CN208174246U - 漏电保护电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种漏电保护电路，包括电流检测电路，根据流经第一开关电流，判断输入端是否存在漏电；接触不良检测电路，根据流经第一开关的电流或输入端电压变化率或第一开关第一端电压或第一开关第一端和第二端的压差或第一开关第一端的电压变化率或第一开关第一端和第二端的压差变化率，判断输入端是否发生接触不良；控制电路，控制第一开关导通和关断，第一开关导通期间，电流检测电路检测流经第一开关的电流，电流检测信号低于第一阈值，关断第一开关；电流检测信号达到第一阈值，第一开关继续导通，接触不良检测电路判断输入端是否发生接触不良，若发生接触不良，关断第一开关。本实用新型在输入端接触不良或电压突然变大时保护开关管。

Description

漏电保护电路
技术领域
本实用新型涉及电力电子技术领域，更具体的说，涉及一种漏电保护的电路。
背景技术
在负载安装过程中，因在安装过程中可能发生部分接通的情况，若此时人体不小心接触，则容易触电，影响安全操作。例如，在照明领域，由于较多灯座还保留着双端接入的接口，在对原有灯管进行更换时，一般还是采用双端输入的灯管。所述的双端输入指的是将交流输入端的接头分别设在灯管两端，在这种情况下，操作者一般将其中的一端先插入灯座，然后再插入另一端，由于操作者手部需要抓持在灯管的端部，可能接触到端部导电的金属，容易发生触电的情况，故对该种情况下的漏电保护是比较重要的。
现有技术中在电源和功率级电路中连接有开关管，在启动整个电路工作时先导通开关管，检测通过开关管的电流，利用该电流的大小来判断是否发生漏电现象，当该电流小于设定阈值时，判断到输入端发生漏电现象时，关断开关管，切断整个电路，从而进行漏电保护，若该电流大于所述阈值时，维持开关管导通状态。但现有技术中，若在整个电路正常工作后，电源输入端发生接触不良，则通过开关管的电流会很大，从而使得开关管容易损坏。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提出一种在电源输入端接触不良情况下保护开关管使其受的损害较小的漏电保护电路，用于解决现有技术中在输入端接触不良情况下，流经开关管电流较大进而造成开关管容易损坏的技术问题。
本实用新型提供了一种漏电保护电路，包括：
电流检测电路，检测流经连接于主回路上的第一开关的电流，得到表征流经第一开关电流的电流检测信号，所述电流检测信号低于第一阈值，则判断出输入端存在漏电现象；
接触不良检测电路，根据流经第一开关的电流或输入端电压变化率或所述第一开关第一端的电压或所述第一开关第一端和第二端的压差或所述第一开关第一端的电压变化率或所述第一开关第一端和第二端的压差变化率，判断输入端是否发生接触不良现象；
控制电路，控制第一开关的导通和关断，所述第一开关导通期间，所述电流检测电路检测流经第一开关的电流，若所述电流检测信号低于第一阈值，则控制电路控制所述第一开关关断；若所述电流检测信号达到第一阈值，则所述第一开关继续导通，所述接触不良检测电路判断输入端是否发生接触不良现象，当所述接触不良检测电路判断输入端发生接触不良现象时，控制电路控制所述第一开关关断。
可选的，所述漏电保护电路还包括电压检测电路，电压检测电路检测输入端电压或所述第一开关第一端的电压或所述第一开关第一端和第二端的压差，得到电压检测信号，所述电压检测信号达到第二阈值，控制电路控制所述第一开关导通，电流检测电路检测流经第一开关的电流。
可选的，所述第一开关关断后，电流检测电路再次进行漏电检测。
可选的，所述接触不良检测电路检测流经所述第一开关的电流，当流经所述第一开关的电流达到第三阈值时，所述接触不良检测电路判断输入端发生接触不良。
可选的，所述接触不良检测电路包括第一比较器，所述第一比较器的第一输入端接收表征流经第一开关的电流的电流检测信号，所述第一比较器的第二输入端接收所述第三阈值，当所述电流检测信号达到第三阈值，则所述第一比较器翻转，所述第一比较器的输出端连接所述控制电路。
