CN213213089U - 一种用于电子设备的交流输入电压多重保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于电子设备的交流输入电压多重保护系统，包括：电压检测及告警电路、漏电流检测电路、GND电流互感及检测电路和继电器跳闸保护电路，其中，电压检测及告警电路在合闸之前对交流输入电路的电压检测；漏电流检测电路供火线和零线同时穿过；GND电流互感及检测电路用于保护地GND的泄露电流和开路电流检测；漏电流检测电路发出漏电信号、GND电流互感及检测电路发出泄露或开路信号时，继电器跳闸保护电路断开；漏电流检测电路接入电压检测及告警电路与GND电流互感及检测电路之间。针对使用交流220V的电子设备，本实用新型实现其交流输入电压的多重保护、并通过声音告警和跳闸实现保护。

Description

一种用于电子设备的交流输入电压多重保护系统

技术领域

本实用新型涉及电流和电压检测领域，尤其涉及一种用于电子设备的交流输入电压多重保护系统。

背景技术

工业电子设备使用交流220V作为其输入电源，一般要求是三芯电源线的连接方式，分别是火线(L)、零线(N)和保护地(GND)。交流220V接入电子设备时，无法保证和提示火线和零线接法是完全正确的；也无法保证保护地是连接可靠的；也无法保证流过保护地的电流是否在范围内；以及火线和零线之间是否存在漏电流。以上这些都没有保护或提示，就会给电子设备的操作者带来触电风险，也可能造成电子设备的损坏。

现在家用的电热水器，其插头都已经带有漏电保护器，即采用漏电流检测线圈，检测火线和零线的电流是否相等。如果不相等，则表明有漏电流通过别的方式流入到地，这就存在着触电危险。该漏电保护器通过检测这个电流，如果这个电流过大，则进行跳闸保护。

但如果插座中的接线把火线和零线接错了，该漏电保护器就不能形成有效的人身安全保护；当保护地断开或者连接不可靠时，该漏电保护器也不能进行检测和实现跳闸保护。

因此，目前市面上的漏电保护器还不能针对以上情况将设备电源进行跳闸切断，提供有效的人身保护。

为此，急需提出一种用于电子设备的交流输入电压多重保护系统，拟实现电子设备全方位的检测、跳闸与人身保护。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于电子设备的交流输入电压多重保护系统，针对使用交流220V的电子设备，实现其交流输入电压的多重保护、并通过声音告警和跳闸实现保护的一种系统。

实现本实用新型目的的技术方案如下：

一种用于电子设备的交流输入电压多重保护系统，包括：电压检测及告警电路、漏电流检测电路、GND电流互感及检测电路和继电器跳闸保护电路，其中，

电压检测及告警电路在合闸之前对交流输入电路的电压检测，若检测不正常则声音告警；

所述漏电流检测电路供火线和零线同时穿过，当火线和零线流过漏电流检测电路时，电流相等则不漏电，电流不等则漏电；

所述GND电流互感及检测电路用于保护地GND的泄露电流和开路电流检测；

所述漏电流检测电路发出漏电信号、所述GND电流互感及检测电路发出泄露或开路信号时，所述继电器跳闸保护电路断开；

所述漏电流检测电路接入电压检测及告警电路与GND电流互感及检测电路之间，所述继电器跳闸保护电路接入电压检测及告警电路和漏电流检测电路之间。

作为本实用新型的进一步改进，所述电压检测及告警电路接入火线和零线之间，还包括接入大地的地线，当所述地线断开以后，所述电压检测及告警电路中的蜂鸣器鸣笛告警。

作为本实用新型的进一步改进，所述电压检测及告警电路包括电容C1、电容C2、电阻R1和蜂鸣器，所述电容C1和电容C2串联在零线和火线之间，所述电阻R1和蜂鸣器串联后接地，所述电容C1和电容C2之间通过一根导线接地。

作为本实用新型的进一步改进，所述漏电流检测电路包括漏电流检测线圈、二极管D2、继电器RL2线包，所述漏电流检测线圈的一端串接二极管 D2、继电器RL2线包之后与漏电流检测线圈的另一端连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述继电器RL2线包对继电器跳闸保护电路实现跳闸控制。

作为本实用新型的进一步改进，所述继电器跳闸保护电路包括复位开关 S1、继电器RL2、继电器RL1，所述电压检测及告警电路的蜂鸣器不报警时按下复位开关S1、220VAC接入电路；

