專利名稱：一種輸出漏電保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種漏電保護(hù)裝置，特別涉及一種用于高壓直流電源系統(tǒng)的輸出漏電保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)家對(duì)節(jié)能減排的要求，高壓直流電源系統(tǒng)得到迅速發(fā)展，同時(shí)，對(duì)電源系統(tǒng)安全使用的要求也越來(lái)越高。目前，由于高壓直流電源系統(tǒng)輸出一般為懸浮接地方式，即系統(tǒng)輸出與地、機(jī)架、外殼沒(méi)有直接連接在一起，所以用傳統(tǒng)的直流漏電傳感器是檢測(cè)不到有漏電的。因此，如何在高壓直流電源系統(tǒng)中地檢測(cè)漏電流是業(yè)界亟待解決的問(wèn)題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可用于輸出為懸浮接地方式的高壓直流電源系統(tǒng)的輸出漏電保護(hù)裝置。本發(fā)明提出的漏電保護(hù)裝置包括檢測(cè)電路和控制保護(hù)電路。檢測(cè)電路包括輸出+對(duì)PE的檢測(cè)電路和PE對(duì)輸出-的檢測(cè)電路；輸出+對(duì)PE的檢測(cè)電路包括用于控制輸出+對(duì)PE的檢測(cè)電路導(dǎo)通與截止的第一開(kāi)關(guān)回路，PE對(duì)輸出-的檢測(cè)電路包括用于控制PE對(duì)輸出-的檢測(cè)電路導(dǎo)通與截止的第二開(kāi)關(guān)回路；第一脈沖信號(hào)控制第一開(kāi)關(guān)回路的導(dǎo)通與截止，第二脈沖信號(hào)第二開(kāi)關(guān)回路的導(dǎo)通與截止；其中，第一脈沖信號(hào)和第二脈沖信號(hào)不得同時(shí)為高電平，輸出+及輸出-均為高壓直流電源系統(tǒng)的系統(tǒng)輸出；控制保護(hù)電路，用于在第一開(kāi)關(guān)回路和第二開(kāi)關(guān)回路之一導(dǎo)通，而另一個(gè)開(kāi)關(guān)回路所在的檢測(cè)電路中的系統(tǒng)輸出與PE之間存在一個(gè)電阻時(shí)，在檢測(cè)電路的控制下輸出模塊硬件關(guān)機(jī)信號(hào)，該模塊硬件關(guān)機(jī)信號(hào)用于指示該高壓直流電源系統(tǒng)關(guān)機(jī)。本發(fā)明具體實(shí)施方式
，在高壓直流電源系統(tǒng)工作后，第一脈沖信號(hào)PWMl與第二脈沖信號(hào)PWM2交錯(cuò)下發(fā)脈沖信號(hào)使第一開(kāi)關(guān)回路、第二開(kāi)關(guān)回路分別處于導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)輸出任一極與PE之間存在一個(gè)一定阻值的電阻或短路時(shí)，則輸出另一極與PE之間的檢測(cè)電路導(dǎo)通，控制保護(hù)電路中則輸出關(guān)機(jī)信號(hào)。由于是硬件控制，所以控制響應(yīng)速度快。


圖I是本發(fā)明輸出漏電保護(hù)裝置的具體實(shí)施方式
的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明輸出漏電保護(hù)裝置的具體實(shí)施方式
進(jìn)行具體說(shuō)明。如圖I所示，本發(fā)明輸出漏電保護(hù)裝置具體實(shí)施方式
，用于輸出為懸浮接地方式的高壓直流電源系統(tǒng)，該裝置的具體實(shí)施方式
