CN113359059A - 漏电感应元件、漏电检测电路和热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种漏电感应元件、漏电检测电路和热水器。漏电感应元件，包括：被测导体和探测导体；所述被测导体接入待测试位置；所述探测导体与所述被测导体间隔设置，以构成感应电容，所述感应电容用于检测漏电电压。与现有技术相比，本发明提升了漏电感应元件进行漏电感应的可靠性。

Description

漏电感应元件、漏电检测电路和热水器

技术领域

本发明涉及电器的漏电检测技术领域，尤其涉及一种漏电感应元件、漏电检测电路和热水器。

背景技术

热水器作为一种家电产品，近年来备受人们的青睐。然而热水器在使用过程中存在漏电的风险，漏电所造成的人身伤害是巨大的，因此，对热水器等电器的漏电检测的研究一直备受关注。

在现有技术中，热水器多采用漏保开关或漏电线圈等漏电感应元件对漏电电流进行感应，但是，漏保开关或漏电线圈的动作电流较大，一般在用户触电后才会动作以触发漏电保护。因此，现有的漏电感应元件存在可靠性不佳的问题。

发明内容

本发明提供一种漏电感应元件、漏电检测电路和热水器，以提升漏电感应的可靠性。

第一方面，本发明提供了一种漏电感应元件，包括：

被测导体和探测导体；所述被测导体接入待测试位置；所述探测导体与所述被测导体间隔设置，以构成感应电容，所述感应电容用于检测漏电电压。

可选地，所述探测导体的数量为多个，所述被测导体的数量为多个；

所述探测导体与所述被测导体一一对应，以构成多个感应电容。

可选地，漏电感应元件还包括至少一个基板；

所述被测导体和所述探测导体设置于同一基板上，或者所述被测导体和所述探测导体设置于不同基板上。

可选地，所述被测导体和所述探测导体设置于同一基板上，且所述被测导体和所述探测导体位于同一所述基板的同一布线层。

可选地，所述漏电感应元件还包括：第一辅助导体和第二辅助导体；所述第一辅助导体位于所述被测导体远离所述基板的一侧，所述第二辅助导体位于所述探测导体远离所述基板的一侧。

可选地，所述被测导体和所述探测导体设置于同一基板上，所述基板包括至少两层布线层，所述被测导体和所述探测导体位于不同布线层；且所述探测导体和所述被测导体在垂直于所述基板的方向上交叠。

可选地，所述被测导体和所述探测导体位于相邻的两层布线层内。

可选地，所述被测导体和所述探测导体设置于不同基板上，所述漏电感应元件包括平行设置的第一基板和第二基板；所述被测导体设置于所述第一基板上，所述探测导体设置于所述第二基板上；且所述探测导体和所述被测导体在垂直于所述第一基板的方向上交叠。

可选地，所述漏电感应元件还包括：屏蔽导体，所述屏蔽导体设置于所述基板上，且所述屏蔽导体与所述探测导体相邻设置，所述屏蔽导体用于屏蔽外界电路对所述探测导体的干扰。

可选地，所述屏蔽导体与零线电连接，或者所述屏蔽导体与控制电路的数字地电连接，或者所述屏蔽导体与控制电路的模拟地电连接。

可选地，所述屏蔽导体的面积大于所述探测导体的面积。

可选地，漏电感应元件还包括探测电路，所述探测电路设置于所述基板上，所述探测电路与所述探测导体电连接，所述探测电路用于对接收的所述探测导体上的漏电感应电压进行信号处理。

第二方面，本发明还提供了一种漏电检测电路，包括：漏电控制电路和如本发明任意实施例所述的漏电感应元件，所述漏电控制电路与所述探测导体电连接，所述漏电控制电路用于根据接收的所述探测导体和参考点产生的漏电感应电压，生成漏电保护信号。