通过继电器RL2的常闭触头驱动继电器RL1的线包，使得继电器RL1 常开触头合上，继电器RL1线包得到持续供电，整个交流输入电压多重保护系统处于工作状态。

作为本实用新型的进一步改进，所述GND电流互感及检测电路包括保护地GND电流互感子电路和保护地GND开路检测子电路，所述保护地GND 电流互感子电路与保护地GND开路检测子电路电连接，所述保护地GND电流互感子电路与漏电流检测电路电连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述保护地GND电流互感子电路包括电流互感器、电阻R2、电阻R3、二极管D2，所述电流互感器串接在GND 回路中，用于检测GND回路的漏电流，并在电阻R3上产生压降，该压降对应的电压通过电阻R2和二极管D2半波整流后驱动继电器RL2的线包实现故障跳闸保护。

作为本实用新型的进一步改进，所述保护地GND开路检测子电路包括电阻R4和二极管D3，电阻R4和二极管D3串联，GND回路通过电容C1 和电容C2分压，分压对应的电压通过电阻R4、二极管D3转变成直流，驱动继电器RL2的线包，实现故障检测与跳闸保护。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型针对电子设备的交流输入端，采用了多重安全保护措施，消除了输入断线和漏电流等影响人身安全的隐患，提高了电子设备的使用安全。

附图说明

图1为交流输入电压多重保护系统的原理框图；

图2为交流输入电压多重保护系统的原理图；

图3为交流输入电压的正确接线图；

图4为保护地GND断开示意图；

图5为火线(LIN)和零线(NIN)接反示意图；

图6为漏电流检测电路示意图；

图7为保护地GND电流互感及检测电路示意图；

图8为继电器跳闸保护电路的示意图。

图中，1、电压检测及告警电路；2、漏电流检测电路；3、GND电流互感及检测电路；4、继电器跳闸保护电路。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

实施例1：

本实施例提供了一种用于电子设备的交流输入电压多重保护系统，如图 1所示，包括：电压检测及告警电路、漏电流检测电路、GND电流互感及检测电路和继电器跳闸保护电路，其中：

电压检测及告警电路在合闸之前对交流输入电路的电压检测，若检测不正常则声音告警，具体地，所述电压检测及告警电路接入火线和零线之间，还包括接入大地的地线，当所述地线断开以后，所述电压检测及告警电路中的蜂鸣器鸣笛告警。

所述漏电流检测电路供火线和零线同时穿过，当火线和零线流过漏电流检测电路时，电流相等则不漏电，电流不等则漏电。

所述GND电流互感及检测电路用于保护地GND的泄露电流和开路电流检测；具体地，所述GND电流互感及检测电路包括保护地GND电流互感子电路和保护地GND开路检测子电路，所述保护地GND电流互感子电路与保护地GND开路检测子电路电连接，所述保护地GND电流互感子电路与漏电流检测电路电连接。

所述漏电流检测电路发出漏电信号、所述GND电流互感及检测电路发出泄露或开路信号时，所述继电器跳闸保护电路断开；

所述漏电流检测电路接入电压检测及告警电路与GND电流互感及检测电路之间，所述继电器跳闸保护电路接入电压检测及告警电路和漏电流检测电路之间。

本实用新型针对电子设备的交流输入端，采用了多重安全保护措施，消除了输入断线和漏电流等影响人身安全的隐患，提高了电子设备的使用安全。

实施例2：

在实施例1公开方案的基础上，如图2-图8所示，本实施例公开了一种交流输入电压多重保护系统的电路。

如图2所示，电压检测及告警电路包括电容C1、电容C2、电阻R1和蜂鸣器，所述电容C1和电容C2串联在零线和火线之间，所述电阻R1和蜂鸣器串联后接地，所述电容C1和电容C2之间通过一根导线接地。漏电流检测电路包括漏电流检测线圈、二极管D2、继电器RL2线包，所述漏电流检测线圈的一端串接二极管D2、继电器RL2线包之后与漏电流检测线圈的另一端连接，继电器RL2线包对继电器跳闸保护电路实现跳闸控制。

继电器跳闸保护电路包括复位开关S1、继电器RL2、继电器RL1，所述电压检测及告警电路的蜂鸣器不报警时按下复位开关S1、220VAC接入电路；通过继电器RL2的常闭触头驱动继电器RL1的线包，使得继电器RL1常开触头合上，继电器RL1线包得到持续供电，整个交流输入电压多重保护系统处于工作状态。

