一種輸出漏電保護裝置的製作方法

2023-04-24 03:30:21 1

專利名稱：一種輸出漏電保護裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種漏電保護裝置，特別涉及一種用於高壓直流電源系統的輸出漏電保護裝置。
背景技術：
隨著國家對節能減排的要求，高壓直流電源系統得到迅速發展，同時，對電源系統安全使用的要求也越來越高。目前，由於高壓直流電源系統輸出一般為懸浮接地方式，即系統輸出與地、機架、外殼沒有直接連接在一起，所以用傳統的直流漏電傳感器是檢測不到有漏電的。因此，如何在高壓直流電源系統中地檢測漏電流是業界亟待解決的問題之一。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種可用於輸出為懸浮接地方式的高壓直流電源系統的輸出漏電保護裝置。本發明提出的漏電保護裝置包括檢測電路和控制保護電路。檢測電路包括輸出+對PE的檢測電路和PE對輸出-的檢測電路；輸出+對PE的檢測電路包括用於控制輸出+對PE的檢測電路導通與截止的第一開關迴路，PE對輸出-的檢測電路包括用於控制PE對輸出-的檢測電路導通與截止的第二開關迴路；第一脈衝信號控制第一開關迴路的導通與截止，第二脈衝信號第二開關迴路的導通與截止；其中，第一脈衝信號和第二脈衝信號不得同時為高電平，輸出+及輸出-均為高壓直流電源系統的系統輸出；控制保護電路，用於在第一開關迴路和第二開關迴路之一導通，而另一個開關迴路所在的檢測電路中的系統輸出與PE之間存在一個電阻時，在檢測電路的控制下輸出模塊硬體關機信號，該模塊硬體關機信號用於指示該高壓直流電源系統關機。本發明具體實施方式
，在高壓直流電源系統工作後，第一脈衝信號PWMl與第二脈衝信號PWM2交錯下發脈衝信號使第一開關迴路、第二開關迴路分別處於導通與截止狀態。當輸出任一極與PE之間存在一個一定阻值的電阻或短路時，則輸出另一極與PE之間的檢測電路導通，控制保護電路中則輸出關機信號。由於是硬體控制，所以控制響應速度快。


圖I是本發明輸出漏電保護裝置的具體實施方式
的電路原理圖。
具體實施例方式下面結合說明書附圖對本發明輸出漏電保護裝置的具體實施方式
進行具體說明。如圖I所示，本發明輸出漏電保護裝置具體實施方式
，用於輸出為懸浮接地方式的高壓直流電源系統，該裝置的具體實施方式
包括檢測電路I和控制保護電路2。檢測電路I包括輸出+ (輸出正極)對PE (Protective Earth，地線)的檢測電路和PE對輸出-(輸出負極)的檢測電路。輸出+對PE的檢測電路包括用於控制輸出+對PE的檢測電路導通與截止的第一開關迴路，PE對輸出-的檢測電路包括用於控制PE對輸出-的檢測電路導通與截止的第二開關迴路。第一脈衝信號PWMl (Pulse Width Modulation,脈寬調製)、第二脈衝信號PWM2分別控制第一開關迴路及第二開關迴路的導通與截止。在任何時間第一脈衝信號PWMl和第二脈衝信號PWM2不得同時為高電平。因此，第一開關迴路與第二開關迴路在同一時間裡分別處於導通與截止狀態。其中，輸出+及輸出-均為高壓直流電源的系統輸出。第一脈衝信號PWMl與第二脈衝信號PWM2是由高壓直流電源系統中已有的元件發出的。此處不贅述。當第一開關迴路和所述第二開關迴路之一導通，而另一開關迴路所在的檢測電路的中的系統輸出與PE之間存在一個電阻時，檢測電路I導通，其控制上述控制保護電路2輸出模塊硬體關機信號0FF，該模塊硬體關機信號用於指示該高壓直流電源系統關機。 優選的，輸出+對PE的檢測電路包括依次串聯連接於輸出+和PE之間至少一個第一限流電阻R1、R2,第一光稱原邊0T1A,防反接二極體Dl和第一開關管Q1。第一開關管Ql的控制極接受上述第一脈衝信號PWMl，當第一開關管Ql為MOS管時，其控制極是MOS管的G極。優選的,第一光稱原邊OTlA兩端並一個洩放電流電阻R3,用於給弱電流信號一個通路，避免第一光耦原邊OTlA誤導通。優選的，當第一開關管Ql是MOS管時，在其G極與S極之間並一個用於抗幹擾的電阻R4。第一開關管Ql或者第一開關Ql與電阻R4則構成了上述第一開關迴路。其中，防反接二極體Dl用於防該檢測電路接反誤動作和保護第一光耦原邊OTlA反向擊穿。PE對輸出-的檢測電路包括依次串聯連接於PE與輸出-之間的至少一個第二限流電阻R5、R6，第二光耦原邊0T2A，防反接二極體D2和第二開關管Q2。第二開關管Q2的控制極接受上述第二脈衝信號PWM2，當第二開關管Q2為MOS管時，其控制極是MOS管的G極。