第三方面，本发明还提供了一种热水器，包括：如本发明任意实施例所述的漏电检测电路。

本发明通过在漏电感测元件中设置被测导体和探测导体构成感应电容，该感应电容可以感应漏电电压，即采用非电气接触的方法检测出待测试位置是否带电。也就是说，即使用户没有在漏电电压的作用下发生触电，本发明也能够检测出漏电。与现有技术中采用检测漏电电流来检测漏电的技术方案相比，本发明在用户发生触电之前即可检测出漏电，因此，本发明对漏电感应的可靠性更高。另外，本发明提供的漏电感测元件的结构简单且成本较低。综上，本发明在成本较低的基础上，提升了漏电感应的可靠性，易于实现。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种漏电感应元件的结构示意图；

图2为沿图1中A-A的剖面结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种漏电感应元件的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的又一种漏电感应元件的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种漏电检测电路的电路示意图；

图6为本发明实施例提供的一种热水器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供了一种漏电感应元件，该漏电感应元件可适用于对电器产品的漏电感应。图1为本发明实施例提供的一种漏电感应元件的结构示意图。参见图1，该漏电感应元件包括：被测导体20和探测导体40；被测导体20接入待测试位置，探测导体40与被测导体20间隔设置，以构成感应电容，感应电容用于检测漏电电压。

其中，电容的定义为，两个相互靠近的导体，中间夹着一层绝缘介质。在本发明实施例中，探测导体40和被测导体20为两个相互靠近的导体，基板10上的绝缘结构或者空气等为导体中间夹着的绝缘介质。

示例性地，被测导体20通过导线连接热水器的待检测位置，可选地，被测导体20通过接线端30与导线连接，以简化接线步骤。当热水器出现漏电，市电220V的交流电压会传输至热水器的待检测位置，该交流电压通过导线传输至被测导体20上，被测导体20上产生的电压变化耦合到探测导体40上。因此，通过检测探测导体40的耦合电压能够检测被测导体20的电压变化，从而检测待测试位置的漏电。

本发明实施例通过在漏电感测元件中设置被测导体20和探测导体40构成感应电容，该感应电容可以感应漏电电压，即采用非电气接触的方法检测出待测试位置是否带电。也就是说，即使用户没有在漏电电压的作用下发生触电，本发明实施例也能够检测出漏电。与现有技术中采用检测漏电电流来检测漏电的技术方案相比，本发明实施例在用户发生触电之前即可检测出漏电，因此，本发明实施例对漏电感应的可靠性更高。另外，本发明实施例提供的漏电感测元件的结构简单且成本较低。综上，本发明实施例在成本较低的基础上，提升了漏电感应的可靠性，易于实现。

在上述各实施例的基础上，可选地，漏电感应元件还包括至少一个基板，被测导体20和探测导体40可以位于基板上，基板可以为被测导体20和探测导体40提供支撑。其中，被测导体20和探测导体40设置于同一基板上，或者被测导体20和探测导体40设置于不同基板上。

需要说明的是，在上述实施例中，基板的数量可以为一个或多个，基板可以是单面板，也可以是双面板或多面板。下面就基板的具体设置方式进行说明。

继续参见图1，在本发明的一种实施方式中，可选地，被测导体20和探测导体40位于同一基板10上，且被测导体20和探测导体40位于基板10的同一布线层。

其中，基板10例如可以是印刷电路板(Printed Circuit Boards，PCB)基板，该基板10为被测导体20和探测导体40等电路结构提供支撑。示例性地，基板10为单面板，基板10只设置有一层布线层，漏电感应元件中的各导电元件均需要设置在这一层布线层上。这样设置，简化了基板10的设置，从而有利于进一步降低漏电感应单元的制作成本。

继续参见图1，在本发明的一种实施方式中，可选地，探测导体40的长度和被测导体20的长度相等，即探测导体40和被测导体20正对。这样设置，一方面有利于减小基板的尺寸；另一方面，探测导体40和被测导体20的正对面积较大，被测导体20的电压耦合程度更好，有利于增加探测导体40和被测导体20构成的感应电容感应电压的灵敏度。

图2为沿图1中A-A的剖面结构示意图。参见图2，在本发明的一种实施例中，可选地，漏电感应元件还包括第一辅助导体70和第二辅助导体80；第一辅助导体70位于被测导体20远离基板10的一侧，第二辅助导体80位于探测导体80远离基板10的一侧。这样设置，可以使得被测导体20和探测导体40的厚度大于基板10上其他导线的厚度。本发明实施例这样设置，进一步增大了被测导体20和探测导体40的正对面积，从而进一步增大了被测导体20的电压耦合程度，增大了探测导体40和被测导体20构成的感应电容感应电压的灵敏度。

