漏電檢測電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種漏電檢測電路，包括：直流電源，處理器，第一隔離開關(guān)，第二隔離開關(guān)，第三隔離開關(guān)，隔離運算放大器和電阻；直流電源的輸出正端連接電阻的一端，輸出負(fù)端通過第一隔離開關(guān)連接待測設(shè)備機(jī)殼，同時還連接隔離運算放大器的反相輸入端，電阻的另一端連接隔離運算放大器的同相輸入端，同時還通過第二隔離開關(guān)連接待測設(shè)備電源的輸出正端，以及通過第三隔離開關(guān)連接待測設(shè)備電源的輸出負(fù)端，第一隔離開關(guān)、第二隔離開關(guān)、第三隔離開關(guān)的控制端和隔離運算放大器的輸出端均連接處理器，處理器連接待測設(shè)備電源開關(guān)控制電路。該漏電檢測電路可在待測設(shè)備上電后、待測設(shè)備啟動前預(yù)先檢測判斷是否漏電，安全性高，可靠性高。
【專利說明】漏電檢測電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于漏電檢測領(lǐng)域，更具體地，涉及一種漏電檢測電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在開關(guān)電源領(lǐng)域中，尤其是輸出高壓的電源，出于保證設(shè)備與使用人員的安全等原因，對漏電流有嚴(yán)格限制，有些設(shè)備要求在設(shè)備每次開機(jī)前應(yīng)進(jìn)行漏電檢測。
[0003]目前漏電流檢測主要采用兩種方法:第一種是依靠漏電流傳感器，將輸出正、負(fù)兩根母線穿過漏電流傳感器，若流過兩母線上的電流不相等，則認(rèn)為存在漏電。此方法存在如下缺陷:(1)受溫度影響較大，在高、低溫條件下，檢測誤差較大；(2)只能在設(shè)備開機(jī)后在線檢測，無法在設(shè)備開機(jī)之前預(yù)先測試并判斷；(3)設(shè)備體積較大，安裝不便。
[0004]第二種是采用兆歐表，測絕緣電阻。測試時需要隨時攜帶儀表且需人工手動調(diào)節(jié)儀表，一般只適用于產(chǎn)品出廠檢驗，不能滿足電源每次開機(jī)之前自動檢測漏電流的要求。
[0005]另外，目前還有一些漏電檢測電路，但均沒有與被測電源有效隔離，因開關(guān)電源設(shè)備在檢驗、試驗過程中均要求測試絕緣強(qiáng)度，其測試電壓較高，未隔離時會導(dǎo)致漏電檢測電路在測試絕緣強(qiáng)度時損壞失效，同時由于其不隔離，該部分電路一旦失效，可能導(dǎo)致整個電源無法正常工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實用新型提供了一種漏電檢測電路，可在待測設(shè)備上電后、待測設(shè)備啟動前預(yù)先檢測并判斷是否漏電，且電路單元體積小，安全性高，與待測設(shè)備電源電路隔離，可靠性高，受溫度影響小。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，按照本實用新型的一個方面，提供了一種漏電檢測電路，其特征在于，包括:直流電源，處理器，第一隔離開關(guān)，第二隔離開關(guān)，第三隔離開關(guān)，隔離運算放大器和電阻；所述直流電源的輸出正端連接所述電阻的一端，輸出負(fù)端通過所述第一隔離開關(guān)連接待測設(shè)備機(jī)殼，同時還連接所述隔離運算放大器的反相輸入端，所述電阻的另一端連接所述隔離運算放大器的同相輸入端，同時還通過所述第二隔離開關(guān)連接待測設(shè)備電源的輸出正端，以及通過所述第三隔離開關(guān)連接待測設(shè)備電源的輸出負(fù)端，所述第一隔離開關(guān)、所述第二隔離開關(guān)、所述第三隔離開關(guān)的控制端和所述隔離運算放大器的輸出端均連接所述處理器，所述處理器連接待測設(shè)備電源開關(guān)控制電路。
