CN112834951B - 一种漏电检测电路、漏电保护电路及家用电器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种漏电检测电路、漏电保护电路及家用电器，其中，漏电检测电路包括带有交流电的带电导体和用于与被测导体连接的连接端，所述连接端连接有电压检测电路；电压检测电路包括依次连接的第一耦合电容、采样电阻和第二耦合电容；第一耦合电容与被测导体连接，第二耦合电容接地。本发明通过在漏电检测电路中增加具有耦合特性的电容结构，使采样电阻两端电压的检测基准点与参考电位形成较强、较稳定的耦合，使得测量稳定可靠。

Description

一种漏电检测电路、漏电保护电路及家用电器

技术领域

本发明属于家用电器设备领域，具体地说，涉及一种漏电检测电路、漏电保护电路及家用电器。

背景技术

家用电器使人们从繁重、琐碎、费时的家务劳动中解放出来，为人类创造了更为舒适优美、更有利于身心健康的生活和工作环境，提供了丰富多彩的文化娱乐条件，已成为现代家庭生活的必需品。

部分家用电器由于安装强度和安全可靠的要求，其外壳都是采用金属加工制作而成的。家用电器的供电都是由强电提供，强电直接与家用电器的电源端连接，如果一旦家用电器内部的设备因为绝缘老化，破损而发生漏电，当金属外壳接地失效，或者没有实现有效的接地时，当有用户触摸到金属壳体的时候，将会给用户带来安全隐患。因此，在家用电器上或者用户家中的入户接电端通常都设有漏电检测保护装置。

现有技术中，对于电容感应式测电装置，例如非接触式测电笔、家电中的漏电感应模块等的参考电位点一般为电路板的铺地，没有实质上的参考电位，探测***因为到地电容不确定，抗干扰能力差，受环境影响大。例如是否手握等因素都对它有影响。

而使用与零线电气连接的参考点取得方式，探测电路就会被通上强电，对强电的隔离造成一定困难，产品难以符合安全规范。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种漏电检测电路，通过在漏电检测电路中增加具有耦合特性的电容结构，使电压的检测基准点与参考电位形成较强、较稳定的耦合，使得测量稳定可靠。

本发明的另外一个目的是提供一种漏电保护电路，包括上述的漏电检测电路。

本发明的另外一个目的是提供一种家用电器，包括上述的漏电检测电路和/或漏电保护电路。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

一种漏电检测电路，包括带有交流电的带电导体和一用于与被测导体连接的连接端，所述连接端连接有电压检测电路；所述电压检测电路包括依次连接的第一耦合电容、采样电阻和第二耦合电容；

所述第一耦合电容与所述被测导体连接，所述第二耦合电容接地。

进一步的，所述第一耦合电容和所述采样电阻之间还设有分压电阻。

优选的，所述第一耦合电容和/或所述第二耦合电容为具有电容特性的电子元件，或者，相互靠近的两个金属结构所构成的电容。

进一步的，还包括电压采集电路，连接在所述采样电阻两端连接，用于检测所述采样电阻两端的电压。

进一步的，所述带电导体具有第一状态和第二状态，

当所述采样电阻两端的电压低于设定阈值，所述带电导体在第一状态，此时，所述带电导体不漏电；

当所述采样电阻两端的电压大于等于设定阈值，所述带电导体在第二状态，此时，所述带电导体漏电。

一种漏电保护电路，包括如上所述的漏电检测电路。

进一步的，还包括探测电路，所述探测电路连接在所述采样电阻的两端，用于探测所述采样电阻的两端的电压是否大于设定阈值。

进一步的，所述探测电路包括电压调理电路、比较电路、警示电路和/或开关电路；其中

所述电压调理电路与所述采样电阻的两端连接，用于调理所述采样电阻两端的电压并输出至所述比较电路；

所述比较电路用于将调理后的电压与所述比较电路的参考电压进行比较，并将比较结果输出至所述警示电路和/或开关电路；

所述警示电路根据比较结果发出警示信息；和/或，所述开关电路根据比较结果断开或连通。

一种家用电器，其特征在于，包括如上所述的漏电检测电路，和/或，如上所述的漏电保护电路。

进一步的，所述家用电器为燃气热水器、电热水器或热泵热水器。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

