CN112165071B - 一种具有自测试功能的漏电流预警保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有自测试功能的漏电流预警保护电路，包括自测试漏电检测电路，用于对漏电检测系统进行自检，与电流感应线圈连接；三段式漏电流预警功能电路，用于实时监测漏电流大小并进行预警指示，与自测试漏电检测电路连接；本发明通过自测试漏电检测电路，可自动在正常漏电检测模式和自测试模式间互相切换，能够在不影响漏电检测电路系统正常在线漏电检测和保护功能前提下，实现自动在线周期性对漏电检测电路系统进行自动测试，以确定检测电路或元件是否失效及电路连接关系是否正常，并在检测到异常后自动驱动报警或脱扣器切断电源，使得漏电检测电路装置使用的安全性得到有效保障。

Description

一种具有自测试功能的漏电流预警保护电路

技术领域

本发明涉及漏电检测技术领域，尤其涉及一种具有自测试功能的漏电流预警保护电路。

背景技术

在工业、农业、交通、国防、企业、医院、学校及居民等用电中均广泛采用50/60HZ频率交流电，为确保人身生命和财产安全，在各级交流供电系统及居民入户用电中均要求安装漏电检测电路装置，以便能够有效检测到漏电或触电事故，及时切断电源，杜绝安全事故的发生。然而，目前使用的漏电检测电路装置绝大多数均没有安装或者不具有自动寿命检测功能电路，当漏电检测电路装置因老化或器件失效等因素不能正常使用时，由于无法及时发现，始终存在极大的安全隐患。尽管专用的漏电检测电路装置或漏电保护设备中设置有人工测试按钮，按下按钮，可以测试漏电保护电路是否正常，但在实际使用过程中，很少有人在每次交流用电设备开启使用前后定期使用该测试电路，同时，使用测试按钮方法会触发切断电源，影响正常使用，且测试按钮操作时间太长容易烧毁电路。另外，几乎所有漏电保护器或者漏电检测电路装置均采用当检测到漏电流值达到额定漏电流阀值后驱动执行机构动作切断电源的方式，不具有实时监测和预警低于额定动作电流值功能，因此无法预测故障和风险并提前采取措施及时排除隐患，使得漏电保护器或者漏电检测电路装置在不能及时或者有效检测到大于额定故障漏电流并切断电源前，用电设备或者负载都存在一定的安全隐患。

例如，一种在中国专利文献上公开的“可定时自检的漏电检测保护电路”，其公告号：CN103219702B，其申请日：2013年03月21日，包括主回路、漏电检测电路、定时自检电路和漏电保护电路，所述漏电检测电路包括控制芯片以及漏电流感应线圈，所述漏电保护 电路包括主回路开关及主回路开关的控制部件，所述主回路电连接于电源输入端与电源输出端之间，还包括低电阻故障感应线圈，主回路的火线和零线穿过漏电流感应线圈与低电阻故障感应线圈，控制芯片的信号输入端与漏电流感应线圈及低电阻故障感应线圈电连接，控制芯片的信号输出端与主回路开关的控制部件的信号输入端电连接，当漏电流感应线圈感应到漏电流或低电阻故障感应线圈感应到低电阻故障时，控制芯片向主回路开关的控制部件发出控制信号；定时自检电路包括控制器和模拟回路开关。该申请的漏电检测保护电路需要人工按下模拟回来开关才能实现漏电检测电路自检，容易烧毁电路。