GND电流互感及检测电路包括保护地GND电流互感子电路和保护地 GND开路检测子电路，所述保护地GND电流互感子电路与保护地GND开路检测子电路电连接，所述保护地GND电流互感子电路与漏电流检测电路电连接。具体地，保护地GND电流互感子电路包括电流互感器、电阻R2、电阻R3、二极管D2，所述电流互感器串接在GND回路中，用于检测GND 回路的漏电流，并在电阻R3上产生压降，该压降对应的电压通过电阻R2 和二极管D2半波整流后驱动继电器RL2的线包实现故障跳闸保护。保护地 GND开路检测子电路包括电阻R4和二极管D3，电阻R4和二极管D3串联，GND回路通过电容C1和电容C2分压，分压对应的电压通过电阻R4、二极管D3转变成直流，驱动继电器RL2的线包，实现故障检测与跳闸保护。

如图2所示，在针对交流输入为220VAC时，共模滤波电容C1和共模滤波电容C2一般选择10nF～47nF。该电容产生的泄露电流为6.6mA，远小于国家标准30mA的规定值。蜂鸣器选择24V的压电蜂鸣器，该类型蜂鸣器为交流特性，工作电流为3mA左右。可见，由C1或C2提供的电流能够满足驱动蜂鸣器的要求。

漏电流检测线圈是采用共模电感架构的绕制方式，原边(火线和零线) 均为2～5匝，副边设计为100匝，这样可以提高输出电压的灵敏度。D1所采用的二极管型号为常用的1N4148。

图2中GND电流互感及检测电路的互感器为50:50匝的非晶磁环，副边电阻R3采用1k电阻作为电流转成电压，然后通过10欧姆的电阻R2和二极管1N4148进行半波整流，最后驱动继电器RL2线包。图2中的继电器 RL2为微功耗的单刀单掷功率继电器，直接串接在火线(LIN)回路中。图 2中电阻R4也是10欧姆的限流电阻。

如图2所示，按钮复位开关S1为双路的常开复位开关，当按下松开以后，该开关会自动复位断开。但是由于回路中的继电器RL1线包已经上电，使得继电器RL1的触头已经合上。所以，即使按钮复位开关S1开关断开，整个回路仍然保持在供电状态。只有当串接在回路中的继电器RL2常闭触头断开，整个回路才会掉电，实现故障切除。

实施例3：

本实施例中交流输入电压多重保护系统的电路，其设计思路是：1、合闸之前的电压检测与声音告警；2、漏电流检测线圈对火线和零线的电动势检测；3、保护地GND泄漏电流检测；4、保护地GND开路检测；5、故障时驱动继电器跳闸保护。

针对合闸之前的电压检测与声音告警，具体地，如图3所示是正确的交流输入接线方式，此时，保护地GND是接大地，和零线NIN是等电位，即 B点和C点电位相等，而串接在BC之间的蜂鸣器和电阻，都没有电流通过，蜂鸣器不鸣告警；当保护地GND断开以后，如图4所示，B点的电位为A 点和C点之间的电压差通过电容C1和电容C2分压。如果输入为220V交流，且C1＝C2，则B点电位为110V交流。此时的蜂鸣器串联电阻的回路，产生电流，驱动蜂鸣器鸣笛告警，即可实现保护地GND断开的声告警功能。但实际上，由于电容C1和电容C2与电阻R1加上蜂鸣器告警之路的并联进行分压，B点的电位小于110VAC。当交流输入的火线(LIN)和零线(NIN) 接反时，如图5所示。B点和C点之间的电位为220VAC，可直接驱动蜂鸣器鸣笛告警。保护地GND断开的告警和火线(LIN)和零线(NIN)接反时的声音是完全不一样的，前者是刚开始响一声以后，就逐渐停止；而后者是持续不断的鸣笛。本实施例的蜂鸣器采用交流蜂鸣器。

针对漏电流检测线圈对火线和零线的电动势检测，漏电流检测线圈及电路的漏电流检测的实现原理如图6所示，图中，火线(LIN)和零线(NIN) 同时穿过漏电流检测线圈。当两者的电流相等时，从该线圈副边感生到的电势为0；当两者电流不一致，即有漏电流从旁边(如人体)泄露到大地时，副边将感生电势。该电势将通过二极管整流成直流，驱动继电器RL2线包，实现跳闸控制。

