CN210468782U - 电源线漏电保护装置、电连接设备以及用电器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电源线漏电保护装置、电连接设备以及用电器。该电源线漏电保护装置包括：开关模块，其耦合在输入端与输出端之间，并构造为控制输入端和输出端之间的电力连接；漏电检测模块，其包括漏电检测线，以至少检测第一供电线和/或第二供电线上的漏电流信号，当检测到漏电流信号时，漏电检测模块输出漏电故障信号；驱动模块，其构造为响应于漏电故障信号和/或开路故障信号，使得开关模块断开电力连接，其中，开路故障信号表示漏电检测线开路；以及测试模块，其包括测试开关，并且测试开关耦合到漏电检测模块，当测试开关闭合时，漏电检测模块向驱动模块提供漏电故障信号，以使得开关模块断开电力连接。

Description

电源线漏电保护装置、电连接设备以及用电器

技术领域

本申请涉及电气领域，尤其涉及一种电源线漏电保护装置、电连接设备以及用电器。

背景技术

电源线漏电保护装置(以下简称“LCDI”)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、零线等与漏电检测线(屏蔽线)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。

对于漏电保护装置，现有的技术标准要求在装置上设置复位“RESET”和试验“TEST”按钮，其中，复位“RESET”按钮用于接通电源，而试验“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试验“TEST”和复位“RESET”按钮，来检验装置功能是否正常。另外，市场现有产品在压下试验“TEST”按钮进行模拟漏电测试时，无法检测漏电检测线是否开路。

实用新型内容

针对无法对电源线中漏电检测线的漏电流检测功能进行检验的问题，本申请通过以下技术方案进行了改进。

本申请一方面公开了一种电源线漏电保护装置，其包括：开关模块，其耦合在输入端与输出端之间，并构造为控制所述输入端和所述输出端之间的电力连接；漏电检测模块，其包括漏电检测线，以至少检测第一供电线和/或第二供电线上的漏电流信号，当检测到所述漏电流信号时，所述漏电检测模块输出漏电故障信号；驱动模块，其构造为响应于所述漏电故障信号和/或开路故障信号，使得所述开关模块断开所述电力连接，其中，所述开路故障信号与所述漏电检测线的开路状态相关联，其中，所述驱动模块包括：螺线圈，桥式整流器，耦合在所述第一供电线和所述第二供电线之间，以向所述螺线圈提供工作电流；开关元件，其耦合至所述桥式整流器，并且在所述漏电故障信号和/或所述开路故障信号的控制下改变所述工作电流，以使得所述螺线圈驱动所述开关模块断开所述电力连接；以及测试模块，其包括测试开关，并且所述测试开关耦合到所述漏电检测模块，当所述测试开关闭合时，所述漏电检测模块向所述驱动模块提供所述漏电故障信号，以使得所述开关模块断开所述电力连接。

在一种实施方式中，所述桥式整流器包括：第一半导体元件组，其包括第一半导体元件、第二半导体元件；第二半导体元件组，其包括第三半导体元件和第四半导体元件，其中，当所述测试开关闭合时，所述漏电故障信号改变所述第一半导体元件组或所述第二半导体元件组中的电流，以使得所述开关模块断开所述电力连接。

在一种实施方式中，所述漏电检测线的第一端经由第一电阻耦合至所述桥式整流器的第一端，第二端经由连接线、分压支路耦合到所述桥式整流器的第二端，其中，所述分压支路还耦合至所述开关元件，当所述漏电检测线开路时，所述分压支路向所述开关元件提供所述开路故障信号。

在一种实施方式中，所述桥式整流器的第三端耦合至所述第一、第二供电线中的一个供电线，第四端耦合至所述第一、第二供电线中的另一个供电线。

在一种实施方式中，所述分压支路包括：第二电阻，其耦合至所述桥式整流器的第二端；第三电阻，其耦合至所述第二电阻以及所述漏电检测线；第四电阻，其耦合在所述第三电阻和所述桥式整流器的第一端之间，并且还耦合至所述开关元件的控制极。