发明内容

本发明主要解决现有的技术中漏电检测电路的测试按钮操作时间太长容易烧毁电路以及不具有提前监测和预警漏电流故障风险功能的问题；提供一种具有自测试功能的漏电流预警保护电路，有利于预先排除、处理，杜绝用电安全事故风险，进一步提升和加强了漏电保护器装置的保护性功能。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种具有自测试功能的漏电流预警保护电路，与电流感应线圈连接，包括自测试漏电检测电路，用于对漏电检测系统进行自检，与电流感应线圈连接；三段式漏电流预警功能电路，用于实时监测漏电流大小并进行预警指示，与自测试漏电检测电路连接；报警电路，根据三段式漏电流预警功能电路发出的预警指示信号进行报警，与三段式漏电流预警功能电路连接。通过自测试漏电检测电路，可自动在正常漏电检测模式和自测试模式间互相切换，能够在不影响漏电检测电路系统正常在线漏电检测和保护功能前提下，实现自动在线周期性对漏电检测电路系统关键器件如漏电保护专用芯片、可控硅、脱扣器、感应线圈等及各电子元件之间电气回路连接进行自动测试，以确定检测电路或元件是否失效及电路连接关系是否正常，并在检测到异常后自动驱动报警或脱扣器切断电源，整个过程不需要人工干预，使得漏电检测电路装置使用的安全性得到有效保障；通过三段式漏电流预警功能电路，实时监测漏电流大小并在达到额定动作漏电流前发出相应等级预警指示，有利于预先排除、处理，杜绝用电安全事故风险，进一步提升和加强了漏电保护器装置的保护性功能。

作为优选，所述的自测试漏电检测电路包括：直流偏置电路、差分放大器、差分转单端输出运放、第一比较器、第二比较器、第三比较器、第五延时电路、计数/非计数模式选择电路、正常/测试模式选择电路、计数器、OSC振荡器、快速充放控制电路、第一数字逻辑控制电路、电源管理电路和报警驱动电路。所述直流偏置电路的输入端与电流感应线圈连接，所述直流偏置电路的输出端通过差分放大器与差分转单端输出运放的输入端连接，所述差分转单端输出运放的输出端与第一比较器的第一比较端连接，所述第一比较器的第二比较端与电源管理电路的基准电压输出端连接，所述第一比较器的输出端与第五延时电路连接，所述第五延时电路的输出端与第二比较器的第一比较端连接，所述第二比较器的第二比较端与电源管理电路的基准电压输出端连接，所述第五延时电路与快速充放控制电路连接，所述第二比较器的输出端与计数/非计数模式选择电路连接，所述第二比较器的输出端还与正常/测试模式选择电路电连接，所述计数器使能端与计数/非计数模式选择电路连接，所述第一数字逻辑控制电路的输出端通过OSC振荡器与计数器的输入端连接，所述计数器的输出端与报警驱动电路连接，所述快速充放控制电路的输出端连接第三比较器的第一输入端，所述第三比较器的输出端与报警驱动电路连接，所述第三比较器的第二输入端为TEST端，所述正常/测试模式选择电路与报警驱动电路的使能端电连接，所述报警驱动电路的输出端为OS端，所述差分转单端输出运放的的输出端为OA端，所述第五延时电路的输出端为DLY端。

作为优选，所述的三段式漏电流预警电路功能电路包括第二数字逻辑控制电路、A/D转换电路、第四比较器、第五比较器和驱动器电路，所述第四比较器的正相输入端和第五比较器的负相输入端均与电源管理电路连接，所述第四比较器负相输入端和第五比较器的正相输入端均与差分转单端输出运放的输出端连接，所述第四比较器的输出端和第五比较器的输出端均通过A/D转换电路将模拟输出信号转换成数字输出信号R1、Y1、G1并与第二数字逻辑控制电路相连接，所述第二数字逻辑控制电路与驱动器电路连接，所述驱动器电路输出端与报警电路连接。

作为优选，所述的第二数字逻辑控制电路包括第一延时电路、第二延时电路、第三延时电路、第四延时电路、第一信号控制电路、第二信号控制电路、第一输出控制电路和第二输出控制电路，所述第一延时电路的输入端输入信号R1，所述第一延时电路的输出端与第二延时电路连接，所述第三延时电路的输入端输入信号Y1，所述第三延时电路的输出端与第四延时电路连接，所述第二延时电路的输出端输出信号R2且分别与第一信号控制电路、第二信号控制电路以及第一输出控制电路相连，所述第四延时电路的输出端与第一信号控制电路相连，所述第二信号控制电路的输入端输入信号G1，所述第一信号控制电路的输出端输出信号Y2且与第一输出控制电路相连，所述第一信号控制电路的输出端还与第二信号控制电路相连，所述第二信号控制电路的输出端输出信号G2与第一输出控制电路相连，所述第一输出控制电路与第二输出控制电路相连，所述第二输出控制电路输出端与驱动器电路连接。

