CN104466904B - 一种保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种保护电路，包括：感应模块，用于感应电源的火线与零线中的瞬时电流，在火线与零线中的瞬时电流大小不同时输出对应的电压信号；比较模块，用于比较基准电压与所述电压信号相关的电压，输出对应的电平信号；开关模块，与所述比较模块相连，用于接收所述比较器输出的电平信号，根据所述电平信号控制所述电源与负载通路的导通和关断。采用本发明，可在漏电时自动切断电源与负载的通路，保护用户安全。

Description

一种保护电路

技术领域

本发明涉及电子领域，尤其涉及一种保护电路。

背景技术

随着电子技术的不断发展，各种电器也越来越多，一些生活电器如电灯、电冰箱、洗衣机、微波炉等给人们的生活带来了很大的便利，而诸如电脑这些用电设备除了为人们的生活娱乐带来便利之外，还能帮助人们大大的提高工作效率。人们的生活已经基本离不开电和各种电器。但是，随着人们生活水平的不断提高，各种电器的普遍应用使得电器的数量不断增加。在用电过程中，由于用电设备本身的缺陷或使用不当可能造成的人身触电或火灾事故，这将给人们的生命和财产安全带来了巨大的损失。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种保护电路。可在漏电时自动切断电源与负载的通路，保护用户安全。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种保护电路，包括：

感应模块，用于感应电源的火线与零线中的瞬时电流，在火线与零线中的瞬时电流大小不同时输出对应的电压信号；

比较模块，包括第一开关管、第一分压电阻、第二分压电阻、比较器及基准电压输出单元，所述第一开关管的基极与所述感应模块的电压输出端连接，集电极接所述比较器的反向输入端，发射极接地，所述比较器的同相输入端接所述基准电压输出单元的电压输出端，所述比较器的输出端根据比较结果输出对应的电平信号，所述第一分压电阻的第一端接所述第一开关管的发射极，第二端接所述第一开关管的集电极，所述第二分压电阻的第一端接所述第一开关管的集电极，第二端接供电电压；

开关模块，与所述比较模块相连，用于接收所述比较器输出的电平信号，根据所述电平信号控制所述电源与负载通路的导通和关断。

其中，所述感应模块包括电流互感器，电源的火线和零线穿过所述电流互感器的铁芯，所述电流互感器的绕组一端接所述第一开关管的基极，另一端接地。

其中，所述基准电压输出单元包括第三分压电阻和第四分压电阻，所述第四电阻的第一端接供电电压，第二端接所述第三分压电阻的第一端，所述第三分压电阻的第二端接地，所述第三分压电阻第一端与所述第四分压电阻第二端的公共节点接所述比较器的同相输入端。

其中，所述第四分压电阻为可调电阻。

其中，所述基准电压输出单元还包括第一发光二级管和第五分压电阻，所述第一发光二极管的正极接供电电压，负极接所述第五分压电阻的第一端，所述第五分压电阻的第二端接地。

其中，所述第一发光二级管发出的光为绿光。

其中，所述开关模块包括第六分压电阻、第二开关管和继电器，所述第六分压电阻一端接所述比较器的输出端，另一端接所述第二开关管的基极，所述第二开关管的集电极接所述继电器线圈的第一端，发射极接地，所述继电器线圈的第二端接供电电压，所述继电器的开关连接在电源与负载之间。

其中，所述开关模块还包括第二发光二极管和第七分压电阻，所述第二发光二级管的正极接所述第七分压电阻的第一端，负极接所述第二开关管集电极和所述继电器线圈第一端的公共节点，所述第七分压电阻的第二端接供电电压。

其中，所述第二发光二极管发出的光为红光。

其中，所述第一开关管和第二开关管均为NPN型三极管。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

通过在人员触电时由感应模块感应电源火线和零线中的瞬时电流输出对应的电压信号，再由比较模块比较基准电压以及与所述电压信号相关的电压后，输出对应的电平信号给开关模块，由开关模块控制所述电源与负载通路的导通和关断，因此可以实现在电源正常工作无人员触电时，电路正常工作，而一旦发生人员触电时，自动切断电源的效果，保护的用户的人身安全，整个电路结构简单，性能稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明保护电路的第一实施例的连接示意图；

