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CN114615774B - 一种漏电保护电路及调光驱动电路 - Google Patents

一种漏电保护电路及调光驱动电路 Download PDF

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CN114615774B CN202111104864.4A CN202111104864A CN114615774B CN 114615774 B CN114615774 B CN 114615774B CN 202111104864 A CN202111104864 A CN 202111104864A CN 114615774 B CN114615774 B CN 114615774B
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Abstract

本发明公开了一种漏电保护电路及调光驱动电路，漏电检测电路用于检测接收外部信号的两个输入端之间是否发生漏电，当发生漏电时，则进行漏电保护措施，脉冲产生电路接收表征两个输入端之间电压的采样信号，并将采样信号与两个阈值进行比较，以根据比较的结果控制漏电检测电路的检测路径导通与否。本专利申请方案在一个工频周期内通过设置两个脉冲信号，让漏电检测路径可导通两次，可兼顾具有可控硅的前切调光和后切调光的驱动电路的漏电检测，适用范围广。

Description

一种漏电保护电路及调光驱动电路
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，更具体的说，涉及一种漏电保护电路及调光驱动电路。
背景技术
在照明用电场合，用电负载在安装过程中可能发生部分接通而另一部分裸露的情况，若此时人体不小心接触到裸露部分，则容易触电，影响安全操作，需要有漏电检测和保护措施。
现有技术中，一般通过周期性检测输入端的信号，看是否发生漏电，以进行漏电保护措施，但在带有可控硅的调光驱动电路中，AC输入信号经过可控硅的切角处理，在不同的场合，可控硅调光的切角是不同的，但是在现有的漏电保护电路只能对应一种切角方式，例如能够检测到前切角的可控硅调光驱动电路，但是可控硅调光器的切角有可能是前切调光也有可能是后切调光，因此，现有技术的漏电检测方案应用受限。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种在漏电保护电路及调光驱动电路，用于解决现有技术中在照明中换双端灯管过程中容易触电的技术问题。
本发明的技术解决方案是，提供一种漏电保护电路，包括接收外部信号的两个输入端，包括，漏电检测电路，连接在所述两个输入端之间，在所述漏电检测电路的检测路径导通时检测所述两个输入端是否存在漏电现象；控制电路，接收表征两个输入端之间的采样信号，并在一个工频周期内，将采样信号与第一阈值和第二阈值均进行比较，根据比较的结果控制所述检测路径是否导通；当检测所述两个输入端存在漏电现象，所述控制电路控制负载处于不工作状态。
优选地，所述控制电路包括脉冲产生电路，所述脉冲产生电路根据所述采样信号与所述第一阈值的比较获得第一比较信号，根据所述采样信号与所述第二阈值的比较获得第二比较信号；根据所述第一比较信号获得第一脉冲信号，根据所述第二比较信号获得第二脉冲信号，所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号用以控制所述检测路径是否导通。
优选地，当所述第一比较信号跳变为高电平有效状态时，产生所述第一脉冲信号；当所述第二比较信号跳变为高电平有效状态时，产生所述第二脉冲信号。
优选地，在所述第一脉冲信号的有效脉宽时间内或者是所述第二脉冲信号的有效脉宽时间内，所述检测路径导通。
优选地，所述第一阈值和第二阈值的大小设置为不相等。
优选地，所述检测路径包括第一开关，所述第一脉冲信号和第二脉冲信号控制所述第一开关的通断以控制所述漏电检测电路的检测路径是否导通。
优选地，所述检测路径还包括检测电阻，所述检测电阻和所述第一开关串联连接在所述两个输入端之间，采样所述检测电阻以获得电流检测信号；所述漏电检测电路根据所述电流检测信号和第一参考值的比较结果判断所述两个输入端之间是否存在漏电现象。
