CN215813279U - 接地检测电路及电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种接地检测电路及电源电路，接地检测电路包括PE输入端、PGND输入端、分压单元、运放单元和监控单元；PE输入端与功率电路的地线连接，PGND输入端与功率电路的工作地连接，PE输入端用于接收地线所输入的电压，且PE输入端与PGND输入端之间形成一电压差；分压单元分别与PE输入端和PGND输入端连接，用于对电压差进行分压处理；运放单元分别与分压单元、PGND输入端和监控单元连接，用于将分压单元所输入的电压差转换为检测信号，并将检测信号输出至监控单元以使监控单元根据检测信号判断功率电路是否正常接地，其中，PGND输入端作为分压单元和运放单元的工作地。本实用新型可以检测电源电路的地线是否正常连接。

Description

接地检测电路及电源电路

技术领域

本实用新型涉及电源电路技术领域，尤其涉及一种接地检测电路及电源电路。

背景技术

地线是在电气设备中，用于接大地的导线，通过在电气设备中设有地线可以在保护电气设备的同时还可以避免触电事故。当电气设备中的地线没有正常连接时，若电气设备中的绝缘部分损坏，则整个电气设备的外壳会带电，容易导致触电事故，故一般会在电气设备中的电源电路中设有接地检测电路，用于检测地线是否正常连接，现有的方法通常是在电源火线、零线以及地线之间连接有接地检测电路，而上述方法会增大漏电电流的大小，目前常规电源的漏电标准是小于3.5mA，医用电源的漏电标准是小于0.35mA，故现有的接地检测电路无法满足一些漏电标准较高的电源电路。

实用新型内容

本实用新型提供一种接地检测电路及电源电路，可以在对电气设备的地线进行检测的同时还可以满足漏电标准较高的电源电路。

第一方面，本实用新型提供了一种接地检测电路，应用于电源电路，所述电源电路包括功率电路，所述接地检测电路包括PE输入端、PGND输入端、分压单元、运放单元和监控单元；所述PE输入端与所述功率电路的地线连接，所述PGND输入端与所述功率电路的工作地连接，所述PE输入端用于接收所述地线所输入的电压，且所述PE输入端与所述PGND输入端之间形成一电压差；所述分压单元分别与所述PE输入端和所述PGND输入端连接，用于对所述电压差进行分压处理；所述运放单元分别与所述分压单元、所述PGND输入端和所述监控单元连接，用于将所述分压单元所输入的电压差转换为检测信号，并将所述检测信号输出至所述监控单元以使所述监控单元根据所述检测信号判断所述功率电路是否正常接地，其中，所述PGND输入端作为所述分压单元和所述运放单元的工作地。

进一步地，所述运放单元包括运放电路和峰值保持电路；所述运放电路的输入端与所述分压单元连接，其输出端与所述峰值保持电路的输入端连接，所述峰值保持电路的输出端与所述监控单元连接；所述运放电路和所述峰值保持电路还与所述PGND输入端连接。

进一步地，所述运放电路包括运算放大器，所述运算放大器的正极供电端与负极供电端之间连接有一第一电容，且所述运算放大器的同相输入端与所述分压单元连接，其输出端及反相输入端均与所述峰值保持电路的输入端连接，其负极供电端与所述PGND输入端连接。

进一步地，所述峰值保持电路包括：第一二极管、第二电容和第一电阻；所述第一二极管的正极与所述运算放大器的输出端连接，所述第一二极管的负极、所述第二电容的一端和所述第一电阻的一端均与所述监控单元连接；所述第二电容的另一端和所述第一电阻的另一端均与所述PGND输入端连接。

进一步地，所述分压单元包括多个串联电阻，所述多个串联电阻所组成的串联电路的输入端与所述PE输入端连接，其输出端与所述运放单元连接；所述串联电路还与所述PGND输入端连接。

进一步地，所述分压单元还包括第三电容，所述串联电路包括第二电阻和依次串联的第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻；所述第三电阻的一端作为所述串联电路的输入端与所述PE输入端连接；所述第二电阻的一端和所述第八电阻的一端相连且作为所述串联电路的输出端与所述运放单元连接，所述第二电阻的另一端与所述PGND输入端连接；所述第三电容并联于所述第二电阻的两端。

