集成電路漏電保護器的製作方法

2023-12-08 06:47:01

專利名稱：集成電路漏電保護器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於基本電氣元件中的緊急保護裝置(H01H)或線路連接器(H01R)。
背景技術：
中國專利公開了有關漏電保護裝置的部分專利文獻如下①漏電保護插頭(座)(ZL01260771.1)；②全能漏電保護插頭(ZL01257288.8)；③帶漏電保護裝置的轉換型插座(ZL01237580.2)；④漏電保護插座(ZL00250313.1)；⑤分體式帶漏電保護電源線(ZL98234708.1)；⑥漏電脫扣器(ZL96237340.0)；⑦顯示通漏電安全插座(ZL87200165)；⑧漏電保護報警電源插座(ZL86208691)；⑨具有漏電保護功能的接插件(ZL85203035)。
上述公開專利和現在市場上銷售的漏電保護裝置，其共同之處均是以機械動作式為主，各有不同的優缺點有的是以漏電保護電流感應靈敏度見長，有的則是以漏電保護動作響應速度快見長，但是多是以機械動作式為主，機械結構複雜從而影響了安全可靠性；在漏電信號檢測和分析上基本都採用專用IC，使用電子與機械的結合達到漏電保護功能，由此而形成的結構約束和成本約束過多。

發明內容本實用新型的任務即是要解決現有以機械動作為主的漏電保護裝置結構缺陷產生的安全可靠性問題。其技術方案如下集成電路漏電保護器，包括電路板14、輸入接線端1、輸出接線端2、直流電源電路11及漏電保護部分，其特徵是漏電保護部分由零序互感器4、順次連接運放集成電路5、邏輯集成電路6、對外供電控制和開關電路7組成；輸入接線端1引進的火線和零線兩根主線一路與直流電源電路11連接；另一路經對外供電控制和開關電路7和零序互感器4與輸出接線端2連接；設阻容電路或電感電路12接運放集成電路5；設復位電路10與邏輯集成電路6連接。本專利還設有測試電路、漏電或復位的顯示電路、斷電復位電路等。對外供電控制和開關電路7可採用含光電耦合器和雙向可控矽的電路，也可以採用放大電路和繼電器電路組成。本實用新型的有益效果如下本專利設計採用運算放大集成電路晶片和邏輯觸發器數字集成電路晶片進行漏電信號的分析整形和處理，採用純電路實現漏電保護動作的實現，使產品集成化程度得到了極大地提高，不僅僅能夠在很小的體積狀態下實現系統集成，而且還可以在此基礎上進一步製成功能化集成電路晶片，安全性和穩定性得到了增強，其漏電電流只要高於設定值(其靈敏度最高可達mA級)就可以使電路在不到0.1S的時間內斷開，更易於廣泛使用於家用電器安全防護，使您和您的家人得到貼身保護。其具體效果和優點如下1)檢測漏電電流的靈敏度可調，可以達到mA級，遠遠低於安全用電規定的漏電防護標準；2)響應時間快，遠低於0.1S，能夠對用電器具和人身安全及時保護，特別是針對安裝於低處的用電器具或電源插座，更能使用戶放心使用而不必擔心兒童用電安全；3)危險性較高的用電器具(如熱水器和野外作業等)使用該設計，可以儘管放心使用，無虞觸電危險；4)系統集成度高，體積小，便於安裝和與不同電路板集成設計；5)能夠在此基礎上開發設計單一的漏電保護集成電路晶片，極大地降低成本，提高可靠性。