優選的，第二光耦原邊0T2A兩端並一個洩放電流電阻R7，用於給弱電流信號一個通路，避免第二光耦原邊0T2A誤導通。優選的，當第二開關管Q2為MOS管時，在其G極和S極之間並一個抗幹擾電阻R8。則第二開關Q2，或者第二開關Q2與電阻R8構成了上述第二開關迴路。其中，防反接二極體D2用於防該檢測電路接反誤動作和保護第二光耦原邊0T2A反向擊穿。控制保護電路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對應的第一光耦原邊OTlA與檢測電路中的第一開關管迴路相連，具體而言是第一光稱原邊OTlA與第一開關管Ql串聯；第二光稱副邊0T2B對應的第二光耦原邊0T2A與檢測電路中的第二開關管迴路相連，具體而言是第二光耦原邊0T2A與第二開關管Q2串聯。第一光耦副邊OTlB與第二光耦副邊0T2B並聯後，一端通過上拉電阻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之間的節點A輸出模塊硬體關機信號OFF。優選的，第一開關管Ql和第二開關管Q2均採用MOS管(Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor,即金屬氧化物半導體型場效應管)。上述具體實施方式
中，輔助電源VDD與高壓直流電源系統的監控模塊中的控制晶片共地。在任何時間第一脈衝信號PWMl和第二脈衝信號PWM2不得同時為高電平，即，第一開關管Ql與第二開關管Q2不能同時導通。
本發明高壓直流電源系統輸出漏電保護裝置的具體實施方式
的工作原理是
如圖I所示，高壓直流電源系統啟機，第一脈衝信號PWMl和第二脈衝信號PWM2依次交
錯輸出高低電平，在任何時間第一脈衝信號PWMl和第二脈衝信號PWM2不得同時為高電平。則上述第一開關迴路與第二開關迴路交替導通，具體而言是，第一開關管Ql與第二開關管Q2交替導通。當第一開關管Ql截止，第二開關管Q2導通時，如果在輸出+對PE之間存在一個電阻值(如人體、輸出負載電纜絕緣皮破損、輸出+或輸出-對PE短路等)，則第二光耦原邊0T2A導通，輔助電源VDD經電阻R9、導通的第二光耦副邊0T2B與GND相連，模塊硬體關機信號OFF下拉為低電平,模塊輸出關機；此時，如果在輸出+對PE之間的電阻消失或者不存在電阻時，則第二光耦原邊0T2A截止，模塊硬體關機信號OFF經上拉電阻R9與VDD相連為高電平，模塊輸出正常。
同理，當第一開關管Ql導通，而第二開關管Q2截止時，如果在PE對輸出-之間存在一個電阻值，第一光耦原邊OTlA導通，VDD經電阻R9、導通的第一光耦副邊OTlB與GND相連，模塊硬體關機信號OFF下拉為低電平,模塊輸出關機；此時，如果在PE對輸出-之間的電阻消失或者不存在電阻時，則第一光耦原邊OTlA截止，模塊硬體關機信號OFF經上拉電阻R9與VDD相連為高電平，模塊輸出正常。上述具體實施方式
，在高壓直流電源系統工作後，第一脈衝信號PWMl與第二脈衝信號PWM2交錯下發脈衝信號使第一開關管、第二開關管分別處於導通與截止狀態。當輸出任一極與PE之間存在一個一定阻值的電阻時，第一光耦或第二光耦的原邊導通，控制保護電路中的第一光耦或第二光耦的副邊導通，模塊硬體關機信號下拉為低電平，控制模塊輸出關機。由於是硬體控制，所以控制響應速度非常快，響應時間可小於10mS。另一方面，由於，當第一開關迴路和第二開關迴路中有一路導通時，如果另一個開關迴路所在的檢測電路的系統輸出和PE之間接入一個電阻，即使該電阻值很大(例如80ΚΩ的阻值)，但是只要系統輸出和PE之間形成一個通路，則上述導通的開關迴路所在的檢測電路也導通，此時就會觸發控制保護電路輸出模塊硬體關機信號。具體而言，就是控制保護路中的第一光耦副邊OTlB或第二光耦副邊0T2B也隨之導通，上拉電阻R9和第一或第二光耦副邊之間的節點A輸出一個低電平，從而觸發高壓直流電源系統關機。由此可以理解的是，當無論系統輸出和PE之間是由於短路而導通，還是由於有電阻接入(例如人體)或者絕緣層破損而導通，該漏電保護裝置均可以檢測到，實際應用中，大於ImA的電流即可檢測到，也就是說，其保護漏電最小值比較低，保護範圍比較寬。由此，可以達到對人身安全實現保護的目的。又一方面，由於在電源系統的監控模塊中一般都有控制晶片可以共用，因此，該漏電保護裝置的成本較低。綜上，該裝置相對現有的漏電傳感器具有響應速度快，檢測範圍寬，可檢測到的最小值比較低，成本低的優勢。