进一步地，所述限压单元分别与所述分压单元和所述运放单元连接，用于保护所述运放单元。

进一步地，所述限压单元包括第二二极管和第三二极管；所述第二二极管的正极和所述第三二极管的负极均与所述分压单元连接；所述第三二极管的正极与所述PGND输入端连接。

进一步地，所述监控单元包括监控电路，所述监控电路包括监控MCU，所述监控MCU与所述运放单元连接。

第二方面，本实用新型还提供一种电源电路，所述电源电路包括功率电路以及上述任一项所述的接地检测电路，所述功率电路包括滤波单元、整流单元和PFC单元；所述滤波单元的输入端分别与电源零线、火线以及地线连接，其输出端与所述整流单元的输入端连接，所述整流单元的输出端与所述PFC单元的输入端连接；所述接地检测电路分别与所述滤波单元的地线和所述PFC单元的工作地连接。

本实用新型所提供的接地检测电路及电源电路，通过在功率电路中的地线和工作地之间接入接地检测电路，使得接地检测电路可以从功率电路中的地线和工作地之间取电，在接地检测电路中，PE输入端与PGND输入端之间形成有电压差，功率电路中的地线正常接入或者未正常接入时，PE输入端的电压会有相应的变化，从而使得电压差也会有相应变化，且该电压差经过分压单元的分压后输入至运放单元，运放单元将该电压差转换为检测信号并输出至监控单元，最后监控单元可根据检测信号判断功率电路中的地线是否正常接入，同时，由于分压单元的分压，还可以满足漏电电流的标准。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a是本实用新型实施例提供的电源电路的结构框图；

图1b是本实用新型实施例提供的接地检测电路的结构框图；

图2是本实用新型另一实施例提供的接地检测电路的结构框图；

图3是本实用新型另一实施例提供的接地检测电路的电路图；

图4是本实用新型实施例提供的地线正常接入时，PE输入端和PGND输入端之间的电压差波形图；

图5是本实用新型实施例提供的地线正常接入时，运送放大器正相输入端的输入波形和输出端的输出波形图；

图6是本实用新型实施例提供的地线正常接入时，检测信号波形图；

图7是本实用新型实施例提供的地线未正常接入时，PE输入端和PGND输入端之间的电压差波形图；

图8是本实用新型实施例提供的地线未正常接入时，运送放大器正相输入端的输入波形和输出端的输出波形图；

图9是本实用新型实施例提供的地线未正常接入时，检测信号波形图；

图10是本实用新型另一实施例提供的接地检测电路的结构框图；

图11是本实用新型另一实施例提供的接地检测电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

参见图1a至图1b，图1a为本实用新型所提供的一种电源电路的结构框图，图1b为本实用新型所提供的一种接地检测电路10的结构框图，本实用新型不仅可以对功率电路的地线PE是否正常接入进行检测还可以满足漏电电流的标准。

如图所示，本实用新型提供的接地检测电路10应用于电源电路，所述接地检测电路10包括PE输入端11、PGND输入端13、分压单元12、运放单元14和监控单元15；所述PE输入端11与所述功率电路20的地线PE连接，所述PGND输入端13与所述功率电路20的工作地PGND连接，所述PE输入端11用于接收所述地线PE所输入的电压，且所述PE输入端11与所述PGND输入端13之间形成一电压差；所述分压单元12分别与所述PE输入端11和所述PGND输入端13连接，用于对所述电压差进行分压处理；所述运放单元14分别与所述分压单元12、所述PGND输入端13和所述监控单元15连接，用于将所述分压单元12所输入的电压差转换为检测信号，并将所述检测信号输出至所述监控单元15以使所述监控单元15根据所述检测信号判断所述功率电路20是否正常接地，其中，所述PGND输入端13作为所述分压单元12和所述运放单元14的工作地PGND。

