CN211266444U - 漏电自动报警电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种漏电自动报警电路，包括开关控制电路、负载电压放大电路、电源电压采样放大电路、差分放大电路、基准电压电路、比较电路和报警电路，其中，开关控制电路包括P沟道场效应管和INA138芯片，用于控制负载电源通断并对负载电压进行采样；负载电压放大电路用于把开关控制电路输出的电压值进行放大；电源采样电路用于对负载输出电压进行采样放大；差分放大电路用于对负载电压值和电源电压值进行差分放大；比较电路用于比较差分放大电路输出的电压值与基准电压电路的电压值；报警电路用于进行声光报警。本电路使用P沟道场效应管作为断电控制元件，漏电保护动作迅速。

Description

漏电自动报警电路

技术领域

本实用新型的实施例涉及一种保护电路，具体而言，涉及漏电自动报警电路。

背景技术

随着社会电子技术的不断发展，电子技术成为各个生产生活领域不可或缺的部分。漏电装置作为电子电路中不可缺少的保护装置，只有具有在检测到漏电迅速断开供电电路的漏电保护装置才能够有效的保护电子产品，目前，市场上的多种综合漏电保护电路都存在灵敏度差的问题，不太适合应用于要求较高的电子产品。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种检测到漏电时快速作出漏电保护措施的漏电自动报警电路。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用了如下技术方案：

漏电自动报警电路包括开关控制电路、负载电压放大电路、电源电压采样放大电路、差分放大电路、基准电压电路、比较电路和报警电路，其中，开关控制电路包括P沟道场效应管和INA138芯片，P沟道场效应管的漏极与负载耦接，源极与INA138芯片电压输入端耦接，栅极与比较电路输出端耦接，INA138芯片的输出端与负载电压放大电路输入端耦接，用于控制负载电源的通断并对负载电压进行采样；负载电压放大电路的输出端与差分放大电路输入端耦接，用于把开关控制电路输出的电压值进行放大并输出至差分放大电路；电源电压采样放大电路输入端与电源负极耦接，输出端与差分放大电路耦接，用于对负载输出电压进行采样和放大，并输出采样放大电压值给差分放大电路；差分放大电路对负载电压值和电源电压值进行差分放大并输出给比较电路；基准电压电路用于提供基准电压值；比较电路与基准电压电路耦接，用于对差分放大电路输入电压值和基准电压值进行比较并输出高电平信号或低电平信号；报警电路根据比较电路输出的控制信号启停报警设备。

此外，本实用新型还提供如下附属技术方案：

负载电压放大电路包括第一运算放大器，第一运算放大器同相输入端与INA138芯片的输出端耦接，第一运算放大器的输出端分别与自身反相输入端、比较电路耦接。

电源电压采样放大电路包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的同相输入端与电源负极耦接之间，输出端分别与自身反相输入端、比较电路耦接。

差分放大电路包括第三运算放大器，第三运算放大器的同相输入端与负载电压放大电路的输出端耦接，反相输入端与电源电压采样放大电路的输出端耦接，输出端与比较电路耦接。

基准电压电路包括可控精密稳压源、第三电位器，可控精密稳压源耦接在电源和地之间，第三电位器第1脚耦接在电源与可控精密稳压源之间，第2脚接地，中心端与比较电路输入端耦接。

比较电路包括第四运算放大器，第四运算放大器的反相输入端与模拟漏电支路耦接，正相输入端与差分放大电路耦接，输出端分别与报警电路、P沟道场效应管的栅极耦接。

第四运算放大器的同相输入端和输出端通过复位键接地。

第四运算放大器同相输入端还耦接有瞬速开关电路，瞬速开关电路包括依次串联的开关二极管和第十二电容，第四运算放大器同相输入端耦接在开关二极管和第十二电容之间。

报警电路包括NPN型三极管、蜂鸣器和第二发光二极管，NPN型三极管的基极与比较电路的输出端耦接，集电极耦接电压，发射极与蜂鸣器耦接；第二发光二极管耦接在比较电路输出端和地之间。

漏电自动报警电路还包括电源电路，所述电源电路包括依次耦接的开关、功率二极管、输入端电容滤波电路、稳压器和输出端电容滤波电路。

相比于现有技术，本实用新型的优势在于：负载电压采样放大电路和电源电压采样放大电路把负载电压和电源电压进行采样和放大，差分放大电路对采用电压进行差分放大后输出电压差值，基准电压电路用于提供急转电压值，比较电路对采样电压值和基准电压值进行比较判断后输出控制信号，若是漏电，则进行声光报警，并断开P沟道场效应管切断负载的电源通路。使用P沟道场效应管作为断电控制元件，漏电保护动作迅速。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，并非对本实用新型的限制。