作为优选，还包括若干个外接电容，所述TEST端、OA端、DLY端和OS端分别通过外接电容接地。

作为优选，所述的驱动器电路的输出端为G_DR、Y_DR、R_DR三个端口。

作为优选，还包括漏电流预警保护电路的自测试方法，所述自测试方法包括以下步骤：

步骤S1：当TEST端电压低于1.24V，为正常漏电保护工作模式；

步骤S2：当TEST端电压高于1.24V，为测试模式，电流感应线圈检测到漏电电流，产生感应电流经转换为工作电压范围并放大差分信号，然后输出运放转换成单端电压信号至OA端，再与参考电压比较，若大于参考电压，则通过第五延时电路DLY端对外部接电容充电，当DLY端充电电压高于参考电压1.24V后，内部比较器翻转成高电压信号，驱动OS端输出高电平信号作为脱扣器断开或者报警器驱动信号，同时使能内部计数器计数，计数结束后仍旧通过比较器输出判断DLY电压是否为高，若判断DLY电压为高，则OS端输出继续锁定延时输出，计数器重新计数，若漏电信号撤除，OA端下降至1.24V以下后，DLY端开始放电，当OS端输出周期结束时，若DLY电压已经下降至低于1.24V，则OS端变为低电平；

步骤S3：在测试模式下，当TEST端电压由高于1.24V下降至低于1.24V后，DLY端进入快速放电模式，放电后，恢复正常漏电保护工作状态模式。

作为优选，还包括漏电流预警保护方法，所述漏电流预警保护方法为：芯片上电后，无论漏电输入信号有无，R_DR、Y_DR、G_DR轮流各输出1S高电平信号，电源管理电路产生第一断点和第二断点的直流基准电压，然后由电源管理电路产生的第一断点的直流基准电压作为第四比较器的正输入端，与作为第四比较器的负端信号的OA信号进行比较，第一断点和第二断点分别为三段式漏电流预警中以额定动作漏电流值为参考，分别划分为：0-30%额定动作流电路值、30%-50%额定动作漏电流值和大于50%额定动作漏电流值三个范围；由电源管理电路产生的第二断点的直流基准电压作为第五比较器的负输入端，与作为第五比较器的正端信号的OA信号进行比较；当OA信号电压值小于第一断点电压值时，第四比较器输出为1，第五比较器输出为0；当OA信号电压值大于第一断点电压值而小于第二断点电压值时，第四比较器输出为0，第五比较器输出为0；当OA信号电压值大于第二断点电压值时，第四比较器输出为0，第五比较器输出为1；第四比较器和第五比较器的比较结果输出信号送入A/D转换电路，将模拟电路信号转换为数字电路信号R1、Y1、G1并作为输入信号送入第二数字逻辑控制电路进行处理，当OA输入信号电压大于第二断点电压时，R1、Y1、G1输出都为高，当OA输入信号电压大于第一断点电压而小于第二断点电压时，Y1、G1输出为高，R1输出为低；当OA输入信号电压小于第一断点电压时，R1、Y1输出为低，G1输出为高；第二数字逻辑控制电路将处理后的结果送入驱动器电路，驱动器电路产生G_DR、Y_DR和R_DR三路驱动信号，可直接驱动报警电路；当OA输入信号大于第二断点电压时，R_DR输出为高，Y_DR、G_DR输出为低，当OA输入信号小于第二断点电压而大于第一断点电压时，Y_DR输出为高，R_DR、G_DR输出为低，当OA输入信号小于第一断点电压时，G_DR输出为高，R_DR、Y_DR输出为低；当OS有输出时，在OS保持30ms输出期间，R_DR、Y_DR、G_DR输出均为低电压，30ms之后正常输出。

