CN207459702U - 一种漏电保护装置及一种充电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了漏电保护装置及一种充电设备，其中所述漏电保护装置包括：电流传感器及采样电路；漏电信号处理芯片；线圈，缠绕在电流传感器上；可控开关，串联在电源回路中；控制部件，用于控制可控开关导通或断开；控制部件的第一输入端与漏电信号处理芯片连接，根据漏电控制信号判断是否漏电；控制部件的第一输出端、第二输出端分别与线圈的两端连接，控制线圈内产生交变电流或脉冲电流，并当判断结果为漏电时控制可控开关由断开切换至导通。通过本实用新型可以检测电流传感器、采样电路、漏电信号处理芯片是否出现了故障，在没有故障时再开始正常的漏电检测过程，从而保证漏电结果较为准确，能够及时控制供电回路断开。

Description

一种漏电保护装置及一种充电设备

技术领域

本实用新型涉及漏电保护技术领域，具体涉及一种漏电保护装置及一种充电设备。

背景技术

充电设备(例如充电桩、充电枪、充电器等)漏电不仅危害人的人身安全，还会对充电设备所在电网的稳定性造成影响。

中国专利文献(CN 106711937 A)公开了一种交流充电桩A型漏电保护电路，如图1所示，通过零序电流互感器和采样电路将漏电流信号转化为漏电压信号；漏电主控模块判断漏电电压是否大于典型值；当大于时，漏电主控模块的漏电主控芯片触发可控硅导通，发送漏电信号到继电器驱动模块；继电器驱动模块依据来自供电控制模块的控制指令控制继电器开启或关闭，当接收到关闭指令时关闭继电器，并将漏电信号反馈到供电控制模块。

然而，若上述漏电保护电路中电流传感器、采样电路、漏电主控芯片中的至少一者出现故障，漏电保护电路都会因漏电检测结果不准确而无法及时控制供电回路断开，造成安全隐患。

发明内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种漏电保护装置及一种充电设备，以解决现有漏电保护电路引漏电检测结果不准确而无法及时控制供电回路断开的问题。

本实用新型第一方面提供了一种漏电保护装置，包括：电流传感器及采样电路，用于将漏电流信号转换为漏电压信号；所述电流传感器穿过电源线；漏电信号处理芯片，用于根据所述漏电压信号输出漏电控制信号；线圈，缠绕在所述电流传感器上；可控开关，串联在电源回路中，用于控制所述电源回路导通或断开；控制部件，用于控制所述可控开关导通或断开；所述控制部件的第一输入端与所述漏电信号处理芯片连接；所述控制部件的第一输出端、第二输出端分别与所述线圈的两端连接。

可选地，所述装置还包括：可控开关，与所述控制部件连接，用于根据所述控制部件输出的控制信号控制电源回路导通或断开。

可选地，所述装置还包括：所述可控开关的控制端分别通过第一三极管连接正电压、负电压，两个所述第一三极管的基极与所述控制部件的输出端连接。

可选地，所述可控开关控制端的第一端通过第一PNP三极管连接正电压，所述第一PNP三极管的基极与第一NPN三极管的集电极连接；所述第一NPN三极管的发射极接地，基极与所述控制部件的所述第一输出端连接。

可选地，所述可控开关控制端的第二端通过第二NPN三极管连接负电压，所述第二NPN三极管的基极与第二PNP三极管的集电极连接；所述第二PNP三极管的发射极接正电压，基极与所述控制部件的所述第二输出端连接。

可选地，所述线圈的第一端通过第一电阻连接至电压源，所述线圈的第二端通过第二电阻连接至所述电压源；第三NPN三极管的集电极连接至所述线圈的第一端与所述第一电阻之间，发射极接地，基极与所述控制部件的输出端连接；第四NPN三极管的集电极连接至所述线圈的第二端与所述第二电阻之间，发射极接地，基极与所述控制部件的输出端连接。