图1是漏电自动报警电路的电路图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型技术方案作进一步非限制性的详细描述。

如图1所示，漏电自动报警电路包括电源电路、开关控制电路、负载电压放大电路、电源电压采样放大电路、差分放大电路、基准电压电路、比较电路和报警电路，电源电路为整个电路提供电压，开关控制电路控制负载的电源通断并对负载电压进行采样，负载电压放大电路用于把开关控制电路输出的电压值进行放大，电源电压采样放大电路用于对电源负极电压进行采样和放大，差分放大电路用于对负载电压值和电源电压值进行差分放大，比较电路用于比较差分放大电路输出的电压值与基准电压电路的电压值，报警电路用于进行声光报警。

电源电路包括依次耦接的开关S1、功率二极管D1、输入端滤波电路、稳压管U7和输出端滤波电路。输入端滤波电路包括相互并联的第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4，输入端滤波电路具有滤波和储能作用，用于滤出平稳的直流送至稳压管U7，输出端滤波电路包括相互并联的第五电容C5和第六电容C6，输出端滤波电路用于再次滤波后输出5V稳定电源给整个电路供电。在本实施例中，稳压管U7的型号为7805，第一电容C1、第三电容C3和第五电容C5均采用有极性电解电容，第一电容C1和第三电容C3的规格为470μF/25V，第五电容C5的规格为2200μF/50V，第二电容C2、第四电容C4和第六电容C6采用普通无极性电容，第二电容C2、第四电容C4和第六电容C6型号均为104电容。

开关控制电路包括第一电阻R1、P沟道场效应管和Q1INA138芯片U5，第一电阻R1耦接在+5V电源和P沟道场效应管Q1的源极之间，P沟道场效应管Q1的漏极与负载J2耦接，栅极通过第十电阻R10与+5V电源耦接，P沟道场效应管Q1的栅极还通过第十一电阻R11与比较电路输出端耦接。INA138芯片U5的3脚和4脚分别耦接在第一电阻R1的两端，1脚与第一运算放大U1的同相输入端耦接，INA138芯片的1脚还耦接有外部负载电阻R5。INA138芯片U5将其采样的差分输入电压转换成电流输出，该电流由外部负载电阻R5转换会电压。使用INA138芯片对电流进行采样，是由于其具有低功耗、精准度高、速度快的优点，而一个漏电保护电路必须具有这些优点，才能更好的保护负载。在P沟道场效应管的漏极与地之间还耦接有工作状态指示电路，工作状态指示电路包括依次串联的第十二电阻R12和第一发光二极管FG1。电路正常工作时，P沟道场效应管导通，负载有电压输入，第一发光二极管FG1发亮。在本实施例中，P沟道场效应管的型号为IRF9540，第一电阻R1的阻值为0.1R，外部负载电阻R5、第十电阻R10的阻值为10K，第十一电阻R11为100电阻，第一发光二极管FG1采用绿色发光二极管。

负载电压放大电路包括第一运算放大器U1，第一运算放大器U1的反相输入端通过第六电阻R6接地，第一运算放大器U1的输出端和反相输入端之间耦接了相互串联的第七电阻R7和第一电位器RW1，第一电位器RW1用于调节第一运算放大器U1A的内部增益输出信号。第一运算放大U1的输出端还通过第八电阻R8与第三运算放大器U3的同相输入端耦接，在第八电阻R8和第三运算放大器U3的同相输入端直接耦接了接地电容第七电容C7。第一运算放大器U1用于对INA138芯片U5输出的电压进行放大并送至第三运算放大器U3的同相输入端。在本实施例中，第一运算放大器U1的型号为SGM8582,第六电阻R6和第八电阻R8的阻值均为10K，第七电阻R7的阻值为27K，第一电位器RW1的阻值为2K，第七电容为104电容。

电源电压采样放大电路包括第二电阻R2、第三电阻R3和第二运算放大器U2。第二电阻R2耦接在电源负极和地之间。第二运算放大器U2的同相输入端耦接在负载J2和第二电阻R2之间，第二运算放大器U2的反相输入端通过第三电阻R3与电源负极耦接，第二运算放大器U2的输出端和反相输入端之间耦接了相互串联的第二十电阻R20和第二电位器RW2，第二电位器RW2用于调节第二运算放大器U2的内部增益输出信号。第二运算放大器U2的输出端通过第四电阻R4与第三运算放大器U3的反相输入端耦接，在第四电阻R4和第三运算放大器U3的反相输入端直接耦接了接地电容第八电容C8。当电路输出负载发生过流、过载、对地短路时，通过第三电阻R3限流电阻到第二运算放大器U2反相输入端检测将微小的电流电压反向放大输出到第三运算放大器U3反向输入端。在本实施例中，第二运算放大器U2的型号为SGM8582，第二电阻R2的阻值为0.1R，第三电阻R3的阻值为1K，第四电阻R4的阻值为10K，第二十电阻R20的阻值为27K，第八电容C8为104电容。

