CN2586277Y - 集成电路漏电保护器 - Google Patents

Abstract

本实用新型是解决现公开专利和市场中以机械动作为主的漏电保护装置的安全可靠性问题。漏电保护部分设有由市电两根火、零主线穿过的零序互感器产生信号送入运放集成电路，逻辑触发器以及光电耦合器和双向可控硅形成的对用电器供电电路。当漏电电流出现，经上述集成电路控制可控硅截止，停止供电，以达到保护目的。保护器设有检测按钮，漏电和复位显示、复位按钮等。检测漏电电流可调，灵敏度可达mA级，远低于安全用电规定，响应时间远低于0.1S，可迅速保护用电设备和人身安全。对危险性高的电器(如电热水器和野外作业)也无虞触电危险，不仅安全和可靠性大大提高，且系统集成度高，体积小，便于安装以及和不同电路板集成，极大的降低了成本。

Description

集成电路漏电保护器

(一)技术领域：本实用新型属于基本电气元件中的紧急保护装置(H01H)或线路连接器(H01R)。

(二)背景技术：中国专利公开了有关漏电保护装置的部分专利文献如下：①漏电保护插头(座)(ZL01260771.1)；②全能漏电保护插头(ZL01257288.8)；③带漏电保护装置的转换型插座(ZL01237580.2)；④漏电保护插座(ZL00250313.1)；⑤分体式带漏电保护电源线(ZL98234708.1)；⑥漏电脱扣器(ZL96237340.0)；⑦显示通漏电安全插座(ZL87200165)；⑧漏电保护报警电源插座(ZL86208691)；⑨具有漏电保护功能的接插件(ZL85203035)。

上述公开专利和现在市场上销售的漏电保护装置，其共同之处均是以机械动作式为主，各有不同的优缺点：有的是以漏电保护电流感应灵敏度见长，有的则是以漏电保护动作响应速度快见长，但是多是以机械动作式为主，机械结构复杂从而影响了安全可靠性；在漏电信号检测和分析上基本都采用专用IC，使用电子与机械的结合达到漏电保护功能，由此而形成的结构约束和成本约束过多。

(三)发明内容：本实用新型的任务即是要解决现有以机械动作为主的漏电保护装置结构缺陷产生的安全可靠性问题。其技术方案如下：集成电路漏电保护器，包括电路板14、输入接线端1、输出接线端2、直流电源电路11及漏电保护部分，其特征是漏电保护部分由零序互感器4、顺次连接运放集成电路5、逻辑集成电路6、对外供电控制和开关电路7组成；输入接线端1引进的火线和零线两根主线一路与直流电源电路11连接；另一路经对外供电控制和开关电路7和零序互感器4与输出接线端2连接；设阻容电路或电感电路12接运放集成电路5；设复位电路10与逻辑集成电路6连接。本专利还设有测试电路、漏电或复位的显示电路、断电复位电路等。对外供电控制和开关电路7可采用含光电耦合器和双向可控硅的电路，也可以采用放大电路和继电器电路组成。本实用新型的有益效果如下：本专利设计采用运算放大集成电路芯片和逻辑触发器数字集成电路芯片进行漏电信号的分析整形和处理，采用纯电路实现漏电保护动作的实现，使产品集成化程度得到了极大地提高，不仅仅能够在很小的体积状态下实现系统集成，而且还可以在此基础上进一步制成功能化集成电路芯片，安全性和稳定性得到了增强，其漏电电流只要高于设定值(其灵敏度最高可达mA级)就可以使电路在不到0.1S的时间内断开，更易于广泛使用于家用电器安全防护，使您和您的家人得到贴身保护。其具体效果和优点如下：

1)检测漏电电流的灵敏度可调，可以达到mA级，远远低于安全用电规定的漏电防护标准；

2)响应时间快，远低于0.1S，能够对用电器具和人身安全及时保护，特别是针对安装于低处的用电器具或电源插座，更能使用户放心使用而不必担心儿童用电安全；

3)危险性较高的用电器具(如热水器和野外作业等)使用该设计，可以尽管放心使用，无虞触电危险；

4)系统集成度高，体积小，便于安装和与不同电路板集成设计；

5)能够在此基础上开发设计单一的漏电保护集成电路芯片，极大地降低成本，提高可靠性。

(四)附图说明

图1.本实用新型原理方框图

图2.本实用新型电路板示意图

图3.本实用新型电路图

(五)具体实施方式：

见图1、图2，输入接线端1外端与市电交流220V连接，输出接线端2外端与用电器电源端连接，14为电路板。见图1、图3，直流电源电路11由电阻限流分压，二极管整流以及稳压电路等组成，将由输入接线端1的11端引入的交流市电变为稳定直流电源，给电路5、6、7供电。输入接线端1，引进交流电的另一路经过电路7的双向可控硅Q_7.1和Q_7.2的输入输出极后再经过零序互感器4与输出接线端2的端子21连接，作为用电器的供电电源。