[0008]優(yōu)選地，所述漏電檢測電路還包括第一二極管和第二二極管，所述第一二極管的陽極連接所述電阻，陰極連接所述第二隔離開關(guān)，所述第二二極管的陽極連接所述電阻，陰極連接所述第三隔離開關(guān)。
[0009]優(yōu)選地，所述處理器包括控制單元、比較單元和計算單元；所述計算單元連接所述比較單元，用于將預(yù)定的閾值絕緣電阻轉(zhuǎn)換為閾值電壓送入所述比較單元；所述比較單元分別連接所述控制單元、所述計算單元以及所述隔離運算放大器的輸出端，用于將所述隔離運算放大器輸出的檢測電壓與閾值電壓比較，判定待測設(shè)備是否漏電；所述控制單元連接所述第一隔離開關(guān)、所述第二隔離開關(guān)和所述第三隔離開關(guān)的控制端、所述比較單元以及待測設(shè)備電源開關(guān)機(jī)控制電路，用于在待測設(shè)備上電時，禁止待測設(shè)備電源啟動待測設(shè)備，在漏電檢測時，控制所述第一隔離開關(guān)、所述第二隔離開關(guān)和所述第三隔離開關(guān)的導(dǎo)通和截止，根據(jù)所述比較單元的漏電檢測結(jié)果，控制待測設(shè)備電源開關(guān)控制電路，禁止待測設(shè)備電源啟動待測設(shè)備并發(fā)出報警信號或允許待測設(shè)備電源啟動待測設(shè)備。
[0010]優(yōu)選地，所述處理器還包括控制單元、比較單元和計算單元；所述計算單元連接所述隔離運算放大器的輸出端和所述比較單元，根據(jù)所述隔離運算放大器輸出的檢測電壓計算得到對應(yīng)的檢測電阻，將檢測電阻送至所述比較單元；所述比較單元連接所述計算單元和所述控制單元，將所述計算單元計算的檢測電阻與預(yù)定的閾值絕緣電阻比較，判定待測設(shè)備是否漏電；所述控制單元連接所述第一隔離開關(guān)、所述第二隔離開關(guān)和所述第三隔離開關(guān)的控制端、所述比較單元以及待測設(shè)備電源開關(guān)機(jī)控制電路，用于在待測設(shè)備上電時，禁止待測設(shè)備電源啟動待測設(shè)備，在漏電檢測時，控制所述第一隔離開關(guān)、所述第二隔離開關(guān)和所述第三隔離開關(guān)的導(dǎo)通和截止，根據(jù)所述比較單元的漏電檢測結(jié)果，控制待測設(shè)備電源開關(guān)控制電路，禁止待測設(shè)備電源啟動待測設(shè)備并發(fā)出報警信號或允許待測設(shè)備電源啟動待測設(shè)備。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述直流電源為AC-DC電源模塊或電池。
[0012]優(yōu)選地，所述處理器為單片機(jī)。
[0013]總體而言，通過本實用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型主要利用與待測設(shè)備電源獨立的低壓直流電源，基于電阻分壓原理，將待測設(shè)備電源輸出正端或輸出負(fù)端與待測設(shè)備機(jī)殼之間的絕緣電阻與已知電阻串聯(lián)分壓，當(dāng)絕緣電阻為無窮大時，檢測電壓即為直流電源輸出電壓，當(dāng)絕緣電阻不為無窮大時，檢測電壓值就會下降，根據(jù)檢測電壓計算出絕緣電阻，與預(yù)定的閾值絕緣電阻比較，判定待測設(shè)備是否漏電，或?qū)z測電壓與由預(yù)定的閾值絕緣電阻轉(zhuǎn)換得到的閾值電壓比較，判定待測設(shè)備是否漏電。