需要说明的是，在实际应用中，在满足绝缘要求的情况下，设置被测导体20以及探测导体40的距离尽可能比较近，从而有利于增大被测导体20的电压耦合程度，增大探测导体40和被测导体20构成的感应电容感应电压的灵敏度。

图3为本发明实施例提供的另一种漏电感应元件的结构示意图。参见图3，在本发明的一种实施例方式中，可选地，被测导体20和探测导体40位于同一基板10上，基板10为双面板，基板10包括两层布线层，被测导体20和探测导体40位于基板10不同布线层；且探测导体40和被测导体20在垂直于基板10的方向上交叠。示例性地，基板10的两层布线层分别位于基板10的正面和背面，被测导体20位于基板10背面的布线层上，探测导体40位于基板10正面的布线层上。探测导体40和被测导体20在垂直于基板10的方向上交叠，以使探测导体40和被测导体20形成感应电容。这样设置，与基板10为单面板相比，探测导体40和被测导体20的正对面积更大，因此，被测导体20的电压耦合程度更好，增大了探测导体40和被测导体20构成的感应电容感应电压的灵敏度。

需要说明的是，在实际应用中，在满足基板10的强度和其他工艺要求的情况下，可以设置双面板的厚度较薄，从而减小被测导体20以及探测导体40之间的距离，从而有利于增大被测导体20的电压耦合程度，增大探测导体40和被测导体20构成的感应电容感应电压的灵敏度。

在本发明的一种实施方式中，可选地，基板10为多面板，基板10包括多层布线层，被测导体20和探测导体40位于相邻的两层布线层内，从而减小了被测导体20和探测导体40之间的间隔距离，有利于增大被测导体20的电压耦合程度，增大探测导体40和被测导体20构成的感应电容感应电压的灵敏度。

在本发明的一种实施方式中，可选地，基板10包括至少两层布线层，被测导体20和探测导体40位于不同的布线层内，若被测导体20的面积小于探测导体40的面积，则探测导体40覆盖被测导体20；若被测导体20的面积大于探测导体40的面积，则被测导体20覆盖探测导体40；若被测导体20的形状和大小与探测导体40相同，则被测导体20和探测导体40重合。这样设置，进一步增大了被测导体20的电压耦合程度，增大了探测导体40和被测导体20构成的感应电容感应电压的灵敏度。

结合图1～图3，在上述各实施例的基础上，可选地，漏电感应元件还包括屏蔽导体50，屏蔽导体50设置于基板10上，且屏蔽导体50与探测导体40相邻设置，屏蔽导体50用于屏蔽外界电路对探测导体40的干扰，从而避免探测导体40受到其他电路的电信号的干扰，进一步提升漏电感应的可靠性。

在本发明的一种实施方式中，可选地，屏蔽导体50浮置设置，屏蔽导体50无需与其他电路结构连接，以简化电路结构。

在本发明的一种实施方式中，可选地，屏蔽导体50与零线电连接，或者屏蔽导体50与控制电路的数字地电连接，或者屏蔽导体50与控制电路的模拟地电连接。本发明实施例这样设置，可以使得屏蔽导体50的电位保持恒定，增强了屏蔽导体50对其他电路电信号的屏蔽效果。

在本发明的一种实施方式中，可选地，屏蔽导体50的面积大于探测导体40的面积。经发明人研究发现，屏蔽导体50的面积越大，屏蔽导体50的屏蔽效果越好；另外，由于屏蔽导体50与地电连接，因此屏蔽导体50越大，越有利于低信号的稳定性，从而提升了探测导体40探测漏电的准确性。

需要说明的是，图1～图3中示例性地示出了屏蔽导体50为片状多边形，屏蔽导体50与探测导体40平行设置，并非对本发明的限定，在其他实施例中还可以设置屏蔽导体50为其他形状，在实际应用中可以根据需要进行设定。示例性地，屏蔽导体50为环状，屏蔽导体50围绕探测导体40的四周，以增强屏蔽导体50对其他电路电信号的屏蔽效果。

