CN220342024U - 电压保护电路和漏电保护装置 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提供了一种电压保护电路和漏电保护装置。该电压保护电路包括：第一开关单元，包括基极、发射极和集电极；第一分压单元，包括第一分压节点，所述第一分压节点被耦合至所述第一开关单元的所述基极；第二分压单元，包括第二分压节点，所述第二分压节点被耦合至所述第一开关单元的所述发射极；以及第二开关单元，包括栅极、源极和漏极，所述栅极被耦合至所述第一开关单元的所述集电极，其中所述第一分压单元与所述第二分压单元中的一个分压单元包括电阻器与稳压二极管，并且所述第一分压单元与所述第二分压单元中的另一分压单元包括电阻器。本公开可以在保证线圈正常工作的同时，降低电路的成本，提升电路工作的可靠性。

Description

电压保护电路和漏电保护装置

技术领域

本公开涉及电力技术领域，更具体地，涉及电压保护电路以及包括该电压保护电路的漏电保护装置。

背景技术

类似螺丝管的线圈在很多行业都有大量应用，特别在配电产品应用尤为突出，一般应用在最重要的部分-脱扣单元，脱扣单元的可靠性直接关乎整个产品的性能。

一方面，一旦产品的应用场合发生电网故障，如果脱扣单元此时失效，会导致产品无法及时切断电源，那么可能会直接烧毁负载端设备，如果是漏电类保护产品的话，轻则烧毁设备，重则会因为触电没有及时脱扣，导致人员受伤，甚至死亡。另一方面，一旦产品在正常电压以下发生误脱扣，特别是电网波动的时候，会导致产品频繁误脱扣，导致客户端设备断电造成经济损失。

实用新型内容

为了至少部分解决上述以及其他可能存在的问题，本公开的实施例提供了一种电压保护电路以及包括该电压保护电路的漏电保护装置。

根据本公开的第一方面，提供了一种电压保护电路，其可以包括：第一开关单元，包括基极、发射极和集电极；第一分压单元，包括第一分压节点，所述第一分压节点被耦合至所述第一开关单元的所述基极；第二分压单元，包括第二分压节点，所述第二分压节点被耦合至所述第一开关单元的所述发射极；以及第二开关单元，包括栅极、源极和漏极，所述栅极被耦合至所述第一开关单元的所述集电极，其中所述第一分压单元与所述第二分压单元中的一个分压单元包括电阻器与稳压二极管，并且所述第一分压单元与所述第二分压单元中的另一分压单元包括电阻器。

在本公开的实施例中，通过利用稳压二极管和电阻器等少量常用元器件组成电压保护电路，可以在过压的情况下确保线圈始终在安全电压范围内工作，或者可以在欠压的情况下放置线圈在规定的工作电压范围之外导致脱扣单元发生误脱扣。由此，可以在保证线圈正常工作的同时，降低电路的成本，提升电路工作的可靠性。

在本公开的一些实施例中，第一分压单元可以包括第一电阻器与稳压二极管，并且所述第二分压单元包括第二电阻器与第三电阻器，所述第一分压节点位于所述第一电阻器与所述稳压二极管之间，所述第二分压节点位于所述第二电阻器与所述第三电阻器之间，所述第二开关单元通过所述源极或所述漏极与用于脱扣器的线圈串联。

在本公开的一些实施例中，所述第一分压单元与所述第二分压单元可以被配置为：在所述线圈被驱动为处于工作状态的情况下，在所述电压保护电路的输入电压小于第一阈值电压时，所述第一分压节点处的电压低于所述第二分压节点处的电压，使得所述第一开关单元导通并且所述栅极处的电压为经分压的输入电压，从而使得所述第二开关单元导通。

在本公开的一些实施例中，所述第一分压单元与所述第二分压单元可以被配置为：在所述线圈被驱动为处于工作状态的情况下，在所述电压保护电路的输入电压大于第一阈值电压时，所述第一分压节点处的电压高于所述第二分压节点处的电压，使得所述第一开关单元关断并且所述栅极处的电压为低电平，使得所述第二开关单元关断。