[0014]具體地說，本實用新型的漏電檢測電路具有以下有益效果:
[0015]1、使用與待測設(shè)備電源獨立的直流電源，在待測設(shè)備上電后，待測設(shè)備啟動前即進(jìn)行漏電檢測，預(yù)先判斷啟動后漏電流是否滿足要求以決定是否允許待測設(shè)備電源啟動待測設(shè)備。
[0016]2、使用直流電源提供不漏電時的基準(zhǔn)電壓，為低電壓檢測，與傳統(tǒng)漏電流傳感器相比，對人員與設(shè)備的安全性更高。
[0017]3、使用了隔離開關(guān)、隔離運算放大器等，使完成檢測后本漏電檢測電路與待測設(shè)備電源及待測設(shè)備完全隔離，不影響待測設(shè)備的正常工作，可靠性高。
[0018]4、使用了二極管，利用二極管的單向?qū)щ娦?，防止漏電檢測電路因待測設(shè)備電源關(guān)機(jī)后立即重新上電形成瞬間短路被損壞，提高可靠性。
[0019]5、電路結(jié)構(gòu)簡單，單元體積小，所使用器件中無溫度敏感器件，檢測結(jié)果受溫度變化影響小。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型的一個實施例的漏電檢測電路示意圖；
[0021]圖2是本實用新型的另一個實施例的漏電檢測電路示意圖；[0022]圖3是本實用新型的又一個實施例的漏電檢測電路示意圖；
[0023]圖4是本實用新型實施例的隔離開關(guān)動作時序圖；
[0024]圖5是本實用新型實施例的判斷漏電和不漏電時的檢測電壓波形圖。
【具體實施方式】
[0025]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0026]如圖1所示，本實用新型一個實施例的漏電檢測電路包括:直流電源Al，處理器D1，第一隔離開關(guān)SI，第二隔離開關(guān)S2，第三隔離開關(guān)S3，隔離運算放大器NI和電阻R1。
[0027]直流電源Al的輸出正端VCC連接電阻Rl的一端，輸出負(fù)端GND通過第一隔離開關(guān)SI連接至待測設(shè)備機(jī)殼，同時還連接隔離運算放大器NI的反相輸入端，漏電檢測時，處理器Dl控制第一隔離開關(guān)SI導(dǎo)通，使本實用新型的漏電檢測電路以待測設(shè)備機(jī)殼為參考地。電阻Rl的另一端連接隔離運算放大器NI的同相輸入端，同時還通過第二隔離開關(guān)S2連接待測設(shè)備電源的輸出正端，以及通過第三隔離開關(guān)S3連接待測設(shè)備電源的輸出負(fù)端，第一隔離開關(guān)S1、第二隔離開關(guān)S2、第三隔離開關(guān)S3的控制端和隔離運算放大器NI的輸出端均連接處理器D1，處理器Dl連接待測設(shè)備電源開關(guān)控制電路。
[0028]直流電源Al與待測設(shè)備電源相互獨立，用于提供不漏電時的基準(zhǔn)電壓，隔離運算放大器NI用于將檢測信號隔離，將以機(jī)殼為參考地的檢測信號轉(zhuǎn)換成以待測設(shè)備電源控制地為參考地的等幅電平信號并送處理器Dl檢測判斷，處理器Dl用于在待測設(shè)備上電時，禁止待測設(shè)備電源啟動待測設(shè)備，在漏電檢測時，控制第一隔離開關(guān)S1、第二隔離開關(guān)S2和第三隔離開關(guān)S3的導(dǎo)通或截止，檢測判斷漏電是否滿足安全要求，并根據(jù)漏電檢測結(jié)果控制待測設(shè)備電源開關(guān)機(jī)控制電路，禁止待測設(shè)備電源啟動待測設(shè)備并發(fā)出報警信號或允許待測設(shè)備電源啟動待測設(shè)備。