包括檢測(cè)電路I和控制保護(hù)電路2。檢測(cè)電路I包括輸出+ (輸出正極)對(duì)PE (Protective Earth，地線)的檢測(cè)電路和PE對(duì)輸出-(輸出負(fù)極)的檢測(cè)電路。輸出+對(duì)PE的檢測(cè)電路包括用于控制輸出+對(duì)PE的檢測(cè)電路導(dǎo)通與截止的第一開(kāi)關(guān)回路，PE對(duì)輸出-的檢測(cè)電路包括用于控制PE對(duì)輸出-的檢測(cè)電路導(dǎo)通與截止的第二開(kāi)關(guān)回路。第一脈沖信號(hào)PWMl (Pulse Width Modulation,脈寬調(diào)制)、第二脈沖信號(hào)PWM2分別控制第一開(kāi)關(guān)回路及第二開(kāi)關(guān)回路的導(dǎo)通與截止。在任何時(shí)間第一脈沖信號(hào)PWMl和第二脈沖信號(hào)PWM2不得同時(shí)為高電平。因此，第一開(kāi)關(guān)回路與第二開(kāi)關(guān)回路在同一時(shí)間里分別處于導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)。其中，輸出+及輸出-均為高壓直流電源的系統(tǒng)輸出。第一脈沖信號(hào)PWMl與第二脈沖信號(hào)PWM2是由高壓直流電源系統(tǒng)中已有的元件發(fā)出的。此處不贅述。當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)回路和所述第二開(kāi)關(guān)回路之一導(dǎo)通，而另一開(kāi)關(guān)回路所在的檢測(cè)電路的中的系統(tǒng)輸出與PE之間存在一個(gè)電阻時(shí)，檢測(cè)電路I導(dǎo)通，其控制上述控制保護(hù)電路2輸出模塊硬件關(guān)機(jī)信號(hào)0FF，該模塊硬件關(guān)機(jī)信號(hào)用于指示該高壓直流電源系統(tǒng)關(guān)機(jī)。 優(yōu)選的，輸出+對(duì)PE的檢測(cè)電路包括依次串聯(lián)連接于輸出+和PE之間至少一個(gè)第一限流電阻R1、R2,第一光稱原邊0T1A,防反接二極管Dl和第一開(kāi)關(guān)管Q1。第一開(kāi)關(guān)管Ql的控制極接受上述第一脈沖信號(hào)PWMl，當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)管Ql為MOS管時(shí)，其控制極是MOS管的G極。優(yōu)選的,第一光稱原邊OTlA兩端并一個(gè)泄放電流電阻R3,用于給弱電流信號(hào)一個(gè)通路，避免第一光耦原邊OTlA誤導(dǎo)通。優(yōu)選的，當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)管Ql是MOS管時(shí)，在其G極與S極之間并一個(gè)用于抗干擾的電阻R4。第一開(kāi)關(guān)管Ql或者第一開(kāi)關(guān)Ql與電阻R4則構(gòu)成了上述第一開(kāi)關(guān)回路。其中，防反接二極管Dl用于防該檢測(cè)電路接反誤動(dòng)作和保護(hù)第一光耦原邊OTlA反向擊穿。PE對(duì)輸出-的檢測(cè)電路包括依次串聯(lián)連接于PE與輸出-之間的至少一個(gè)第二限流電阻R5、R6，第二光耦原邊0T2A，防反接二極管D2和第二開(kāi)關(guān)管Q2。第二開(kāi)關(guān)管Q2的控制極接受上述第二脈沖信號(hào)PWM2，當(dāng)?shù)诙_(kāi)關(guān)管Q2為MOS管時(shí)，其控制極是MOS管的G極。優(yōu)選的，第二光耦原邊0T2A兩端并一個(gè)泄放電流電阻R7，用于給弱電流信號(hào)一個(gè)通路，避免第二光耦原邊0T2A誤導(dǎo)通。優(yōu)選的，當(dāng)?shù)诙_(kāi)關(guān)管Q2為MOS管時(shí)，在其G極和S極之間并一個(gè)抗干擾電阻R8。則第二開(kāi)關(guān)Q2，或者第二開(kāi)關(guān)Q2與電阻R8構(gòu)成了上述第二開(kāi)關(guān)回路。其中，防反接二極管D2用于防該檢測(cè)電路接反誤動(dòng)作和保護(hù)第二光耦原邊0T2A反向擊穿?？刂票Ｗo(hù)電路2包括第一光耦副邊0T1B、第二光耦副邊0T2B以及上拉電阻R9。如上所述，第一光耦副邊OTlB對(duì)應(yīng)的第一光耦原邊OTlA與檢測(cè)電路中的第一開(kāi)關(guān)管回路相連，具體而言是第一光稱原邊OTlA與第一開(kāi)關(guān)管Ql串聯(lián)；第二光稱副邊0T2B對(duì)應(yīng)的第二光耦原邊0T2A與檢測(cè)電路中的第二開(kāi)關(guān)管回路相連，具體而言是第二光耦原邊0T2A與第二開(kāi)關(guān)管Q2串聯(lián)。