在本公开的一些实施例中，所述电压保护电路的输入电压在小于第一阈值电压期间产生的能量大于所述线圈的最小工作电压产生的能量。

在本公开的一些实施例中，所述电压保护电路还可以包括：RC电路，由所述第一电阻器、第三电阻器和与所述第三电阻器并联连接的电容器组成，用于缩短所述线圈的工作时间。

在本公开的一些实施例中，第一分压单元可以包括第一电阻器与第二电阻器，并且所述第二分压单元包括稳压二极管与第三电阻器，所述第一分压节点位于所述第一电阻器与所述第二电阻器之间，所述第二分压节点位于所述稳压二极管与所述第三电阻器之间，所述第二开关单元通过所述源极或所述漏极与用于脱扣器的线圈串联。

在本公开的一些实施例中，所述第一分压单元与所述第二分压单元可以被配置为：在所述线圈被驱动为处于工作状态的情况下，在所述电压保护电路的输入电压大于第二阈值电压时，所述第一分压节点处的电压低于所述第二分压节点处的电压，使得所述第一开关单元导通并且所述栅极处的电压为经分压的输入电压，从而使得所述第二开关单元导通。

在本公开的一些实施例中，所述第一分压单元与所述第二分压单元可以被配置为：在所述线圈被驱动为处于工作状态的情况下，在所述电压保护电路的输入电压小于第二阈值电压时，所述第一分压节点处的电压高于所述第二分压节点处的电压，使得所述第一开关单元关断并且所述栅极处的电压为低电平，使得所述第二开关单元关断。

在本公开的一些实施例中，所述电压保护电路的输入电压的第二阈值电压与所述线圈的额定工作电压相关联。

在本公开的一些实施例中，用于所述脱扣器的驱动单元与所述线圈和所述第二开关单元串联连接，并且所述驱动单元被配置为接收来自控制器的控制信号。

根据本公开的第二方面，提供了一种漏电保护装置，其可以包括：漏电保护开关和驱动单元，所述漏电保护开关适于被串联耦合到供电线路中，并且由所述驱动单元驱动执行脱扣动作或闭合动作；根据第一方面的电压保护电路；以及线圈，所述线圈被耦合至所述第二开关单元的所述源极或所述漏极，其中所述驱动单元被耦合至所述线圈，被配置为响应于来自控制器的控制信号将所述线圈驱动为处于工作状态。

提供实用新型内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。实用新型内容部分无意标识本公开的关键特征或主要特征，也无意限制本公开的范围。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了常规电气系统的示意电路图。

图2示出了根据本公开的实施例的电气系统的示意电路图。

图3示出了根据本公开的第一实施例的电压保护电路的示意电路图。

图4示出了根据本公开的第一实施例的用于高压脱扣器场景的电压保护电路的波形图。

图5示出了根据本公开的第一实施例的电压保护电路的能量图。

图6示出了根据本公开的第一实施例的用于低压脱扣器场景的电压保护电路的波形图。

图7示出了根据本公开的第二实施例的电压保护电路的示意电路图。

图8示出了根据本公开的第二实施例的用于高压脱扣器场景的电压保护电路的波形图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。本领域的技术人员可以在不偏离本公开精神和保护范围的基础上从下述描述得到选替技术方案。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

图1示出了常规电气系统10’的示意电路图。如图1所示，电气系统10’包括漏电保护装置和供电线路。供电线路或者连接到供电线路的用电设备(即负载)可能会发生漏电或接地短路，例如，人员或导电物体可能不慎接触到火线L，或者由于线路老化等原因而导致用电设备的外壳带电，并且人员触摸到带电外壳。漏电保护装置的感测单元140’可以感测供电线路的火线L和零线N上流过的电流以实时地将电流感测结果提供给漏电保护装置的控制器130’(其可以是MCU或ASIC-RCD集成电路)，因此当发生漏电或接地短路时，控制器130’可以基于流过供电线路的火线L和零线N的电流确定漏电电流或接地短路电流的大小。如果漏电电流或接地短路电流过大而可能影响安全，控制器130’会向漏电保护装置的驱动单元120’发出信号以使驱动单元120’驱动漏电保护装置的漏电保护开关110’执行脱扣操作，以切断供电线路，从而避免发生安全事故。