[0029]如圖2所示，本實用新型的另一個實施例的漏電檢測電路還包括第一二極管Vl和第二二極管V2，處理器Dl進(jìn)一步包括控制單元C0N、比較單元Tl和計算單元Cl。
[0030]第一二極管Vl的陽極連接電阻R1，陰極連接第二隔離開關(guān)S2，第二二極管V2的陽極連接電阻R1，陰極連接第三隔離開關(guān)S3。由于開關(guān)電源輸出有較大的電容，空載關(guān)機(jī)后，輸出電壓不會立即下降至0V，待測設(shè)備電源關(guān)機(jī)后立即重新上電時，待測設(shè)備電源輸出正端和輸出負(fù)端存在電壓，而上電瞬間漏電檢測電路處理器Dl復(fù)位，第一隔離開關(guān)S1、第二隔離開關(guān)S2和第三隔離開關(guān)S3在處理器Dl復(fù)位期間會全部導(dǎo)通，待測設(shè)備電源輸出正端和輸出負(fù)端分別通過第二隔離開關(guān)S2和第三隔離開關(guān)S3形成瞬間短路，可能造成漏電檢測電路損壞失效，故使用第一二極管Vl和第二二極管V2，利用二極管的單向?qū)щ娦?，以避免上述問題，提高可靠性，同時該二極管的反向耐壓值必需大于電源啟動后可能的最高輸出電壓。
[0031]計算單元Cl連接比較單元Tl，用于將預(yù)定的閾值絕緣電阻轉(zhuǎn)換為閾值電壓送入比較單元Tl。比較單元Tl分別連接控制單元C0N、計算單元Cl以及隔離運算放大器NI的輸出端，用于將隔離運算放大器NI輸出的檢測電壓與閾值電壓比較，判定待測設(shè)備是否漏電?？刂茊卧狢ON連接第一隔離開關(guān)S1、第二隔離開關(guān)S2和第三隔離開關(guān)S3的控制端、比較單元Tl以及待測設(shè)備電源開關(guān)機(jī)控制電路，用于在待測設(shè)備上電時，禁止待測設(shè)備電源啟動待測設(shè)備，在漏電檢測時，控制第一隔離開關(guān)S1、第二隔離開關(guān)S2和第三隔離開關(guān)S3的導(dǎo)通和截止，根據(jù)比較單元Tl的漏電檢測結(jié)果，控制待測設(shè)備電源開關(guān)控制電路，禁止待測設(shè)備電源啟動待測設(shè)備并發(fā)出報警信號或允許待測設(shè)備電源啟動待測設(shè)備。
[0032]圖3是本實用新型的又一個實施例的漏電檢測電路示意圖，處理器DI進(jìn)一步包括控制單元C0N，比較單元T2和計算單元C2。計算單元C2連接隔離運算放大器NI的輸出端，根據(jù)隔離運算放大器NI輸出的檢測電壓計算得到對應(yīng)的檢測電阻，將檢測電阻送至比較單元T2。比較單元T2將計算單元C2計算的檢測電阻與預(yù)定的閾值絕緣電阻比較，判定待測設(shè)備是否漏電。
[0033]直流電源可以是AC-DC電源模塊、電池或其它可以穩(wěn)定提供低壓(如5V)直流電源的裝置，處理器可以是單片機(jī)或其它可編程邏輯器件。
[0034]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本實用新型，下面將結(jié)合圖2-5對本實用新型的漏電檢測電路的工作原理進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0035]待測設(shè)備上電時，處理器Dl控制單元控制待測設(shè)備電源開關(guān)機(jī)控制電路，禁止待測設(shè)備電源啟動待測設(shè)備，并控制第一隔離開關(guān)SI和第二隔離開關(guān)S2導(dǎo)通，直流電源Al的輸出電壓Vo經(jīng)過Rl與待測設(shè)備電源輸出正端與待測設(shè)備機(jī)殼之間的絕緣電阻RXl分壓后送至隔離運算放大器NI的同相輸入端隔離，然后送至處理器Dl檢測，檢測到的電壓記為Vtestl0