可选的，所述接触不良检测电路检测输入端电压，当输入端电压的变化率大于第四阈值时，所述接触不良检测电路判断输入端发生接触不良。
可选的，所述接触不良检测电路包括第一电阻，第一电容和第二比较器，所述第一电容的一端接收表征输入电压的电压检测信号，所述第一电容的另一端连接第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端接地，所述第二比较器的第一输入端连接所述第一电阻和第一电容的公共端，所述第二比较器的第二输入端接收第三阈值，所述第二比较器的输出端连接所述控制电路。
可选的，所述接触不良检测电路检测所述第一开关第一端的电压或所述第一开关第一端和第二端的压差，当所述第一开关第一端的电压或所述第一开关第一端和第二端的压差达到第五阈值时，所述接触不良检测电路判断输入端发生接触不良。
可选的，所述接触不良检测电路检测所述第一开关第一端的电压或所述第一开关第一端和第二端的压差，当所述第一开关第一端的电压变化率或所述第一开关第一端和第二端的压差变化率达到第六阈值时，所述接触不良检测电路判断输入端发生接触不良。
可选的，所述第一开关为MOS管，所述第一开关的第一端为漏极，所述第一开关的第二端为源极，所述第一开关的控制端为栅极。
可选的，所述的控制电路包括脉冲发生电路和逻辑电路，所述脉冲发生电路的输入端连接逻辑电路和接触不良检测电路，所述脉冲发生电路的输出端连接所述第一开关的控制端。
与现有技术相比，本实用新型之技术方案具有以下优点：本实用新型克服了现有技术因输入端接触不良而造成的第一开关容易损坏的技术问题，电流检测电路判断输入端发生漏电现象，则关断所述第一开关，电流检测电路判断输入端未发生漏电现象，则所述第一开关继续导通，所述接触不良检测电路检测流经第一开关的电流或输入端电压的变化率，判断输入端是否发生接触不良，若输入端发生接触不良，则断开所述第一开关，再重新进行漏电检测。本实用新型在漏电保护电路现有技术的基础上加入接触不良检测电路，使得在电源输入端接触不良和电压突然变大的情况下，保护开关管使其受的损害较小。
附图说明
图1为本实用新型漏电保护电路实施例一的结构示意图；
图2为本实用新型实施例一中接触不良检测电路的检测原理图；
图3为本实用新型实施例一中接触不良检测电路的具体电路。
图4为本实用新型漏电保护电路实施例二的结构示意图；
图5为本实用新型实施例二中接触不良检测电路的检测原理图；
图6为本实用新型实施例二中接触不良检测电路的具体电路；
图7为本实用新型漏电保护电路实施例三的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细描述，但本实用新型并不仅仅限于这些实施例。本实用新型涵盖任何在本实用新型的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
为了使公众对本实用新型有彻底的了解，在以下本实用新型优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本实用新型。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
本实用新型的基本解决方案，所述的漏电保护电路包括电流检测电路、接触不良检测电路、控制电路，其中在本方案中，
所述电流检测电路检测流经连接于主回路上的第一开关第一开关M1的电流，得到表征流经第一开关M1电流的电流检测信号，根据所述电流检测信号判断输入端是否存在漏电现象。
所述接触不良检测电路，根据流经第一开关的电流或输入端电压变化率或所述第一开关第一端的电压或所述第一开关第一端和第二端的压差或所述第一开关第一端的电压变化率或所述第一开关第一端和第二端的压差变化率，判断输入端是否发生接触不良现象；
所述控制电路控制第一开关M1的导通和关断，所述第一开关M1导通期间，所述电流检测电路检测流经第一开关M1的电流，若所述电流检测信号低于第一阈值，则由控制电路控制所述第一开关M1关断；若所述电流检测信号达到第一阈值，则所述第一开关M1继续导通，所述接触不良检测电路判断输入端是否发生接触不良现象，当所述接触不良检测电路判断输入端发生接触不良现象时，由控制电路控制所述第一开关M1关断，重新开始进行漏电检测。