优选地，当开始检测时，所述电流检测信号与所述第一参考值进行比较，所述电流检测信号达到所述第一参考值记为有效比较结果，并累计计数，所述电流检测信号未达到所述第一参考值记为无效比较结果，设置判别次数M，若有效比较结果的计数次数达到M，则判断所述两个输入端之间不存在漏电现象；否则，不存在漏电现象；其中，在检测过程内，若出现无效比较结果，则累计计数结果清零。
优选地，所述脉冲产生电路包括第一比较器、第二比较器和脉冲电路，所述第一比较器正向输入端接收所述采样信号，负向输入端接收所述第一阈值，输出端输出所述第一比较信号；所述第二比较器正向输入端接收所述第二阈值，负向输入端接收所述采样信号，输出端输出所述第二比较信号；所述脉冲电路接收所述第一比较信号和所述第二比较信号，以输出所述第一脉冲信号和第二脉冲信号。
优选地，所述控制电路包括驱动器和逻辑电路，所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号传输给所述驱动器，所述驱动器根据所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号控制所述第一开关间歇导通，所述漏电检测电路产生的表征所述两个输入端是否漏电的检测结果传输给所述逻辑电路，所述逻辑电路根据检测结果输出第一逻辑信号通过所述驱动器转换为驱动信号以控制所述第一开关的开关状态。
优选地，当所述漏电检测电路输出的检测结果表征存在漏电时，所述逻辑电路产生所述第一逻辑信号使得所述第一开关继续进行间歇导通以继续进行检测；或者是，当所述检测电路输出的检测结果表征存在漏电时，则所述逻辑电路产生第一逻辑信号使得所述第一开关关断以等待下一个周期重新开始进行检测；当所述检测电路输出的检测结果表征不存在漏电时，则所述逻辑电路产生的第一逻辑信号使得第一开关保持关断以停止进行漏电检测。
本申请包括一种调光驱动电路，用于驱动照明负载，其特征在于，所述调光驱动电路包括切相调光器、整流电路、上述的漏电保护电路和驱动电路，外部交流输入信号经所述切相调光器处理后传输给所述整流电路，整流电路输出整流信号；所述漏电保护电路的两个输入端接收切相调光器的输出信号或所述整流信号；所述驱动电路根据所述整流信号和所述漏电保护电路的检测结果以驱动照明负载。
优选地，当所述漏电保护电路的检测结果表征存在漏电时，则控制所述驱动电路不工作或驱动电路不使能；当所述漏电保护电路的检测结果表征不存在漏电时，则控制驱动电路正常驱动，给所述照明负载供电。
采用本发明的技术方案，与现有技术相比，具有以下优点，两个输入端接收外部信号，漏电检测路径连接在两个输入端之间，脉冲产生电路接收表征两个输入端之间的采样信号，以将采样信号与第一阈值和第二阈值均进行比较，以获得第一脉冲信号和第二脉冲信号，第一脉冲信号和第二脉冲信号用以控制漏电检测路径的导通与否。漏电检测电路用于检测接收外部信号的两个输入端是否发生漏电，当发生漏电时，则进行漏电保护措施。本申请方案在一个半波周期内通过设置两个脉冲信号，让漏电检测路径可导通两次，可兼顾具有切相调光驱动电路了的前切调光和后切调光的漏电检测，适用范围广。
附图说明
图1为依据本发明的第一实施例的调光驱动电路的电路图；
图2a和2b为依据本发明的可控硅调光器前切相角的第一实施例的检测波形图；
图3a和3b为依据本发明的可控硅调光器前切相角的第二实施例的检测波形图；
图4a和4b为依据本发明的可控硅调光器后切相角的第一实施例的检测波形图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1所示为本发明的调光驱动电路的电路图，调光驱动电路包括可控硅调光器、整流电路(如图1中全桥整流电路)、漏电保护电路和驱动电路，外部交流输入信号如AC交流信号经可控硅调光器处理后传输给所述整流电路，整流电路输出整流信号；所述漏电保护电路的两个输入端(如图1中A端和B端)接收可控硅调光器的输出信号或所述整流信号，本实施例中以接收整流信号为例，所述整流信号为一个半波周期信号，这里，一个半波周期为一工频周期，当接收的信号为全波信号时，则全波周期为一工频周期。本申请中的调光器不限于可控硅调光器，还可以用于其他能实现切相调光的调光器，如开关管切相调光器，实施例中以可控硅调光器为例。驱动电路这里为LED驱动器。