[0036]完成Vtestl的檢測后，處理器Dl的控制單元控制第二隔離開關(guān)S2斷開，第三隔離開關(guān)S3導(dǎo)通，直流電源Al輸出電壓No經(jīng)過Rl與待測設(shè)備電源輸出負(fù)端與待測設(shè)備機(jī)殼之間的絕緣電阻RX2分壓后送至隔離運算放大器NI的同相輸入端隔離，然后送至處理器Dl檢測，檢測到的電壓記為Vtest2。
[0037]第一隔離開關(guān)S1、第二隔離開關(guān)S2和第三隔離開關(guān)S3在處理器Dl的控制單元CON控制下的動作時序圖如圖3所示。預(yù)定閾值絕緣電阻Rth。
[0038]根據(jù)本實用新型的一個實施例，處理器Dl的計算單元將Rth轉(zhuǎn)換為閾值電壓Vth，計算得到Vth=VoXRth/ (Rl+Rth)。比較單元根據(jù)Vtestl、Vtest2及Vth,判斷待測設(shè)備是否漏電。具體地，Vtestl、Vtest2均大于Vth時，判斷待測設(shè)備不漏電，處理器Dl控制待測設(shè)備電源開關(guān)控制電路，允許待測設(shè)備電源啟動待測設(shè)備。Vtestl、Vtest2中任意一個小于Vth時，判斷待測設(shè)備漏電，處理器Dl控制待測設(shè)備電源開關(guān)控制電路，禁止待測設(shè)備電源啟動待測設(shè)備并發(fā)出報警信號。判斷漏電和不漏電時的檢測電壓波形如圖4所示。
[0039]根據(jù)本實用新型的另一個實施例,計算單元根據(jù)Vtestl、Vtest2計算得到對應(yīng)的檢測電阻 RXl=Vtestl X Rl/ (Vo-Vtestl), RX2=Vtest2 X Rl/ (Vo_Vtest2)。比較單元根據(jù)RX1、RX2及Rth，判斷待測設(shè)備是否漏電。具體地，RX1、RX2均大于Rth時，判斷待測設(shè)備不漏電，處理器Dl控制待測設(shè)備電源開關(guān)控制電路，允許待測設(shè)備電源啟動待測設(shè)備。RX1、RX2中任意一個小于Rth時，判斷待測設(shè)備漏電，處理器Dl控制待測設(shè)備電源開關(guān)控制電路，禁止待測設(shè)備電源啟動待測設(shè)備并發(fā)出報警信號。
[0040]由于使用了與待測設(shè)備電源獨立的直流電源，本實用新型的漏電檢測電路可以在待測設(shè)備上電后、待測設(shè)備啟動輸出之前進(jìn)行漏電檢測，且使用低電壓(安全電壓)來檢測，與傳統(tǒng)漏電流傳感器相比，對人員與設(shè)備的安全性更高。此外，本實用新型的漏電檢測電路還使用了隔離開關(guān)、隔離運算放大器等，使完成檢測后本漏電檢測電路與待測設(shè)備電源及待測設(shè)備完全隔離，不影響待測設(shè)備電源檢驗、試驗過程中必須進(jìn)行的絕緣強(qiáng)度測試，不影響待測設(shè)備的正常工作，可靠性高，且使用了二極管，利用二極管的單向?qū)щ娦?，防止漏電檢測電路因待測設(shè)備電源關(guān)機(jī)后立即重新上電形成瞬間短路被損壞，提高可靠性。
[0041]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種漏電檢測電路，其特征在于，包括:直流電源，處理器，第一隔離開關(guān)，第二隔離開關(guān)，第三隔離開關(guān)，隔離運算放大器和電阻； 所述直流電源的輸出正端連接所述電阻的一端，輸出負(fù)端通過所述第一隔離開關(guān)連接待測設(shè)備機(jī)殼，同時還連接所述隔離運算放大器的反相輸入端，所述電阻的另一端連接所述隔離運算放大器的同相輸入端，同時還通過所述第二隔離開關(guān)連接待測設(shè)備電源的輸出正端，以及通過所述第三隔離開關(guān)連接待測設(shè)備電源的輸出負(fù)端，所述第一隔離開關(guān)、所述第二隔離開關(guān)、所述第三隔離開關(guān)的控制端和所述隔離運算放大器的輸出端均連接所述處理器，所述處理器連接待測設(shè)備電源開關(guān)控制電路。