如上文所述，诸如图1所示的电气系统10’中的漏电保护装置中的脱扣器的线圈可能存在过压或者欠压的安全隐患。为了缓解该隐患，传统的线圈电压保护方案至少存在如下两种：一、电流闭环反馈加上PWM调制，即，通过电流闭环实时采集线圈上的电流，若线圈电流达到某个阈值，则通过控制PWM占空比来限制线圈的最大工作电流，实现全输入电压范围恒流控制；二、电流开环加上PWM调制，即，通过设置一个PWM调制阈值，一般调制阈值为与输入电压相关的数值，当超过某个输入电压值时开始进行PWM调制，以便限制线圈的最大工作电流，实现全输入电压范围恒流控制。然而，这些方案均需要增加单片机或者PWM控制芯片，并且实现上述方案的电路复杂，造成产品尺寸增加和成本上升。因此，亟需一种更加简单、可靠的电压保护电路。

本公开的实施例提供了一种电压保护电路的改进方案。在该改进方案中，通过在诸如三极管的开关单元的基极和发射极处分别设置两个分压单元，并利用两个分压单元的分压机制不同在输入电压达到某个阈值电压时改变开关单元的基极和发射极处的电压的大小关系。基极和发射极处的电压的大小关系的改变可以实现开关单元的导通和关断状态的转换。由此，可以在输入电压不在阈值电压范围内时自动关断开关元件，进而使线圈停止工作。由于本公开的两个分压单元仅由若干电阻和稳压二极管组成，故可以在简化电路结构、降低产品制造成本的同时实现线圈的自动保护。

图2示出了根据本公开的实施例的电气系统10的示意电路图。如图2所示，电气系统10包括漏电保护装置和供电线路。如图2所示，供电线路可以包括火线L和零线N。火线L和零线N在一侧连接到诸如公用电网之类的电源，并且在另一侧可以连接到负载或用电设备，由此可以通过供电线路将电力从电源传输到负载来为用电设备供电。虽然图2中示出的电气系统10是单相系统，但是电气系统10的实现方式并不受限于此，而可以是多相系统，例如三相系统。

图2中的漏电保护装置可以为供电线路以及供电线路所连接的用电设备提供漏电保护功能，以在用户设备或线路发生漏电或接地短路时保护人员和设备的安全。应理解，本公开旨在提供用于诸如图2所示的电气系统10的电压保护电路，故本公开的电压保护电路同样可以应用于除漏电保护装置之外的其他电气装置。

如图2所示，漏电保护装置可以包括适于串联耦合在供电线路中的漏电保护开关300。在供电线路发生漏电的情况下，漏电保护开关300可以执行脱扣操作，以切断供电线路的连接。此外，漏电保护装置至少还可以包括驱动单元400、线圈(即，电磁线圈)500、整流器600、DC-DC电源(即，供电单元)700、控制器800和感测单元900。驱动单元400可以包括用于控制流过线圈500的电流的开关器件，诸如，可控硅(也称为“晶闸管”)。由此，可以通过控制线圈500所在电路的导通或关断来驱动漏电保护开关300执行闭合动作或脱扣动作。例如，驱动单元400中的可控硅可以被触发以使来自整流器600的驱动电流流过线圈500或者改变流过线圈500的驱动电流的方向，由此，流过线圈500的电流可以产生相应的电磁力以驱动漏电保护开关300执行脱扣动作或闭合动作。

由于来自整流器600的输入电压可能出现不在阈值电压范围内的情况，故在驱动单元400使来自整流器600的驱动电流流过线圈500的情况下，本公开进一步设置了电压保护电路100。通过电压保护电路100，在输入电压在阈值电压范围外时，可以关断线圈500所在的电路，使线圈不经历来自整流器600的输入电压，从而可以对线圈500起到保护作用。

此外，感测单元900可以感测流过供电线路的火线L和零线N的电流，这种电流感测结果可以帮助判断电气系统10中的是否发生了漏电或接地短路。DC-DC电源700可以通过整流器600耦合到供电线路以获取电力并且为漏电保护装置中的有源器件供电。应理解，DC-DC电源700可以被替换为其他类型的供电单元，以便为器件供电。例如，控制器800可以由DC-DC电源700供电。在本文中，控制器800可以是具有计算和处理能力的控制设备或处理设备，例如微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)或数字信号处理器(Digital SignalProcessor,DSP)。此外，控制器800也可以以其他形式来实现，例如，以模拟电路和/或数字电路的电路形式来实现、或者以上述多种形式的组合来实现。