可选地，所述控制部件包括：双D触发器和处理器；所述漏电信号处理芯片的输出端与以下至少一者连接：所述双D触发器的直接置位端、直接复位端、时钟输入端、数据输入端；所述处理器的输入端和/或输出端与以下至少一者连接：所述双D触发器的直接置位端、直接复位端、时钟输入端、数据输入端；所述双D触发器的至少一个输出端与所述可控开关的控制端连接；所述漏电信号处理芯片的输出端信号和所述处理器的输出信号分别通过所述双D触发器控制所述可控开关导通或断开；当所述漏电信号处理芯片的输出端信号通过所述双D触发器控制所述可控开关导通时或断开时，所述处理器通过所述双D触发器的输出端信号获取施加于所述可控开关的控制信号。

可选地，所述双D触发器为上升沿触发，直接置位端和直接复位端为高电平有效；并且，所述双D触发器的第一直接置位端、第二时钟输入端与所述漏电信号处理芯片的输出端连接；所述双D触发器的第一数据输入端、第二直接置位端与所述处理器的第一输出端连接，并同时接地；所述双D触发器的第一时钟输入端、第二直接复位端与所述处理器的第二输出端连接，并同时接电源；所述双D触发器的第一直接复位端、第二数据输入端接地；所述双D触发器的第一同相输出端、第二同相输出端与所述可控开关的控制端连接；所述双D触发器的第一反相输出端、第二反相输出端分别连接至所述处理器的第一输入端、第二输入端。

可选地，所述漏电信号处理芯片的输出端还连接至所述处理器的第三输入端；所述可控开关的控制端连接至所述处理器的输出端。

本实用新型第二方面提供了一种充电设备，包括：电源线，一端与供电电源连接，另一端与待充电设备连接；第一方面或者第一方面任意一种可选实施方式所述的漏电保护装置；霍尔电流传感器，用于检测电源线中流过的电流值；所述控制部件还与所述霍尔电流传感器连接，用于根据所述霍尔电流传感器输出的电流值判断是否过载。

本实用新型实施例所提供的漏电保护装置及一种充电设备，上述漏电保护装置，通过电流传感器及采样电路将漏电流信号转换为漏电压信号，该电流传感器穿过电源线；通过漏电信号处理芯片根据漏电压信号输出漏电控制信号；在电源回路中串联了可控开关；还设置了缠绕在电流传感器上的线圈。控制部件控制线圈内产生交变电流或脉冲电流，根据漏电处理芯片的输出信号判断是否漏电，当判断结果为漏电时控制可控状态由断开状态切换至导通状态，再开始正常的漏电检测过程。通过本实用新型可以检测电流传感器、采样电路、漏电信号处理芯片是否出现了故障，在没有故障时再开始正常的漏电检测过程，从而保证漏电结果较为准确，能够及时控制供电回路断开。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：

图1示出了现有漏电保护电路的原理图；

图2示出了根据本实用新型实施例的一种漏电保护装置的原理图；

图3示出了根据本实用新型实施例的电流传感器及采样电路的原理图；

图4示出了根据本实用新型实施例的另一种漏电保护装置的原理图；

图5示出了根据本实用新型实施例的可控开关的具体控制原理图；

图6示出了根据本实用新型实施例的又一种漏电保护装置的原理图；

图7示出了根据本实用新型实施例的又一种漏电保护装置的原理图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

图2示出了根据本实用新型实施例的一种漏电保护装置的原理图。该漏电保护装置可以用于充电桩、充电枪等充电设备，或者其他用电设备。如图2所示，该漏电保护装置包括电流传感器及采样电路10、漏电信号处理芯片20、线圈30、可控开关40和控制部件50。

电流传感器及采样电路10用于将漏电流信号转换为漏电压信号，该电流传感器穿过电源线，如图3所示。漏电信号处理芯片20用于根据漏电压信号输出漏电控制信号，如图3所示。线圈30缠绕在电流传感器上。

可选地，电流传感器可以为剩余电流传感器或零序电流传感器。当电源线仅有一根火线和一根零线时，可以采用剩余电流传感器，将这两根电源线一起穿过剩余电流传感器。当电源线为三相传输时，可以采用剩余电流传感器，将三根相线和零线(也称中性线)一起穿过剩余电流传感器；或者也可以采用零序电流传感器，将三根相线或者零线穿过零序电流传感器。