示例地，所述漏电保护电路包括漏电检测电路、脉冲产生电路和控制电路，漏电检测电路连接在所述两个输入端之间，在所述漏电检测电路的检测路径导通时检测所述两个输入端是否存在漏电现象；脉冲产生电路接收表征两个输入端之间的采样信号，这里，通过电阻R3和电阻R4获得所述采样信号，并在一个工频周期内(如半波周期内)，将采样信号与第一阈值和第二阈值均进行比较，以根据比较的结果控制所述检测路径是否导通；当检测所述两个输入端存在漏电现象，所述控制电路控制负载处于断开状态，可直接输出使能信号控制负载断开，或者是输出控制信号控制驱动电路与负载断开。
一个实施例中，所述脉冲产生电路包括第一比较器comp1、第二比较器comp2和脉冲电路，所述第一比较器正向输入端接收所述采样信号VCS，负向输入端接收所述第一阈值VREF1，输出端输出第一比较信号CP1；所述第二比较器正向输入端接收所述第二阈值VREF2，负向输入端接收所述采样信号VCS，输出端输出第二比较信号CP2；所述脉冲电路接收所述第一比较信号和所述第二比较信号，以输出所述第一脉冲信号和第二脉冲信号。具体地，当所述第一比较信号跳变为有效时，产生所述第一脉冲信号；当所述第二比较信号跳变为有效时，产生所述第二脉冲信号，这里，所述第一脉冲信号在所述第一比较信号的上升沿产生，所述第二脉冲信号在所述第二比较信号的上升沿产生。并且，所述第一脉冲信号的有效脉宽时间和所述第二脉冲信号的有效脉宽时间设置为可调，一般设置有最小有效脉宽和最大有效脉宽，在两者范围内，可根据实际需要设置脉宽大小。
具体地，所述漏电检测电路的检测路径包括第一开关M1和检测电阻Rs，所述第一脉冲信号和第二脉冲信号控制所述第一开关的通断以控制所述漏电检测电路的检测路径是否导通，具体地，在所述第一脉冲信号的有效脉宽时间内或者是所述第二脉冲信号的有效脉宽时间内，所述第一开关导通，从而所述检测路径导通。所述检测电阻和所述第一开关串联连接在所述两个输入端之间，采样所述检测电阻以获得电流检测信号VRS，所述漏电检测电路根据所述电流检测信号和第一参考值VREF3的比较结果判断所述两个输入端之间是否存在漏电现象，这里，所述电流检测信号和第一参考值VREF3可以是电压信号也可以是电流信号。
示例地，本发明方案中，在检测开始时，所述电流检测信号VRS与所述第一参考值VREF3进行比较，所述电流检测信号达到所述第一参考值记为有效比较结果，并累计计数，所述电流检测信号未达到所述第一参考值记为无效比较结果，设置判别次数M，若有效比较结果的计数次数达到M，则判断所述两个输入端之间不存在漏电现象；否则，不存在漏电现象；其中，在检测时间内，若出现无效比较结果，则累计计数结果清零。
示例地，所述第一阈值和第二阈值的大小设置为不相等，所述第一阈值和第二阈值的大小设置在半波信号的中间大小附近，两者大小不相等，并且相差合适的值。
参考图2a和2b为依据本发明的可控硅调光器前切相角的第一实施例的检测波形图，对于前切相角的可控硅调光器，在一个半波周期内，当采样信号与第一阈值和第二阈值进行比较后，根据比较的结果获得第一脉冲信号和第二脉冲信号，在第一脉冲信号和第二脉冲信号的有效脉宽时间内，电流检测信号和第一参考值进行比较，在两个输入端有没有漏电的情况下，有人接触不会存在大阻抗，检测到的电流检测信号较大(如图2a)，电流检测信号高于Vref2，在两个输入端有漏电的情况下，有人接触会存在大阻抗，检测到的电流检测信号较小(如图2b)，电流检测信号低于Vref2，但是，由于可控硅切角和涉及后切检测的原因，如图2b，第一次检测的电流检测信号较大，电流检测信号高于Vref2，因此，在每次所述电流检测信号达到所述第一参考值，将有效比较结果进行累计计数，所述电流检测信号未达到所述第一参考值记为无效比较结果，设置判别次数M，若有效比较结果的计数次数达到M，则判断所述两个输入端之间不存在漏电现象；否则，不存在漏电现象；其中，在检测过程中，若出现无效比较结果，则将有效的比较结果的计数结果清零。如此，可准确判断出是否发生漏电，而不是因为切角导致的阻抗高。
图4a和4b为依据本发明的可控硅调光器后切相角的第一实施例的检测波形图；对于前切相角的可控硅调光器，由于后切的原因，在一个工频周期内，电流检测电路只能检测到一次输入端的信号，因此，累计的有效比较结果的计数次数达到M，则判断所述两个输入端之间不存在漏电现象，如图4a；否则，不存在漏电现象，如图4b。
