CN109546613B - 电源线泄漏电流检测保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电源线泄漏电流检测保护装置。该装置包括：开关单元，其被配置为控制输入端和输出端之间的电力连接；漏电保护单元，其包括开关驱动模块和漏电检测模块，开关驱动模块配置为根据漏电检测模块所检测到的漏电流信号来控制开关单元，其中，漏电检测模块还包括：漏电检测线，其配置为检测第一供电线和/或第二供电线上是否存在泄漏电流；信号反馈线，其配置为检测漏电检测线是否开路；测试单元，其包括测试开关，并且耦合到漏电保护单元，当测试开关闭合时，开关驱动模块根据信号反馈线上的信号来控制开关单元。

Description

电源线泄漏电流检测保护装置

技术领域

本发明涉及电气领域，尤其涉及一种电源线泄漏电流检测保护装置。

背景技术

电源线泄漏电流检测保护装置是一种用电火灾安全保护装置，其主要结构是带有插头的电源线，主要功能是检测供电插头到负载电器(例如空调机、除湿机)之间的电源线火线、零线等与导线防护层(屏蔽)之间发生漏电流，切断用电设备电源，阻止火灾的产生，以提供安全保护。防止因电源线中的火线、零线、地线老化、磨损、挤压或动物啃咬等造成的电源线损伤、绝缘强度下降引起的电弧故障火灾。

因此，亟需一种能够对绝缘线进行检测的电源线泄漏电流检测保护装置。

发明内容

基于上述问题，本发明提出通过信号反馈线来检测屏蔽线是否开路，并引入开路检测单元来对屏蔽线进行自动检测。

本发明一方面提出了一种电源线泄漏电流检测保护装置，包括：开关单元，其被配置为控制输入端和输出端之间的电力连接；漏电保护单元，其包括开关驱动模块和漏电检测模块，所述开关驱动模块配置为根据所述漏电检测模块所检测到的漏电流信号来控制所述开关单元，其中，所述漏电检测模块还包括：漏电检测线，其配置为检测第一供电线和/或第二供电线上是否存在泄漏电流；信号反馈线，其配置为检测所述漏电检测线是否开路；测试单元，其包括测试开关，并且耦合到所述漏电保护单元，当所述测试开关闭合时，所述开关驱动模块根据所述信号反馈线上的信号来控制所述开关单元。

通过上述实施方式，当测试开关闭合时，通过是否能提供测试信号给驱动模块来检测测试信号回路是否开路。

在一种实施方式中，至少由所述测试单元和所述漏电保护单元构成第一测试回路，当所述测试开关闭合时，所述开关驱动模块控制所述开关单元断开所述电力连接。

通过该实施方式，当电源线的漏电检测线24和/或信号反馈线25开路，测试开关TEST按钮压下无效，脱扣机构无法切断电源输出。如此，可以便于用户观察当前产品是否工作正常。

在一种实施方式中，该装置还包括：开路检测单元，其包括第一检测模块、第二检测模块，其中，所述信号反馈线经由第一检测模块耦合到所述第一供电线、所述第二供电线中的一个供电线，所述漏电检测线经由所述第二检测模块耦合到所述第一供电线、所述第二供电线中的另一个供电线；其中，至少由所述第一检测模块、所述漏电保护单元构成第二测试回路，所述第二测试回路被配置为：当所述第一检测模块、所述漏电检测线和所述信号反馈线中的至少一个开路时，所述开关驱动模块控制所述开关单元断开所述电力连接。

通过上述实施方式，当漏电检测线24、信号反馈线25开路时，通过第一检测模块和第二检测模块的检测，电力连接将被断开。另外，当第一检测模块开路，且漏电检测线24和/或信号反馈线25开路时，测试开关TEST压下无效，脱扣机构无法切断电源输出。