本发明的有益效果是：（1）与现有漏电检测电路技术相比，本方案集成有计数/非计数模式选择电路、正常/测试模式选择电路、快速充放控制电路和比较器等模块，在控制电路配合下，可自动在正常漏电检测模式和自测试模式间互相切换，能够在不影响漏电检测电路系统正常在线漏电检测和保护功能前提下，实现自动在线周期性对漏电检测电路系统关键器件如漏电保护专用芯片、可控硅、脱扣器、感应线圈等及各电子元件之间电气回路连接进行自动测试，以确定检测电路或元件是否失效及电路连接关系是否正常，并在检测到异常后自动驱动报警或脱扣器切断电源，整个过程不需要人工干预，使得漏电检测电路装置使用的安全性得到有效保障；（2）与现有漏电检测电路技术相比，本方案还集成有电源管理电路、第二数字逻辑控制电路、A/D转换电路、第四比较器、第五比较器和驱动器电路；通过三段式漏电流预警电路，对检测到的漏电流大小进行实时监测，并经过比较器电路、A/D转换电路实现高精度漏电流采样检测、比较和转换，再由信号处理和控制电路并最终经驱动电路产生G_DR、Y_DR、R_DR三路驱动信号，三路信号作为三段漏电流预警指示信号可直接驱动LED、三极管及其他报警或执行元件；三段式漏电流预警电路能够实时监测漏电流大小并在达到额定动作漏电流前发出相应等级预警指示，有利于预先排除、处理，杜绝用电安全事故风险，进一步提升和加强了漏电保护器装置的保护性功能。