为了更清楚地描述本公开的思想，现将参照图3描述电压保护电路100的具体细节。图3示出了根据本公开的第一实施例的电压保护电路100的示意电路图。应理解，图3示出的电压保护电路100是过压保护电路。

如图3所示，作为过压保护电路的电压保护电路100可以包括第一分压单元110、第二分压单元120、第一开关单元Q1和第二开关单元Q2。第一开关单元Q1可以是三极管，其包括基极b、发射极e和集电极c。第二开关单元Q2可以是场效应管，其包括栅极g、源极s和漏极d。在图3中，第一开关单元Q1的基极b和发射极e处分别设置有两个分压单元，其中第一分压单元110的第一分压节点N1被耦合至第一开关单元Q1的基极b，并且第二分压单元120的第二分压节点N2被耦合至第一开关单元Q1的发射极e。第二开关单元Q2的栅极g被耦合至第一开关单元Q1的集电极c，并且第二开关单元Q2可以通过源极s或者漏极d进一步与线圈500串联耦合。此外，第一分压单元110与第二分压单元120中的一个分压单元包括电阻器与稳压二极管，并且第一分压单元110与第二分压单元120中的另一分压单元包括电阻器。

通过上述布置，本公开的实施例可以利用两个分压单元的分压机制不同，在输入电压Vin达到某个阈值电压时改变第一开关单元Q1的基极b和发射极e处的电压的大小关系。具体地，在图3示出的实施例中，第一分压单元110可以包括第一电阻器R1与稳压二极管ZD，并且第二分压单元120可以包括第二电阻器R2与第三电阻器R3。第一分压节点N1位于第一电阻器R1与稳压二极管ZD之间，第二分压节点N2位于第二电阻器R2与第三电阻器R3之间。此外，第二开关单元Q2可以通过源极s或漏极d与用于脱扣器的线圈500串联。

通过实现上述实施例的电路布置，输入电压Vin可以通过第一电阻器R1与稳压二极管ZD分压到第一开关单元Q1的基极b，并且通过第二电阻器R2与第三电阻器R3分压到第一开关单元Q1的发射极e。由于稳压二极管ZD具有固定的分压值V_ZD，第一开关单元Q1的基极b处的电压Vb＝Vin-V_ZD。相应地，第一开关单元Q1的发射极e处的电压Ve＝Vin×R2/(R2+R3)。

通过设定第一电阻器R1、第二电阻器R2和第三电阻器R3的阻值以及稳压二极管ZD的分压值，可以确定输入电压Vin的第一阈值电压。在输入电压Vin低于第一阈值电压(即，正常供电条件)的情况下，发射极e处的电压Ve高于基极b处的电压Vb，此时第一开关单元Q1导通。进而，第二开关单元Q2的栅极g经电阻器R4得电，从而使第二开关单元Q2导通。此时，与第二开关单元Q2串联耦合的线圈500可以在驱动单元400的驱动下工作。具体地，在某些实施例中，第一分压单元110与第二分压单元120可以被配置为：在线圈500被驱动为处于工作状态的情况下，在电压保护电路100的输入电压Vin小于第一阈值电压时，第一分压节点N1处的电压(即，基极b处的电压Vb)低于第二分压节点N2处的电压(即，发射极e处的电压Ve)，使得第一开关单元Q1导通并且栅极g处的电压为经分压的输入电压，从而使得第二开关单元Q2导通。

而当输入电压Vin上升时，由于第二电阻器R2和第三电阻器R3的分压作用，使得发射极e处的电压Ve的上升幅度低于基极b处的电压Vb，当输入电压Vin上升到第一阈值电压时，发射极e处的电压Ve会反过来低于基极b处的电压Vb，则第一开关单元Q1关断。具体地，在某些实施例中，第一分压单元110与第二分压单元120可以被配置为：在线圈500被驱动为处于工作状态的情况下，在电压保护电路100的输入电压Vin大于第一阈值电压时，第一分压节点N1处的电压(即，基极b处的电压Vb)高于第二分压节点N2处的电压(即，发射极e处的电压Ve)，使得第一开关单元Q1关断并且栅极g处的电压为低电平，从而使得第二开关单元Q2关断。第二开关单元Q2关断使得与之串联耦合的线圈500的供电回路断开，从而对线圈500起到过压保护的作用。