在一种实施方式中，所述漏电检测线的第一端还耦合至所述测试开关，当所述测试开关闭合时，所述漏电检测线提供所述漏电故障信号给所述驱动模块。

在一种实施方式中，所述电源线漏电保护装置还包括：显示电路，其耦合至所述桥式整流器，以当所述电力连接存在时，生成指示信号，其中，所述显示电路包括串联连接的第五电阻和半导体光电元件。

在一种实施方式中，所述漏电检测线至少覆盖在所述第一供电线和/或所述第二供电线的绝缘层外表面。

本申请还提出一种电连接设备，其包括：壳体；如前述任一项的电源线漏电保护装置，其容纳于所述壳体中。

本申请还提出一种用电器，其包括：负载电器；电连接设备，其耦合在主干线路和所述负载电器之间，以向所述负载电器供电，其中，所述电连接设备包括前述任一项的电源线漏电保护装置。

通过采用本申请的技术方案，可以检测出电源线中的漏电检测线是否发生了故障，并在发生故障时，断开电力连接。

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。另外，架构图中每个框之间的连线表示两个框之间是电气或磁性耦合，两个框之间没有连线并不表示该两个框没有耦合。

图1为依据本申请实施例的漏电保护装置的架构图；

图2a为依据本申请实施例的电连接设备的示意图；

图2b为图2a中电源线的细节示意图；

图3为依据本申请实施例的电源线漏电保护装置的电路图；

图4为依据本申请另一实施例的电源线漏电保护装置的电路图；

图5为依据本申请实施例的用电器的架构图。

具体实施方式

在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本申请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申请的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本申请的所有实施例。可以理解，在不偏离本申请的范围的前提下，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，且本申请的范围由所附的权利要求所限定。

首先，对本申请中所涉及到的名词进行阐述。半导体元件可以是任何结构的晶体管，例如场效应晶体管(FET)、双极型晶体管(BJT)或可控硅。当晶体管为场效应晶体管时，其控制极是指场效应晶体管的栅极，第一极可以为场效应晶体管的漏极或源极，对应的第二极可以为场效应晶体管的源极或漏极；当晶体管为双极型晶体管时，其控制极是指双极型晶体管的基极，第一极可以为双极型晶体管的集电极或发射极，对应的第二极可以为双极型晶体管的发射极或集电极；当晶体管为可控硅时，其控制极是指可控硅的控制极G，第一极为阳极，第二极为阴极。漏电故障信号为漏电检测线检测到供电线上存在漏电流而生成的信号，这里的漏电流也可以是由测试开关闭合所产生的。开路故障信号是指因漏电检测线开路而向驱动模块提供的信号。驱动模块可以在漏电故障信号或开路故障信号的影响下使得开关模块断开电力连接。

发明人通过实践发现目前的LCDI装置的试验开关TEST按钮只能检测到插头内部电路和脱扣机构是否正常，无法检测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(屏蔽线)开路，即使用户操作试验开关TEST和复位开关RESET指示功能正常，但该装置已经不具有漏电流保护功能，存在严重的安全隐患。其次，现有LCDI装置一般采用铜丝编织线路和铝箔覆盖载流线作为漏电检测线(屏蔽线)来检测电源线中出现的漏电流，该电源线在长期的使用过程中，由于移动、弯曲、挤压、老化或动物撕咬等，造成漏电检测线(屏蔽线)开路，从而使产品丧失电源线漏电检测保护功能。

本申请旨在提出一种自动监控电源线漏电检测线(屏蔽线)是否开路的LCDI装置，当电源线漏电检测线开路时，断开复位开关RESET，切断输入与输出的电力连接。

图1为依据本申请实施例的漏电保护装置的架构图。

如图1所示，漏电保护装置10包括漏电检测模块1、测试模块2、驱动模块3以及开关模块4，其中，开关模块4耦合在输入端(IN)与输出端(OUT)之间，用于控制输入端和输出端之间的电力连接。漏电检测模块1包括漏电检测线，用于至少检测第一供电线和/或第二供电线上是否存在漏电流信号。当检测到漏电流信号时，向驱动模块3提供漏电故障信号。测试模块2包括测试开关，并且耦合至漏电检测模块1，当测试开关闭合时，漏电检测模块1向驱动模块3提供漏电故障信号。驱动模块3响应于漏电故障信号和/或开路故障信号，使得开关模块断开电力连接，其中，开路故障信号与漏电检测线的开路状态相关联。