差分放大电路包括第三运算放大器U3，第三运算放大器U3的同相输入端与第一运算放大器U1输出端耦接，还与下拉电阻第九电阻R9耦接。第三运算放大器U3的反相输入端与第二运算放大器U2的输出端耦接，输出端通过第十三电阻R13与反相输入端耦接，第三运算放大器U3的输出端还通过第十四电阻R14与第四运算放大器U4的同相输入端耦接。第三运算放大器U3用于对第一运算放大器U1和第二运算放大器U2输出信号进行差分放大。在本实施例中，第三运算放大器U3的型号为SGM8582，第九电阻R9和第十三电阻R13的阻值均为20K，第十四电阻R14的阻值为10K。

基准电压电路包括可控精密稳压源U6、第三电位器RW3、第十电容C10和第十一电容C11，可控精密稳压源U6的阳极通过第十九电阻R19与+5V电压耦接，阴极接地，参考极通过第九电容C9接地。第三电位器RW3的第1脚耦接在可控精密稳压源U6的阳极和第十九电阻R19之间，地脚接地，中心端与第四运算放大器U4的反相输入端耦接。通过调节第三电位器RW3可以设置漏电电压。第十电容C10一端耦接在TL431和第十九电阻R19之间，另一端接地。第十一电容C11耦接在电源和第四运算放大器U4的反相输入端之间。可控精密稳压源U6、第三电位器RW3、第十电容C10和第十一电容C11所组成的是一个参考电压，起到双层检测判断漏电信号准确性与精准度。在本实施例中，可控精密稳压源U6为TL431,第九电容C9和第十一电容C11均采用有极性电解电容，并且规格均为规格为100μF/10V，第十电容C10为104电容，第十九电阻R19的阻值为1K，第三电位器RW3的阻值为100K。

比较电路包括第四运算放大器U4，第四运算放大器U4的同相输入端与差分放大电路的输出端耦接，同相输入端还耦接有瞬时开关电路，瞬时开关电路包括依次串联后耦接在+5V电源和地之间的开关二极管D2和第十二电容C12，第四运算放大器的同相输入端耦接在开关二极管D2和第十二电容C12之间。开关二极管D2连接+5V电压后跟第二十电容C12串联，起到很好的开关瞬速作用，同时还起到单向导通隔离其他干扰信号的作用，从而使电路达到瞬速漏电状态时，起到较好的报警信号作用。第四运算放大器U4的反相输入端与模拟漏电电路耦接，输出端分别与报警电路和P沟道场效应管栅极耦接。在第四运算放大器U4的同相输入端通过复位键S2接地，输出端耦接依次循串联的第三二极管D3和第十五电阻R15后通过复位键S2接地。当漏电故障排除后，通过按下复位键S2可以恢复对负载的供电。在本实施例中，第四运算放大器U4的型号为SGM8582，开关二极管D2和第三二极管D3的型号均为1N4148，第十五电阻R15的阻值为100R，第十二电容C12为106电容。

报警电路包括声音报警部分和光报警部分，声音报警部分包括第十六电阻R16、NPN型三极管Q2、第十七电阻R17和蜂鸣器FMQ，第十六电阻R16的一端与第四运算放大器U4的输出端耦接，另一端与NPN型三极管Q2的基极耦接，NPN型三极管的集电极接入+5V电压，发射极与第十七电阻R17的一端耦接，第十七电阻R17的另一端接蜂鸣器FMQ一端，蜂鸣器FMQ的另一端接地。光报警部分包括第十八电阻R18和第二发光二极管FG2，第十八电阻R18的一端与漏电检测模块的第四运算放大器U1B的输出端耦接，另一端与第二发光二极管FG2的正极耦接，第二发光二极管FG2的负极接地。当漏电检测模块输出高电平时，声音报警部分的NPN型三极管Q2导通，蜂鸣器发出声音报警；光报警部分的第二发光二极管FG2发光。在本实施例中，NPN型三极管的型号为9013，第十六电阻R16和第十七电阻R17的阻值均为1K，第十八电阻R18的阻值为2K，第二发光二极管FG2采用红色发光二极管。