可控开关40，串联在电源回路中，用于控制电源回路导通或断开。可控开关可以为继电器。

控制部件50用于控制可控开关40导通或断开。控制部件50的两个输出端可以分别输出高、低电平加载于继电器的控制端，以此控制电源回路导通或断开(具体情况根据可控开关为常闭或常开类型而定)；当控制部件 50的两个输出端均输出高电平或均输出低电平时，电源回路切换状态(即由导通切换至断开，或者由断开切换至导通)。

所述控制部件50的第一输入端与漏电信号处理芯片20连接，控制部件50根据漏电控制信号(即漏电信号处理芯片20的输出信号)判断是否漏电。

所述控制部件50的第一输出端、第二输出端分别与线圈的两端连接，控制部件50控制线圈内产生交变电流或脉冲电流，并且当判断结果为漏电时控制可控开关40由断开状态切换至导通状态。

本实用新型实施例还提供采用上述漏电检测装置进行漏电检测的方法。如图2所示，控制部件50首先控制可控开关40断开，并控制线圈30内产生交变电流或脉冲电流；获取漏电控制信号(即漏电信号处理芯片20的输出信号)，并根据漏电控制信号判断是否漏电。当判断结果为漏电时，控制线圈30内停止产生交变电流或脉冲电流，再控制可控开关40导通；获取漏电控制信号(即漏电信号处理芯片20的输出信号)，并根据漏电控制信号判断电源回路是否漏电。

由于电源线中的电源信号为交变电压，则当电源回路断开时，控制部件50控制线圈内产生交变电流或脉冲电流以模拟电源回路导通、并且存在漏电流的情形，此时若控制部件50则可以根据漏电控制信号判断是否为漏电，若检测结果为不漏电，则表明电流传感器、采样电路、漏电信号处理芯片中的至少一者出现了故障。

本实用新型实施例设置可控开关控制电源回路导通或断开，即可在控制控制线圈产生交变电流或脉冲电流对电流传感器、采样电路、漏电信号处理芯片进行检测之前，通过控制部件使电源回路断开，以免干扰检测过程。此外，电流传感器、采样电路、漏电信号处理芯片均工作正常时，若控制部件判断有漏电流大于一定数值，则可以及时控制可控开关断开，以免发生漏电事故。

上述漏电保护装置，通过电流传感器及采样电路将漏电流信号转换为漏电压信号，该电流传感器穿过电源线；通过漏电信号处理芯片根据漏电压信号输出漏电控制信号；在电源回路中串联了可控开关；还设置了缠绕在电流传感器上的线圈。控制部件控制线圈内产生交变电流或脉冲电流，根据漏电处理芯片的输出信号判断是否漏电，当判断结果为漏电时控制可控状态由断开状态切换至导通状态，再开始正常的漏电检测过程。通过本实用新型可以检测电流传感器、采样电路、漏电信号处理芯片是否出现了故障，在没有故障时再开始正常的漏电检测过程，从而保证漏电结果较为准确，能够及时控制供电回路断开。

实施例二

图4示出了根据本实用新型实施例的又一种漏电保护装置的原理图。该漏电保护装置可以用于充电桩、充电枪等充电设备，或者其他用电设备。该漏电保护装置与实施例一和实施例二的区别在于，可控开关40的控制端分别通过第一三极管连接正电压、负电压，两个第一三极管的基极与控制部件50的输出端连接。该设置可以增大继电器两端所连接的电压值(或者电压差)，从而可以增强控制部件对于继电器的驱动力。

如图4所示，继电器K1和K2控制端的一端通过PNP三极管Q1连接至+12V电压，Q1的发射极与基极之间连接电阻；另一端通过NPN三极管 Q2连接至-12V电压，Q2的发射极与基极之间连接电阻。Q1和Q2的基极分别连接至控制部件的输出端1和2。若输出端1所输出的电压为正、且电压值小于12V足以使得Q1导通，或者输出端1所输出的电压为负时，Q1 导通；与此同时，若输出端2所输出的电压为负、且电压值小于12V足以使得Q2导通，或者输出端2所输出的电压为正时，Q2导通。当Q1和Q2 同时导通时，继电器K1和K2的两端分别连接至+12V和-12V，从而可以控制电源回路导通或断开。