图2a为依据本申请实施例的电连接设备的示意图，图2b为图2a中电源线的细节示意图，其中，该电连接设备包括电源线漏电保护装置。

如图所示，电连接设备包括壳体1和电源线2，其中，壳体1用于容纳电源线漏电保护装置，并且壳体1设置有用于容纳复位开关RESET和测试开关TEST的通孔。电源线2包括第一供电线(L)21、第二供电线(N)22、地线23、漏电检测线(屏蔽线)24、连接线25、填充物26和绝缘外被27。由图2b可知，漏电检测线24覆盖第一供电线21和第二供电线22。在其它实施方式中，漏电检测线24也可以覆盖该两个供电线之一，漏电检测线24还可以覆盖地线。

图3为依据本申请实施例的电源线漏电保护装置的电路图。

如图所示，复位开关RESET耦合在输入端与负载之间，漏电检测线24的一端与测试开关TEST和驱动模块3耦合于节点A，另一端与驱动模块耦合于节点B。驱动模块3包括螺线圈SOL、桥式整流器(D1-D4)以及开关元件SCR，其中，桥式整流器经由螺线圈SOL耦合在第一供电线和第二供电线之间，以向螺线圈提供工作电流，开关元件SCR耦合至桥式整流器。桥式整流器包括两组半导体元件，其中，第一半导体元件组包括半导体元件D1、D3，第二半导体元件组包括半导体元件D2、D4。当测试开关TEST闭合时，漏电故障信号改变第一半导体元件组或第二半导体元件组中的电流，以使得开关模块4断开电力连接。

具体地，漏电检测线24的一端经由电阻R4耦合至桥式整流器的第一端P1，另一端经由连接线25、分压支路耦合到桥式整流器的第二端P2。桥式整流器的第三端P3耦合至第一供电线，第四端P4经由螺线圈SOL耦合至第二供电线。当供电线21、22存在漏电流时，漏电检测线24将向驱动模块3提供漏电故障信号。可以理解的，在与开关元件SCR形成电流通路的前提下，螺线圈SOL也可以设置为与桥式整流器的任意一端相耦合。

分压支路包括电阻R1-R3，其中，电阻R1耦合至桥式整流器的第二端P2，电阻R2耦合至电阻R1以及漏电检测线24，电阻R3耦合在电阻R2和桥式整流器的第一端P1之间，并且还耦合至开关元件SCR的控制极。因此，通过漏电故障信号和/或开路故障信号来改变电阻R3上的电压即可对螺线圈SOL中的工作电流进行调整。

开关元件SCR在漏电故障信号和/或开路故障信号的控制下改变(譬如，增大)工作电流，以使得螺线圈驱动开关模块断开电力连接。可以理解的，通过调整复位开关RESET的类型以及相关电路部件，开关元件SCR在漏电故障信号和/或开路故障信号的控制下也可以减小工作电流，以使得螺线圈SOL驱动开关模块4断开电力连接。

测试工作原理：

复位开关RESET闭合时，压下测试开关TEST后，漏电检测线24将被接入回路，即使得节点A可以通过漏电检测线24、节点B、连接线25进而耦合到电阻R2以形成测试回路。换而言之，通过测试开关TEST的闭合，驱动模块3获得了模拟的漏电故障信号。此时，电阻R3上的电压随之升高，驱动半导体元件SCR导通，从而使得两个供电线之间可以通过桥式整流器、半导体元件SCR以及螺线圈来相耦合，进而使得SOL产生磁场，断开复位开关RESET，切断电力连接。如果漏电检测线24开路，LCDI将不会脱扣，测试失败，从而提醒用户漏电保护装置产生故障，不能再使用。