第一光耦副邊OTlB與第二光耦副邊0T2B并聯(lián)后，一端通過(guò)上拉電阻R9接到輔助電源VDD，另一端下拉相連GND。上拉電阻R9與第一光耦副邊0T1B、第二光耦副邊0T2B之間的節(jié)點(diǎn)A輸出模塊硬件關(guān)機(jī)信號(hào)OFF。優(yōu)選的，第一開(kāi)關(guān)管Ql和第二開(kāi)關(guān)管Q2均采用MOS管(Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor,即金屬氧化物半導(dǎo)體型場(chǎng)效應(yīng)管)。上述具體實(shí)施方式
中，輔助電源VDD與高壓直流電源系統(tǒng)的監(jiān)控模塊中的控制芯片共地。在任何時(shí)間第一脈沖信號(hào)PWMl和第二脈沖信號(hào)PWM2不得同時(shí)為高電平，即，第一開(kāi)關(guān)管Ql與第二開(kāi)關(guān)管Q2不能同時(shí)導(dǎo)通。
本發(fā)明高壓直流電源系統(tǒng)輸出漏電保護(hù)裝置的具體實(shí)施方式
的工作原理是
如圖I所示，高壓直流電源系統(tǒng)啟機(jī)，第一脈沖信號(hào)PWMl和第二脈沖信號(hào)PWM2依次交
錯(cuò)輸出高低電平，在任何時(shí)間第一脈沖信號(hào)PWMl和第二脈沖信號(hào)PWM2不得同時(shí)為高電平。則上述第一開(kāi)關(guān)回路與第二開(kāi)關(guān)回路交替導(dǎo)通，具體而言是，第一開(kāi)關(guān)管Ql與第二開(kāi)關(guān)管Q2交替導(dǎo)通。當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)管Ql截止，第二開(kāi)關(guān)管Q2導(dǎo)通時(shí)，如果在輸出+對(duì)PE之間存在一個(gè)電阻值(如人體、輸出負(fù)載電纜絕緣皮破損、輸出+或輸出-對(duì)PE短路等)，則第二光耦原邊0T2A導(dǎo)通，輔助電源VDD經(jīng)電阻R9、導(dǎo)通的第二光耦副邊0T2B與GND相連，模塊硬件關(guān)機(jī)信號(hào)OFF下拉為低電平,模塊輸出關(guān)機(jī)；此時(shí)，如果在輸出+對(duì)PE之間的電阻消失或者不存在電阻時(shí)，則第二光耦原邊0T2A截止，模塊硬件關(guān)機(jī)信號(hào)OFF經(jīng)上拉電阻R9與VDD相連為高電平，模塊輸出正常。
同理，當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)管Ql導(dǎo)通，而第二開(kāi)關(guān)管Q2截止時(shí)，如果在PE對(duì)輸出-之間存在一個(gè)電阻值，第一光耦原邊OTlA導(dǎo)通，VDD經(jīng)電阻R9、導(dǎo)通的第一光耦副邊OTlB與GND相連，模塊硬件關(guān)機(jī)信號(hào)OFF下拉為低電平,模塊輸出關(guān)機(jī)；此時(shí)，如果在PE對(duì)輸出-之間的電阻消失或者不存在電阻時(shí)，則第一光耦原邊OTlA截止，模塊硬件關(guān)機(jī)信號(hào)OFF經(jīng)上拉電阻R9與VDD相連為高電平，模塊輸出正常。上述具體實(shí)施方式
，在高壓直流電源系統(tǒng)工作后，第一脈沖信號(hào)PWMl與第二脈沖信號(hào)PWM2交錯(cuò)下發(fā)脈沖信號(hào)使第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管分別處于導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)輸出任一極與PE之間存在一個(gè)一定阻值的電阻時(shí)，第一光耦或第二光耦的原邊導(dǎo)通，控制保護(hù)電路中的第一光耦或第二光耦的副邊導(dǎo)通，模塊硬件關(guān)機(jī)信號(hào)下拉為低電平，控制模塊輸出關(guān)機(jī)。由于是硬件控制，所以控制響應(yīng)速度非?？?，響應(yīng)時(shí)間可小于10mS。