在一种实施方式中，所述第一检测模块包括串联连接的第一电阻和第一二极管，所述第二检测模块包括串联连接的第二电阻和第二二极管。

在一种实施方式中，该装置还包括壳体，用于容纳所述开关单元、所述漏电保护单元、所述测试单元以及所述开路检测单元中的至少一个。

本发明第二方面提出了一种电源线泄漏电流检测保护装置，其包括：开关单元，其被配置为控制输入端和输出端之间的电力连接；漏电保护单元，其包括开关驱动模块和漏电检测模块，所述开关驱动模块配置为根据所述漏电检测模块所检测到的漏电流信号来控制所述开关单元，其中，所述漏电检测模块还包括：漏电检测线(24)，其配置为检测至少第一供电线或第二供电线上是否存在泄漏电流；开路检测单元，其包括第一检测模块、第二检测模块，并且所述漏电检测线经由所述第一检测模块耦合到所述第一供电线、所述第二供电线中的一个供电线，所述第二检测模块耦合到所述第一供电线、所述第二供电线中的另一个供电线；其中，至少由所述第一检测模块、所述漏电保护单元构成测试回路，并且所述测试回路被配置为：当所述第一检测模块和/或所述漏电检测线开路时，所述开关驱动模块控制所述开关单元断开所述电力连接。

在一种实施方式中，所述第一检测模块包括串联连接的第一电阻和第一二极管，所述第二检测模块包括串联连接的第二电阻和第二二极管。

在一种实施方式中，该装置包括：信号反馈线(25)，并且所述漏电检测线经由所述信号反馈线耦合至所述第一检测模块，进而使得所述第一检测模块远离负载侧设置。如此，可以将第一检测模块置于到插头1的壳体内。

在一种实施方式中，该装置包括：壳体，用于容纳所述开关单元、所述漏电保护单元以及所述开路检测单元中的至少一个。

本发明第三方面提出了一种用电器，其包括：如前述任一种实施方式的电源线泄漏电流检测保护装置。

通过实施本发明的技术方案，不仅能够实现手动地对屏蔽线进行检测，还能够在产品工作时自动地对屏蔽线进行检测，从而提升了安全性。另外，本发明还具有电路结构简单、成本低等优点，适合推广应用。

附图说明

参考附图示出并阐明实施例。这些附图用于阐明基本原理，从而仅仅示出了对于理解基本原理必要的方面。这些附图不是按比例的。在附图中，相同的附图标记表示相似的特征。

图1为传统的LCDI装置技术原理图；

图2为依据本发明实施例的外形结构示意图；

图3为依据本发明实施例的电源线泄漏电流检测保护装置架构图；

图4为依据本发明的第一实施例的原理图；

图5为依据本发明的第二实施例的原理图；

图6为依据本发明的第三实施例的原理图；

图7为依据本发明的第四实施例的原理图；

图8为依据本发明的第五实施例的原理图；

图9为依据本发明的第六实施例的原理图；

图10为依据本发明的第七实施例的原理图。

具体实施方式

在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。

图1为传统的LCDI装置。发明人经过大量的理论和实验分析，发现该传统的LCDI存在以下缺陷：

首先，作为保护装置，技术标准都要求在装置上设置复位开关RESET和测试开关TEST，复位开关RESET用于接通电源，而测试开关TEST用于验证产品保护功能是否正常，用户在使用过程中需要定期操作测试开关TEST和复位开关RESET，来检验装置功能是否正常。但是现有的LCDI装置的测试开关TEST只能检测到装置插头内部电路和脱扣机构的是否正常，没有检测到插头外部电源线中漏电检测线(屏蔽线)至末端的漏电流检测功能是否正常，当电源线中漏电检测线开路，即使用户操作测试开关TEST和复位开关RESET指示功能正常，但该装置不具有漏电流保护功能，存在严重的安全隐患。

其次，传统的LCDI装置一般采用35％铜纺织线路和铝箔包覆载流线作为屏蔽线，而该电源线在使用过程中，由于电源线长期移动、弯曲、挤压、老化或动物撕咬等，使得检测漏电流的屏蔽线开路，进而使得LCDI装置丧失漏电流保护功能，即使操作测试开关TEST和复位开关RESET能判断屏蔽线是否开路，但使用者在使用过程中也不会随时去操作测试开关TEST和复位开关RESET，因此也存在一定安全隐患。

本发明旨在提出一种电源线泄漏电流检测保护装置，该装置包括信号反馈线以检测、监控电源线中的漏电检测线(屏蔽线)是否开路。如此，通过操作测试开关TEST即可检测漏电检测线是否开路(断开)。另外，该装置包括开路检测单元，以用于检测、监控电源线中的漏电检测线是否开路，当电源线中的漏电检测线开路时，该装置将自动切断供电电源，从而对用电器提供安全保护。