漏电保护装置还包括显示电路(R5、LED)，该电路包括串联连接的电阻R5和光电元件LED。当第一、第二供电线上的电力连接存在时，光电元件LED生成指示信号，以指示电力连接存在。本领域技术人员可以理解的是，显示电路还可以耦合在电路中的其它位置，并不限于图3中所示的位置。

开路自检工作原理：

复位开关RESET闭合时，由于节点A通过电阻R4与桥式整流器(D1-D4)耦合，节点B通过电阻R1与桥式整流器(D1-D4)耦合，进而使得供电线21经由桥式整流器、电阻R1、连接线25、漏电检测线24、电阻R4、螺线圈SOL耦合到供电线22(或者，供电线22经由SOL、桥式整流器、电阻R1、连接线25、漏电检测线24、电阻R4耦合到供电线21)形成回路。在本实施例中，当电路未出现故障时，电阻R3上的电压不足以驱动半导体元件SCR导通，产品正常工作；当漏电检测线24开路时，导致电阻R1与R2之间的电位升高，便得电阻R3的电压升高，驱动半导体元件SCR导通，从而使得螺线圈SOL产生磁场，进而断开复位开关RESET，切断电力连接。

漏电检测工作原理：

复位开关RESET闭合时，如果漏电检测线24检测到供电线21发生漏电流，则电阻R3上的电压升高，驱动半导体元件SCR导通，从而使得螺线圈SOL产生磁场，进而断开复位开关RESET，切断电力连接。

类似地，如果漏电检测线24检测到供电线22发生漏电流，同样使得电阻R3上的电压升高，驱动半导体元件SCR导通，从而使得螺线圈SOL产生磁场，进而断开复位开关RESET，切断电力连接。

图4为依据本申请另一实施例的电源线漏电保护装置的电路图。

相较于图3，图4中的桥式整流器(D1-D4)连接供电线21、22的位置相反。漏电检测线24的一端与测试模块耦合于A2点，且与驱动模块3耦合于节点A1,另一端与驱动模块耦合于节点B。

测试工作原理：

复位开关RESET闭合时，当压下测试开关TEST，电阻R2与R3之间的电压升高，驱动SCR导通，从而使得螺线圈SOL产生磁场，进而使LCDI脱扣，切断电源。如果漏电检测线24开路，LCDI将不会脱扣，测试失败，提醒用户不能再使用。

开路自检工作原理:

复位开关RESET闭合时,由于节点A1通过电阻R4与桥式整流器(D1-D4)耦合，节点B通过电阻R1与桥式整流器(D1-D4)耦合,因此，供电线21、22之间可以形成回路。在本实施例中，当电路未出现故障时，电阻R3的电压不足以驱动半导体元件SCR导通，产品正常工作；当漏电检测线24开路时，电阻R1与R2之间的电位升高，便得电阻R3的电压升高，驱动半导体元件SCR导通，从而使得螺线圈SOL产生磁场断开复位开关RESET，切断电力连接。

漏电检测工作原理：

复位开关RESET闭合时，如果漏电检测线24检测到供电线21产生漏电流，因电阻R1与R2之间的电位升高，便得电阻R3的电压升高，驱动半导体元件SCR导通，从而使得螺线圈SOL断开复位开关RESET，切断电力连接。

类似地，如果漏电检测线24检测到供电线22发生漏电电流，同样使得电阻R3上的电压升高，驱动半导体元件SCR导通，从而使得螺线圈SOL产生磁场，进而断开复位开关RESET，切断电力连接。

本申请还公开了一种用电器，如图5所示，用电器50包括负载电器51和电连接设备52，其中，电连接设备52其耦合在主干线路和负载电器51之间，以向负载电器51供电，其中，电连接设备52包括上述的电源线漏电保护装置。

