漏电保护电路及断路器的制作方法

1.本实用新型涉及电路控制领域，尤其涉及一种漏电保护电路及断路器。


背景技术：

2.漏电保护断路器用于在发生漏电故障时保护线路或电动机，并避免发生触电。现有的漏电保护断路器具有实时漏电流测量与漏电保护两种功能，通常由两个剩余电流互感器实现，其中一个剩余电流互感器用于测量实时漏电流，另一个剩余电流互感器用于漏电保护。然而，设计漏电保护断路器时，两个剩余电流互感器占用空间较大，导致漏电保护断路器结构无法实现小型化紧凑化。同时，安装两个剩余电流互感器，元件成本较高。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种漏电保护电路及断路器，以解决漏电保护断路器结构无法小型化紧凑化的问题。
4.第一方面，本技术的一个实施方式提供一种漏电保护电路，包括主控电路、通讯隔离电路、测量电路、电流互感器及保护电路；
5.所述主控电路、所述通讯隔离电路、所述测量电路及所述电流互感器依次连接，所述电流互感器用于接入交流电线；
6.所述保护电路的第一端连接所述电流互感器、第二端连接所述测量电路，第三端用于接入交流电线；
7.所述保护电路用于根据所述电流互感器采集的信号，实现漏电保护，所述测量电路用于根据所述电流互感器采集的信号，实现漏电流测量，所述主控电路用于实时读取漏电流。
8.结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述保护电路包括电源输入子电路、脱扣器、整流桥、可控硅及漏电保护单元，所述电源输入子电路包括第一接线端和第二接线端；
9.所述第一接线端用于接入交流电的火线，所述第二接线端用于接入交流电的零线；
10.所述脱扣器的一端连接所述第一接线端，另一端连接所述整流桥的第一输入端，所述脱扣器用于实现漏电脱扣动作；
11.所述整流桥的正极输出端连接所述漏电保护单元的电源端，第二输入端连接所述第二接线端，负极输出端连接所述漏电保护单元的接地端；
12.所述可控硅的正极连接所述整流桥的正极输出端，负极连接所述整流桥的负极输出端，控制端连接所述漏电保护单元的脱扣信号端；
13.所述漏电保护单元的第一端连接所述电流互感器，第二端连接所述测量电路。
14.结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二可能的方式中，所述保护电路还包括第一电阻、稳压二极管及第一电容；
15.所述第一电阻的一端连接所述整流桥的正极输出端，另一端连接所述漏电保护单元的电源端；
16.所述第一电容与所述稳压二极管并联，所述稳压二极管的负极连接所述第一电阻与所述漏电保护单元的电源端之间的节点，正极连接所述漏电保护单元的接地端。
17.结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第三可能的方式中，所述保护电路还包括第二电阻；
18.所述第二电阻的一端连接所述漏电保护单元的第一端与所述电流互感器之间的节点，另一端连接漏电保护单元的第二端与所述测量电路之间的节点。
19.结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第四可能的方式中，所述电源输入子电路还包括压敏电阻；
20.所述压敏电阻的一端连接所述第一接线端，另一端连接所述第二接线端。
21.结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第五可能的方式中，所述保护电路还包括第二电容；
22.所述第二电容的一端连接所述漏电保护单元的脱扣信号端，另一端连接所述漏电保护单元的接地端。
23.结合第一方面，在第六种可能的实现方式中，所述测量电路包括计量单元、第三电阻及第四电阻；
24.所述计量单元的第一端连接保护电路，第二端连接所述电流互感器，第三端连接所述通讯隔离电路；
25.所述第三电阻的一端接地，另一端连接所述保护电路与所述计量单元之间的节点；
26.所述第四电阻的一端接地，另一端连接所述计量单元与所述电流互感器之间的节点。
27.结合第一方面的第六种可能的实现方式，在第七可能的方式中，所述测量电路还包括第一滤波电路与第二滤波电路，所述第一滤波电路包括第五电阻与第三电容，所述第二滤波电路包括第六电阻与第四电容；
28.所述第五电阻的一端连接所述保护电路，另一端连接所述计量单元的第一端，所述第三电容的一端连接所述第五电阻，另一端接地；
29.所述第六电阻的一端连接所述电流互感器，另一端连接所述计量单元的第二端，所述第四电容的一端连接所述第六电阻，另一端接地。
30.结合第一方面，在第八种可能的实现方式中，所述通讯隔离电路包括隔离单元、第五电容、第六电容、第七电容及第八电容，所述主控电路包括控制单元；
31.所述隔离单元的电源输入端连接所述控制单元，电源输出端连接所述测量电路；
32.所述隔离单元的第一接地端分别连接所述第五电容的一端和所述第六电容的一端，所述第五电容的另一端连接所述隔离单元，所述第六电容的另一端连接所述控制单元；