圖1.本實用新型原理方框圖圖2.本實用新型電路板示意圖圖3.本實用新型電路圖具體實施方式
見圖1、圖2，輸入接線端1外端與市電交流220V連接，輸出接線端2外端與用電器電源端連接，14為電路板。見圖1、圖3，直流電源電路11由電阻限流分壓，二極體整流以及穩壓電路等組成，將由輸入接線端1的11端引入的交流市電變為穩定直流電源，給電路5、6、7供電。輸入接線端1，引進交流電的另一路經過電路7的雙向可控矽Q7.1和Q7.2的輸入輸出極後再經過零序互感器4與輸出接線端2的端子21連接，作為用電器的供電電源。
見圖3，在通過零序互感器4的兩根主線隔零序互感器兩端41和21上跨接由檢測按鈕K3和檢測電阻R3組成的檢測電路3。電阻R3電阻值的選取為當此按鈕按下後流經電阻電流為漏電保護應該能產生動作的最小電流值，例如R3為25K時，檢測漏電電流為10mA，而此時的保護電路應能產生動作，切斷電流，漏電指示燈亮。運放集成電路5是由兩個運算放大器5.1和5.2組成，這裡採用型號為358的雙單電源通用運算放大器。運放5.1兩輸入端接零序互感器4，運放5.2的輸出端接觸發器6.1和6.2的CLK端。運放5.1同相輸入和運放5.2的反相輸入端511處與直流電源電路11連接，D11為穩壓管，基準電壓為3.6V。運放電路中設置了拉低電容C12和電阻R12組成阻容電路12，與運放5.1輸出端512連接。邏輯集成電路6由兩個邏輯觸發器6.1和6.2組成的負沿觸發數字集成電路，7473雙J-K觸發器。設由復位按鈕K10和電阻R10組成的復位電路10，它與電路6中觸發器6.1和6.2的CD端連接。對外供電控制和開關電路7由含兩個光電耦合器U7.1和U7.2形成的對外供電控制電路和對應的含兩個雙向可控矽Q7.1和Q7.2形成的對外供電開關電路組成。R7.1、R7.2、R7.3、R7.4為限流電阻。設由發光二極體D8和電阻R8組成的復位顯示電路8，它與電路6中觸發器6.1的Q端連接。設由發光二極體D9和電阻R9組成的復位顯示電路9，它與電路6中觸發器6.2的Q端連接。設電容C13和電阻R13組成斷電復位電路13與電路6中觸發器6.1和6.2的CD端連接，當保護器斷電時，此電路可以保證電路復位可靠。
工作過程當用電系統沒有漏電時，穿過零序互感器4的兩根主線(火線與中線)電流平衡，零序互感器4無信號發出，主電路連通，輸出接線端2向用戶用電器供電。當系統發生漏電時，零序互感器4發出信號輸入到運放電路5，電路12將運放電路5.1的輸出交變信號電平拉低於基準電壓V＝3。6V時，運放5.2輸出低電平，觸發器6.1和6.2的Q端輸出低電平，光電耦合器U7.1和U7.2不導通，雙向可控矽Q7.1和Q7.2截止，主電路斷開，漏電指示燈D9亮。漏電故障排除後，按復位按鈕，觸發器復位，復位指示燈D8亮，Q端輸出高電平，光電耦合器U7.1和U7.2導通，雙向可控矽Q7.1和Q7.2導通，主電路正常工作，向用電器供電。
權利要求1.集成電路漏電保護器，包括電路板(14)、輸入接線端(1)、輸出接線端(2)、直流電源電路(11)、漏電保護部分，其特徵是漏電保護部分由零序互感器(4)、順次連接運放集成電路(5)、邏輯集成電路(6)、對外供電控制和開關電路(7)組成；輸入接線端(1)引進的火線和零線兩根主線，一路與直流電源電路(11)連接；另一路經電路(7)和零序互感器(4)與輸出接線端(2)連接；設阻容電路或電感電路(12)接運放集成電路(5)；設復位電路(10)與邏輯集成電路(6)連接。
2.按權利要求1所述保護器，其特徵是運放集成電路(5)是由兩個運算放大器(5.1)和(5.2)組成，採用雙單電源通用運算放大器。
3.按權利要求1所述保護器，其特徵是邏輯集成電路(6)由兩個邏輯觸發器(6.1)和(6.2)組成的負沿觸發器數字集成電路。
4.按權利要求1所述保護器，其特徵是對外供電控制和開關電路(7)由含兩個光電耦合器U7.1和U7.2形成的對外供電控制電路和含兩個雙向可控矽Q7.1和Q7.2形成的對外供電開關電路組成；或者採用放大電路和繼電器組成電路(7)。
5.按權利要求1所述保護器，其特徵是在通過零序互感器(4)的兩根主線隔零序互感器兩端(41)和(21)上跨接由檢測按鈕K3和檢測電阻R3組成的檢測電路(3)。
6.按權利要求1所述保護器，其特徵是設由發光二極體D8和電阻R8組成的復位顯示電路(8)與邏輯集成電路(6)連接。
7.按權利要求1所述保護器，其特徵是設由發光二極體D9和電阻R9組成的漏電顯示電路(9)與邏輯集成電路(6)連接。
8.按權利要求1所述保護器，其特徵是設電容C13和電阻R13組成的斷電復位電路(13)與邏輯集成電路(6)連接。
專利摘要本實用新型是解決現公開專利和市場中以機械動作為主的漏電保護裝置的安全可靠性問題。漏電保護部分設有由市電兩根火、零主線穿過的零序互感器產生信號送入運放集成電路，邏輯觸發器以及光電耦合器和雙向可控矽形成的對用電器供電電路。當漏電電流出現，經上述集成電路控制可控矽截止，停止供電，以達到保護目的。保護器設有檢測按鈕，漏電和復位顯示、復位按鈕等。檢測漏電電流可調，靈敏度可達mA級，遠低於安全用電規定，響應時間遠低於0.1S，可迅速保護用電設備和人身安全。對危險性高的電器(如電熱水器和野外作業)也無虞觸電危險，不僅安全和可靠性大大提高，且系統集成度高，體積小，便於安裝以及和不同電路板集成，極大的降低了成本。
文檔編號H02H3/32GK2586277SQ0224502
公開日2003年11月12日 申請日期2002年12月5日 優先權日2002年12月5日
發明者劉劍 申請人:劉劍