具体地，接地检测电路10的PE(地线)输入端和PGND(工作地)输入端分别与功率电路20的地线PE连接和工作地PGND连接，其中，功率电路20可以包括滤波单元21、整流单元22和PFC单元23，PE输入端11与滤波单元21的地线PE连接，PGND输入端13与PFC单元23的工作地PGND连接，从而使得接地检测电路10可以从功率电路20的地线PE和工作地PGND之间取电，避免了从火线L和零线N之间取电，而PGND输入端13可作为接地检测电路10中分压单元12和运放单元14的工作地PGND，避免了采用光耦隔离电路。功率电路20中的地线PE与PGND输入端连接，当功率电路20中的地线PE正常接入时，会输入一第一电压至PGND输入端，当功率电路20中的地线PE未正常接入时，会输入一第二电压至PGND输入端，第一电压或者第二电压会与PGND输入端13的电压形成一第一电压差或者第二电压差，且第一电压差和第二电压差均可以通过分压单元12分压后输入至运放单元14，并且经过运放单元14处理后转换成相应的检测信号，该检测信号为波形信号，最后将波形信号输出至监控单元15，监控单元15可根据不同的波形判断功率电路20中的地线PE是否正常接入，并且将结果输出至电源电路中的控制电路或者其它控制设备以便于电源电路根据结果关闭电路或者继续维持电路正常工作。同时，分压单元12用于提供高电阻值，以便于降低电路中的电压电流，进而降低漏电电流。

参见图2，在一实施例中，所述运放单元14包括运放电路141和峰值保持电路142；所述运放电路141的输入端与所述分压单元12连接，其输出端与所述峰值保持电路142的输入端连接，所述峰值保持电路142的输出端与所述监控单元15连接；所述运放电路141和所述峰值保持电路142还与所述PGND输入端13连接。

其中，运放电路141用于处理由PE输入端11与PGND输入端13之间所形成的第一电压差和第二电压差信号，并且将该第一电压差信号和第二电压差信号转换成检测信号，再将检测信号输出至峰值保持电路142。峰值保持电路142用于捕捉检测信号的峰值，并且使得检测信号维持该峰值一定时间。

参见图3，在进一步地实施例中，所述运放电路141包括运算放大器U1，所述运算放大器U1的正极供电端与负极供电端之间连接有一第一电容C1，且所述运算放大器U1的同样输入端与所述分压单元12连接，其输出端及反向输入端均与所述峰值保持电路142的输入端连接，其负极供电端与所述PGND输入端13连接。所述峰值保持电路142包括：第一二极管D1、第二电容C2和第一电阻R1；所述第一二极管D1的正极与所述运算放大器U1的输出端连接，所述第一二极管D1的负极、所述第二电容C2的一端和所述第一电阻R1的一端均与所述监控单元15连接；所述第二电容C2的另一端和所述第一电阻R1的另一端均与所述PGND输入端13连接。

其中，运算放大器U1的正相输入端与分压单元12的输出端连接，反相输入端与其输出端均与第一二极管D1的正极连接，且运算放大器U1连接有一电源并在其正极供电端和负极供电端之间连接有一第一电容C1用于保护运算放大器U1，同时，运算放大器的负极供电端还与PGND输入端连接。PGND输入端作为分压单元12和运算放大器U1的工作地，提供电位参考点。运算放大器U1用于处理PE输入端11与PGND输入端13形成的第一电压差和第二电压差，而第一二极管D1、第二电容C2和第一电阻R1所组成的峰值保持电路142用于捕捉运算放大器U1输出的检测信号的峰值，并维持该峰值一定时间，再将检测信号输出至监控单元15。如图4所示，其是功率电路20中的地线PE正常接入时，PE输入端11所输入的第一电压与PGND输入端13的电压所形成的第一电压差波形，如图5所示，其是第一电压差输入至运算放大器U1的正相输入端的输入波形和运算放大器U1的输出波形，如图6所示，其是经峰值保持电路142处理后的检测信号的信号波形，功率电路20中的地线PE未正常接入时，则PE输入端11的电压为功率电路20中的火线L和零线N之间的交流电通过串联的电容分压所得到的，幅值为交流L、零线N的电压一半，其所对应的第二电压差波形、正向输入端的输入波形和运算放大器U1的输出波形以及检测信号的波形分别如图7至图9所示，由图4至图9可知，功率电路20中地线PE正常接入与不正常接入，其输入至PE输入端的电压会有较大差异，进而导致PE输入端与PGND输入端之间所形成的电压差有较大差异，故所产生的检测信号同样存在较大差异。

