CN216083048U - 一种接地检测电路 - Google Patents

Abstract

公开了一种接地检测电路，包括依次串联的限流模块和检波模块，限流模块包括限流电阻，检波模块包括比较器和第一二极管，比较器的输出端与第一二极管的阳极连接，限流电阻分别与比较器的U1A同向输入端、比较器的U1B的反向输入端连接。解决了现有接地检测装置的电路复杂、成本高、通过零线火线打耐压时容易把光耦电器给烧掉和漏电电流偏大等技术问题。

Description

一种接地检测电路

技术领域

本实用新型涉及接地技术领域，并且特别涉及一种接地检测电路。

背景技术

充电桩是新能源电动汽车的重要基础支撑，是实现电动汽车产业化和推广普及的关键条件之一，因此，充电桩的安全性和可靠性也备受关注。随着充电桩的长时间工作，往往会出现电缆橡胶和热塑性材料耐老化降低，甚至出现绝缘层剥落等情况，如果充电桩的接地线处于悬空状态，而此时无法检测到接地故障并及时切断交流的输入和输出，不仅会损坏用电设备，还可能危害人身安全。

然而，在现有技术中，有些接地检测方案存在不满足安规风险的问题，有些接地检测方案采用各种接地检测仪器，存在造价较高、操作不便和功能单一等问题，还有些接地检测方案利用电阻分压或光耦隔离等技术，其或是不满足安规耐压要求，或是抗干扰能力弱。此外，大部分接地检测功能和相线检测功能都需要通过分离检测，以至于整体电路繁琐，同时由于强电因电气间隙要求，PCB Layout会占用较大一部分空间。

因此，如何实现接地检测电路在避免PCB Layout占用较大空间的情况下实现既满足安规要求、便于操作，又解决充电桩接地检测安全性、可靠性和抗干扰性差等，成了亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提出了一种接地检测电路，解决现有的充电桩接地故障检测技术方案不完善，现有接地检测装置的电路复杂、成本高和通过零线火线打耐压的时候容易把光耦电器给烧掉、漏电电流偏大、可靠性和抗干扰性差等问题。

根据本实用新型的实施例的接地检测电路包括依次串联的限流模块和检波模块，限流模块包括限流电阻，检波模块包括比较器和第一二极管，比较器的输出端与第一二极管的阳极连接，限流电阻分别与比较器的U1A同向输入端、比较器的U1B的反向输入端连接。通过限流电路和比较器的设置，不仅简化接地检测电路布图，满足安规耐压要求，而且操作简便，可靠性和抗干扰性强。

在一些具体实施例中，接地检测电路还包括抗干扰模块，比较器的U1A反向输入端、比较器的U1B的同向输入端与抗干扰模块连接。凭借抗干扰模块的设置，便于可根据市电使用环境调节抗干扰窗口电压值，防止测电杂波对接地检测的影响。

在一些具体实施例中，抗干扰模块包括第一抗干扰电路和第二抗干扰电路，第一抗干扰电路与U1A反向输入端连接，第二抗干扰电路与U1B的同向输入端。凭借抗干扰模块与比较器的同向输入端和反向输入端连接，便于设置比较器的上下限电压，提高抗干扰性。

在一些具体实施例中，第一抗干扰电路和/或第二抗干扰电路用于设定检测输入电压的抗干扰门限值。

在一些具体实施例中，第一抗干扰电路包括依次串联的第一分压电阻和第二分压电阻，第二分压电阻的另一端接地连接。

在一些具体实施例中，第二抗干扰电路包括依次串联的第三分压电阻和第四分压电阻，第四分压电阻的另一端接地连接。

在一些具体实施例中，比较器的U1A同向输入端和比较器的U1B的反向输入端之间设置有稳压模块，稳压模块用于将检测输入电压稳定在比较器的工作电压内。稳压模块便于将检测输入电压稳定于比较器的工作电压范围内，延长比较器的使用寿命。

在一些具体实施例中，稳压模块包括并联连接的第二二极管和第三二极管。利用二极管单向导电性能，实现比较器的稳压动作。

在一些具体实施例中，检波模块还包括与第一二极管串联的MCU。通过MCU的检波处理便于及时有效触发接地报警动作。

在一些具体实施例中，限流模块包括依次串联在零线和地线之间的电容和限流电阻。通过检测零线和地线之间的电压方式实现接地检测，不仅操作简便，可靠性强、抗干扰性强，符合安规耐压的要求，而且避免强电电气间隙高的要求，使得整体印刷版布局结构紧凑，实用性高便于推广。

