CN203376433U - 漏电检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种漏电检测电路，包括：直流电源，处理器，第一隔离开关，第二隔离开关，第三隔离开关，隔离运算放大器和电阻；直流电源的输出正端连接电阻的一端，输出负端通过第一隔离开关连接待测设备机壳，同时还连接隔离运算放大器的反相输入端，电阻的另一端连接隔离运算放大器的同相输入端，同时还通过第二隔离开关连接待测设备电源的输出正端，以及通过第三隔离开关连接待测设备电源的输出负端，第一隔离开关、第二隔离开关、第三隔离开关的控制端和隔离运算放大器的输出端均连接处理器，处理器连接待测设备电源开关控制电路。该漏电检测电路可在待测设备上电后、待测设备启动前预先检测判断是否漏电，安全性高，可靠性高。

Description

漏电检测电路

技术领域

本实用新型属于漏电检测领域，更具体地，涉及一种漏电检测电路。

背景技术

在开关电源领域中，尤其是输出高压的电源，出于保证设备与使用人员的安全等原因，对漏电流有严格限制，有些设备要求在设备每次开机前应进行漏电检测。

目前漏电流检测主要采用两种方法：第一种是依靠漏电流传感器，将输出正、负两根母线穿过漏电流传感器，若流过两母线上的电流不相等，则认为存在漏电。此方法存在如下缺陷：(1)受温度影响较大，在高、低温条件下，检测误差较大；(2)只能在设备开机后在线检测，无法在设备开机之前预先测试并判断；(3)设备体积较大，安装不便。

第二种是采用兆欧表，测绝缘电阻。测试时需要随时携带仪表且需人工手动调节仪表，一般只适用于产品出厂检验，不能满足电源每次开机之前自动检测漏电流的要求。

另外，目前还有一些漏电检测电路，但均没有与被测电源有效隔离，因开关电源设备在检验、试验过程中均要求测试绝缘强度，其测试电压较高，未隔离时会导致漏电检测电路在测试绝缘强度时损坏失效，同时由于其不隔离，该部分电路一旦失效，可能导致整个电源无法正常工作。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种漏电检测电路，可在待测设备上电后、待测设备启动前预先检测并判断是否漏电，且电路单元体积小，安全性高，与待测设备电源电路隔离，可靠性高，受温度影响小。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种漏电检测电路，其特征在于，包括：直流电源，处理器，第一隔离开关，第二隔离开关，第三隔离开关，隔离运算放大器和电阻；所述直流电源的输出正端连接所述电阻的一端，输出负端通过所述第一隔离开关连接待测设备机壳，同时还连接所述隔离运算放大器的反相输入端，所述电阻的另一端连接所述隔离运算放大器的同相输入端，同时还通过所述第二隔离开关连接待测设备电源的输出正端，以及通过所述第三隔离开关连接待测设备电源的输出负端，所述第一隔离开关、所述第二隔离开关、所述第三隔离开关的控制端和所述隔离运算放大器的输出端均连接所述处理器，所述处理器连接待测设备电源开关控制电路。

优选地，所述漏电检测电路还包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阳极连接所述电阻，阴极连接所述第二隔离开关，所述第二二极管的阳极连接所述电阻，阴极连接所述第三隔离开关。

优选地，所述处理器包括控制单元、比较单元和计算单元；所述计算单元连接所述比较单元，用于将预定的阈值绝缘电阻转换为阈值电压送入所述比较单元；所述比较单元分别连接所述控制单元、所述计算单元以及所述隔离运算放大器的输出端，用于将所述隔离运算放大器输出的检测电压与阈值电压比较，判定待测设备是否漏电；所述控制单元连接所述第一隔离开关、所述第二隔离开关和所述第三隔离开关的控制端、所述比较单元以及待测设备电源开关机控制电路，用于在待测设备上电时，禁止待测设备电源启动待测设备，在漏电检测时，控制所述第一隔离开关、所述第二隔离开关和所述第三隔离开关的导通和截止，根据所述比较单元的漏电检测结果，控制待测设备电源开关控制电路，禁止待测设备电源启动待测设备并发出报警信号或允许待测设备电源启动待测设备。