图2是本发明保护电路的第二实施例的电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，为本发明保护电路的第一实施例的连接示意图，在本实施例中，所述电路包括：感应模块1、比较模块2、开关模块3。

感应模块1，用于感应电源的火线与零线中的瞬时电流，在火线与零线中的瞬时电流大小不同时输出对应的电压信号；

比较模块2，包括第一开关管Q1、第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、比较器U1及基准电压输出单元21，所述第一开关管Q1的基极与所述感应模块1的电压输出端连接，集电极接所述比较器U1的反向输入端，发射极接地，所述比较器U1的同相输入端接所述基准电压输出单元21的电压输出端，所述比较器U1的输出端根据比较结果输出对应的电平信号，所述第一分压电阻R1的第一端接所述第一开关管Q1的发射极，第二端接所述第一开关管Q1的集电极，所述第二分压电阻R2的第一端接所述第一开关管Q1的集电极，第二端接供电电压VCC；

开关模块3，与所述比较模块2相连，用于接收所述比较器U1输出的电平信号，根据所述电平信号控制所述电源与负载通路的导通和关断。

通过在人员触电时由感应模块感应电源火线和零线中的瞬时电流输出对应的电压信号，再由比较模块比较基准电压以及与所述电压信号相关的电压后，输出对应的电平信号给开关模块，由开关模块控制所述电源与负载通路的导通和关断，因此可以实现在电源正常工作无人员触电时，电路正常工作，而一旦发生人员触电时，自动切断电源的效果，保护的用户的人身安全，整个电路结构简单，性能稳定。

请参照图2，为本发明保护电路的第二实施例的电路示意图，在本实施例中，所述电路包括：感应模块、比较模块、开关模块。

感应模块，用于感应电源的火线与零线中的瞬时电流，在火线与零线中的瞬时电流大小不同时输出对应的电压信号；

比较模块，包括第一开关管Q1、第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、比较器U1及基准电压输出单元21，所述第一开关管Q1的基极与所述感应模块的电压输出端连接，集电极接所述比较器U1的反向输入端，发射极接地，所述比较器U1的同相输入端接所述基准电压输出单元21的电压输出端，所述比较器U1的输出端根据比较结果输出对应的电平信号，所述第一分压电阻R1的第一端接所述第一开关管Q1的发射极，第二端接所述第一开关管Q1的集电极，所述第二分压电阻R2的第一端接所述第一开关管Q1的集电极，第二端接供电电压VCC；

开关模块，与所述比较模块相连，用于接收所述比较器U1输出的电平信号，根据所述电平信号控制所述电源与负载通路的导通和关断。

优选地，所述感应模块包括电流互感器A1，电源的火线和零线穿过所述互电流感器A1的铁芯，所述电流互感器A1的绕组一端接所述第一开关管Q1的基极，另一端接地。

所述基准电压输出单元21包括第三分压电阻R3和第四分压电阻R4，所述第四电阻R4的第一端接供电电压VCC，第二端接所述第三分压电阻R3的第一端，所述第三分压电阻R3的第二端接地，所述第三分压电阻R3第一端与所述第四分压电阻R4第二端的公共节点接所述比较器U1的同相输入端。

优选地，所述第四分压电阻R4为可调电阻。

更优选地，所述基准电压输出单元21还包括第一发光二级管LED1和第五分压电阻R5，所述第一发光二极管LED1的正极接供电电压VCC，负极接所述第五分压电阻R5的第一端，所述第五分压电阻R5的第二端接地。

所述第一发光二级管LED1发出的光为绿光。

所述开关模块包括第六分压电阻R6、第二开关管Q2和继电器K，所述第六分压电阻R6一端接所述比较器U1的输出端，另一端接所述第二开关管Q2的基极，所述第二开关管Q2的集电极接所述继电器K线圈的第一端，发射极接地，所述继电器K线圈的第二端接供电电压VCC，所述继电器K的开关K1连接在电源与负载之间。

优选地，所述开关模块还包括第二发光二极管LED2和第七分压电阻R7，所述第二发光二级管LED2的正极接所述第七分压电阻R7的第一端，负极接所述第二开关管Q2集电极和所述继电器K线圈第一端的公共节点，所述第七分压电阻R7的第二端接供电电压VCC。