针对漏电流检测线圈对火线和零线的电动势检测，具体地，保护地GND电流互感电路如图7所示，将电流互感器的原边串接在GND回路中，通过原边GND的漏电流通过互感器，在其副边得到电流，并在电阻R3上产生压降。该电压通过电阻R2限流、二极管D2的半波整流，得到直流信号，驱动继电器RL2线包，实现故障跳闸保护。

保护地GND泄漏电流检测和保护地GND开路检测具体为：在图7中，如果交流输入侧的保护地GND断开，则GND通过电容C1和电容C2的分压，电位为110VAC，该电压通过电阻R4、二极管D3转变成直流，驱动继电器 RL2线包，实现故障检测与跳闸保护。

故障时驱动继电器跳闸保护具体为：当交流220V输入正确时，该电路输入端的蜂鸣器不报警，如图8所示。然后按下S1常开复位开关，220VAC 接入电路，通过继电器RL2的常闭触头驱动继电器RL1线包，使得继电器 RL1常开触头合上，继电器RL1线包得到持续供电，整个回路处于工作状态。此时，松开复位开关S1，并处于断开状态，而回路由继电器RL1触头的合闸，整个线路处于工作状态。当发生漏电流过大、保护地GND电流过大或断开时，驱动继电器RL2线包供电，继电器RL2的触头动作断开。继电器 RL1线包掉电，继电器RL1触头分离，整个回路断开，实现跳闸保护的功能。

综上可知，本实施例针对电子设备的交流输入端，采用了多重安全保护措施，消除了输入断线和漏电流等影响人身安全的隐患，提高了电子设备的使用安全。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种用于电子设备的交流输入电压多重保护系统，其特征在于，包括：电压检测及告警电路、漏电流检测电路、GND电流互感及检测电路和继电器跳闸保护电路，其中：

电压检测及告警电路在合闸之前对交流输入电路的电压检测，若检测不正常则声音告警；

所述漏电流检测电路供火线和零线同时穿过，当火线和零线流过漏电流检测电路时，电流相等则不漏电，电流不等则漏电；

所述GND电流互感及检测电路用于保护地GND的泄露电流和开路电流检测；

所述漏电流检测电路发出漏电信号、所述GND电流互感及检测电路发出泄露或开路信号时，所述继电器跳闸保护电路断开；

所述漏电流检测电路接入电压检测及告警电路与GND电流互感及检测电路之间，所述继电器跳闸保护电路接入电压检测及告警电路和漏电流检测电路之间。

2.根据权利要求1所述的交流输入电压多重保护系统，其特征在于，所述电压检测及告警电路接入火线和零线之间，还包括接入大地的地线，当所述地线断开以后，所述电压检测及告警电路中的蜂鸣器鸣笛告警。

3.根据权利要求2所述的交流输入电压多重保护系统，其特征在于，所述电压检测及告警电路包括电容C1、电容C2、电阻R1和蜂鸣器，所述电容C1和电容C2串联在零线和火线之间，所述电阻R1和蜂鸣器串联后接地，所述电容C1和电容C2之间通过一根导线接地。

4.根据权利要求1所述的交流输入电压多重保护系统，其特征在于，所述漏电流检测电路包括漏电流检测线圈、二极管D2、继电器RL2线包，所述漏电流检测线圈的一端串接二极管D2、继电器RL2线包之后与漏电流检测线圈的另一端连接。

5.根据权利要求4所述的交流输入电压多重保护系统，其特征在于，所述继电器RL2线包对继电器跳闸保护电路实现跳闸控制。

6.根据权利要求1所述的交流输入电压多重保护系统，其特征在于，所述继电器跳闸保护电路包括复位开关S1、继电器RL2、继电器RL1，所述电压检测及告警电路的蜂鸣器不报警时按下复位开关S1、220VAC接入电路；

通过继电器RL2的常闭触头驱动继电器RL1的线包，使得继电器RL1常开触头合上，继电器RL1线包得到持续供电，整个交流输入电压多重保护系统处于工作状态。

7.根据权利要求1所述的交流输入电压多重保护系统，其特征在于，所述GND电流互感及检测电路包括保护地GND电流互感子电路和保护地GND开路检测子电路，所述保护地GND电流互感子电路与保护地GND开路检测子电路电连接，所述保护地GND电流互感子电路与漏电流检测电路电连接。

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