优选地，所述处理器还包括控制单元、比较单元和计算单元；所述计算单元连接所述隔离运算放大器的输出端和所述比较单元，根据所述隔离运算放大器输出的检测电压计算得到对应的检测电阻，将检测电阻送至所述比较单元；所述比较单元连接所述计算单元和所述控制单元，将所述计算单元计算的检测电阻与预定的阈值绝缘电阻比较，判定待测设备是否漏电；所述控制单元连接所述第一隔离开关、所述第二隔离开关和所述第三隔离开关的控制端、所述比较单元以及待测设备电源开关机控制电路，用于在待测设备上电时，禁止待测设备电源启动待测设备，在漏电检测时，控制所述第一隔离开关、所述第二隔离开关和所述第三隔离开关的导通和截止，根据所述比较单元的漏电检测结果，控制待测设备电源开关控制电路，禁止待测设备电源启动待测设备并发出报警信号或允许待测设备电源启动待测设备。

优选地，所述直流电源为AC-DC电源模块或电池。

优选地，所述处理器为单片机。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，本实用新型主要利用与待测设备电源独立的低压直流电源，基于电阻分压原理，将待测设备电源输出正端或输出负端与待测设备机壳之间的绝缘电阻与已知电阻串联分压，当绝缘电阻为无穷大时，检测电压即为直流电源输出电压，当绝缘电阻不为无穷大时，检测电压值就会下降，根据检测电压计算出绝缘电阻，与预定的阈值绝缘电阻比较，判定待测设备是否漏电，或将检测电压与由预定的阈值绝缘电阻转换得到的阈值电压比较，判定待测设备是否漏电。

具体地说，本实用新型的漏电检测电路具有以下有益效果：

1、使用与待测设备电源独立的直流电源，在待测设备上电后，待测设备启动前即进行漏电检测，预先判断启动后漏电流是否满足要求以决定是否允许待测设备电源启动待测设备。

2、使用直流电源提供不漏电时的基准电压，为低电压检测，与传统漏电流传感器相比，对人员与设备的安全性更高。

3、使用了隔离开关、隔离运算放大器等，使完成检测后本漏电检测电路与待测设备电源及待测设备完全隔离，不影响待测设备的正常工作，可靠性高。

4、使用了二极管，利用二极管的单向导电性，防止漏电检测电路因待测设备电源关机后立即重新上电形成瞬间短路被损坏，提高可靠性。

5、电路结构简单，单元体积小，所使用器件中无温度敏感器件，检测结果受温度变化影响小。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施例的漏电检测电路示意图；

图2是本实用新型的另一个实施例的漏电检测电路示意图；

图3是本实用新型的又一个实施例的漏电检测电路示意图；

图4是本实用新型实施例的隔离开关动作时序图；

图5是本实用新型实施例的判断漏电和不漏电时的检测电压波形图。

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，对本实用新型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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本实用新型一个实施例的漏电检测电路包括：直流电源A1，处理器D1，第一隔离开关S1，第二隔离开关S2，第三隔离开关S3，隔离运算放大器N1和电阻R1。

直流电源A1的输出正端VCC连接电阻R1的一端，输出负端GND通过第一隔离开关S1连接至待测设备机壳，同时还连接隔离运算放大器N1的反相输入端，漏电检测时，处理器D1控制第一隔离开关S1导通，使本实用新型的漏电检测电路以待测设备机壳为参考地。电阻R1的另一端连接隔离运算放大器N1的同相输入端，同时还通过第二隔离开关S2连接待测设备电源的输出正端，以及通过第三隔离开关S3连接待测设备电源的输出负端，第一隔离开关S1、第二隔离开关S2、第三隔离开关S3的控制端和隔离运算放大器N1的输出端均连接处理器D1，处理器D1连接待测设备电源开关控制电路。

直流电源A1与待测设备电源相互独立，用于提供不漏电时的基准电压，隔离运算放大器N1用于将检测信号隔离，将以机壳为参考地的检测信号转换成以待测设备电源控制地为参考地的等幅电平信号并送处理器D1检测判断，处理器D1用于在待测设备上电时，禁止待测设备电源启动待测设备，在漏电检测时，控制第一隔离开关S1、第二隔离开关S2和第三隔离开关S3的导通或截止，检测判断漏电是否满足安全要求，并根据漏电检测结果控制待测设备电源开关机控制电路，禁止待测设备电源启动待测设备并发出报警信号或允许待测设备电源启动待测设备。