本实用新型的用作原理是：

INA138芯片U5通过第一电阻R1对负载电压进行采样并输出给第一运算放大器U1进行放大，第二运算放大器U2对电源电压进行采样放大，第三运算放大器U3对两个采样电压进行差分放大，第四运算放大器U4将差分放大电压值和模拟漏电电路的电压值进行比较，当电路漏电时，差分放大电压值大于模拟漏电电路电压值，第四运算放大器U4的输出端输出高电平，NPN型三极管Q2导通，蜂鸣器发声，第二发光二极管FG2发光，同时P沟道场效应管断开，切换负载电源通路，实现漏电保护，当排除漏电故障后按复位键S2恢复对负载供电。

本实用新型的漏电断电控制元件采用P沟道场效应管，P沟道场效应管的栅极输入高电平后迅速断开，实现漏电保护。INA138芯片是高精度电流监测控制模块，是电源电路中比较好的一款开关管激励控制模块，当电路发生过载、过流时，快速、准确的控制P沟道场效应管的导通与断开。电路中的运算放大器均为SGM8582单电源双轨精密运算放大器，该型号的放大器具有精密度高、调控范围宽，低功耗、高增益输出倍率高的优点，在电压的放大控制中具有很好精准度控制，使的电路具有良好工作效率与状态。

需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.漏电自动报警电路，其特征在于：包括开关控制电路、负载电压放大电路、电源电压采样放大电路、差分放大电路、基准电压电路、比较电路和报警电路，其中，

开关控制电路包括P沟道场效应管和INA138芯片，P沟道场效应管的漏极与负载耦接，源极与INA138芯片电压输入端耦接，栅极与比较电路输出端耦接，INA138芯片的输出端与负载电压放大电路输入端耦接，用于控制负载电源的通断并对负载电压进行采样；

负载电压放大电路的输出端与差分放大电路输入端耦接，用于把开关控制电路输出的电压值进行放大并输出至差分放大电路；

电源电压采样放大电路输入端与电源负极耦接，输出端与差分放大电路耦接，用于对负载输出电压进行采样和放大，并输出采样放大电压值给差分放大电路；

差分放大电路对负载电压值和电源电压值进行差分放大并输出给比较电路；

基准电压电路用于提供基准电压值；

比较电路与基准电压电路耦接，用于对差分放大电路输入电压值和基准电压值进行比较并输出高电平信号或低电平信号；

报警电路根据比较电路输出的控制信号启停报警设备。

2.根据权利要求1所述的漏电自动报警电路，其特征在于：所述负载电压放大电路包括第一运算放大器，第一运算放大器同相输入端与INA138芯片的输出端耦接，第一运算放大器的输出端分别与自身反相输入端、比较电路耦接。

3.根据权利要求1所述的漏电自动报警电路，其特征在于：所述电源电压采样放大电路包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的同相输入端与电源负极耦接之间，输出端分别与自身反相输入端、比较电路耦接。

4.根据权利要求1所述的漏电自动报警电路，其特征在于：所述差分放大电路包括第三运算放大器，第三运算放大器的同相输入端与负载电压放大电路的输出端耦接，反相输入端与电源电压采样放大电路的输出端耦接，输出端与比较电路耦接。

5.根据权利要求1所述的漏电自动报警电路，其特征在于：所述基准电压电路包括可控精密稳压源、第三电位器，可控精密稳压源耦接在电源和地之间，第三电位器第1脚耦接在电源与可控精密稳压源之间，第2脚接地，中心端与比较电路输入端耦接。

6.根据权利要求1所述的漏电自动报警电路，其特征在于：所述比较电路包括第四运算放大器，第四运算放大器的反相输入端与模拟漏电支路耦接，正相输入端与差分放大电路耦接，输出端分别与报警电路、P沟道场效应管的栅极耦接。

7.根据权利要求6所述的漏电自动报警电路，其特征在于：所述第四运算放大器的同相输入端和输出端通过复位键接地。

8.根据权利要求6所述的漏电自动报警电路，其特征在于：所述第四运算放大器同相输入端还耦接有瞬速开关电路，瞬速开关电路包括依次串联的开关二极管和第十二电容，第四运算放大器同相输入端耦接在开关二极管和第十二电容之间。

9.根据权利要求1所述的漏电自动报警电路，其特征在于：所述报警电路包括NPN型三极管、蜂鸣器和第二发光二极管，NPN型三极管的基极与比较电路的输出端耦接，集电极耦接电压，发射极与蜂鸣器耦接；第二发光二极管耦接在比较电路输出端和地之间。

10.根据权利要求1所述的漏电自动报警电路，其特征在于：还包括电源电路，所述电源电路包括依次耦接的开关、功率二极管、输入端电容滤波电路、稳压器和输出端电容滤波电路。

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