所述主回路，即为工作电路，所述第一开关M1可以控制主回路的导通和关断。所述第一开关M1的控制端与所述的控制电路连接，由控制电路控制第一开关M1的导通和关断。
本实用新型中，在电流检测电路漏电检测阶段，可以直接利用高电平导通第一开关M1，若判断未发生漏电现象，则直接继续导通第一开关M1。也可以由脉冲信号来控制漏电检测，若判断未发生漏电现象，再高电平导通第一开关M1，所述高电平的触发可能是在脉冲信号的高电平或者低电平处。所述的继续导通，可能是一直导通，也可能是检测完成后，短暂停顿之后导通。
所述漏电保护电路还可以包含电压检测电路，电压检测电路可以检测的是输入端电压，则此时电压检测电路的两个输入端分别连接在整流桥的两端、交流输入电源的两端或整流桥的一个输出端及交流输入电源的其中一端，除特别说明外，电源输入端既可以是交流输入端，也可以是整流桥的输出端。电压检测电路也可以检测所述第一开关第一端的电压或所述第一开关第一端和第二端的压差，则此时电压检测电路的两个输入端分别为所述第一开关第一端和地或所述第一开关的第一端和第二端。两种情况下的电压检测电路的输出端与控制电路连接，当电压检测电路检测到输入端电压或所述第一开关第一端的电压或所述第一开关第一端和第二端的压差为第二阈值时，所述控制电路控制所述第一开关M1导通，所述电流检测电路检测流经第一开关M1的电流。采用电压检测电路优点在于，可以由电压检测电路确定一个阈值，即在第二阈值时进行检测，也就是说此时的输入电压是一定的，在这个时候使第一开关M1导通并进行电流检测，所得到的电流检测信号实际上表征了电路的内阻，由于漏电与否的内阻是不同的(即是否有人体阻抗接入)，若发生人体接入引起漏电情况，就能通过该电流检测信号表征出来。
控制第一开关M1导通和关断的方式有很多，本实施例中采用脉冲发生电路来实现。
如图1所示，示意了应用本实用新型漏电保护电路的实施例一结构图，所述控制电路包括逻辑电路和脉冲发生电路，所述电压检测电路和电流检测电路经过逻辑电路连接所述脉冲发生电路，所述接触不良检测电路采样通过第一开关M1的电流，输出端连接脉冲发生电路，所述脉冲发生电路连接第一开关M1的控制端。
所述电压检测电路包括所述的电压检测电路包括分压电路和比较器comp4，所述分压电路由电阻R2和R3串联组成，其两个输入端分别连接在整流桥的两端、交流输入电源的两端或整流桥的一个输出端及交流输入电源的其中一端，图中虚线部分表示可能的连接方式，即对连接方式在图中予以示意和举例。所述比较器comp4的第一输入端连接分压电路的输出端为电阻R2和R3的公共端，比较器的comp4的第二输入端接收表征所述第二阈值的信号Vref2，当所述电压检测信号达到Vref2时，则比较器comp4翻转，脉冲发生电路接收到比较器comp4的输出信号，并发出脉冲，使第一开关M1导通，所述电流检测电路开始检测工作。
实施例一中仅仅给出了电压检测电路检测输入端电压的情况，但电压检测电路检测为所述第一开关第一端的电压或所述第一开关第一端和第二端的压差也在本实用新型的保护范围内。下面的实施例二和实施例三中同理。
此外，电压检测电路分别检测输入端电压和检测第一开关第一端的电压或检测第一开关管第一端和第二端的压差，所述的第二阈值不相同，这里仅仅是为了叙述方便。
所述电流检测电路包括采样电阻R0和比较器comp3，采样电阻R0与第一开关M1串联，在第一开关M1导通期间，采样流经第一开关M1的电流，并输入比较器comp3的第一输入端，比较器comp3的第二输入端接收表征第一阈值的信号Vref1，当电流检测信号低于Vref1，表示存在漏电现象，此时比较器comp3输出端发生电平翻转，并经逻辑电路控制第一开关M1断开，断开主回路。若所述电流检测达到Vref1，则表示不存在漏电现象，所述第一开关M1可以正常导通。
当主回路正常工作后，所述接触不良检测电路开始工作，所述接触不良电路接收流经第一开关M1的电流，所述接触不良电路输出端连接所述脉冲发生电路。