33.所述隔离单元的第二接地端分别连接所述第七电容的一端和所述第八电容的一端，所述第七电容的另一端连接所述隔离单元，所述第八电容的另一端连接所述测量电路。
34.第二方面，本技术的一个实施方式提供一种断路器，包括如第一方面任意一项所述的漏电保护电路。
35.本技术提供一种漏电保护电路，包括主控电路、通讯隔离电路、测量电路、电流互感器及保护电路；所述主控电路、所述通讯隔离电路、所述测量电路及所述电流互感器依次连接，所述电流互感器用于接入交流电线；所述保护电路的第一端连接所述电流互感器、第二端连接所述测量电路，第三端用于接入交流电线；所述保护电路用于根据所述电流互感器采集的信号，实现漏电保护，所述测量电路用于根据所述电流互感器采集的信号，实现漏电流测量，所述主控电路用于实时读取漏电流。通过单个电流互感器实现漏电测量和漏电保护，减少了电流互感器的使用数量。降低了漏电保护断路器结构的占用空间，进而实现漏电保护断路器结构小型化紧凑化。
附图说明
36.为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对本实用新型保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。
37.图1示出了本技术实施例提供的漏电保护电路的第一种结构示意图；
38.图2示出了本技术实施例提供的保护电路的结构示意图；
39.图3示出了本技术实施例提供的测量电路的结构示意图；
40.图4示出了本技术实施例提供的漏电保护电路的第二种结构示意图；
41.图5示出了本技术实施例提供的通讯隔离电路的结构示意图。
42.主要元件符号说明：
43.110-主控电路、120-通讯隔离电路、130-测量电路、140-电流互感器、150-保护电路；131-第一滤波电路、132-第二滤波电路、151-电源输入子电路；l1-脱扣器、j1-第一接线端、j2-第二接线端、d1-整流桥、d2-可控硅、d3-稳压二极管、u1-漏电保护单元、u2-计量单元、u3-隔离单元、u4-控制单元、rv1-压敏电阻、r1-第一电阻、r2-第二电阻、r3-第三电阻、r4-第四电阻、r5-第五电阻、r6-第六电阻、c1-第一电容、c2-第二电容、c3-第三电容、c4-第四电容、c5-第五电容、c6-第六电容、c7-第七电容、c8-第八电容。
具体实施方式
44.下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
45.通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
46.在下文中，可在本实用新型的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
47.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
48.除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本实用新型的各种实施例中被清楚地限定。
49.请参阅图1，图1示出了本技术实施例提供的漏电保护电路的第一种结构示意图。示范性地，漏电保护电路包括主控电路110、通讯隔离电路120、测量电路130、电流互感器140及保护电路150；
50.所述主控电路110、所述通讯隔离电路120、所述测量电路130及所述电流互感器140依次连接，所述电流互感器140用于接入交流电线；
51.所述保护电路150的第一端连接所述电流互感器140、第二端连接所述测量电路130，第三端用于接入交流电线；
52.所述保护电路150用于根据所述电流互感器140采集的信号，实现漏电保护，所述测量电路130用于根据所述电流互感器140采集的信号，实现漏电流测量，所述主控电路110用于实时读取漏电流。
53.需要理解的是，电流互感器140的类型是根据实际需求设置的，在此不做限定，本实施例中，电流互感器140为剩余电流互感器。电流互感器140的二次侧分别与保护电路150和测量电路130均连接。通过电流互感器140检测电流矢量和，将电流矢量和根据固定的比例在二次侧输出相应的电路。若电流矢量和为零时，则确定不存在漏电电流。若电流矢量和不为零时，则确定存在漏电电流。传输数据时，通讯隔离电路120用于实现强弱电之间的隔离。保护电路150用于根据电流互感器140采集的信号，实现漏电保护。测量电路130用于根据电流互感器140采集的信号，实现漏电流测量。通过单个电流互感器140实现漏电测量和漏电保护，减少了电流互感器140的使用数量。降低了漏电保护断路器结构的占用空间，进而实现漏电保护断路器结构小型化紧凑化。
54.请一并参阅图2，图2示出了本技术实施例提供的保护电路150的结构示意图。所述保护电路150包括电源输入子电路151、脱扣器l1、整流桥d1、可控硅d2及漏电保护单元u1，所述电源输入子电路151包括第一接线端j1和第二接线端j2；