如图2所示，电源线泄漏电流检测保护装置包括带有开关单元的插头部1和外置电源线2，其中，插头部1还设置有测试开关TEST和复位开关RESET。在图2所示的实施方式中，电源线2包括火线(L)21、零线(N)22、地线(G)23、漏电检测线(屏蔽线)24、信号反馈线25、绝缘外被27，其中，信号反馈线25为带有单独绝缘层的导体，可设置在电源线2中的任意位置。电源线2的外形可以是圆形，也可以是并排扁线或其它可以加工完成的外形。可以理解的，在其它实施方式中，电源线2中还可以仅包括其他信号线。

图3为依据本发明实施例的电源线泄漏电流检测保护装置架构图。电源线泄漏电流检测保护装置10包括：开关单元103，其被配置为控制输入端101和输出端102之间的电力连接；以及漏电保护单元104，其包括开关驱动模块104a和漏电检测模块104b，其中，开关驱动模块104a配置为根据漏电检测模块104b所检测到的漏电流信号来控制开关单元103。具体而言，漏电检测模块104b还包括漏电检测线，其配置为检测第一供电线和/或第二供电线上是否存在泄漏电流；信号反馈线，其配置为检测漏电检测线是否开路。该电源线泄漏电流检测保护装置还包括测试开关TEST，其耦合至信号反馈线，当测试开关TEST闭合时，开关驱动模块104a根据信号反馈线上的信号来控制开关单元103。

图4为依据本发明的第一实施例的原理图。如图4所示，电源线2中漏电检测线24的一端A与控制电路R2相连接，另一端B与信号反馈线25的一端C相连接，其信号反馈线25的另一端D与测试开关TEST相连接，因此，测试开关TEST通过信号反馈线25耦合至漏电检测线24。

当按下测试开关TEST开关，模拟泄漏电流从L线通过电阻R4、测试开关TEST开关、信号反馈线25、屏蔽线24和电阻R2、R3、二极管D2、螺线管SOL到N线形成测试回路。该模拟漏电流将使得电阻R3两端电压升高，进而驱动可控硅SCR导通。由图4可知，当可控硅SCR导通时，N线、螺线管SOL、可控硅SCR、二极管D1到L线形成脱扣回路，螺线管SOL上将产生较大的电流，形成足够大的磁场，使得RESET开关脱扣，进而切断电源。如果测试回路中任意的线路或元件开路，压下测试开关TEST时，产品将不会脱扣。因此，用户可以通过操作测试开关TEST来检测电源线的屏蔽线24是否完好。可以理解的，根据应用的不同，可以检测测试回路任意的元件是否正常工作。

图5为依据本发明的第二实施例的原理图。相较于图4中的电源线泄漏电流检测保护装置，图5中的电源线泄漏电流检测保护装置还包括开路检测单元200。由图5可知，开路检测单元200包括第一检测模块(D3、R5)和第二检测模块(D4、R6)。如图5可知，电源线2中漏电检测线24的一端A与控制电路R2相连接，另一端B与信号反馈线25的一端C相连接，信号反馈线25的另一端D与测试开关TEST相连接，因此，测试开关TEST通过信号反馈线25耦合至漏电检测线24。另外，信号反馈线25的D端通过第二检测模块耦合到L线，并且N线经由螺线管SOL、第一检测模块耦合到漏电检测线24的A端。

当漏电检测线24正常工作(未开路)时，通过对电阻R5、R6进行设置，A点被限制在较低电位，可控硅SCR不会被触发，产品将正常工作。当漏电检测线24上的任一位置开路时，从而形成自N线，经由螺线管SOL、二极管D3、电阻R5、电阻R2、电阻R3、二极管D1进而到达L线的电流通路。电阻R3两端的电压将上升，进而触发可控硅SCR导通。当可控硅SCR、螺线管SOL、二极管D1形成回路时，螺线管SOL产生磁场使复位开关RESET脱扣，切断电源。