2.如權(quán)利要求1所述的漏電檢測電路，其特征在于，還包括第一二極管和第二二極管，所述第一二極管的陽極連接所述電阻，陰極連接所述第二隔離開關(guān)，所述第二二極管的陽極連接所述電阻，陰極連接所述第三隔離開關(guān)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的漏電檢測電路，其特征在于，所述處理器包括控制單元、比較單元和計算單元；所述計算單元連接所述比較單元，用于將預(yù)定的閾值絕緣電阻轉(zhuǎn)換為閾值電壓送入所述比較單元；所述比較單元分別連接所述控制單元、所述計算單元以及所述隔離運算放大器的輸出端，用于將所述隔離運算放大器輸出的檢測電壓與閾值電壓比較，判定待測設(shè)備是否漏電；所述控制單元連接所述第一隔離開關(guān)、所述第二隔離開關(guān)和所述第三隔離開關(guān)的控制端、所述比較單元以及待測設(shè)備電源開關(guān)機(jī)控制電路，用于在待測設(shè)備上電時，禁止待測設(shè)備電源啟動待測設(shè)備，在漏電檢測時，控制所述第一隔離開關(guān)、所述第二隔離開關(guān)和所述第三隔離開關(guān)的導(dǎo)通和截止，根據(jù)所述比較單元的漏電檢測結(jié)果，控制待測設(shè)備電源開關(guān)控制電路，禁止待測設(shè)備電源啟動待測設(shè)備并發(fā)出報警信號或允許待測設(shè)備電源啟動待測設(shè)備。
4.如權(quán)利要求1或2所述的漏電檢測電路，其特征在于，所述處理器還包括控制單元、比較單元和計算單元；所述計算單元連接所述隔離運算放大器的輸出端和所述比較單元，根據(jù)所述隔離運算放大器輸出的檢測電壓計算得到對應(yīng)的檢測電阻，將檢測電阻送至所述比較單元；所述比較單元連接所述計算單元和所述控制單元，將所述計算單元計算的檢測電阻與預(yù)定的閾值絕緣電阻比較，判定待測設(shè)備是否漏電；所述控制單元連接所述第一隔離開關(guān)、所述第二隔離開關(guān)和所述第三隔離開關(guān)的控制端、所述比較單元以及待測設(shè)備電源開關(guān)機(jī)控制電路，用于在待測設(shè)備上電時，禁止待測設(shè)備電源啟動待測設(shè)備，在漏電檢測時，控制所述第一隔離開關(guān)、所述第二隔離開關(guān)和所述第三隔離開關(guān)的導(dǎo)通和截止，根據(jù)所述比較單元的漏電檢測結(jié)果，控制待測設(shè)備電源開關(guān)控制電路，禁止待測設(shè)備電源啟動待測設(shè)備并發(fā)出報警信號或允許待測設(shè)備電源啟動待測設(shè)備。
5.如權(quán)利要求1或2所述的漏電檢測電路，其特征在于，所述直流電源為AC-DC電源模塊或電池。
6.如權(quán)利要求1或2所述的漏電檢測電路，其特征在于，所述處理器為單片機(jī)。
【文檔編號】G01R31/02GK203376433SQ201320517588
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月22日
【發(fā)明者】劉克力, 張一凡, 張惠軍, 龍道志, 謝波, 王飛龍 申請人:武漢永力電源技術(shù)有限公司