55.所述第一接线端j1用于接入交流电的火线l，所述第二接线端j2用于接入交流电的零线n；
56.所述脱扣器l1的一端连接所述第一接线端j1，另一端连接所述整流桥d1的第一输入端，所述脱扣器l1用于实现漏电脱扣动作；
57.所述整流桥d1的正极输出端连接所述漏电保护单元u1的电源端，第二输入端连接所述第二接线端j2，负极输出端连接所述漏电保护单元u1的接地端；
58.所述可控硅d2的正极连接所述整流桥d1的正极输出端，负极连接所述整流桥d1的负极输出端，控制端连接所述漏电保护单元u1的脱扣信号端；
59.所述漏电保护单元u1的第一端连接所述电流互感器140，第二端连接所述测量电路130。
60.为便于理解本技术，本实施例中，交流电为220v的单相市电。电源输入子电路151用于从市电取电，电源输入子电路151包括第一接线端j1和第二接线端j2，具体地，第一接线端j1用于接入市电的火线l，第二接线端j2用于接入市电的零线n。整流桥d1用于对交流市电进行全波整流，得到直流信号。同时，整流桥d1与脱扣器l1串联，脱扣器l1用于实现漏电脱扣动作。
61.漏电保护单元u1可通过漏电保护芯片实现，在此不做赘述。漏电保护单元u1与测量电路130连接，用于实时读取漏电流。具体地，vs引脚为漏电保护单元u1的电源端，连接整流桥d1的正极输出端。
62.可控硅d2又称晶闸管，可控硅d2的正极连接整流桥d1的正极输出端，负极连接整流桥d1的负极输出端，形成脱扣回路。同时，可控硅d2的控制端连接漏电保护单元u1的脱扣信号端，其中，脱扣信号端为漏电保护芯片的os引脚。可控硅d2用于根据漏电保护单元u1发送的脱扣信号，控制脱扣回路的通断状态，实现漏电保护。
63.本实施例中，所述保护电路150还包括第一电阻r1、稳压二极管d3及第一电容c1；
64.所述第一电阻r1的一端连接所述整流桥d1的正极输出端，另一端连接所述漏电保护单元u1的电源端；
65.所述第一电容c1与所述稳压二极管d3并联，所述稳压二极管d3的负极连接所述第一电阻r1与所述漏电保护单元u1的电源端之间的节点，正极连接所述漏电保护单元u1的接地端。
66.稳压二极管d3用于稳压产生直流电压为漏电保护单元u1供电。第一电阻r1为限流电阻，用于保护漏电保护单元u1。第一电容c1为电解电容，用于稳定稳压二极管d3产生的直流电，为漏电保护单元u1提供稳定的工作电源。
67.本实施例中，所述保护电路150还包括第二电阻r2；
68.所述第二电阻r2的一端连接所述漏电保护单元u1的第一端与所述电流互感器140之间的节点，另一端连接漏电保护单元u1的第二端与所述测量电路130之间的节点。
69.第二电阻r2为采样电阻，用于将电流互感器140产生的二次侧漏电电流信号转换为漏电电压信号。具体地，in引脚为漏电保护单元u1的第一端，vr引脚为漏电保护单元u1的第二端，第二电阻r2的一端连接漏电保护单元u1的第一端，另一端接漏电保护单元u1的第二端。
70.本实施例中，所述电源输入子电路151还包括压敏电阻rv1；
71.所述压敏电阻rv1的一端连接所述第一接线端j1，另一端连接所述第二接线端j2。
72.压敏电阻rv1是一种具有非线性伏安特性的电阻器件，并联于第一接线端j1与第二接线端j2之间。电源输入子电路151接入交流电时，会产生瞬态电压。压敏电阻rv1用于吸收电流，实现瞬态电压的保护。
73.本实施例中，所述保护电路150还包括第二电容c2；
74.所述第二电容c2的一端连接所述漏电保护单元u1的脱扣信号端，另一端连接所述漏电保护单元u1的接地端。
75.第二电容c2与漏电保护单元u1的接地端连接，用于保证脱扣信号的稳定性和可靠性。
76.请一并参阅图3，图3示出了本技术实施例提供的测量电路130的结构示意图。所述
测量电路130包括计量单元u2、第三电阻r3及第四电阻r4；
77.所述计量单元u2的第一端连接保护电路150，第二端连接所述电流互感器140，第三端连接所述通讯隔离电路120；
78.所述第三电阻r3的一端接地，另一端连接所述保护电路150与所述计量单元u2之间的节点；
79.所述第四电阻r4的一端接地，另一端连接所述计量单元u2与所述电流互感器140之间的节点。
80.计量单元u2用于放大信号与采集信号，可通过计量芯片实现。若主控电路110设置有模拟/数字转换接口时，可通过主控电路110采集漏电信号，计量单元u2采用运算放大器实现，进行漏电信号的放大，在此不做限定。本实施例中，计量单元u2选用计量芯片实现，ibp引脚为计量单元u2的第一端，ibn引脚为计量单元u2的第二端。计量单元u2的第一端连接保护电路150，第二端连接电流互感器140。
81.请一并参阅图4，图4示出了本技术实施例提供的漏电保护电路的第二种结构示意图。第三电阻r3一端连接第二电阻r2，另一端第四电阻r4的一端以及计量单元u2的接地端，第四电阻r4的另一端连接电流互感器140。需要理解的是，第三电阻r3和第四电阻r4均为采样电阻，用于将电流互感器140产生的电流互感器140产生的二次侧漏电电流信号转换为漏电电压信号。通过串联采样电阻，即串联第二电阻r2、第三电阻r3及第四电阻r4，采样漏电保护和漏电测量信号。