同理，当二极管D4、电阻R6、信号反馈线25等任一元件开路时，同样能切断电源。

因此，图5中的电源线泄漏电流检测保护装置能够实现对漏电检测线24、二极管D4、电阻R6、信号反馈线25等开路的自动检测。

图6为依据本发明的第三实施例的原理图。与图5中的电源线泄漏电流检测保护装置类似，图6中的电源线泄漏电流检测保护装置包括开路检测单元300。当漏电检测线24正常工作时，通过电阻R5、R6分压，A点被限制在较低电位，可控硅SCR不会被触发，产品将正常工作。当漏电检测线24的任一位置开路时，从L线、二极管D3、电阻R5、电阻R2、电阻R3、二极管D2、螺线管SOL到N线形成电流通路，电阻R3两端电压将上升，进而触发可控硅SCR导通。此时，螺线管SOL产生磁场使产品脱扣，切断电源。因此，图6中的电源线泄漏电流检测保护装置能够实现对漏电检测线24开路的自动检测。

本发明还提出了另一种电源线泄漏电流检测保护装置，其包括：开关单元103，其被配置为控制输入端101和输出端102之间的电力连接；以及漏电保护单元104，其包括开关驱动模块104a和漏电检测模块104b，其中，开关驱动模块104a配置为根据漏电检测模块104b所检测到的漏电流信号来控制开关单元103。具体而言，漏电检测模块104b包括漏电检测线和开路检测单元，其中，漏电检测线被配置为检测第一供电线和/或第二供电线上是否存在漏电流。开路检测单元包括第一检测模块和第二检测模块，并且第一供电线通过第一检测模块、漏电检测模块和第二检测模块耦合到第二供电线。该电源线泄漏电流检测保护装置还包括测试开关TEST，其耦合至漏电检测线，当测试开关TEST闭合时，开关驱动模块104a驱动控制开关单元103以断开电力连接。结合图7-10对上述实施例进行阐述。

图7为依据本发明的第四实施例的原理图。如图7所示，开路检测单元400包括第一检测模块(D3、R5)和第二检测模块(D4、R6)。第一检测模块耦合在N线和屏蔽线24之间，第二检测模块耦合在屏蔽线24和L线之间。如此，当屏蔽线24无开路时，A点被限制在较低电位，使可控硅SCR不会被触发，产品将正常工作。当屏蔽线24任一位置开路时，在N线与L线之间，由螺线管SOL、二级管D3、电阻R5、R2、R3以及二极管D1所形成的电流通路将触发可控硅SCR导通，从而使得可控硅SCR、螺线管SOL、二极管D1形成回路。此时，螺线管SOL产生磁场使产品脱扣，切断电源，从而实现对漏电检测线24开路的自动检测。

图8为依据本发明的第五实施例的原理图。与图7中的电源线泄漏电流检测保护装置类似，图8中的电源线泄漏电流检测保护装置包括开路检测单元500。当屏蔽线24任一位置开路时，L线、二极管D3、电阻R5、电阻R2、电阻R3、二极管D2、螺线管SOL、N线形成电流通路，触发可控硅SCR导通，使得螺线管SOL产生磁场使产品脱扣，切断电源。从而实现对屏蔽线24开路的自动检测。

图9为依据本发明的第六实施例的原理图。相较于图7中的电源线泄漏电流检测保护装置，图9中的开路检测单元600包括了信号反馈线25。如此，通过将第二检测模块经由信号反馈线25可以与L线上的任一点连接，如此，可以将电阻R6、二极管D4置于到插头1壳体内。

图10为依据本发明的第七实施例的原理图。相较于图8中的电源线泄漏电流检测保护装置，图10中的开路检测单元700包括了信号反馈线25。如此，通过将第二检测模块经由信号反馈线25可以与N线上的任一点连接，如此，可以将电阻R6、二极管D4置于到插头1壳体内。

通过实施本发明的技术方案，不仅能够实现通过手动操作测试开关TEST实现对屏蔽线进行检测，还能够在产品工作时自动地对屏蔽线开路进行检测，提升了安全性。另外，本发明还具有电路结构简单、成本低等优点。

因此，虽然参照特定的示例来描述了本发明，其中这些特定的示例仅仅旨在是示例性的，而不是对本发明进行限制，但对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的精神和保护范围的基础上，可以对所公开的实施例进行改变、增加或者删除。

Claims (9)