结合图1～图3，在上述各实施例的基础上，可选地，漏电感应元件还包括探测电路60，探测电路60设置于基板10上，探测电路60与探测导体40电连接，探测电路60用于对接收的探测导体40上的漏电感应电压进行信号处理。示例性地，探测电路60包括放大器，以对探测导体40上感应的电压进行放大。本发明实施例设置探测电路60，可以使得探测导体40上感应的电压信号更加清晰，经过处理的感应电压信号可以直接输入至后级电路中。继续参见图1，探测导体40一端设置有凸起，以有利于探测导体40与探测电路60的电连接。

需要说明的是，在上述各实施例中，示例性地示出了被测导体20和探测导体40位于同一基板10上，并非对本发明的限定。在其他实施例中，还可以设置被测导体20和探测导体40位于不同的基板上。下面就被测导体20和探测导体40位于不同的基板上的情况进行说明。

图4为本发明实施例提供的又一种漏电感应元件的结构示意图。参见图4，在本发明的一种实施方式中，可选地，被测导体20和探测导体40位于不同基板10上，漏电感应元件包括平行设置的第一基板11和第二基板12；被测导体20设置于第一基板11上，探测导体40设置于第二基板12上；且探测导体40和被测导体20在垂直于第一基板11的方向上交叠。一方面，本发明实施例通过减小第一基板11和第二基板12之间的距离来减小探测导体40和被测导体20之间的距离，从而增大被测导体20的电压耦合程度，增大探测导体40和被测导体20构成的感应电容感应电压的灵敏度；另一方面，本发明实施例可以通过增大探测导体40和被测导体20的正对面积来增大被测导体20的电压耦合程度，从而增大探测导体40和被测导体20构成的感应电容感应电压的灵敏度。

在本发明的一种实施方式中，可选地，探测导体40的数量为多个，被测导体20的数量为多个；探测导体40与被测导体20一一对应，以构成多个感应电容。本发明实施例这样设置，可以探测电器上多个位置的漏电，有利于进一步增大漏电感应元件感应漏电的可靠性。

需要说明的是，多个探测导体40和多个被测导体20可以设置在同一基板上，也可以设置在不同的基板上，本发明不做限定，在实际应用中可以根据需要进行设定。

还需要说明的是，多个感应电容的大小可以相同，也可以不同，在实际应用中可以根据需要进行设定。可选地，若多个感应电容的大小不同，多个探测导体40产生的漏电感应电压的参考点可以为同一参考点，具体可以是零线，或者漏电控制电路的数字地，或者漏电控制电路的模拟地。还可以设置电容较大的探测导体40的参考点为电容较小的探测导体40。这样设置，可以在零线、漏电控制电路的数字地和漏电控制电路的模拟地不纯净时，选择电容较小的探测导体40为参考点，使得电容较大的探测导体40和电容较小的探测导体40之间产生差分信号，从而提升检测漏电电压的准确性。

本发明实施例还提供了一种漏电检测电路。图5为本发明实施例提供的一种漏电检测电路的电路示意图。参见图5，该漏电检测电路包括：漏电控制电路1和如本发明任意实施例所提供的漏电感应元件2，漏电控制电路1与探测导体电连接，漏电控制电路1用于根据接收的探测导体和参考点产生的漏电感应电压，生成漏电保护信号。其中，参考点可以是零线，或者漏电控制电路1的数字地，或者漏电控制电路1的模拟地。本发明实施例提供的漏电检测电路包括本发明任意实施例所提供的漏电感应元件2，其技术原理和产生的效果类似，不再赘述。

在本发明的一种实施方式中，可选地，漏电检测电路还包括报警器，当漏电控制电路1接收到探测导体上的漏电感应电压信号时，控制报警器报警，以提醒用于电器存在漏电。

在本发明的一种实施方式中，可选地，漏电检测电路还包括断电模块，当漏电控制电路1接收到探测导体上的漏电感应电压信号时，控制断电模块切断电器的供电，以防止用户触电。

本发明实施例还提供了一种热水器。图6为本发明实施例提供的一种热水器的结构示意图。参见图6，该热水器包括：如本发明任意实施例所提供的漏电检测电路100，其技术原理和产生的效果类似，不再赘述。