在一个实施例中，所述控制电路包括驱动器和逻辑电路，所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号传输给所述驱动器，所述驱动器根据所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号控制所述第一开关间歇导通，所述漏电检测电路产生的表征所述两个输入端是否漏电的检测结果传输给所述逻辑电路，所述逻辑电路根据检测结果输出第一逻辑信号通过所述驱动器转换为驱动信号以控制所述第一开关的开关状态。具体地，漏电检测电路产生的表征是否触电的检测结果传输给逻辑电路，逻辑电路根据检测结果输出第一逻辑信号以控制开关M1是否导通或关闭，这里，逻辑电路产生的第一逻辑信号通过驱动器转换为驱动信号后控制开关M1的开关状态。当检测电路输出的检测结果表征存在漏电时，则逻辑电路产生第一逻辑信号使得开关M1继续进行间歇导通以继续进行检测；或者是当检测电路输出的检测结果表征存在漏电时，则逻辑电路产生第一逻辑信号使得开关M1关断以等待下一个周期重新开始进行检测。当检测电路输出的检测结果表征不存在漏电时，则逻辑电路产生第一逻辑信号使得开关M1保持关断以停止进行漏电检测，节省能量，提高效率。
需要说明的是，驱动器通过对脉冲产生电路和逻辑电路的输出信号进行驱动转换，其通过转换后的信号对开关M1进行驱动，其可以是电平转换电路实现。逻辑电路产生的第一逻辑信号在不同的情况为不同逻辑的信号，其根据后续电路的需求调整。电压检测模块还可以包括开关电路，在漏电检测结束后，通过开关电路控制电压检测模块不工作，以提高系统效率。
在一个实施例中，照明驱动电路还包括门极驱动或使能输出电路、驱动电路。门极驱动或使能输出电路可以是由供电电压和开关管构成的电路，驱动电路可以是包括主功率开关管以及储能电容的开关电路，例如Buck开关电路、Boost开关电路等合适的驱动电路。检测电路产生的表征是否触电的检测结果传输给逻辑电路，逻辑电路根据检测结果输出第二逻辑信号传输给门极驱动或使能输出电路，以控制后级驱动电路是否正常运行，这里，逻辑电路产生的第二逻辑信号通过门极驱动或使能输出电路转换为驱动信号或使能信号后控制驱动电路的运行。当检测电路输出的检测结果表征存在漏电时，则逻辑电路产生第二逻辑信号使得门极驱动或使能输出电路输出不使能信号，以控制驱动电路不工作或驱动电路不使能，防止用户发生触电；当检测电路输出的检测结果表征不存在漏电时，则逻辑电路产生第二逻辑信号使得门极驱动或使能输出电路输出使能信号(EN/Driver)，以控制驱动电路正常驱动，给负载(如LED灯管)供电。这里，使能信号对驱动电路的控制，可以是控制驱动电路的主功率开关管是否正常运行、也可以是控制驱动电路中的其他电路器件如比较器是否正常运行，以及控制驱动电路的输出、也可以是控制一个开关电路断开，以使得驱动电路不能工作。
参考图3a和3b为依据本发明的可控硅调光器后切相角的第一实施例的检测波形图；对于前切相角的可控硅调光器，在切相角度较大的情况下，由于本申请设置了两个大小不同的阈值，在一个工频周期内，采样信号可以与其中一个阈值进行比较，电流检测电路能检测到一次输入端的信号，因此，在检测过程中，累计的有效比较结果的计数次数达到M，则判断所述两个输入端之间不存在漏电现象，如图3a；否则，不存在漏电现象，如图3b。后切相角同理可以得到在切相角度较大的情况下，也能判断是否漏电情况。
本发明实施例的漏电保护电路及调光驱动电路中，在可控硅调光器无论是何种切相角度的情况下，均可防止一端灯管接入，另一端灯管裸露发生用户触碰的触电情况，可防止在有触电时，LED灯负载所在的电源回路不会发生通电，进行没有电流产生，不会有安全风险问题。本发明兼顾具有可控硅调光驱动电路了的前切调光和后切调光的漏电检测，适用范围广。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种漏电保护电路，包括接收外部信号的两个输入端，其特征在于，包括，
漏电检测电路，连接在所述两个输入端之间，在所述漏电检测电路的检测路径导通时检测所述两个输入端是否存在漏电现象；
控制电路，接收表征两个输入端之间的采样信号，并在一个工频周期内，将采样信号与第一阈值和第二阈值均进行比较，根据比较的结果控制所述检测路径是否导通；