图4示出了根据本公开的第一实施例的用于高压脱扣器场景的电压保护电路100的波形图。在图4中，横坐标表示时间，单位为ms，纵坐标为电压，单位为V。如图4所示，V_{in_DC}表示输入电压经整流的波形，V_coil表示线圈500处的电压的波形，V_D表示第二开关单元Q2的漏极处的电压的波形，V_Ctrl表示驱动单元400的控制信号的波形。

具体地，当控制器800基于感测单元900的感测结果确定诸如漏电的事件发生时，需要线圈500工作以使高压脱扣器完成脱扣动作，此时，控制器800可以向驱动单元400发送控制信号。如图4所示，V_Ctrl保持高电平至35ms。换言之，如果输入电压一直处于阈值电压范围内，则线圈500会在该35ms内处于工作状态。然而，输入电压Vin可能存在超出第一阈值电压的情况。如图4所示，V_{in_DC}存在超出阈值电压(530V)的部分。由于图3所示的电压保护电路100的布置，在V_{in_DC}超出阈值电压时，第二开关单元Q2会在此时关断，即，V_D会在V_{in_DC}超出阈值电压时变为低电平。由此，V_coil会在此时变为低电平，即，线圈500不工作。以此方式，可以在输入电压超出阈值电压时快速关断线圈500的工作回路，从而对线圈500起到保护作用，保证高压脱扣器的正常运行。

应理解，对于上述高压脱扣器而言，由于电压保护电路100工作可能导致线圈500在一段时间内不工作，故可能存在高压脱扣器没有成功脱扣导致的安全隐患。为此，需要考虑第一阈值电压的设定。作为示例，这个设定的阈值电压需要保证在线圈500工作时，阈值以下的输入电压在任何情况下都可以使脱扣单元稳定脱扣。换言之，需要保证输入电压在第一阈值电压以下的阶段所产生的能量(即，执行脱扣动作的能量)大于线圈最小工作电压时的能量。图5示出了根据本公开的第一实施例的电压保护电路的能量图。

如图5所示，S1可以用于表示输入电压从时间T1到T2期间所产生的能量，S2可以用于表示线圈500的最小工作电压从时间T1到T3期间所产生的能量。应理解，在图5中，S2的部分面积被S1遮挡，实际上S2与S1均是从时间T1开始积累能量。为了保证高压脱扣器可以正常工作，需要保证电压保护电路100的输入电压Vin在小于第一阈值电压期间产生的能量S1大于线圈500的最小工作电压产生的能量S2。换言之，本公开的高压脱扣器的电压保护电路的设置需要满足如下条件。

Vin表示输入电压，Vmin表示线圈500能够工作的最小工作电压，I表示相应的电流，t表示时间。

通过以上实施例，通过简单、可靠的电路设计实现对高压脱扣器的过压保护，使电力系统更加稳定、安全。

与高压脱扣器场景对应地，图6示出了根据本公开的第一实施例的用于低压脱扣器场景的电压保护电路100的波形图。与图4类似地，图6中的横坐标表示时间，单位为ms，纵坐标为电压，单位为V，并且V_{in_DC}表示输入电压经整流的波形，V_coil表示线圈500处的电压的波形，V_D表示第二开关单元Q2的漏极处的电压的波形，V_Ctrl表示驱动单元400的控制信号的波形。

具体地，当控制器800基于感测单元900的感测结果确定诸如漏电的事件发生时，需要线圈500工作以使低压脱扣器完成脱扣动作，此时，控制器800可以向驱动单元400发送控制信号。如图6所示，V_Ctrl保持高电平至35ms。然而，作为示例，当过压阈值电压被设置为13V时，由于V_{in_DC}为18V，超过过压阈值电压，故线圈500产生的脱扣力更大，脱扣的动作会更快完成，同时如果线圈一直持续工作，则可能导致线圈烧毁。因此，可以通过设置RC电路来只让线圈500工作15ms，在该15ms期间足够使脱扣器完成脱扣动作。而剩余的20ms，线圈500可以停止工作。因此，图6中的V_coil和V_Ctrl均是在第15ms之后变为低电平。具体地，图3中的第一电阻器R1、第三电阻器R3和与第三电阻器R3并联连接的电容器C可以组成RC电路，用于缩短线圈500的工作时间。以此方式，可以在输入电压处于阈值电压范围之外时减少线圈500的工作时间，从而对线圈500起到保护作用，保证低压脱扣器的正常运行。