本发明采用的方案是以零线或地线作为参考电位，通过设置具有耦合特性的第二耦合电容，将电路上的参考点使用电容结构对交流零线进行耦合，使检测采样电阻两端的电压时，其基准点与参考电位形成较强、较稳定的耦合，使得电压采集电路的基准点成为可靠基准，使得测量稳定可靠，避免带电导体出现“漏而不报”或者“不漏误报”的情况。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。在附图中：

图1是本发明漏电检测电路的电路结构示意图；

图2是本发明漏电保护电路的电路结构示意图；

图3是本发明漏电保护电路的一个实施例的功能模块示意图；

图4是本发明漏电保护电路的另一个实施例的功能模块示意图；

图中：10、漏电保护电路；101、漏电检测电路；102、探测电路；1021、电压调理电路；1022、比较电路；1023、警示电路；1024、开关电路；

A、漏电点；B、被测导体；C1、第一耦合电容；C2、第二耦合电容；L、火线；D、接入点；E、基准点；F、参考电位点；N、零线；R1、采样电阻；R2、分压电阻；T、变压器；G、带电导体；H、连接端。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“内”“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图4所示，本发明提供一种漏电检测电路，一种漏电保护电路和一种家用电器。

图1所示为漏电检测电路101的电路结构示意图。漏电检测电路101包括带有交流电的带电导体G，所述被测导体B上设有一连接端H，所述连接端H连接有电压检测电路；所述电压检测电路包括依次连接的第一耦合电容C1、采样电阻R1和第二耦合电容C2；所述第一耦合电容C1与所述被测导体B连接，所述第二耦合电容C2接地。

所述采样电阻R1与所述第二耦合电容C2的交汇点构成检测所述采样电阻R1两端电压的基准点E。

所述带电导体G具有第一状态和第二状态，当所述采样电阻R1两端的电压小于设定阈值，所述带电导体G在第一状态下，此时，所述带电导体G不漏电，带电导体G与所述被测导体B相当于断开；当所述采样电阻R1两端的电压大于等于设定阈值，所述带电导体G在第二状态下，此时，所述带电导体G漏电，相当于所述带电导体G与所述被测导体B接通。

详细的，如图1所述，电路结构中包含电力***，电力***包含大地、变压器T输出绕组、火线L、带电导体G和被测导体B。其中，变压器T特指中性点接地的变压器，其绕组的相线端对大地具有交流电压，引出线成为火线L。带电导体与火线连接，因此，带电导体对大地具有交流电压。

当带电导体G没有发生漏电时，电压检测电路中的采样电阻R1两端的电压小于设定阈值，此时带电导体G与被测导体B之间处于第一状态，也就是说，带电导体G与被测导体B之间断开，那么，就不会有电流流过连接端H与被测导体B连接的电压检测电路，或者电流很小。

当带电导体G一旦发生漏电时，相当于带电导体G与被测导体B在漏电点A接通，此时，带电导体G与被测导体B之间导通，那么，带电导体G中的电流就会通过连接端H流过电压检测电路，与大地之间形成回路，电压检测电路中的采样电阻R1的接入点D和基准点E之间就会有电势差，也就是采样电阻R1两端的电压大于等于设定阈值。这时，就意味着被测导体B上也有电流通过。

因此，可以根据采样电阻采得交流电压是否高于某个设定阈值，来判定带电导体G是否存在漏电点。

被测导体B可以是家用电器的外壳或者是本不应带电但却有可能带电的导体。例如，被测导体B为家用电器的外壳时，在带电导体G的绝缘层发生破损时，那么带电导体G上即出现漏电点A，使被测导体B也就是家用电器的外壳与带电导体G之间导通，这时，如果用户不小心触碰到外壳就会发生触电的危险。

当电压检测电路与带电导体G导通时，由于第一耦合电容C1、第二耦合电容C2具有“通交隔直”的特性，因此，带电导体G、电压检测电路以及大地之间就构成了具有电流的回路。

此时，采样电阻R1的两端具有一定的电压，通过在采样电阻R1两端连接电压表是能够检测到此时采样电阻R1两端的电压。例如，使用万用表检测采样电阻R1两端的电压时，将万用表的两个端子分别与采样电阻R1的两端连接，那么万用表就会显示出此时采样电阻R1两端的具体电压的数值。