脉冲产生电路，脉冲产生电路根据所述采样信号与所述第一阈值的比较获得第一比较信号，根据所述采样信号与所述第二阈值的比较获得第二比较信号；根据所述第一比较信号获得第一脉冲信号，根据所述第二比较信号获得第二脉冲信号，所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号用以控制所述检测路径是否导通；
当所述检测路径导通时，根据所述检测路径的电流以获得电流检测信号，所述电流检测信号与第一参考值进行比较，所述电流检测信号达到所述第一参考值记为有效比较结果，并累计计数，所述电流检测信号未达到所述第一参考值记为无效比较结果，
设置判别次数M，若有效比较结果的计数次数达到M，则判断所述两个输入端之间不存在漏电现象；否则，存在漏电现象，
当检测所述两个输入端存在漏电现象，所述控制电路控制负载处于不工作状态。
2.根据权利要求1所述的漏电保护电路，其特征在于，当所述第一比较信号跳变为高电平有效状态时，产生所述第一脉冲信号；
当所述第二比较信号跳变为高电平有效状态时，产生所述第二脉冲信号。
3.根据权利要求1所述的漏电保护电路，其特征在于，在所述第一脉冲信号的有效脉宽时间内或者是所述第二脉冲信号的有效脉宽时间内，所述检测路径导通。
4.根据权利要求1所述的漏电保护电路，其特征在于，所述第一阈值和第二阈值的大小设置为不相等。
5.根据权利要求1所述的漏电保护电路，其特征在于，所述检测路径包括第一开关，所述第一脉冲信号和第二脉冲信号控制所述第一开关的通断以控制所述漏电检测电路的检测路径是否导通。
6.根据权利要求5所述的漏电保护电路，其特征在于，所述检测路径还包括检测电阻，所述检测电阻和所述第一开关串联连接在所述两个输入端之间，采样所述检测电阻以获得电流检测信号；
所述漏电检测电路根据所述电流检测信号和第一参考值的比较结果判断所述两个输入端之间是否存在漏电现象。
7.根据权利要求1所述的漏电保护电路，其特征在于，在检测过程内，若出现无效比较结果，则累计计数结果清零。
8.根据权利要求1所述的漏电保护电路，其特征在于，所述脉冲产生电路包括第一比较器、第二比较器和脉冲电路，
所述第一比较器正向输入端接收所述采样信号，负向输入端接收所述第一阈值，输出端输出所述第一比较信号；
所述第二比较器正向输入端接收所述第二阈值，负向输入端接收所述采样信号，输出端输出所述第二比较信号；
所述脉冲电路接收所述第一比较信号和所述第二比较信号，以输出所述第一脉冲信号和第二脉冲信号。
9.根据权利要求5所述的漏电保护电路，其特征在于，所述控制电路包括驱动器和逻辑电路，
所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号传输给所述驱动器，所述驱动器根据所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号控制所述第一开关间歇导通，
所述漏电检测电路产生的表征所述两个输入端是否漏电的检测结果传输给所述逻辑电路，所述逻辑电路根据检测结果输出第一逻辑信号通过所述驱动器转换为驱动信号以控制所述第一开关的开关状态。
10.根据权利要求9所述的漏电保护电路，其特征在于，当所述漏电检测电路输出的检测结果表征存在漏电时，所述逻辑电路产生所述第一逻辑信号使得所述第一开关继续进行间歇导通以继续进行检测；或者是，当所述检测电路输出的检测结果表征存在漏电时，则所述逻辑电路产生第一逻辑信号使得所述第一开关关断以等待下一个周期重新开始进行检测；
当所述检测电路输出的检测结果表征不存在漏电时，则所述逻辑电路产生的第一逻辑信号使得第一开关保持关断以停止进行漏电检测。
11.一种调光驱动电路，用于驱动照明负载，其特征在于，所述调光驱动电路包括切相调光器、整流电路、权利要求1-10任一所述的漏电保护电路和驱动电路，
外部交流输入信号经所述切相调光器处理后传输给所述整流电路，整流电路输出整流信号；
所述漏电保护电路的两个输入端接收切相调光器的输出信号或所述整流信号；
所述驱动电路根据所述整流信号和所述漏电保护电路的检测结果以驱动照明负载。
12.根据权利要求11所述的调光驱动电路，其特征在于，当所述漏电保护电路的检测结果表征存在漏电时，则控制所述驱动电路不工作或驱动电路不使能；
当所述漏电保护电路的检测结果表征不存在漏电时，则控制驱动电路正常驱动，给所述照明负载供电。
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