应理解，在一些实施例中，除了如图3所示的作为过压保护电路的电压保护电路100，图2中的电压保护电路100还可以被替换为作为欠压保护电路的电压保护电路200。图7示出了根据本公开的第二实施例的电压保护电路200的示意电路图。

如图3所示，作为过压保护电路的电压保护电路200可以包括第一分压单元210、第二分压单元220、第一开关单元Q1和第二开关单元Q2。第一开关单元Q1可以是三极管，其包括基极b、发射极e和集电极c。第二开关单元Q2可以是场效应管，其包括栅极g、源极s和漏极d。在图7中，第一开关单元Q1的基极b和发射极e处分别设置有两个分压单元，其中第一分压单元210的第一分压节点N1被耦合至第一开关单元Q1的基极b，并且第二分压单元220的第二分压节点N2被耦合至第一开关单元Q1的发射极e。第二开关单元Q2的栅极g被耦合至第一开关单元Q1的集电极c，并且第二开关单元Q2可以通过源极s或者漏极d进一步与线圈500串联耦合。

具体地，在图7示出的实施例中，第一分压单元210可以包括第一电阻器R1与第二电阻器R2，并且第二分压单元220可以包括稳压二极管ZD与第三电阻器R3。第一分压节点N1位于第一电阻器R1与第二电阻器R2之间，第二分压节点N2位于稳压二极管ZD与第三电阻器R3之间。此外，第二开关单元Q2可以通过源极s或漏极d与用于脱扣器的线圈500串联。

通过实现上述实施例的电路布置，输入电压Vin可以通过第一电阻器R1与第二电阻器R2分压到第一开关单元Q1的基极b，并且通过稳压二极管ZD与第三电阻器R3分压到第一开关单元Q1的发射极e。第一开关单元Q1的基极b处的电压Vb＝Vin×R2/(R1+R2)。此外，由于稳压二极管ZD具有固定的分压值V_ZD，第一开关单元Q1的发射极e处的电压Ve＝Vin-V_ZD。

通过设定第一电阻器R1、第二电阻器R2和第三电阻器R3的阻值以及稳压二极管ZD的分压值，可以确定输入电压Vin的第二阈值电压。在输入电压Vin高于第二阈值电压(即，正常供电条件)的情况下，发射极e处的电压Ve高于基极b处的电压Vb，此时第一开关单元Q1导通。进而，第二开关单元Q2的栅极g经电阻器R4得电，从而使第二开关单元Q2导通。此时，与第二开关单元Q2串联耦合的线圈500可以在驱动单元400的驱动下工作。具体地，在某些实施例中，第一分压单元210与第二分压单元220可以被配置为：在线圈500被驱动为处于工作状态的情况下，在电压保护电路200的输入电压Vin大于第二阈值电压时，第一分压节点N1处的电压(即，基极b处的电压Vb)低于第二分压节点N2处的电压(即，发射极e处的电压Ve)，使得第一开关单元Q1导通并且栅极g处的电压为经分压的输入电压，从而使得第二开关单元Q2导通。

而当输入电压Vin下降时，发射极e处的电压Ve的下降幅度高于基极b处的电压Vb，当输入电压Vin下降到第二阈值电压时，发射极e处的电压Ve会反过来低于基极b处的电压Vb，则第一开关单元Q1关断。具体地，在某些实施例中，第一分压单元210与第二分压单元220可以被配置为：在线圈500被驱动为处于工作状态的情况下，在电压保护电路200的输入电压Vin小于第二阈值电压时，第一分压节点N1处的电压高于第二分压节点N2处的电压，使得第一开关单元Q1关断并且栅极g处的电压为低电平，使得第二开关单元Q2关断。第二开关单元Q2关断使得与之串联耦合的线圈500的供电回路断开，从而对线圈500起到欠压保护的作用，避免了脱扣器的误操作。