继续参见图6，在本发明的一种实施方式中，可选地，漏电检测电路100中漏电感应元件的接线端与热水器的保护地线电连接；或者，漏电感应元件的接线端与热水器的外壳200电连接。示例性地，热水器的用电隐患包括，热水器自身不漏电而与热水器电连接的保护地线带电；或者，热水器自身漏电，且插座或建筑物内保护接地不良好，未能将热水器的漏电引走；或者热水器的内胆漏电，而热水器的内胆和外壳200通过电阻连接。本发明实施例将漏电感应元件的接线端连接至热水器的保护地线或外壳200，能够检测热水器的保护地线或外壳200是否漏电，也能够通过电阻检测热水器的内胆是否带电，从而避免热水器的漏电隐患。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (14)

1.一种漏电感应元件，其特征在于，包括：被测导体和探测导体；所述被测导体接入待测试位置；所述探测导体与所述被测导体间隔设置，以构成感应电容，所述感应电容用于检测漏电电压。

2.根据权利要求1所述的漏电感应元件，其特征在于，所述探测导体的数量为多个，所述被测导体的数量为多个；

所述探测导体与所述被测导体一一对应，以构成多个感应电容。

3.根据权利要求1所述的漏电感应元件，其特征在于，还包括至少一个基板；

所述被测导体和所述探测导体设置于同一基板上，或者所述被测导体和所述探测导体设置于不同基板上。

4.根据权利要求3所述的漏电感应元件，其特征在于，所述被测导体和所述探测导体设置于同一基板上，且所述被测导体和所述探测导体位于同一布线层。

5.根据权利要求4所述的漏电感应元件，其特征在于，还包括：第一辅助导体和第二辅助导体；所述第一辅助导体位于所述被测导体远离所述基板的一侧，所述第二辅助导体位于所述探测导体远离所述基板的一侧。

6.根据权利要求3所述的漏电感应元件，其特征在于，所述被测导体和所述探测导体设置于同一基板上，所述基板包括至少两层布线层，所述被测导体和所述探测导体位于不同布线层；且所述探测导体和所述被测导体在垂直于所述基板的方向上交叠。

7.根据权利要求6所述的漏电感应元件，其特征在于，所述被测导体和所述探测导体位于相邻的两层布线层内。

8.根据权利要求3所述的漏电感应元件，其特征在于，所述被测导体和所述探测导体设置于不同基板上，所述漏电感应元件包括平行设置的第一基板和第二基板；所述被测导体设置于所述第一基板上，所述探测导体设置于所述第二基板上；且所述探测导体和所述被测导体在垂直于所述第一基板的方向上交叠。

9.根据权利要求1所述的漏电感应元件，其特征在于，还包括：屏蔽导体，所述屏蔽导体与所述探测导体相邻设置，所述屏蔽导体用于屏蔽外界电路对所述探测导体的干扰。

10.根据权利要求9所述的漏电感应元件，其特征在于，所述屏蔽导体与零线电连接，或者所述屏蔽导体与控制电路的数字地电连接，或者所述屏蔽导体与控制电路的模拟地电连接。

11.根据权利要求9所述的漏电感应元件，其特征在于，所述屏蔽导体的面积大于所述探测导体的面积。

12.根据权利要求1所述的漏电感应元件，其特征在于，还包括探测电路，所述探测电路与所述探测导体电连接，所述探测电路用于对接收的所述探测导体和参考点产生的漏电感应电压进行信号处理。

13.一种漏电检测电路，其特征在于，包括：漏电控制电路和如权利要求1-12任一项所述的漏电感应元件，所述漏电控制电路与所述探测导体电连接，所述漏电控制电路用于根据接收的所述探测导体上的漏电感应电压，生成漏电保护信号。

14.一种热水器，其特征在于，包括：如权利要求13所述的漏电检测电路。

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