另一方面，由于，當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)回路和第二開(kāi)關(guān)回路中有一路導(dǎo)通時(shí)，如果另一個(gè)開(kāi)關(guān)回路所在的檢測(cè)電路的系統(tǒng)輸出和PE之間接入一個(gè)電阻，即使該電阻值很大(例如80ΚΩ的阻值)，但是只要系統(tǒng)輸出和PE之間形成一個(gè)通路，則上述導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)回路所在的檢測(cè)電路也導(dǎo)通，此時(shí)就會(huì)觸發(fā)控制保護(hù)電路輸出模塊硬件關(guān)機(jī)信號(hào)。具體而言，就是控制保護(hù)路中的第一光耦副邊OTlB或第二光耦副邊0T2B也隨之導(dǎo)通，上拉電阻R9和第一或第二光耦副邊之間的節(jié)點(diǎn)A輸出一個(gè)低電平，從而觸發(fā)高壓直流電源系統(tǒng)關(guān)機(jī)。由此可以理解的是，當(dāng)無(wú)論系統(tǒng)輸出和PE之間是由于短路而導(dǎo)通，還是由于有電阻接入(例如人體)或者絕緣層破損而導(dǎo)通，該漏電保護(hù)裝置均可以檢測(cè)到，實(shí)際應(yīng)用中，大于ImA的電流即可檢測(cè)到，也就是說(shuō)，其保護(hù)漏電最小值比較低，保護(hù)范圍比較寬。由此，可以達(dá)到對(duì)人身安全實(shí)現(xiàn)保護(hù)的目的。又一方面，由于在電源系統(tǒng)的監(jiān)控模塊中一般都有控制芯片可以共用，因此，該漏電保護(hù)裝置的成本較低。綜上，該裝置相對(duì)現(xiàn)有的漏電傳感器具有響應(yīng)速度快，檢測(cè)范圍寬，可檢測(cè)到的最小值比較低，成本低的優(yōu)勢(shì)。總之，以上所述僅為本發(fā)明技術(shù)方案的較佳實(shí)施方式，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種輸出漏電保護(hù)裝置，其特征在于所述漏電保護(hù)裝置包括檢測(cè)電路和控制保護(hù)電路； 所述檢測(cè)電路包括輸出+ (輸出正極)對(duì)PE (Protective Earth,地線)的檢測(cè)電路和PE對(duì)輸出-(輸出負(fù)極)的檢測(cè)電路；所述輸出+對(duì)PE的檢測(cè)電路包括用于控制所述輸出+對(duì)PE的檢測(cè)電路導(dǎo)通與截止的第一開(kāi)關(guān)回路，所述PE對(duì)輸出-的檢測(cè)電路包括用于控制所述PE對(duì)輸出-的檢測(cè)電路導(dǎo)通與截止的第二開(kāi)關(guān)回路；第一脈沖信號(hào)控制所述第一開(kāi)關(guān)回路的導(dǎo)通與截止，第二脈沖信號(hào)控制第二開(kāi)關(guān)回路的導(dǎo)通與截止；其中，所述第一脈沖信號(hào)和所述第二脈沖信號(hào)不得同時(shí)為高電平，所述輸出+及所述輸出-均為所述高壓直流電源系統(tǒng)的系統(tǒng)輸出； 所述控制保護(hù)電路，用于在所述第一開(kāi)關(guān)回路和所述第二開(kāi)關(guān)回路之一導(dǎo)通，而另一個(gè)開(kāi)關(guān)回路所在的檢測(cè)電路中的系統(tǒng)輸出與PE之間存在一個(gè)電阻時(shí)，在所述檢測(cè)電路的控制下輸出模塊硬件關(guān)機(jī)信號(hào)，該模塊硬件關(guān)機(jī)信號(hào)用于指示該高壓直流電源系統(tǒng)關(guān)機(jī)。
2.如權(quán)利要求I所述的輸出漏電保護(hù)裝置，其特征在于 所述輸出+對(duì)PE的檢測(cè)電路包括依次串聯(lián)連接于輸出+和PE之間的至少一個(gè)第一限流電阻，第一光耦原邊，防反接二極管Dl和所述第一開(kāi)關(guān)回路，所述防反接二極管Dl用于防該檢測(cè)電路接反誤動(dòng)作和所述保護(hù)第一光耦原邊反向擊穿； 所述PE對(duì)輸出-的檢測(cè)電路包括依次串聯(lián)連接于PE與輸出-之間的至少一個(gè)第二限流電阻，第二光耦原邊，防反接二極管D2和第二開(kāi)關(guān)回路，所述防反接二極管D2用于防該檢測(cè)電路接反誤動(dòng)作和保護(hù)所述第二光耦原邊反向擊穿。