82.所述测量电路130还包括第一滤波电路131与第二滤波电路132，所述第一滤波电路131包括第五电阻r5与第三电容c3，所述第二滤波电路132包括第六电阻r6与第四电容c4；
83.所述第五电阻r5的一端连接所述保护电路150，另一端连接所述计量单元u2的第一端，所述第三电容c3的一端连接所述第五电阻r5，另一端接地；
84.所述第六电阻r6的一端连接所述电流互感器140，另一端连接所述计量单元u2的第二端，所述第四电容c4的一端连接所述第六电阻r6，另一端接地。
85.第一滤波电路131和第二滤波电路132用于限定预设频率范围内的信号通过，阻止预设频率范围外的信号通过。需要理解的是，预设频率范围是根据实际需求设置的，在此不做限定。本实施例中，第一滤波电路131和第二滤波电路132均为低通滤波电路。
86.请一并参阅图5，图5示出了本技术实施例提供的通讯隔离电路120的结构示意图。所述通讯隔离电路120包括隔离单元u3、第五电容c5、第六电容c6、第七电容c7及第八电容c8，所述主控电路110包括控制单元u4；
87.所述隔离单元u3的电源输入端连接所述控制单元u4，电源输出端连接所述测量电路130；
88.所述隔离单元u3的第一接地端分别连接所述第五电容c5的一端和所述第六电容c6的一端，所述第五电容c5的另一端连接所述隔离单元u3，所述第六电容c6的另一端连接所述控制单元u4；
89.所述隔离单元u3的第二接地端分别连接所述第七电容c7的一端和所述第八电容c8的一端，所述第七电容c7的另一端连接所述隔离单元u3，所述第八电容c8的另一端连接所述测量电路130。
90.隔离单元u3用于隔离强电信号与弱电信号。控制单元u4用于接收隔离单元u3的通讯数据，实时读取漏电流。本实施例中，控制单元u4通过主控芯片实现，隔离单元u3通过隔离芯片实现，在此不做赘述。第五电容c5、第六电容c6、第七电容c7及第八电容c8均为退耦电容，用于滤除电源的纹波和谐波。
91.本实施例中，测量单元的第三端包括din引脚、dout引脚、sclk引脚及cs引脚。测量单元的din引脚通过隔离单元u3与控制单元u4的dout引脚连接，用于输出数据至控制单元u4。测量单元的dout引脚通过隔离单元u3与控制单元u4的din引脚连接，用于接收控制单元u4输出的数据。测量单元的sclk引脚通过隔离单元u3与控制单元u4的sclk引脚连接，用于接收控制单元u4输出的时钟信号，保证器件的同步运作。测量单元的cs引脚通过隔离单元u3与控制单元u4的cs引脚连接，用于接收控制单元u4输出的片选信号，以划分总线上的数据和地址。需要理解的是，隔离单元u3与控制单元u4之间可以通过spi(serial peripheral interface，串口外设接口)通讯，也可以通过(serial peripheral interface，串口外设接口)，uart(universal asynchronous receiver/transmitter，通用异步收发传输器)通讯，还可以通过iic(inter-integrated circuit，集成电路总线)通讯，在此不做限定。
92.本技术提供一种漏电保护电路，包括主控电路、通讯隔离电路、测量电路、电流互感器及保护电路；所述主控电路、所述通讯隔离电路、所述测量电路及所述电流互感器依次连接，所述电流互感器用于接入交流电线；所述保护电路的一端分别连接所述电流互感器和所述测量电路，另一端用于接入交流电线；所述保护电路用于根据所述电流互感器采集的信号，实现漏电保护，所述测量电路用于根据所述电流互感器采集的信号，实现漏电流测量，所述主控电路用于实时读取漏电流。通过单个电流互感器实现漏电测量和漏电保护，减少了电流互感器的使用数量。降低了漏电保护断路器结构的占用空间，进而实现漏电保护断路器结构小型化紧凑化。
93.本技术还提供一种断路器，包括如上述实施例中所述的漏电保护电路。
94.通过通讯隔离电路实现强弱电的隔离，提供了一种通过单个电流互感器实现漏电测量和漏电保护的断路器。断路器的结构小型化紧凑化，降低了占用空间。
95.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本实用新型的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
96.另外，在本实用新型各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。
97.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限
于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。