因此，虽然参照特定的示例来描述了本申请，其中这些特定的示例仅仅旨在是示例性的，而不是对本申请进行限制，但对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，在不脱离本申请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 (10)

1.一种电源线漏电保护装置，其特征在于，包括：

开关模块，其耦合在输入端与输出端之间，并构造为控制所述输入端和所述输出端之间的电力连接；

漏电检测模块，其包括漏电检测线，以至少检测第一供电线和/或第二供电线上的漏电流信号，当检测到所述漏电流信号时，所述漏电检测模块输出漏电故障信号；

驱动模块，其构造为响应于所述漏电故障信号和/或开路故障信号，使得所述开关模块断开所述电力连接，其中，所述开路故障信号与所述漏电检测线的开路状态相关联，其中，所述驱动模块包括：

螺线圈(SOL)，

桥式整流器(D1-D4)，耦合在所述第一供电线和所述第二供电线之间，以向所述螺线圈提供工作电流；

开关元件(SCR)，其耦合至所述桥式整流器，并且在所述漏电故障信号和/或所述开路故障信号的控制下改变所述工作电流，以使得所述螺线圈驱动所述开关模块断开所述电力连接；以及

测试模块，其包括测试开关，并且所述测试开关耦合到所述漏电检测模块，当所述测试开关闭合时，所述漏电检测模块向所述驱动模块提供所述漏电故障信号。

2.如权利要求1所述的电源线漏电保护装置，其特征在于，所述桥式整流器包括：

第一半导体元件组，其包括第一半导体元件(D1)、第二半导体元件(D3)；

第二半导体元件组，其包括第三半导体元件(D2)和第四半导体元件(D4)，

其中，当所述测试开关闭合时，所述漏电故障信号改变所述第一半导体元件组或所述第二半导体元件组中的电流，以使得所述开关模块断开所述电力连接。

3.如权利要求2所述的电源线漏电保护装置，其特征在于，

所述漏电检测线的第一端经由第一电阻(R4)耦合至所述桥式整流器的第一端(P1)，第二端经由连接线(25)、分压支路(R1、R2、R3)耦合到所述桥式整流器的第二端(P2)，

其中，所述分压支路还耦合至所述开关元件，当所述漏电检测线开路时，所述分压支路向所述开关元件提供所述开路故障信号。

4.如权利要求3所述的电源线漏电保护装置，其特征在于，所述桥式整流器的第三端(P3)耦合至所述第一、第二供电线中的一个供电线，第四端(P4)耦合至所述第一、第二供电线中的另一个供电线。

5.如权利要求4所述的电源线漏电保护装置，其特征在于，所述分压支路包括：

第二电阻(R1)，其耦合至所述桥式整流器的第二端；

第三电阻(R2)，其耦合至所述第二电阻以及所述漏电检测线；

第四电阻(R3)，其耦合在所述第三电阻和所述桥式整流器的第一端之间，并且还耦合至所述开关元件的控制极。

6.如权利要求3所述的电源线漏电保护装置，其特征在于，

所述漏电检测线的第一端还耦合至所述测试开关，当所述测试开关闭合时，所述漏电检测线提供所述漏电故障信号给所述驱动模块。

7.如权利要求2所述的电源线漏电保护装置，其特征在于，还包括：

显示电路(R5、LED)，其耦合至所述桥式整流器，以当所述电力连接存在时，生成指示信号，其中，所述显示电路包括串联连接的第五电阻(R5)和半导体光电元件。

8.如权利要求1所述的电源线漏电保护装置，其特征在于，

所述漏电检测线至少覆盖在所述第一供电线和/或所述第二供电线的绝缘层外表面。

9.一种电连接设备，其特征在于，包括：

壳体；

如权利要求1-8任一项所述的电源线漏电保护装置，其容纳于所述壳体中。

10.一种用电器，其特征在于，包括：

负载电器；

电连接设备，其耦合在主干线路和所述负载电器之间，以向所述负载电器供电，其中，所述电连接设备包括如权利要求1至8中任一项所述的电源线漏电保护装置。

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