图8示出了根据本公开的第二实施例的用于高压脱扣器场景的电压保护电路200的波形图。图8中的横坐标、纵坐标、V_{in_DC}、V_coil、V_D、V_Ctrl的含义与图4相同。

具体地，当控制器800基于感测单元900的感测结果确定诸如漏电的事件发生时，需要线圈500工作以使高压脱扣器完成脱扣动作，此时，控制器800可以向驱动单元400发送控制信号。如图8所示，V_Ctrl保持高电平至35ms。换言之，如果输入电压一直处于阈值电压范围内，则线圈500会在该35ms内处于工作状态。然而，输入电压Vin可能存在低于第二阈值电压的情况。如图8所示，V_{in_DC}存在低于阈值电压(200V)的部分。由于图7所示的电压保护电路200的布置，在V_{in_DC}低于阈值电压时，第二开关单元Q2会在此时关断，即，V_D会在V_{in_DC}超出阈值电压时变为低电平。由此，V_coil会在此时变为低电平，即，线圈500不工作。以此方式，可以在输入电压低于阈值电压时快速关断线圈500的工作回路，从而对线圈500起到保护作用，避免了脱扣器的误操作。

在某些实施例中，电压保护电路200的输入电压Vin的第二阈值电压可以与线圈的额定工作电压相关联。具体地，设定的阈值电压需要保证线圈要求的额定工作电压的下限也能正常工作。作为示例，第二阈值电压可以设置为额定电压的0.85倍。

如前所述，无论是图3中的电压保护电路100还是图7中的电压保护电路200，用于脱扣器的驱动单元400与线圈500和第二开关单元Q2均是串联连接，并且驱动单元400被配置为接收来自控制器800的控制信号。

应当理解，尽管在上文的详细描述中提及了设备的若干装置或子装置，但是这种划分仅仅是示例性而非强制性的。实际上，根据本公开的实施例，上文描述的两个或更多装置的特征和功能可以在一个装置中具体化。反之，上文描述的一个装置的特征和功能可以进一步划分为由多个装置来具体化。

通过以上描述和相关附图中所给出的教导，这里所给出的本公开的许多修改形式和其它实施方式将被本公开相关领域的技术人员所意识到。因此，所要理解的是，本公开的实施方式并不局限于所公开的具体实施方式，并且修改形式和其它实施方式意在包括在本公开的范围之内。此外，虽然以上描述和相关附图在部件和/或功能的某些示例组合形式的背景下对示例实施方式进行了描述，但是应当意识到的是，可以由备选实施方式提供部件和/或功能的不同组合形式而并不背离本公开的范围。就这点而言，例如，与以上明确描述的有所不同的部件和/或功能的其它组合形式也被预期处于本公开的范围之内。虽然这里采用了具体术语，但是它们仅以一般且描述性的含义所使用而并非意在进行限制。

Claims (12)

1.一种电压保护电路(100，200)，其特征在于，包括：

第一开关单元(Q1)，包括基极(b)、发射极(e)和集电极(c)；

第一分压单元(110，210)，包括第一分压节点(N1)，所述第一分压节点(N1)被耦合至所述第一开关单元(Q1)的所述基极(b)；

第二分压单元(120，220)，包括第二分压节点(N2)，所述第二分压节点(N2)被耦合至所述第一开关单元(Q1)的所述发射极(e)；以及

第二开关单元(Q2)，包括栅极(g)、源极(s)和漏极(d)，所述栅极(g)被耦合至所述第一开关单元(Q1)的所述集电极(c)，

其中所述第一分压单元(110，210)与所述第二分压单元(120，220)中的一个分压单元包括电阻器与稳压二极管，并且所述第一分压单元(110，210)与所述第二分压单元(120，220)中的另一分压单元包括电阻器。

2.根据权利要求1所述的电压保护电路(100)，其特征在于，第一分压单元(110)包括第一电阻器(R1)与稳压二极管(ZD)，并且所述第二分压单元(120)包括第二电阻器(R2)与第三电阻器(R3)，所述第一分压节点(N1)位于所述第一电阻器(R1)与所述稳压二极管(ZD)之间，所述第二分压节点(N2)位于所述第二电阻器(R2)与所述第三电阻器(R3)之间，所述第二开关单元(Q2)通过所述源极(s)或所述漏极(d)与用于脱扣器的线圈(500)串联。