總之，以上所述僅為本發明技術方案的較佳實施方式，並非用於限定本發明的保護範圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包括在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種輸出漏電保護裝置，其特徵在於所述漏電保護裝置包括檢測電路和控制保護電路； 所述檢測電路包括輸出+ (輸出正極)對PE (Protective Earth,地線)的檢測電路和PE對輸出-(輸出負極)的檢測電路；所述輸出+對PE的檢測電路包括用於控制所述輸出+對PE的檢測電路導通與截止的第一開關迴路，所述PE對輸出-的檢測電路包括用於控制所述PE對輸出-的檢測電路導通與截止的第二開關迴路；第一脈衝信號控制所述第一開關迴路的導通與截止，第二脈衝信號控制第二開關迴路的導通與截止；其中，所述第一脈衝信號和所述第二脈衝信號不得同時為高電平，所述輸出+及所述輸出-均為所述高壓直流電源系統的系統輸出； 所述控制保護電路，用於在所述第一開關迴路和所述第二開關迴路之一導通，而另一個開關迴路所在的檢測電路中的系統輸出與PE之間存在一個電阻時，在所述檢測電路的控制下輸出模塊硬體關機信號，該模塊硬體關機信號用於指示該高壓直流電源系統關機。
2.如權利要求I所述的輸出漏電保護裝置，其特徵在於 所述輸出+對PE的檢測電路包括依次串聯連接於輸出+和PE之間的至少一個第一限流電阻，第一光耦原邊，防反接二極體Dl和所述第一開關迴路，所述防反接二極體Dl用於防該檢測電路接反誤動作和所述保護第一光耦原邊反向擊穿； 所述PE對輸出-的檢測電路包括依次串聯連接於PE與輸出-之間的至少一個第二限流電阻，第二光耦原邊，防反接二極體D2和第二開關迴路，所述防反接二極體D2用於防該檢測電路接反誤動作和保護所述第二光耦原邊反向擊穿。
3.如權利要求2所述的輸出漏電保護裝置，其特徵在於 所述輸出+對PE的檢測電路還包括一個洩放電流電阻R3，所述洩放電流電阻R3並聯於所述第一光耦原邊兩端，用於給弱電流信號一個通路，避免所述第一光耦原邊誤導通； 所述PE對輸出-的檢測電路還包括一個洩放電流電阻R7，所述洩放電流電阻R7並聯於所述第二光耦原邊兩端，用於給弱電流信號一個通路，避免所述第二光耦原邊誤導通。
4.如權利要求2所述的輸出漏電保護裝置，其特徵在於 所述控制保護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並聯後，一端通過所述上拉電阻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點輸出所述模塊硬體關機信號。
5.如權利要求I至4中任意一項權利要求所述的輸出漏電保護裝置，其特徵在於 所述第一開關迴路包括所述第一開關管，所述第一開關管的控制極接收所述第一脈衝信號；所述第二開關迴路包括所述第二開關管，所述第二開關管的控制極接收所述第二脈衝信號。
6.如權利要求5所述的輸出漏電保護裝置，其特徵在於 所述第一開關管、所述第二開關管均為MOS管(Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor,即金屬氧化物半導體型場效應管);所述第一開關管的控制極以及所述第二開關管的控制極為MOS管的G極； 則所述第一開關迴路還包括一個用於抗幹擾的電阻R4，所述電阻R4並聯在所述第一開關管Ql的G極與S極之間；所述第二開關迴路還包括一個用於抗幹擾的電阻R8，所述電阻R8並聯在所述第二開關管Q2的G極和 S極之間。
全文摘要
本發明公開一種用於高壓直流電源系統的輸出漏電保護裝置，包括檢測電路和控制保護電路。高壓直流電源系統發出的第一脈衝信號及第二脈衝信號分別控制檢測電路中第一開關迴路及第二開關迴路。第一脈衝信號和第二脈衝信號不得同時為高電平，第一開關迴路與第二開關迴路交替導通。當第一開關迴路和第二開關迴路交替導通，而檢測電路中的系統輸出與PE之間存在一個電阻時，則檢測電路控制上述控制保護電路輸出模塊硬體關機信號，該模塊硬體關機信號用於指示該高壓直流電源系統關機。該裝置由於是硬體控制，所以控制響應速度快。
文檔編號H02H3/26GK102882183SQ20121039976
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月19日 優先權日2012年10月19日
發明者毛建國, 陳恆留 申請人:深圳市晶福源電子技術有限公司