在一实施例中，所述分压单元12包括多个串联电阻，所述多个串联电阻所组成的串联电路的输入端与所述PE输入端11连接，其输出端与所述运放单元14连接；所述串联电路还与所述PGND输入端13连接。所述串联电路包括第二电阻R2和依次串联的第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8；所述第三电阻R3的一端作为所述串联电路的输入端与所述PE输入端11连接；所述第二电阻R2的一端和所述第八电阻R8的一端相连且作为所述串联电路的输出端与所述运放单元14连接，所述第二电阻R2的另一端与所述PGND输入端13连接；所述第三电容C3并联于所述第二电阻R2的两端。

其中，如图3所示，分压单元12用于对第一电压差和第二电压差进行分压以降低电路中的电压电流，从而降低漏电电流，具体可以是串联多个阻值相同的大电阻，例如第二电阻R2的阻值可以是150K，第三电阻R3至第八电阻R8的阻值可以是2M，则串联电路的总电阻值为12150K，若额定交流电的电压为220V，PE输入端11和PGND输入端13之间的电压差为160V，则经串联电路分压之后的电流为160V/12150K＝0.0132mA，也即即便接入接地检测电路10，其所增加的电流值也十分的小，对于漏电电流没有较大影响。

参见图10和图11，在一实施例中，还包括限压单元16，所述限压单元16分别与所述分压单元12和所述运放单元14连接，用于保护所述运放单元14。所述限压单元16包括第二二极管D2、第三二极管D3和第三电容C3；所述第二二极管D2的正极和所述第三二极管D3的负极均与所述分压单元12连接；所述第三二极管D3的正极与所述PGND输入端13连接。

其中，限压单元16用于保护运放单元14，确保运放单元14在遭受异常雷击的高压输入时，其电压不会超过阈值，该限压单元16具体可以是包括串联的第二二极管D2和第三二极管D3，通过第二二极管D2和第三二极管D3保护运放单元14。

在一实施例中，所述监控单元15包括监控电路，所述监控电路包括监控MCU，所述监控MCU与所述运放单元14连接。

其中，监控MCU与分压单元12连接，用于将判断结果上报至控制电路或者其它控制设备，以便于控制电路根据判断结果关闭电源的输出或者维持电源的输出，便于确保用户的人身安全。

本实用新型还公开了一种电源电路，所述电源电路包括功率电路和上述实施例中的任一实施例中所述的接地检测电路，所述功率电路包括滤波单元、整流单元和PFC单元；所述滤波单元的输入端分别与电源零线、火线以及地线PE连接，其输出端与所述整流单元的输入端连接，所述整流单元的输出端与所述PFC单元的输入端连接；所述接地检测电路分别与所述滤波单元的地线PE和所述PFC单元的工作地PGND连接。

具体地，通过将接地检测电路连接在功率电路20的地线PE与工作地PGND之间以便于从地线PE和工作地PGND之间取电，避免了从火线L与零线N之间取电，且火线L与零线N接反时，该接地检测电路依然可以检测功率电路的地线PE是否连接。

本实用新型通过在功率电路中的滤波单元的地线和PFC单元的工作地之间接入接地检测电路，使得接地检测电路可以利用地线与工作地之间的电压差进行检测，避免直接从火线L、零线N以及地线之间取电，而在接地检测电路中，PGND输入端作为分压单元和运放单元的工作地，可以无需采用光耦隔离电路，通过运放单元将PE输入端与PGND输入端之间的电压差转化为检测信号，并输出至监控单元，再通过监控单元根据检测信号判断功率电路是否正常接入地线，同时，分压单元可以降低PE输入端和PGND输入端之间形成的电压差的大小，从而降低整个电路的电流的大小，达到了在检测地线是否正常接入的同时，还可以避免漏电电流过高的问题。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种接地检测电路，应用于电源电路，所述电源电路包括功率电路，其特征在于，所述接地检测电路包括PE输入端、PGND输入端、分压单元、运放单元和监控单元；

