的特征的各种组合和修改对于某些特定应用或实施方式可能是期望的。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

基于设计一种采用基本器件，触发简单，功耗低的用于AC电流的低功耗漏电保护电路的目的，本发明给出了一种用于AC电流的低功耗漏电保护电路，包括：检测线圈，该检测线圈分别将AC输入端电流和AC输出端电流按比例转换成较小电流；比较电路，该比较电路接收转换后的较小电流并对二者进行比较；触发电路，该触发电路响应于由AC输入端电流和AC输出端电流转换得到的较小电流不一致而被触发；动作执行模块，该动作执行模块响应于触发电路被触发，执行漏电保护动作；以及漏电指示模块，该漏电指示模块包括控制器和显示器件；其中，该漏电指示模块的控制器采集比较电路的对比结果并将结果通过显示器件显示出来。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，一种用于AC电流的低功耗漏电保护电路包括检测线圈、比较电路、触发电路、动作执行模块以及漏电指示模块5个部分。如图所示，检测线圈包括CH1与CH2，参考电流互感原理，CH1检测AC输入端的交流电流大小，将交流电流按照500：1的比例转换为电流比较电路器FM2145可以接收处理的电流大小；CH2检测AC输出端的交流电流大小，将交流电流按照200：1的比例转换输入给FM2145。本领域技术人员将理解，符合本发明的其他转换比例也是可能的。

在一些实施方式中，比较电路包括FM2145，交流整流桥DB1～DB4构成供电电路，给比较电路供电。FM2145是低功耗漏电保护专用的集成电路，对于火线和中线对地线漏电的故障，都能检测并实现保护，并具有以下特点：交流供电无需分压；直接驱动SCR；电源电压由交流直接转换成26V；灵敏度可调；中线漏电检测；符合U.L.943标准；静态电流仅450uA；可适用于120V和220V供电；采用SOP8或DIP8封装形式。在该实施例中，FM2145的Pin3到Pin7之间连接放大电路，配合R2构成电流比较器，其中R2的值取决于AC输入电流与AC输出电流的大小，在二线制交流电中可以不用。AC输入电流与AC输出电流不一致使FM2145的Pin5输出SCR trigger信号。

在一些实施方式中，触发电路包括可控硅Q1。当AC输入与输出端电流不一致的时候，FM2145的Pin5输出的SCR trigger信号触发可控硅Q1使之导通。

在一些实施方式中，动作执行模块包括金属磁铁开关S1。当Q1导通后，触发电路和动作执行模块之间的磁感线圈M1二次绕组有电流通过。磁感线圈M1通电后，电磁感应，电生磁，吸附使金属磁铁开关S1断开，整个交流通路火线断开，交流电断电，保护功能生效。

在一些实施方式中，该低功耗漏电保护电路还包括能够更快捷地定位漏电部位的漏电指示模块，该模块包括控制器MCU以及两个显示器件LED1、LED2，其中LED1为输入端显示，LED2为输出端显示。在该实施例中，采用一款8bit的任意型号MCU做控制器，支持至少8路GPIO。其中两路GPIO用于采集FM2145的对比结果。若左侧输入端电流大于右侧输出端电流，则采集到对比结果为正，输出端漏电，MCU控制点亮输出端显示LED2；若左侧输入端电流小于右侧输出端电流，则采集到对比结果为负，输入端漏电，MCU控制点亮输入端显示LED1。应当理解，符合本发明的其他控制器和显示器件也是可能的。

在技术上可行的情况下，以上针对不同实施例所列举的技术特征可以相互组合，或者改变、添加以及省略等等，从而形成本发明范围内的另外实施例。应当理解，图1所示的实施例中的所有电阻和电容等及其大小均为符合本发明的示例性结果，本领域技术人员在实际应用中均可依据本发明进行改变、添加以及省略等等。

从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的用于AC电流的低功耗漏电保护电路适用于绝大部分家用电器及交流电插座，可以有效地降低电器故障导致的人身伤害，而且采用基本器件，触发简单，功耗低；并且相对于传统漏电保护设计，本发明加入漏电指示模块，能够更快捷地定位漏电部位。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

此外，尽管已经描述和图示了本公开的具体实施方式，但是本公开不限于如此描述和图示的部分的具体形式或布置。本公开的范围由所附的权利要求、本文以及在不同的申请中提交的任何未来权利要求及其等同范围限定。

Claims (10)

1.一种用于AC电流的低功耗漏电保护电路，包括：

检测线圈，所述检测线圈分别将AC输入端电流和AC输出端电流按比例转换成较小电流；

比较电路，所述比较电路接收所述转换后的较小电流并对二者进行比较；

触发电路，所述触发电路响应于由所述AC输入端电流和所述AC输出端电流转换得到的较小电流不一致而被触发；

动作执行模块，所述动作执行模块响应于所述触发电路被触发，执行漏电保护动作；以及

漏电指示模块，所述漏电指示模块包括控制器和显示器件；

其特征在于，所述漏电指示模块的所述控制器采集所述比较电路的对比结果并将所述结果通过所述显示器件显示出来。

2.根据权利要求1所述的低功耗漏电保护电路，其特征在于，所述控制器为MCU。

3.根据权利要求1所述的低功耗漏电保护电路，其特征在于，所述显示器件为2个LED，其中一个LED为输入端LED1，另一个LED为输出端LED2。

4.根据权利要求1所述的低功耗漏电保护电路，其特征在于，所述检测线圈包括CH1和CH2，所述CH1检测AC输入端的电流，所述CH2检测AC输出端的电流。

5.根据权利要求2所述的低功耗漏电保护电路，其特征在于，所述比较电路包括FM2145，其中由所述AC输入端电流和所述AC输出端电流转换得到的较小电流不对等使所述FM2145的Pin5输出SCR trigger信号。

6.根据权利要求5所述的低功耗漏电保护电路，其特征在于，所述FM2145的Pin3到Pin7之间连接放大电路，配合R2构成电流比较器，其中所述R2的值取决于输入电流与输出电流的大小。

7.根据权利要求5所述的低功耗漏电保护电路，其特征在于，所述触发电路包括可控硅，所述SCR trigger信号触发所述可控硅导通，所述可控硅导通后，使所述触发电路和所述动作执行模块之间的磁感线圈二次绕组有电流通过。

8.根据权利要求7所述的低功耗漏电保护电路，其特征在于，所述动作执行模块包括金属磁铁开关，当所述磁感线圈通电时，使所述金属磁铁开关断开，保护功能生效。

9.根据权利要求5所述的低功耗漏电保护电路，其特征在于，所述MCU支持至少8路GPIO，其中2路GPIO接到所述FM2145的Pin2和Pin8用于采集所述对比结果。

10.根据权利要求3所述的低功耗漏电保护电路，其特征在于，所述控制器配置为，若由所述AC输入端电流转换得到的较小电流大于由所述AC输出端电流转换得到的较小电流，则确定输出端漏电，并点亮所述输出端LED2；若由所述AC输入端电流转换得到的较小电流小于由所述AC输出端电流转换得到的较小电流，则确定输入端漏电，并点亮所述输入端LED1。