在一些具体实施例中，比较器的型号为LM393。

采用上述技术方案后，本实用新型与背景技术相比，本实用新型的接地检测电路通过检测PE线和N线之间的压差，实现接地检测功能。若N/L零火线接反，同样可以通过输入端与地线间的压差，触发接地报警，从而准确快速判断充电桩接地故障和L/N相线反接故障。解决了现有接地检测装置的电路复杂、成本高、通过零线火线打耐压时容易把光耦电器烧掉和漏电电流偏大等技术问题。

附图说明

包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本实用新型的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。

图1是根据本实用新型的一个实施例的接地检测电路结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1示出了根据本实用新型的实施例的接地检测电路结构图。如图1所示，接地检测电路包括检波模块和串联在零线和地线之间的限流模块，其中，限流模块包括电容C1 以及依次串联的限流电阻R1、限流电阻R2、限流电阻R3和限流电阻R4，电容C1的两端分别连接N线和限流电阻R1，优选的，电容C1可使用Y电容或高耐压电容，便于实现充电桩安规打耐压的技术需求，限流电阻R4的另一端通过滤波电容C2接地，用于滤除电网输入的杂波，限流电阻R4的另一端与比较器串联。其中，C2、C3、C4、C5和C6 为滤波电容，用于滤除杂波。检波模块包括比较器、第一二极管、电阻R10和MCU，其中，采用LM393型号的电压比较器，其U1A的4引脚和U1B的8引脚为供电脚，U1A 的1引脚和U1B的7引脚为比较器的输出端，比较器的输出端通过上拉电阻R9，并经过第一二极管斩波后输入MCU的接收端，限流电阻R4的输出端分别与U1A的3引脚同向输入端和U1B的6引脚反向输入端连接。检测输入电压通过运放3脚、6脚输入，并分别与2脚、5脚窗口电压进行比较，由1脚、7脚输出100HZ触发信号，经第一二极管D2对低电平信号进行斩波，传输至MCU进行检测，本接地检测电路不仅可以用于判断地线是否连接良好，而且可以判断N/L相线是否接反。

优选的，窗口电压通过抗干扰模块形成，抗干扰模块包括第一抗干扰电路和第二抗干扰电路，第一抗干扰电路与U1A反向输入端连接，第二抗干扰电路与U1B的同向输入端，第一抗干扰电路包括依次串联的第一分压电阻和第二分压电阻，第二分压电阻的另一端接地连接。第二抗干扰电路包括依次串联的第三分压电阻和第四分压电阻，所述第四分压电阻的另一端接地连接。通过第三分压电阻R6、第四分压电阻R5分压，得到正半周触发基准电压，通过第一分压电阻R8、第二分压电阻R7电阻分压，得到负半周触发基准电压，由此形成比较器的上下限窗口电压，响应于A点检测输入电压超出设定上下限窗口电压值，经过MCU检测后，触发接地报警。通过设置上下限的窗口电压，可灵活调整接地报警触发点，将报警触发值设定在安全电压内，或者更低的报警触发电压，可适合更广泛的应用环境。

在一些具体的实施例中，在比较器和限流电阻R4之间还设置有稳压模块，稳压模块包括两个并联连接的第二二极管和第三二极管，利用二极管的单向导通性能，将经过限流电阻后的A点检测输入电压稳定在比较器的工作电压范围内，通过稳压模块的限压动作，进而保护比较器芯片延长其使用寿命。在地线未连接的情况下，检测N线和地线之间的电压，通过C1、R1、R2、R3、R4限流电阻进行限流，C2滤除电网输入杂波，再通过第一二极管和第二二极管将输入波形稳定在芯片工作电压范围内。