如图2所示，本实用新型的另一个实施例的漏电检测电路还包括第一二极管V1和第二二极管V2，处理器D1进一步包括控制单元CON、比较单元T1和计算单元C1。

第一二极管V1的阳极连接电阻R1，阴极连接第二隔离开关S2，第二二极管V2的阳极连接电阻R1，阴极连接第三隔离开关S3。由于开关电源输出有较大的电容，空载关机后，输出电压不会立即下降至0V，待测设备电源关机后立即重新上电时，待测设备电源输出正端和输出负端存在电压，而上电瞬间漏电检测电路处理器D1复位，第一隔离开关S1、第二隔离开关S2和第三隔离开关S3在处理器D1复位期间会全部导通，待测设备电源输出正端和输出负端分别通过第二隔离开关S2和第三隔离开关S3形成瞬间短路，可能造成漏电检测电路损坏失效，故使用第一二极管V1和第二二极管V2，利用二极管的单向导电性，以避免上述问题，提高可靠性,同时该二极管的反向耐压值必需大于电源启动后可能的最高输出电压。

计算单元C1连接比较单元T1，用于将预定的阈值绝缘电阻转换为阈值电压送入比较单元T1。比较单元T1分别连接控制单元CON、计算单元C1以及隔离运算放大器N1的输出端，用于将隔离运算放大器N1输出的检测电压与阈值电压比较，判定待测设备是否漏电。控制单元CON连接第一隔离开关S1、第二隔离开关S2和第三隔离开关S3的控制端、比较单元T1以及待测设备电源开关机控制电路，用于在待测设备上电时，禁止待测设备电源启动待测设备，在漏电检测时，控制第一隔离开关S1、第二隔离开关S2和第三隔离开关S3的导通和截止，根据比较单元T1的漏电检测结果，控制待测设备电源开关控制电路，禁止待测设备电源启动待测设备并发出报警信号或允许待测设备电源启动待测设备。

图3是本实用新型的又一个实施例的漏电检测电路示意图，处理器D1进一步包括控制单元CON，比较单元T2和计算单元C2。计算单元C2连接隔离运算放大器N1的输出端，根据隔离运算放大器N1输出的检测电压计算得到对应的检测电阻，将检测电阻送至比较单元T2。比较单元T2将计算单元C2计算的检测电阻与预定的阈值绝缘电阻比较，判定待测设备是否漏电。

直流电源可以是AC-DC电源模块、电池或其它可以稳定提供低压（如5V）直流电源的装置，处理器可以是单片机或其它可编程逻辑器件。

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型，下面将结合图2-5对本实用新型的漏电检测电路的工作原理进行详细说明。

待测设备上电时，处理器D1控制单元控制待测设备电源开关机控制电路，禁止待测设备电源启动待测设备，并控制第一隔离开关S1和第二隔离开关S2导通，直流电源A1的输出电压Vo经过R1与待测设备电源输出正端与待测设备机壳之间的绝缘电阻RX1分压后送至隔离运算放大器N1的同相输入端隔离，然后送至处理器D1检测，检测到的电压记为Vtest1。

完成Vtest1的检测后，处理器D1的控制单元控制第二隔离开关S2断开，第三隔离开关S3导通，直流电源A1输出电压Vo经过R1与待测设备电源输出负端与待测设备机壳之间的绝缘电阻RX2分压后送至隔离运算放大器N1的同相输入端隔离，然后送至处理器D1检测，检测到的电压记为Vtest2。

第一隔离开关S1、第二隔离开关S2和第三隔离开关S3在处理器D1的控制单元CON控制下的动作时序图如图3所示。预定阈值绝缘电阻Rth。

根据本实用新型的一个实施例，处理器D1的计算单元将Rth转换为阈值电压Vth，计算得到Vth=Vo×Rth/(R1+Rth)。比较单元根据Vtest1、Vtest2及Vth，判断待测设备是否漏电。具体地，Vtest1、Vtest2均大于Vth时，判断待测设备不漏电，处理器D1控制待测设备电源开关控制电路，允许待测设备电源启动待测设备。Vtest1、Vtest2中任意一个小于Vth时，判断待测设备漏电，处理器D1控制待测设备电源开关控制电路，禁止待测设备电源启动待测设备并发出报警信号。判断漏电和不漏电时的检测电压波形如图4所示。