3.根据权利要求2所述的电压保护电路(100)，其特征在于，所述第一分压单元(110)与所述第二分压单元(120)被配置为：在所述线圈被驱动为处于工作状态的情况下，在所述电压保护电路(100)的输入电压小于第一阈值电压时，所述第一分压节点(N1)处的电压低于所述第二分压节点(N2)处的电压，使得所述第一开关单元(Q1)导通并且所述栅极(g)处的电压为经分压的输入电压，从而使得所述第二开关单元(Q2)导通。

4.根据权利要求2所述的电压保护电路(100)，其特征在于，所述第一分压单元(110)与所述第二分压单元(120)被配置为：在所述线圈被驱动为处于工作状态的情况下，在所述电压保护电路(100)的输入电压大于第一阈值电压时，所述第一分压节点(N1)处的电压高于所述第二分压节点(N2)处的电压，使得所述第一开关单元(Q1)关断并且所述栅极(g)处的电压为低电平，使得所述第二开关单元(Q2)关断。

5.根据权利要求2所述的电压保护电路(100)，其特征在于，所述电压保护电路(100)的输入电压在小于第一阈值电压期间产生的能量大于所述线圈(500)的最小工作电压产生的能量。

6.根据权利要求2所述的电压保护电路(100)，其特征在于，所述电压保护电路(100)还包括：

RC电路，由所述第一电阻器(R1)、第三电阻器(R3)和与所述第三电阻器(R3)并联连接的电容器(C)组成，用于缩短所述线圈的工作时间。

7.根据权利要求1所述的电压保护电路(200)，其特征在于，第一分压单元(210)包括第一电阻器(R1)与第二电阻器(R2)，并且所述第二分压单元(220)包括稳压二极管(ZD)与第三电阻器(R3)，所述第一分压节点(N1)位于所述第一电阻器(R1)与所述第二电阻器(R2)之间，所述第二分压节点(N2)位于所述稳压二极管(ZD)与所述第三电阻器(R3)之间，所述第二开关单元(Q2)通过所述源极(s)或所述漏极(d)与用于脱扣器的线圈串联。

8.根据权利要求7所述的电压保护电路(200)，其特征在于，所述第一分压单元(210)与所述第二分压单元(220)被配置为：在所述线圈被驱动为处于工作状态的情况下，在所述电压保护电路(200)的输入电压大于第二阈值电压时，所述第一分压节点(N1)处的电压低于所述第二分压节点(N2)处的电压，使得所述第一开关单元(Q1)导通并且所述栅极(g)处的电压为经分压的输入电压，从而使得所述第二开关单元(Q2)导通。

9.根据权利要求7所述的电压保护电路(200)，其特征在于，所述第一分压单元(210)与所述第二分压单元(220)被配置为：在所述线圈被驱动为处于工作状态的情况下，在所述电压保护电路(200)的输入电压小于第二阈值电压时，所述第一分压节点(N1)处的电压高于所述第二分压节点(N2)处的电压，使得所述第一开关单元(Q1)关断并且所述栅极(g)处的电压为低电平，使得所述第二开关单元(Q2)关断。

10.根据权利要求7所述的电压保护电路(200)，其特征在于，所述电压保护电路(200)的输入电压的第二阈值电压与所述线圈的额定工作电压相关联。

11.根据权利要求2或7所述的电压保护电路(100，200)，其特征在于，用于所述脱扣器的驱动单元(400)与所述线圈(500)和所述第二开关单元(Q2)串联连接，并且所述驱动单元(400)被配置为接收来自控制器(800)的控制信号。

12.一种漏电保护装置，其特征在于，包括：

漏电保护开关(300)和驱动单元(400)，所述漏电保护开关(300)适于被串联耦合到供电线路中，并且由所述驱动单元(400)驱动执行脱扣动作或闭合动作；

根据权利要求1至11中任一项所述的电压保护电路(100，200)；以及

线圈(500)，所述线圈(500)被耦合至所述第二开关单元(Q2)的所述源极(s)或所述漏极(d)，

其中所述驱动单元(400)被耦合至所述线圈(500)，被配置为响应于来自控制器(800)的控制信号将所述线圈(500)驱动为处于工作状态。