图1中的驱动器用于开关管的驱动，将控制电路的控制信号变成适合控制开关开通和关断的控制信号，对于电路原理没有实质性影响，故在描述中将其省略，但实际驱动开关管的过程中，一般需要驱动器实现。本领域技术人员根据本实用新型的描述，知悉并能够据此予以实施。
实施例一中所述接触不良检测电路的检测原理如图2所示。其中，其中VAC1为正常时输入电压波形图，i1为正常时流经第一开关M1的电流波形图，VAc2为输入端接触不良时输入电压波形图，i2为输入端接触不良时流经第一开关M1的电流波形图。比较正常时流经第一开关M1的电流i1和输入端接触不良时流经第一开关M1的电流i2可以得到，通过检测流经第一开关M1的电流i可以检测输入端是否发生接触不良现象，当流经第一开关M1的电流i可以超过第三阈值时，则可以认为发生接触不良现象，控制电路保持断开所述第一开关M1。
其具体电路图如图3所示。所述接触不良检测电路包括第一比较器，所述采样电阻R0检测流经第一开关M1的电流并输入到到比较器comp1的第一输入端，所述比较器comp1的第二输入端接收第三阈值，所述comp1的输出连接所述脉冲发生电路，当所述流经第一开关M1的电流达到第三阈值，所述比较器comp1翻转，所述脉冲发生器发出脉冲，从而使得所述第一开关关断。
如图4所示，示意了应用本实用新型漏电保护电路的实施例一结构图。其中所述接触不良检测电路接收表征所述输入端电压的信号，输出端连接到脉冲发生电路，其余部分与图1相同。
图5给出了本实用新型实施例二中接触不良检测电路的检测原理图。其中VAC1为正常的输入电压波形图，VSLP1为正常的电压变化率波形图，VAC2为输入端接触不良的输入电压，VsLP2为输入端接触不良的电压变化率波形图。比较正常电压变化率VsLP1和输入端接触不良时的电压变化率VsLP2可以得到，通过检测输入端电压的变化率VsLP可以检测输入端是否发生接触不良现象，当输入端电压的变化率VSLP可以超过第四阈值时，则可以认为发生接触不良现象，控制电路保持关断第一开关M1。
图6给出了按照图4原理给出接触不良检测电路的具体电路图。所述接触不良检测电路包括电阻R1，第一电容C1和第三比较器comp2，所述第一电容C1的一端接收表征输入电压的电压检测信号，所述第一电容C1的另一端连接电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端接地，所述第二比较器comp2的第一输入端连接所述第一电阻和第一电容的公共端，所述第二比较器的第二输入端接收第三阈值Vref4，所述第二比较器的输出端连接所述控制电路。当第二比较器的第一输入端值大于第三阈值Vref4时，则此时比较器comp4输出端发生电平翻转，并经控制电路控制第一开关M1断开。
图7示意了应用本实用新型漏电保护电路的实施例三的结构图，所述接触不良电路的输入端接收所述第一开关M1第一端的电压或所述第一开关M1第一端和第二端的压差，所述接触不良检测电路的输出端为控制电路的脉冲发生电路，当所述第一开关M1第一端的电压或所述第一开关M1第一端和第二端的压差达到第五阈值时，所述控制电路关断所述第一开关M1。
接触不良检测电路的原理为正常时第一开关M1第一端的电压或所述第一开关M1第一端和第二端的压差低于第五阈值，当当所述第一开关M1第一端的电压或所述第一开关M1第一端和第二端的压差达到第五阈值时，则可以认为发生接触不良现象，控制电路保持断开所述第一开关M1。
其具体实施例图中没有给出，可以为一个比较器，比较器的一端连接所述第一开关第一端，比较器的第二端接收第五阈值，比较器的输出连接脉冲发生电路，所述第一开关第一端的电压达到第五阈值，比较器翻转，所述脉冲发生器发出脉冲，从而使得所述第一开关关断。
图7所述接触不良电路另一种检测原理为：根据所述第一开关M1第一端的电压的变化率或所述第一开关M1第一端和第二端的压差的变化率，当当所述第一开关M1第一端的电压变化率或所述第一开关M1第一端和第二端的压差变化率达到第六阈值时，所述控制电路关断所述第一开关M1。
需要注意的是，本实用新型所述的接触不良，不仅仅包括传统意义上的接触不良，即一段时间没有接入电压，还包括电压突然变大的情况，如输入端发生雷击浪涌电压。因此，本实用新型的接触不良检测电路可以检测输入端接触不良和所有输入端电压突然增大的情况。