作为本实施例的一种可选实施方式，可控开关40控制端的第一端通过第一PNP三极管Q1连接正电压，第一PNP三极管Q1的基极与第一NPN 三极管Q3的集电极连接；第一NPN三极管Q3的发射极接地，基极与控制部件50的第一输出端连接。

如图5所示，当控制部件50输出任意高电平，第一NPN三极管Q3导通，则+12V电源与第一PNP三极管Q1的基极之间存在电压差，从而第一 PNP三极管Q1导通。

作为本实施例的一种可选实施方式，可控开关40控制端的第二端通过第二NPN三极管Q2连接负电压，第二NPN三极管Q2的基极与第二PNP 三极管Q4的集电极连接；第二PNP三极管Q4的发射极接正电压，基极与控制部件50的第二输出端连接。

如图5所示，当控制部件50输出低电平，第二PNP三极管Q4导通，则-12V与第二NPN三极管Q2的基极之间存在电压差，从而第二NPN三极管Q2导通。

实施例三

图6示出了根据本实用新型实施例的又一种漏电保护装置的原理图。该漏电保护装置可以用于充电桩、充电枪等充电设备，或者其他用电设备。该漏电保护装置与实施例一、实施例二、实施例三的区别在于，线圈的第一端通过第一电阻连接至电压源，线圈的第二端通过第二电阻连接至电压源；第三NPN三极管的集电极连接至线圈的第一端与第一电阻之间，发射极接地，基极与控制部件的输出端连接；第四NPN三极管的集电极连接至线圈的第二端与第二电阻之间，发射极接地，基极与控制部件的输出端连接。

如图6所示，线圈的第一端通过电阻R1连接至+5V电压源，线圈的第二端通过电阻R2也连接至+5V电压源。NPN三极管Q5的集电极连接至线圈的第一端与电阻R1之间，发射极接地，基极与控制部件50的输出端3 连接。NPN三极管Q6的集电极连接至线圈的第二端与电阻R2之间，发射极接地，基极与控制部件50的输出端4连接。

当控制部件50的输出端3输出高电平、输出端4输出低电平时，Q5 导通、Q6不导通，则电流从左侧的+5V电压源经电阻R1、NPN三极管Q5 流向地。由于线圈第一端的电压低于+5V，则电流还从右侧的+5V电压源经电阻R2、线圈、NPN三极管Q5流向地。由此可见，当控制部件50控制 NPN三极管Q5导通、Q6不导通时，线圈内电流的流向是从第二端流向第一端(即从右侧流向左侧)。

当控制部件50的输出端3输出低电平、输出端4输出高电平时，Q5 不导通、Q6导通，则电流从右侧的+5V电压源经电阻R2、NPN三极管Q6 流向地。由于线圈第二端的电压低于+5V，则电流还从左侧的+5V电压源经电阻R1、线圈、NPN三极管Q6流向地。由此可见，当控制部件50控制 NPN三极管Q5不导通、Q6导通时，线圈内电流的流向是从第一端流向第二端(即从左侧流向右侧)。

因此，通过控制部件50交替控制“Q5导通、Q6不导通”、“Q5不导通、Q6导通”即可控制线圈内部产生交变电流或脉冲电流。

实施例四

图7示出了根据本实用新型实施例的又一种漏电保护装置的原理图。该漏电保护装置可以用于充电桩、充电枪等充电设备，或者其他用电设备。该漏电保护装置与实施例一至实施例四中任一实施例的区别在于，控制部件50包括双D触发器51和处理器52。

漏电信号处理芯片20的输出端与以下至少一者连接：双D触发器51 的直接置位端、直接复位端、时钟输入端、数据输入端。

处理器52的输入端和/或输出端与以下至少一者连接：双D触发器51 的直接置位端、直接复位端、时钟输入端、数据输入端。

双D触发器51的至少一个输出端与可控开关40的控制端连接。

漏电信号处理芯片20的输出端信号和处理器52的输出信号分别通过双D触发器51控制可控开关40导通或断开。当漏电信号处理芯片20的输出端信号通过双D触发器51控制可控开关40导通时或断开时，处理器52 通过双D触发器51的输出端信号获取施加于可控开关40的控制信号。