更优选地，所述第二发光二极管LED2发出的光为红光。

所述第一开关管Q1和第二开关管Q2均为NPN型三极管。

整个充电电路的工作过程如下：

220V交流市电经过电流互感器A1和继电器K开关K1后输出至负载。正常情况下，电源的火线和零线的瞬时电流大小相等、方向相反，它们在电流互感器A1铁芯中所产生的磁通互相抵消，A1的感应线圈上没有感应电压，Q1处于关断状态，此时比较器U1的b点电压高于a点电压，c点为低电平，Q2处于关断状态，继电器KD的线圈没有电流流过，联动开关K1仍处于闭合状态，红色指示灯LED2不亮，用电电路正常工作。当漏电或触电发生时，火线和零线的瞬时电流大小不再相等，它们在电流互感器A1铁芯中所产生的磁通不能完全抵消，互感线圈A1产生感应电压，Q1由关断状态变为导通状态，此时比较器U1的b点电压低于a点电压，c点为高电平，Q2由关断状态变为导通状态，继电器K的线圈有电流流过，联动开关K1变为断开状态，用电电路电源被切断，同时红色指示灯LED2点亮，警示用电负载出现漏电，防止触电或火灾事故发生。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

通过上述实施例的描述，本发明具有以下优点：

通过在人员触电时由感应模块感应电源火线和零线中的瞬时电流输出对应的电压信号，再由比较模块比较基准电压以及与所述电压信号相关的电压后，输出对应的电平信号给开关模块，由开关模块控制所述电源与负载通路的导通和关断，因此可以实现在电源正常工作无人员触电时，电路正常工作，而一旦发生人员触电时，自动切断电源的效果，保护的用户的人身安全，整个电路结构简单，性能稳定。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，简称ROM）或随机存储记忆体（RandomAccess Memory，简称RAM）等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种保护电路，其特征在于，包括：

感应模块，用于感应电源的火线与零线中的瞬时电流，在火线与零线中的瞬时电流大小不同时输出对应的电压信号；

比较模块，包括第一开关管、第一分压电阻、第二分压电阻、比较器及基准电压输出单元，所述第一开关管的基极与所述感应模块的电压输出端连接，集电极接所述比较器的反向输入端，发射极接地，所述比较器的同相输入端接所述基准电压输出单元的电压输出端，所述比较器的输出端根据比较结果输出对应的电平信号，所述第一分压电阻的第一端接所述第一开关管的发射极，第二端接所述第一开关管的集电极，所述第二分压电阻的第一端接所述第一开关管的集电极，第二端接供电电压；

开关模块，与所述比较模块相连，用于接收所述比较器输出的电平信号，根据所述电平信号控制所述电源与负载通路的导通和关断。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述感应模块包括电流互感器，电源的火线和零线穿过所述电流互感器的铁芯，所述电流互感器的绕组一端接所述第一开关管的基极，另一端接地。

3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述基准电压输出单元包括第三分压电阻和第四分压电阻，所述第四分压电阻的第一端接供电电压，第二端接所述第三分压电阻的第一端，所述第三分压电阻的第二端接地，所述第三分压电阻第一端与所述第四分压电阻第二端的公共节点接所述比较器的同相输入端。

4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第四分压电阻为可调电阻。

5.如权利要求3或4所述的电路，其特征在于，所述基准电压输出单元还包括第一发光二级管和第五分压电阻，所述第一发光二极管的正极接供电电压，负极接所述第五分压电阻的第一端，所述第五分压电阻的第二端接地。

6.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述第一发光二级管发出的光为绿光。

7.如权利要求6所述的电路，其特征在于，所述开关模块包括第六分压电阻、第二开关管和继电器，所述第六分压电阻一端接所述比较器的输出端，另一端接所述第二开关管的基极，所述第二开关管的集电极接所述继电器线圈的第一端，发射极接地，所述继电器线圈的第二端接供电电压，所述继电器的开关连接在电源与负载之间。

8.如权利要求7所述的电路，其特征在于，所述开关模块还包括第二发光二极管和第七分压电阻，所述第二发光二级管的正极接所述第七分压电阻的第一端，负极接所述第二开关管集电极和所述继电器线圈第一端的公共节点，所述第七分压电阻的第二端接供电电压。

9.如权利要求8所述的电路，其特征在于，所述第二发光二极管发出的光为红光。

10.如权利要求7-9任一项所述的电路，其特征在于，所述第一开关管和第二开关管均为NPN型三极管。