1.一种电源线泄漏电流检测保护装置，其特征在于，包括：

开关单元，其被配置为控制输入端和输出端之间的电力连接；

漏电保护单元，其包括开关驱动模块和漏电检测模块，所述开关驱动模块配置为根据所述漏电检测模块所检测到的漏电流信号来控制所述开关单元，其中，所述漏电检测模块还包括：

漏电检测线(24)，其被配置为检测第一供电线和/或第二供电线上是否存在泄漏电流，其中，所述漏电检测线包覆在所述第一供电线和/或所述第二供电线上；

信号反馈线(25)，其与所述漏电检测线耦接并且被配置为检测所述漏电检测线是否开路；

测试单元，其包括测试开关，并且耦合到所述漏电保护单元；其中，

至少由所述测试单元和所述漏电保护单元构成第一测试回路，所述漏电检测线和所述信号反馈线耦合在所述第一测试回路中，并且，当所述测试开关闭合时，所述开关驱动模块根据所述信号反馈线上的信号来控制所述开关单元。

2.如权利要求1所述的电源线泄漏电流检测保护装置，其特征在于，还包括：

开路检测单元，其包括第一检测模块、第二检测模块，其中，所述信号反馈线经由第一检测模块耦合到所述第一供电线、所述第二供电线中的一个供电线，所述漏电检测线经由所述第二检测模块耦合到所述第一供电线、所述第二供电线中的另一个供电线；

其中，至少由所述第一检测模块、所述漏电保护单元构成第二测试回路，所述第二测试回路被配置为：

当所述第一检测模块、所述漏电检测线和所述信号反馈线中的至少一个开路时，所述开关驱动模块控制所述开关单元断开所述电力连接。

3.如权利要求2所述的电源线泄漏电流检测保护装置，其特征在于，所述第一检测模块包括串联连接的第一电阻(R6)和第一二极管(D4)，所述第二检测模块包括串联连接的第二电阻(R5)和第二二极管(D3)。

4.如权利要求2所述的电源线泄漏电流检测保护装置，其特征在于，还包括：

壳体，用于容纳所述开关单元、所述漏电保护单元、所述测试单元以及所述开路检测单元中的至少一个。

5.一种电源线泄漏电流检测保护装置，其特征在于，包括：

开关单元，其被配置为控制输入端和输出端之间的电力连接；

漏电保护单元，其包括开关驱动模块和漏电检测模块，所述开关驱动模块配置为根据所述漏电检测模块所检测到的漏电流信号来控制所述开关单元，其中，所述漏电检测模块还包括：

漏电检测线(24)，其被配置为检测至少第一供电线或第二供电线上是否存在泄漏电流，其中，所述漏电检测线包覆在所述第一供电线和/或所述第二供电线上；

开路检测单元，其包括第一检测模块、第二检测模块，并且所述漏电检测线经由所述第一检测模块耦合到所述第一供电线、所述第二供电线中的一个供电线，所述第二检测模块耦合到所述第一供电线、所述第二供电线中的另一个供电线；

测试单元，其包括测试开关，并且耦合到所述漏电保护单元；

其中，至少由所述测试单元和所述漏电保护单元构成第一测试回路，所述漏电检测线耦合在所述第一测试回路中，并且，当操作所述测试开关时，所述开关驱动模块控制所述开关单元断开所述电力连接；并且

其中，至少由所述第一检测模块、所述漏电保护单元构成第二测试回路，并且所述第二测试回路被配置为：

当所述第一检测模块和/或所述漏电检测线开路时，所述开关驱动模块控制所述开关单元断开所述电力连接。

6.如权利要求5所述的电源线泄漏电流检测保护装置，其特征在于，所述第一检测模块包括串联连接的第一电阻(R6)和第一二极管(D4)，所述第二检测模块包括串联连接的第二电阻(R5)和第二二极管(D3)。

7.如权利要求5所述的电源线泄漏电流检测保护装置，其特征在于，包括：

信号反馈线(25)，并且所述漏电检测线经由所述信号反馈线耦合至所述第一检测模块，进而使得所述第一检测模块远离负载侧设置。

8.如权利要求5所述的电源线泄漏电流检测保护装置，其特征在于，包括：

壳体，用于容纳所述开关单元、所述漏电保护单元以及所述开路检测单元中的至少一个。

9.一种用电器，其特征在于，包括：如权利要求1至8任一项所述的电源线泄漏电流检测保护装置。