根据本实用新型的另一个实施例，计算单元根据Vtest1、Vtest2计算得到对应的检测电阻RX1=Vtest1×R1/（Vo-Vtest1），RX2=Vtest2×R1/（Vo-Vtest2）。比较单元根据RX1、RX2及Rth，判断待测设备是否漏电。具体地，RX1、RX2均大于Rth时，判断待测设备不漏电，处理器D1控制待测设备电源开关控制电路，允许待测设备电源启动待测设备。RX1、RX2中任意一个小于Rth时，判断待测设备漏电，处理器D1控制待测设备电源开关控制电路，禁止待测设备电源启动待测设备并发出报警信号。

由于使用了与待测设备电源独立的直流电源，本实用新型的漏电检测电路可以在待测设备上电后、待测设备启动输出之前进行漏电检测，且使用低电压（安全电压）来检测，与传统漏电流传感器相比，对人员与设备的安全性更高。此外，本实用新型的漏电检测电路还使用了隔离开关、隔离运算放大器等，使完成检测后本漏电检测电路与待测设备电源及待测设备完全隔离，不影响待测设备电源检验、试验过程中必须进行的绝缘强度测试，不影响待测设备的正常工作，可靠性高，且使用了二极管，利用二极管的单向导电性，防止漏电检测电路因待测设备电源关机后立即重新上电形成瞬间短路被损坏，提高可靠性。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种漏电检测电路，其特征在于，包括：直流电源，处理器，第一隔离开关，第二隔离开关，第三隔离开关，隔离运算放大器和电阻；

所述直流电源的输出正端连接所述电阻的一端，输出负端通过所述第一隔离开关连接待测设备机壳，同时还连接所述隔离运算放大器的反相输入端，所述电阻的另一端连接所述隔离运算放大器的同相输入端，同时还通过所述第二隔离开关连接待测设备电源的输出正端，以及通过所述第三隔离开关连接待测设备电源的输出负端，所述第一隔离开关、所述第二隔离开关、所述第三隔离开关的控制端和所述隔离运算放大器的输出端均连接所述处理器，所述处理器连接待测设备电源开关控制电路。

2.如权利要求1所述的漏电检测电路，其特征在于，还包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阳极连接所述电阻，阴极连接所述第二隔离开关，所述第二二极管的阳极连接所述电阻，阴极连接所述第三隔离开关。

3.如权利要求1或2所述的漏电检测电路，其特征在于，所述处理器包括控制单元、比较单元和计算单元；所述计算单元连接所述比较单元，用于将预定的阈值绝缘电阻转换为阈值电压送入所述比较单元；所述比较单元分别连接所述控制单元、所述计算单元以及所述隔离运算放大器的输出端，用于将所述隔离运算放大器输出的检测电压与阈值电压比较，判定待测设备是否漏电；所述控制单元连接所述第一隔离开关、所述第二隔离开关和所述第三隔离开关的控制端、所述比较单元以及待测设备电源开关机控制电路，用于在待测设备上电时，禁止待测设备电源启动待测设备，在漏电检测时，控制所述第一隔离开关、所述第二隔离开关和所述第三隔离开关的导通和截止，根据所述比较单元的漏电检测结果，控制待测设备电源开关控制电路，禁止待测设备电源启动待测设备并发出报警信号或允许待测设备电源启动待测设备。

4.如权利要求1或2所述的漏电检测电路，其特征在于，所述处理器还包括控制单元、比较单元和计算单元；所述计算单元连接所述隔离运算放大器的输出端和所述比较单元，根据所述隔离运算放大器输出的检测电压计算得到对应的检测电阻，将检测电阻送至所述比较单元；所述比较单元连接所述计算单元和所述控制单元，将所述计算单元计算的检测电阻与预定的阈值绝缘电阻比较，判定待测设备是否漏电；所述控制单元连接所述第一隔离开关、所述第二隔离开关和所述第三隔离开关的控制端、所述比较单元以及待测设备电源开关机控制电路，用于在待测设备上电时，禁止待测设备电源启动待测设备，在漏电检测时，控制所述第一隔离开关、所述第二隔离开关和所述第三隔离开关的导通和截止，根据所述比较单元的漏电检测结果，控制待测设备电源开关控制电路，禁止待测设备电源启动待测设备并发出报警信号或允许待测设备电源启动待测设备。

5.如权利要求1或2所述的漏电检测电路，其特征在于，所述直流电源为AC-DC电源模块或电池。

6.如权利要求1或2所述的漏电检测电路，其特征在于，所述处理器为单片机。

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