除此之外，虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种漏电保护电路，其特征在于，包括：
电流检测电路，检测流经连接于主回路上的第一开关的电流，得到表征流经第一开关电流的电流检测信号，所述电流检测信号低于第一阈值，则判断出输入端存在漏电现象；
接触不良检测电路，根据流经第一开关的电流或输入端电压变化率或所述第一开关第一端的电压或所述第一开关第一端和第二端的压差或所述第一开关第一端的电压变化率或所述第一开关第一端和第二端的压差变化率，判断输入端是否发生接触不良现象；
控制电路，控制第一开关的导通和关断，所述第一开关导通期间，所述电流检测电路检测流经第一开关的电流，若所述电流检测信号低于第一阈值，则控制电路控制所述第一开关关断；若所述电流检测信号达到第一阈值，则所述第一开关继续导通，所述接触不良检测电路判断输入端是否发生接触不良现象，当所述接触不良检测电路判断输入端发生接触不良现象时，控制电路控制所述第一开关关断。
2.根据权利要求1所述的漏电保护电路，其特征在于：所述漏电保护电路还包括电压检测电路，电压检测电路检测输入端电压或所述第一开关第一端的电压或所述第一开关第一端和第二端的压差，得到电压检测信号，所述电压检测信号达到第二阈值，控制电路控制所述第一开关导通，电流检测电路检测流经第一开关的电流。
3.根据权利要求1所述的漏电保护电路，其特征在于：所述第一开关关断后，电流检测电路再次进行漏电检测。
4.根据权利要求1或2或3所述的漏电保护电路，其特征在于：所述接触不良检测电路检测流经所述第一开关的电流，当流经所述第一开关的电流达到第三阈值时，所述接触不良检测电路判断输入端发生接触不良。
5.根据权利要求4所述的漏电保护电路，其特征在于：所述接触不良检测电路包括第一比较器，所述第一比较器的第一输入端接收表征流经第一开关的电流的电流检测信号，所述第一比较器的第二输入端接收所述第三阈值，当所述电流检测信号达到第三阈值，则所述第一比较器翻转，所述第一比较器的输出端连接所述控制电路。
6.根据权利要求1或2或3所述的漏电保护电路，其特征在于：所述接触不良检测电路检测输入端电压，当输入端电压的变化率达到第四阈值时，所述接触不良检测电路判断输入端发生接触不良。
7.根据权利要求6所述的漏电保护电路，其特征在于：所述接触不良检测电路包括第一电阻，第一电容和第二比较器，所述第一电容的一端接收表征输入电压的电压检测信号，所述第一电容的另一端连接第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端接地，所述第二比较器的第一输入端连接所述第一电阻和第一电容的公共端，所述第二比较器的第二输入端接收第四阈值，所述第二比较器的输出端连接所述控制电路。
8.根据权利要求1或2或3所述的漏电保护电路，其特征在于：所述接触不良检测电路检测所述第一开关第一端的电压或所述第一开关第一端和第二端的压差，当所述第一开关第一端的电压或所述第一开关第一端和第二端的压差达到第五阈值时，所述接触不良检测电路判断输入端发生接触不良。
9.根据权利要求1或2或3所述的漏电保护电路，其特征在于：所述接触不良检测电路检测所述第一开关第一端的电压或所述第一开关第一端和第二端的压差，当所述第一开关第一端的电压变化率或所述第一开关第一端和第二端的压差变化率达到第六阈值时，所述接触不良检测电路判断输入端发生接触不良。
10.根据权利要求1或2或3所述的漏电保护电路，其特征在于：所述第一开关为MOS管，所述第一开关的第一端为漏极，所述第一开关的第二端为源极，所述第一开关的控制端为栅极。
11.根据权利要求1或2或3所述的漏电保护电路，其特征在于：所述的控制电路包括脉冲发生电路和逻辑电路，所述脉冲发生电路的输入端连接逻辑电路和接触不良检测电路，所述脉冲发生电路的输出端连接所述第一开关的控制端。
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