换句话说，如果采用万用表检测出采样电阻R1的两端具有电压，那就说明带电导体G发生了漏电，家用电器的外壳有可能已经带电，如果这时，触摸外壳，就会有触电的风险。

反之，如果采用万用表检测采样电阻R1的两端的电压时，没有检测出电压，说明，导电没有发生漏电现象，外壳也不带电，用户触摸外壳发生触电的风险很小，几乎没有。

本发明的漏电检测电路101中，当漏电发生时，电压检测电路的一端与带电导体G连接，另一端接地。采样电阻R1与第二耦合电容C2的交汇点即为获得采样电阻R1两端电压时的基准点E。

上述过程是检测带电导体G是否发生漏电的过程，在此过程中，本发明采用的方案是以大地作为参考电位点，通过设置第二耦合电容C2，使检测采样电阻R1两端的电压时，其基准点E与参考电位点之间形成较强、较稳定的耦合，使得电压采集电路的基准点E成为可靠基准。

进一步的，通过设置第二耦合电容C2，完整地架设了电连接、电容耦合相结合的电路回路，使得测量稳定可靠。

进一步的方案中，所述第一耦合电容C1和所述采样电阻R1之间还设有分压电阻R2。

详细的，设置分压电阻R2的作用是为了使采样电阻R1两端的电压值更小，便于后续采集采样电阻R1的电压与比较器进行比较。

例如，使用三极管导通电压作为比较电压时，要求的设定阈值应在0.7伏左右。

上述方案中，设置分压电阻R2使得获取采样电阻R1两端电压时更加精确，便于实施，也便于调试。

进一步的方案中，所述第二耦合电容C2可以为具有电容特性的电子元件，或者，为相互靠近的两个金属结构所构成的电容。

详细的，第二耦合电容C2的作用是使第二耦合电容C2的两端，即基准点E和参考电位点F之间形成较强的、较为稳定的耦合。

因此，本发明的第二耦合电容C2只需能够起到将基准点E和参考电位点F在交流状态下导通的目的即可。

优选的，在一些实施方式中，为了简化电路结构，可选用具有电容特性的电子元件作为第二耦合电容C2。

在另一些实施方式中，为了充分利用电路中现有结构，将第二耦合电容C2设计为相互靠近的两个金属结构，使两个相互靠近的金属结构构成电容，具有电容“通交隔直”的特性。

进一步的方案中，所述第一耦合电容C1为具有电容特性的电子元件，或者，相互靠近的两个金属结构所构成的电容。

详细的，第一耦合电容C1的作用是使第一耦合电容C1的两端形成较强的、较为稳定的耦合。

因此，本发明的第一耦合电容C1只需能够起到在交流状态下导通的目的即可。

优选的，在一些实施方式中，为了简化电路结构，可选用具有电容特性的电子元件作为第一耦合电容C1。

在另一些实施方式中，为了充分利用电路中现有结构，将第一耦合电容C1设计为相互靠近的两个金属结构，使两个相互靠近的金属结构构成电容，具有电容“通交隔直”的特性。

进一步的方案中，上述采样电阻R1的两端连接有电压采集电路，用于检测所述采样电阻R1两端的电压。

例如，在采样电阻R1的两端之间连接有电压表。

再或者，采样电阻R1本身可以设置为包括一大阻抗的电阻与指示灯的组合，类似测电笔原理，当指示灯两端电压达到一定值时，指示灯发光。

本发明还提供一种漏电保护电路，包括上述的漏电检测电路101和探测电路102。

如图2所示，在电压采集电路中使用探测电路102，将采样电阻R1两端的电压放大、处理。当采样电阻R1两端存在足够大的交流电压时，探测电路102中将形成显示或报警信号等。

通过上述的漏电检测电路101获取采样电阻R1两端的电压，当采样电阻R1两端的电压低于设定阈值时，没有发生漏电现象，漏电保护电路10维持在常态。当采样电阻R1两端的电压大于等于设定阈值时，说明发生了漏电现象，漏电保护电路10发出警示信息或直接切断带电导体G的供电来源。

需要指出的是，可通过调整设定阈值的大小调整漏电检测电路101的灵敏度。灵敏度低，流过人体的电流太大，起不到漏电保护作用；灵敏度过高，又会造成漏电保护器因线路或电气设备在正常微小的漏电下而误动作，使电源切断，所以需要调到最合适的数值。

例如，对漏电保护要求较高时，可将设定阈值设定为较小的值，那么漏电检测的灵敏度较高，可以满足较高要求的漏电保护。当对漏电保护要求略低时，可将设定阈值设定为相对较大的值，那么漏电检测的灵敏度相对较低，可以避免微小漏电引起的误操作。