双D触发器可以为上升沿触发，也可以为下降沿触发；直接置位端和直接复位端可以是高电平有效，也可以是低电平有效。

作为本实施例的一种可选实施方式，双D触发器51为上升沿触发，直接置位端和直接复位端为高电平有效。并且，

双D触发器51的第一直接置位端、第二时钟输入端与漏电信号处理芯片20的输出端连接；

双D触发器51的第一数据输入端、第二直接置位端与处理器52的第一输出端连接，并同时接地；

双D触发器51的第一时钟输入端、第二直接复位端与处理器52的第二输出端连接，并同时接电源；

双D触发器51的第一直接复位端、第二数据输入端接地；

双D触发器51的第一同相输出端、第二同相输出端与可控开关40的控制端连接；

双D触发器51的第一反相输出端、第二反相输出端分别连接至处理器 52的第一输入端、第二输入端。

当数据输入端输入高电平或低电平时，同相输出端所输出的信号与数据输入端所输入的信号相同，反向输出端所输出的信号与数据输入端所输入的信号相反。上述双D触发器包括两个完全独立的D触发器，其中，第一直接置位端、第一直接复位端、第一数据输入端、第一时钟输入端、第一同相输出端、第一反相输出端属于第一D触发器；第二直接置位端、第二直接复位端、第二数据输入端、第二时钟输入端、第二同相输出端、第二反相输出端属于第二D触发器。

如图7所示，双D触发器51的第一数据输入端输入低电平，双D触发器51的第一时钟输入端先输入低电平，再输入高电平，再输入低电平，则双D触发器51的第一同相输出端输出低电平。

双D触发器51的第二直接复位端输入低电平，双D触发器51的第二直接置位端先输入高电平，再输入的低电平，则双D触发器51的第二同相输出端输出高电平。

双D触发器51的第一直接置位端、第二时钟输入端输入高电平，则双 D触发器51的第一同相输出端输出高电平，双D触发器51的第二同相输出端输出低电平。

双D触发器51的第一数据输入端输入高电平，双D触发器51的第一时钟输入端先输入低电平，再输入高电平，则双D触发器51的第一同相输出端输出高电平。

双D触发器51的第二直接置位端先输入低电平，双D触发器51的第二直接复位端输入低电平，则双D触发器51的第二同相输出端输出低电平。

需要补充说明的是，上述可选实施方式仅给出了双D触发器为上升沿触发、直接置位端和直接复位端为高电平有效的情形，本领域技术人员根据上述可选实施方式很容易想到下降沿触发、直接置位端和直接复位端为低电平有效的情形，均属于本申请的保护范围，本申请在此不再赘述。

可选地，漏电信号处理芯片20的输出端还连接至处理器52的第三输入端，可控开关40的控制端连接至处理器52的输出端，从而处理器52可以直接根据漏电信号处理芯片20所输出的漏电控制信号直接控制可控开关 40，保障双D触发器出现故障的情形下依然能够进行漏电保护。

可选地，电源线上还串联有保险丝F1、F2，例如熔断电流为30A的保险丝，以防止发生短路故障造成火灾风险。

实施例五

本实施例提供了一种充电设备。该充电设备可以是任意一种充电设备，例如具体可以为充电桩或充电枪(可以为手持充电枪)。

该充电设备包括电源线，一端与供电电源连接，另一端与待充电设备连接；还包括实施例一至实施例四或者其任意一种可选实施方式所述的漏电保护装置。

该充电设备还包括霍尔电流传感器，用于检测电源线中流过的电流值，

控制部件50还与霍尔电流传感器连接，用于根据霍尔电流传感器输出的电流值判断是否过载。

作为本实施例的一种可选实施方式，充电设备还包括可控开关40，用于根据控制部件输出的控制信号控制电源回路导通或断开，具体请参见实施例三。控制器50根据霍尔电流传感器输出的电流值判断过载之后，通过该可控开关40控制电源回路断开。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (9)