见图3，在通过零序互感器4的两根主线隔零序互感器两端4₁和2₁上跨接由检测按钮K₃和检测电阻R₃组成的检测电路3。电阻R₃电阻值的选取为当此按钮按下后流经电阻电流为漏电保护应该能产生动作的最小电流值，例如R₃为25K时，检测漏电电流为10mA，而此时的保护电路应能产生动作，切断电流，漏电指示灯亮。运放集成电路5是由两个运算放大器5.1和5.2组成，这里采用型号为358的双单电源通用运算放大器。运放5.1两输入端接零序互感器4，运放5.2的输出端接触发器6.1和6.2的CLK端。运放5.1同相输入和运放5.2的反相输入端5₁₁处与直流电源电路11连接，D₁₁为稳压管，基准电压为3.6V。运放电路中设置了拉低电容C₁₂和电阻R₁₂组成阻容电路12，与运放5.1输出端5₁₂连接。逻辑集成电路6由两个逻辑触发器6.1和6.2组成的负沿触发数字集成电路，7473双J-K触发器。设由复位按钮K₁₀和电阻R₁₀组成的复位电路10，它与电路6中触发器6.1和6.2的CD端连接。对外供电控制和开关电路7由含两个光电耦合器U_7.1和U_7.2形成的对外供电控制电路和对应的含两个双向可控硅Q_7.1和Q_7.2形成的对外供电开关电路组成。R_7.1、R_7.2、R_7.3、R_7.4为限流电阻。设由发光二极管D₈和电阻R₈组成的复位显示电路8，它与电路6中触发器6.1的Q端连接。设由发光二极管D₉和电阻R₉组成的复位显示电路9，它与电路6中触发器6.2的Q端连接。设电容C₁₃和电阻R₁₃组成断电复位电路13与电路6中触发器6.1和6.2的CD端连接，当保护器断电时，此电路可以保证电路复位可靠。

工作过程：当用电系统没有漏电时，穿过零序互感器4的两根主线(火线与中线)电流平衡，零序互感器4无信号发出，主电路连通，输出接线端2向用户用电器供电。当系统发生漏电时，零序互感器4发出信号输入到运放电路5，电路12将运放电路5.1的输出交变信号电平拉低于基准电压V＝3。6V时，运放5.2输出低电平，触发器6.1和6.2的 Q端输出低电平，光电耦合器U_7.1和U_7.2不导通，双向可控硅Q_7.1和Q_7.2截止，主电路断开，漏电指示灯D₉亮。漏电故障排除后，按复位按钮，触发器复位，复位指示灯D₈亮， Q端输出高电平，光电耦合器U_7.1和U_7.2导通，双向可控硅Q_7.1和Q_7.2导通，主电路正常工作，向用电器供电。

Claims (8)

1.集成电路漏电保护器，包括电路板(14)、输入接线端(1)、输出接线端(2)、直流电源电路(11)、漏电保护部分，其特征是漏电保护部分由零序互感器(4)、顺次连接运放集成电路(5)、逻辑集成电路(6)、对外供电控制和开关电路(7)组成；输入接线端(1)引进的火线和零线两根主线，一路与直流电源电路(11)连接；另一路经电路(7)和零序互感器(4)与输出接线端(2)连接；设阻容电路或电感电路(12)接运放集成电路(5)；设复位电路(10)与逻辑集成电路(6)连接。

2.按权利要求1所述保护器，其特征是运放集成电路(5)是由两个运算放大器(5.1)和(5.2)组成，采用双单电源通用运算放大器。

3.按权利要求1所述保护器，其特征是逻辑集成电路(6)由两个逻辑触发器(6.1)和(6.2)组成的负沿触发器数字集成电路。

4.按权利要求1所述保护器，其特征是对外供电控制和开关电路(7)由含两个光电耦合器U_7.1和U_7.2形成的对外供电控制电路和含两个双向可控硅Q_7.1和Q_7.2形成的对外供电开关电路组成；或者采用放大电路和继电器组成电路(7)。

5.按权利要求1所述保护器，其特征是在通过零序互感器(4)的两根主线隔零序互感器两端(4₁)和(2₁)上跨接由检测按钮K₃和检测电阻R₃组成的检测电路(3)。

6.按权利要求1所述保护器，其特征是设由发光二极管D₈和电阻R₈组成的复位显示电路(8)与逻辑集成电路(6)连接。

7.按权利要求1所述保护器，其特征是设由发光二极管D₉和电阻R₉组成的漏电显示电路(9)与逻辑集成电路(6)连接。

8.按权利要求1所述保护器，其特征是设电容C₁₃和电阻R₁₃组成的断电复位电路(13)与逻辑集成电路(6)连接。

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