所述PE输入端与所述功率电路的地线连接，所述PGND输入端与所述功率电路的工作地连接，所述PE输入端用于接收所述地线所输入的电压，且所述PE输入端与所述PGND输入端之间形成一电压差；

所述分压单元分别与所述PE输入端和所述PGND输入端连接，用于对所述电压差进行分压处理；

所述运放单元分别与所述分压单元、所述PGND输入端和所述监控单元连接，用于将所述分压单元所输入的电压差转换为检测信号，并将所述检测信号输出至所述监控单元以使所述监控单元根据所述检测信号判断所述功率电路是否正常接地，其中，所述PGND输入端作为所述分压单元和所述运放单元的工作地。

2.如权利要求1所述的接地检测电路，其特征在于，所述运放单元包括运放电路和峰值保持电路；

所述运放电路的输入端与所述分压单元连接，其输出端与所述峰值保持电路的输入端连接，所述峰值保持电路的输出端与所述监控单元连接；

所述运放电路和所述峰值保持电路还与所述PGND输入端连接。

3.如权利要求2所述的接地检测电路，其特征在于，所述运放电路包括运算放大器，所述运算放大器的正极供电端与负极供电端之间连接有一第一电容，且所述运算放大器的同相输入端与所述分压单元连接，其输出端及反相输入端均与所述峰值保持电路的输入端连接，其负极供电端与所述PGND输入端连接。

4.如权利要求3所述的接地检测电路，其特征在于，所述峰值保持电路包括：第一二极管、第二电容和第一电阻；

所述第一二极管的正极与所述运算放大器的输出端连接，所述第一二极管的负极、所述第二电容的一端和所述第一电阻的一端均与所述监控单元连接；

所述第二电容的另一端和所述第一电阻的另一端均与所述PGND输入端连接。

5.如权利要求1所述的接地检测电路，其特征在于，所述分压单元包括多个串联电阻，所述多个串联电阻所组成的串联电路的输入端与所述PE输入端连接，其输出端与所述运放单元连接；所述串联电路还与所述PGND输入端连接。

6.如权利要求5所述的接地检测电路，其特征在于，所述分压单元还包括第三电容，所述串联电路包括第二电阻和依次串联的第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻；

所述第三电阻的一端作为所述串联电路的输入端与所述PE输入端连接；

所述第二电阻的一端和所述第八电阻的一端相连且作为所述串联电路的输出端与所述运放单元连接，所述第二电阻的另一端与所述PGND输入端连接；

所述第三电容并联于所述第二电阻的两端。

7.如权利要求1所述的接地检测电路，其特征在于，还包括限压单元，所述限压单元分别与所述分压单元和所述运放单元连接，用于保护所述运放单元。

8.如权利要求7所述的接地检测电路，其特征在于，所述限压单元包括第二二极管和第三二极管；

所述第二二极管的正极和所述第三二极管的负极均与所述分压单元连接；

所述第三二极管的正极与所述PGND输入端连接。

9.如权利要求1所述的接地检测电路，其特征在于，所述监控单元包括监控电路，所述监控电路包括监控MCU，所述监控MCU与所述运放单元连接。

10.一种电源电路，其特征在于，所述电源电路包括功率电路和如权利要求1至9任一项所述的接地检测电路，所述功率电路包括滤波单元、整流单元和PFC单元；

所述滤波单元的输入端分别与电源零线、火线以及地线连接，其输出端与所述整流单元的输入端连接，所述整流单元的输出端与所述PFC单元的输入端连接；

所述接地检测电路分别与所述滤波单元的地线和所述PFC单元的工作地连接。

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