如图3所示，在一种实施方式中，漏电保护电路10包括漏电检测电路101和探测电路102，其中，探测电路102包括电压调理电路1021、比较电路1022和警示电路1023。

所述电压调理电路1021与所述漏电检测电路101中的采样电阻R1的两端连接，用于调理所述采样电阻R1两端的电压并输出至所述比较电路1022。

所述电压调理电路1021可以包含电压变换、整流、滤波、放大等功能中一个或多个组合，将所述采样电阻R1两端的电压转化为合适的电压并输出至所述比较电路1022。

所述比较电路1022用于将调理后的电压与比较电路1022中的参考电压进行比较，并将比较结果输出至所述警示电路1023。

所述警示电路1023根据比较结果发出警示信息。

详细的，由于火线L上引入的电压为220伏的交流市电，因此，当带电导体G发生漏电时，而且具有变压器T，如同将交流电接入漏电检测电路，耦合电容为其提供交流通道，使采样电阻R1两端产生交流电压。由于其电压幅度、周期、噪声等因素通常不能直接用于检出，而要通过调理电路处理后输出，电压调理电路1021的作用就是对采样电阻R1两端的电压进行电压幅值变换、整流、滤波、放大等处理，使得电阻两端的交流电压对应一个幅值合适的直流输出电压。然后，再将调整后的电压输出至比较电路1022中。

比较电路1022中设有参考电压，比较电路1022将调理电路的输出电压和参考电压进行比较输出，实现对采样电阻R1两端电压幅值的判断。优选的，此处的参考电压即为设定阈值。例如，当采样电阻R1两端的电压大于设定阈值，即比较电路1022的输入电压大于比较电路1022的参考电压时，比较电路1022输出高电平信号；当采样电阻R1两端的电压小于设定阈值，即比较电路1022的输入电压小于比较电路1022的参考电压时，比较电路1022输出低电平。那么不管是高电平还是低电平，该比较结果输出至警示电路1023。

警示电路1023可以是灯光警示，也可以是声音警示，或者两者的结合。例如，当警示电路1023收到高电平时，控制灯光闪烁、警示鸣笛，说明此时发生了漏电现象，提示用户或者操作人员进行下一步操作，切断向带电导体G供电的电源。当警示电路1023收到低电平时，控制灯光或者鸣笛保持不发光、不鸣笛的状态，说明此时并没有发生漏电现象，可继续向带电导体G供电，使与带电导体G连接的设备正常运行。

如图4所示，在另一种实施方式中，漏电保护电路10包括漏电检测电路101和探测电路102，其中，探测电路102包括电压调理电路1021、比较电路1022和开关电路1024。开关电路1024用于控制带电导体G与供电端的导通与断开。

所述电压调理电路1021与所述漏电检测电路101中的采样电阻R1的两端连接，用于转换所述采样电阻R1两端的交流电压到幅值合适直流输出电压，并输出至所述比较电路1022。

详细的，所述电压调理电路1021可以包含电压变换、整流、滤波、放大等功能中的一种或多种组合，将所述采样电阻R1两端的电压转化为合适的电压并输出至所述比较电路1022。

所述比较电路1022用于将调理后的电压与参考电压进行比较，并将比较结果输出至所述开关电路1024。

所述开关电路1024根据比较结果断开或连通。

详细的，由于带电导体G上引入的电压为220伏的交流市电，因此，当带电导体G发生漏电时，而且具有变压器T，如同将交流电接入漏电检测电路，耦合电容为其提供交流通道，使采样电阻R1两端产生交流电压。交流电压由于其电压幅度、周期、噪声等因素通常不能直接用于检出，而要通过调理电路处理后输出，电压调理电路1021的作用就是对采样电阻R1两端的电压进行电压幅值变换、整流、滤波、放大等处理，使得电阻两端的交流电压对应一个幅值合适的直流输出电压。然后，再将调整后的电压输出至比较电路1022中。

比较电路1022中设有参考电压，比较电路1022将调理电路的输出电压和参考电压进行比较输出，实现对采样电阻R1两端电压幅值的判断。例如，当采样电阻R1两端的电压大于设定阈值，即比较电路1022的输入电压大于比较电路1022的参考电压时，比较电路1022输出高电平信号；当采样电阻R1两端的电压小于设定阈值，即比较电路1022的输入电压小于比较电路1022的参考电压时，比较电路1022输出低电平。那么不管是高电平还是低电平，该比较结果输出至开关电路1024。