1.一种漏电保护装置，其特征在于，包括：

电流传感器及采样电路，用于将漏电流信号转换为漏电压信号；所述电流传感器穿过电源线；

漏电信号处理芯片，用于根据所述漏电压信号输出漏电控制信号；

线圈，缠绕在所述电流传感器上；

可控开关，串联在电源回路中，用于控制所述电源回路导通或断开；

控制部件，用于控制所述可控开关导通或断开；所述控制部件的第一输入端与所述漏电信号处理芯片连接；所述控制部件的第一输出端、第二输出端分别与所述线圈的两端连接。

2.根据权利要求1所述的漏电保护装置，其特征在于，所述装置还包括：

所述可控开关的控制端分别通过第一三极管连接正电压、负电压，两个所述第一三极管的基极与所述控制部件的输出端连接。

3.根据权利要求2所述的漏电保护装置，其特征在于，所述可控开关控制端的第一端通过第一PNP三极管连接正电压，所述第一PNP三极管的基极与第一NPN三极管的集电极连接；

所述第一NPN三极管的发射极接地，基极与所述控制部件的所述第一输出端连接。

4.根据权利要求2所述的漏电保护装置，其特征在于，所述可控开关控制端的第二端通过第二NPN三极管连接负电压，所述第二NPN三极管的基极与第二PNP三极管的集电极连接；

所述第二PNP三极管的发射极接正电压，基极与所述控制部件的所述第二输出端连接。

5.根据权利要求1所述的漏电保护装置，其特征在于，所述线圈的第一端通过第一电阻连接至电压源，所述线圈的第二端通过第二电阻连接至所述电压源；

第三NPN三极管的集电极连接至所述线圈的第一端与所述第一电阻之间，发射极接地，基极与所述控制部件的输出端连接；

第四NPN三极管的集电极连接至所述线圈的第二端与所述第二电阻之间，发射极接地，基极与所述控制部件的输出端连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的漏电保护装置，其特征在于，所述控制部件包括：双D触发器和处理器；

所述漏电信号处理芯片的输出端与以下至少一者连接：所述双D触发器的直接置位端、直接复位端、时钟输入端、数据输入端；

所述处理器的输入端和/或输出端与以下至少一者连接：所述双D触发器的直接置位端、直接复位端、时钟输入端、数据输入端；

所述双D触发器的至少一个输出端与所述可控开关的控制端连接；

所述漏电信号处理芯片的输出端信号和所述处理器的输出信号分别通过所述双D触发器控制所述可控开关导通或断开；当所述漏电信号处理芯片的输出端信号通过所述双D触发器控制所述可控开关导通时或断开时，所述处理器通过所述双D触发器的输出端信号获取施加于所述可控开关的控制信号。

7.根据权利要求6所述的漏电保护装置，其特征在于，所述双D触发器为上升沿触发，直接置位端和直接复位端为高电平有效；并且，

所述双D触发器的第一直接置位端、第二时钟输入端与所述漏电信号处理芯片的输出端连接；

所述双D触发器的第一数据输入端、第二直接置位端与所述处理器的第一输出端连接，并同时接地；

所述双D触发器的第一时钟输入端、第二直接复位端与所述处理器的第二输出端连接，并同时接电源；

所述双D触发器的第一直接复位端、第二数据输入端接地；

所述双D触发器的第一同相输出端、第二同相输出端与所述可控开关的控制端连接；

所述双D触发器的第一反相输出端、第二反相输出端分别连接至所述处理器的第一输入端、第二输入端。

8.根据权利要求1所述的漏电保护装置，其特征在于，所述漏电信号处理芯片的输出端还连接至所述处理器的第三输入端；

所述可控开关的控制端连接至所述处理器的输出端。

9.一种充电设备，其特征在于，包括：

电源线，一端与供电电源连接，另一端与待充电设备连接；

权利要求1至8任一项所述的漏电保护装置；

霍尔电流传感器，用于检测电源线中流过的电流值；

所述控制部件还与所述霍尔电流传感器连接，用于根据所述霍尔电流传感器输出的电流值判断是否过载。