在一些具体的实施例中，将50Hz正弦波作为检测输入电源，通过零线和地线之间的 C1、R1、R2、R3、R4电阻进行限流后的A点检测输入电压，若接地良好，电流将通过地线引出，则A点检测输入电压为0v或为第一抗干扰电路和第二干扰电路设置的门限电压值内(如-2v，+2v)，小于比较器的触发基准电压，比较器不运行，因此，MCU将获得相对平滑稳定的波形信号，该波形信号不会触发报警动作。若接地不良或N/L相线反接，则A点检测输入电压通过U1A的3脚同向输入端和U1B的6脚反向输入端输入，并分别与U1A的2脚反向输入端和U1B的5脚同向输入端进行窗口电压比较，此时A 点检测输入电压小于第一抗干扰电路的下限电压(小于-2v)，高于第二干扰电路设置的上限电压(大于+2v)，触发比较器运行，并由U1A的1脚和U1B的7脚输出100Hz的触发信号，经过第一二极管对低电平信号进行斩波，获得接地不良或N/L相线反接的波形信号传输至MCU进行后触发接地报警动作。

进一步优选的，响应于C1、R1、R2、R3、R4电阻进行限流后的A点检测输入电压大于+14v，如A点检测输入电压为+15v，则根据开关第三二极管的单向导通原则，使得其中+1v电压通过第三二极管流失，电路中仅存+14v检测输入电压输入U1B的6脚反向输入端并与U1B的5脚同向输入端进行窗口比较(+14v＞+2v)，触发接地报警。响应于 C1、R1、R2、R3、R4电阻进行限流后的A点检测输入电压小于-14v，如A点检测输入电压为-15v，则第二二极管正偏，第三二极管反偏，电路中仅存-14v检测输入电压输入 U1A的3脚同向输入端，并与U1A的2脚反向输入端进行窗口比较，触发接地报警动作。其中比较器的触发基准电压可根据市电使用环境调试获得，比较器的稳压上下限值 (+14v，-14v)可根据具体的比较器性能和相关参数设置，保证A点检测输入电压稳定维持在比较器的工作电压范围内即可。

本实用新型的接地检测电路通过检测PE线和N线之间的压差，实现接地检测功能。若N/L零火线接反，同样可以通过输入端与地线间的压差，触发接地报警，从而准确快速判断充电桩接地故障和L/N相线反接故障。解决了现有接地检测装置的电路复杂、成本高、通过零线火线打耐压时容易把光耦电器给烧掉和漏电电流偏大等问题。

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 (10)

1.一种接地检测电路，其特征在于，包括依次串联的限流模块和检波模块，所述限流模块包括限流电阻，所述检波模块包括比较器和第一二极管，所述比较器的输出端与所述第一二极管的阳极连接，所述限流电阻分别与所述比较器的U1A同向输入端、所述比较器的U1B的反向输入端连接。

2.根据权利要求1所述的接地检测电路，其特征在于，所述接地检测电路还包括抗干扰模块，所述比较器的U1A反向输入端、所述比较器的U1B的同向输入端与所述抗干扰模块连接。

3.根据权利要求2所述的接地检测电路，其特征在于，所述抗干扰模块包括第一抗干扰电路和第二抗干扰电路，所述第一抗干扰电路与所述U1A反向输入端连接，所述第二抗干扰电路与所述U1B的同向输入端。

4.根据权利要求3所述的接地检测电路，其特征在于，所述第一抗干扰电路和/或所述第二抗干扰电路用于设定检测输入电压的抗干扰门限值。

5.根据权利要求3所述的接地检测电路，其特征在于，所述第一抗干扰电路包括依次串联的第一分压电阻和第二分压电阻，所述第二分压电阻的另一端接地连接。

6.根据权利要求3所述的接地检测电路，其特征在于，所述第二抗干扰电路包括依次串联的第三分压电阻和第四分压电阻，所述第四分压电阻的另一端接地连接。

7.根据权利要求1所述的接地检测电路，其特征在于，所述比较器的U1A同向输入端和所述比较器的U1B的反向输入端之间设置有稳压模块，所述稳压模块用于将检测输入电压稳定在所述比较器的工作电压内。

8.根据权利要求7所述的接地检测电路，其特征在于，所述稳压模块包括并联连接的第二二极管和第三二极管。

9.根据权利要求1所述的接地检测电路，其特征在于，所述限流模块包括依次串联在零线和底线之间的电容和限流电阻。

10.根据权利要求1所述的接地检测电路，其特征在于，所述比较器为LM393电压比较器。

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