例如，当开关电路1024收到高电平时，说明此时发生了漏电现象，控制开关电路1024断开，切断向带电导体G供电的电源。当开关电路1024收到低电平时，说明此时并没有发生漏电现象，控制开关电路1024导通，可继续向带电导体G供电，使与带电导体G连接的设备正常运行。

上述方案中的电压调理电路1021、比较电路1022、警示电路1023以及开关电路1024，其实现形式多种多样，本发明并不限定电压调理电路1021、警示电路1023以及开关电路1024具有的具体结构，凡能够实现本发上述方案的结构均在本发明的保护范围之内。

上述方案中，采用具有第二耦合电容C2的漏电检测电路101，使检测基准点E与参考电位点F形成较强、较稳定的耦合，使得检测基准点E成为可靠基准，使得测量稳定可靠，不会出现漏电不报，或者不漏误报的情况。

再一种实施方式中，漏电保护电路10可同时包括上述的警示电路1023和开关电路1024。具体工作过程如上所述，不再赘述。

本发明还提供一种家用电器，包括上述的漏电检测电路101和/或漏电保护电路10。

详细的，上述的漏电检测电路101和/或漏电保护电路10可用于家用电器中的安全检测功能模块，提高漏电检测效率，提高家用电器的安全性能。

进一步的，所述家用电器为燃气热水器、电热水器或热泵热水器。

详细的，燃气热水器、电热水器以及热泵热水器的外壳多采用金属结构，因此，采用本发明的上述漏电检测电路和/或漏电保护电路，可极大地提高燃气热水器、电热水器以及热泵热水器的安全性能。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (8)

1.一种漏电检测电路，包括带有交流电的带电导体和用于与被测导体连接的连接端，所述连接端连接有电压检测电路；其特征在于，

所述电压检测电路包括依次连接的第一耦合电容、采样电阻和第二耦合电容；

所述第一耦合电容与所述被测导体连接，所述第二耦合电容接地；

当带电导体没有出现漏电情况时，被测导体不带电，而当带电导体出现漏电情况时，被测导体与带电导体电连接，进而连接端与带电导体电连接；

当带电导体与被测导体之间导通，带电导体中的电流就会通过连接端流过电压检测电路，与大地之间形成回路，电压检测电路中的采样电阻的接入点和基准点之间就会有电势差；所述第一耦合电容和所述采样电阻之间还设有分压电阻；

所述采样电阻与所述第二耦合电容的交汇点构成检测所述采样电阻两端电压的基准点，参考点位为大地。

2.根据权利要求1所述的一种漏电检测电路，其特征在于，

所述第一耦合电容和/或所述第二耦合电容为具有电容特性的电子元件，或者，相互靠近的两个金属结构所构成的电容。

3.根据权利要求1-2任一所述的一种漏电检测电路，其特征在于，

所述带电导体具有第一状态和第二状态，

当所述采样电阻两端的电压低于设定阈值，所述带电导体在第一状态，此时，所述带电导体不漏电；

当所述采样电阻两端的电压大于等于设定阈值，所述带电导体在第二状态，此时，所述带电导体漏电。

4.一种漏电保护电路，其特征在于，包括如权利要求1-3任一所述的漏电检测电路。

5.根据权利要求4所述的一种漏电保护电路，其特征在于，还包括探测电路，所述探测电路连接在所述采样电阻的两端，用于探测所述采样电阻的两端的电压是否大于设定阈值。

6.根据权利要求5所述的一种漏电保护电路，其特征在于，所述探测电路包括电压调理电路、比较电路、警示电路和/或开关电路；其中

所述电压调理电路与所述采样电阻的两端连接，用于调理所述采样电阻两端的电压并输出至所述比较电路；

所述比较电路用于将调理后的电压与所述比较电路的参考电压进行比较，并将比较结果输出至所述警示电路和/或开关电路；

所述警示电路根据比较结果发出警示信息；和/或，所述开关电路根据比较结果断开或连通。

7.一种家用电器，其特征在于，包括如权利要求1-3任一所述的漏电检测电路，或，如权利要求4-6任一所述的漏电保护电路。

8.根据权利要求7所述的一种家用电器，其特征在于，

所述家用电器为燃气热水器、电热水器或热泵热水器。

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