3.如權(quán)利要求2所述的輸出漏電保護(hù)裝置，其特征在于 所述輸出+對(duì)PE的檢測(cè)電路還包括一個(gè)泄放電流電阻R3，所述泄放電流電阻R3并聯(lián)于所述第一光耦原邊兩端，用于給弱電流信號(hào)一個(gè)通路，避免所述第一光耦原邊誤導(dǎo)通； 所述PE對(duì)輸出-的檢測(cè)電路還包括一個(gè)泄放電流電阻R7，所述泄放電流電阻R7并聯(lián)于所述第二光耦原邊兩端，用于給弱電流信號(hào)一個(gè)通路，避免所述第二光耦原邊誤導(dǎo)通。
4.如權(quán)利要求2所述的輸出漏電保護(hù)裝置，其特征在于 所述控制保護(hù)電路包括第一光耦副邊、第二光耦副邊以及上拉電阻R9 ;所述第一光耦副邊與所述第二光耦副邊并聯(lián)后，一端通過(guò)所述上拉電阻R9接到輔助電源VDD，另一端下拉相連GND ;所述上拉電阻R9與所述第一光耦副邊、所述第二光耦副邊之間的節(jié)點(diǎn)輸出所述模塊硬件關(guān)機(jī)信號(hào)。
5.如權(quán)利要求I至4中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的輸出漏電保護(hù)裝置，其特征在于 所述第一開(kāi)關(guān)回路包括所述第一開(kāi)關(guān)管，所述第一開(kāi)關(guān)管的控制極接收所述第一脈沖信號(hào)；所述第二開(kāi)關(guān)回路包括所述第二開(kāi)關(guān)管，所述第二開(kāi)關(guān)管的控制極接收所述第二脈沖信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的輸出漏電保護(hù)裝置，其特征在于 所述第一開(kāi)關(guān)管、所述第二開(kāi)關(guān)管均為MOS管(Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor,即金屬氧化物半導(dǎo)體型場(chǎng)效應(yīng)管);所述第一開(kāi)關(guān)管的控制極以及所述第二開(kāi)關(guān)管的控制極為MOS管的G極； 則所述第一開(kāi)關(guān)回路還包括一個(gè)用于抗干擾的電阻R4，所述電阻R4并聯(lián)在所述第一開(kāi)關(guān)管Ql的G極與S極之間；所述第二開(kāi)關(guān)回路還包括一個(gè)用于抗干擾的電阻R8，所述電阻R8并聯(lián)在所述第二開(kāi)關(guān)管Q2的G極和 S極之間。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種用于高壓直流電源系統(tǒng)的輸出漏電保護(hù)裝置，包括檢測(cè)電路和控制保護(hù)電路。高壓直流電源系統(tǒng)發(fā)出的第一脈沖信號(hào)及第二脈沖信號(hào)分別控制檢測(cè)電路中第一開(kāi)關(guān)回路及第二開(kāi)關(guān)回路。第一脈沖信號(hào)和第二脈沖信號(hào)不得同時(shí)為高電平，第一開(kāi)關(guān)回路與第二開(kāi)關(guān)回路交替導(dǎo)通。當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)回路和第二開(kāi)關(guān)回路交替導(dǎo)通，而檢測(cè)電路中的系統(tǒng)輸出與PE之間存在一個(gè)電阻時(shí)，則檢測(cè)電路控制上述控制保護(hù)電路輸出模塊硬件關(guān)機(jī)信號(hào)，該模塊硬件關(guān)機(jī)信號(hào)用于指示該高壓直流電源系統(tǒng)關(guān)機(jī)。該裝置由于是硬件控制，所以控制響應(yīng)速度快。
文檔編號(hào)H02H3/26GK102882183SQ20121039976
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者毛建國(guó), 陳恒留 申請(qǐng)人:深圳市晶福源電子技術(shù)有限公司