附图说明

图1是实施例一的自测试漏电检测电路的连接框图。

图2是实施例一的第二数字逻辑控制电路的连接框图。

图中1. 直流偏置电路，2. 差分放大器，3. 差分转单端输出运放，4. 第一比较器，5. 第五延时电路，6. 第二比较器，7. 第三比较器，8. 电源管理电路，9. 第一数字逻辑控制电路，10. OSC振荡器，11. 计数器，12. 计数/非计数模式选择电路，13. 快速充放控制电路，14. 正常/测试模式选择电路，15. 报警驱动电路，16.第一延时电路，17.第二延时电路，18.第三延时电路，19.第四延时电路，20.第一信号控制电路，21.第二信号控制电路，22.第一输出控制电路，23.第二输出控制电路。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例一：一种具有自测试功能的漏电流预警保护电路，如图1所示，包括自测试漏电检测电路、三段式漏电流预警功能电路和报警电路，自测试漏电检测电路输入端与电流感应线圈相连，三段式漏电流预警功能电路和电源管理电路8的基准参考电压相连接，三段式漏电流预警功能电路还与自测试漏电检测电路的输出端OA相连接，三段式漏电流预警功能电路输出端为G_DR、Y_DR、R_DR三个端口；自测试漏电检测电路的差分转单端输出运放3的输出端为OA端，自测试漏电检测电路的延时电路输出端为DLY端，自测试漏电检测电路的报警驱动电路15输出端为OS端，自测试漏电检测电路的自测试输入使能端控制为TEST端，TEST端、OA端、DLY端和OS端分别通过外接电容接地；该测试方法为：当TEST端口为低于1.24V，系统为正常漏电保护工作模式，电流感应线圈检测到A型（包括AC型）漏电电流，在次级产生感应电流经电阻转换成电压输入至OP+和OP-两差分输入端口，经直流偏置电路1将其电压偏置到差分运放正常工作电压范围并放大差分信号，然后经差分转单端输出运放3转换成单端电压信号至OA端口，再通过比较器与参考电压比较，若大于参考电压，则通过第五延时电路5DLY端口对外部接电容充电，当DLY端口充电电压高于参考电压1.24V后，内部比较器翻转成高电压信号，驱动OS端口输出高电平信号作为脱扣器断开或者报警器驱动信号，同时使能内部计数器11计数30ms，30ms结束后仍旧通过比较器输出判断DLY电压是否为高，若为高，OS输出继续锁定30ms输出，计数器11重新计数30ms，若漏电信号撤除，OA下降至1.24V以下后，DLY开始放电，当OS输出30ms周期结束时，若DLY电压已经下降至低于1.24V，则比较器输出为低，OS变为低电平；当TEST端口为高于1.24V，系统为测试模式，电流感应线圈检测到漏电电流，在次级产生感应电流经电阻转换成电压输入至OP+和OP-两差分输入端口，经直流偏置电路1将其电压偏置到差分运放正常工作电压范围并放大差分信号，然后经差分转单端输出运放3转换成单端电压信号至OA端口，再通过比较器与参考电压比较，若大于参考电压，由于在测试模式下，内部充电电路则通过第五延时电路5DLY端口对外部接电容快速充电，当DLY端口快速充电至电压高于参考电压1.24V后，内部比较器翻转成高电压信号，驱动OS端口输出高电平信号作为脱扣器断开或者报警器驱动信号，此时，测试模式下内部计数器11停止工作，OS输出信号直接与DLY端口电压及比较器相关，若漏电信号撤除，OA下降至1.24V以下后，DLY开始放电，当DLY电压已经下降至低于1.24V，则比较器输出为低，OS变为低电平；测试模式下，当TEST端口电压由高于1.24V下降至低于1.24V后，内部比较器输出变低，DLY进入快速放电模式，快速放电一段时间后，电路恢复正常漏电保护工作状态模式；由于在TEST端口为高于1.24V的测试模式下，内部电路能够实现快充快放功能及OS端口不具有输出锁定功能，因此在110V/220V交流50HZ/60HZ供电漏电保护系统中，在控制电路系统配合下可实现并确保在负半周期内完成漏电保护系统功能检测而不会触发可控硅驱动脱扣系统切断负载电源，而在进入AC交流正半周期漏电保护系统能正常工作；OA端口同时作为三段式漏电流预警电路的输入信号，与电源管理电路8产生的两个参考电压分别送入两个比较器进行比较，并将比较器输出结果经过模数转换后送入数字控制逻辑电路，然后再输出控制信号到驱动器电路，驱动器电路产生三路漏电流预警驱动信号R_DR、Y_DR、G_DR，报警电路为LED、三极管或其他报警元件。

自测试漏电检测电路包括：直流偏置电路1、差分放大器2、差分转单端输出运放3、第一比较器4、第二比较器6、第三比较器7、第五延时电路5、计数/非计数模式选择电路12、正常/测试模式选择电路14、计数器11、OSC振荡器10、快速充放控制电路13、第一数字逻辑控制电路9、电源管理电路8和报警驱动电路15；直流偏置电路1的输入端与电流感应线圈连接，直流偏置电路1的输出端通过差分放大器2与差分转单端输出运放3的输入端连接，差分转单端输出运放3的输出端与第一比较器4的第一比较端连接，第一比较器4的第二比较端与电源管理电路8的基准电压输出端连接，第一比较器4的输出端与第五延时电路5连接，第五延时电路5的输出端与第二比较器6的第一比较端连接，第二比较器6的第二比较端与电源管理电路8的基准输出端连接，第五延时电路5与快速充放控制电路13电连接，第一比较器4和第二比较器6与电源管理电路8的输出端连接，第二比较器6的输出端与计数/非计数模式选择电路12电连接，第二比较器6的输出端还与正常/测试模式选择电路14电连接，计数器11使能端与计数/非计数模式选择电路12电连接，第一数字逻辑控制电路9的输出端通过OSC振荡器10与计数器11的输入端电连接，计数器11的输出端与报警驱动电路15电连接，快速充放控制电路13的输出端连接第三比较器7的第一输入端，第三比较器7的输出端与报警驱动电路15电连接，第三比较器7的第二输入端为TEST端，正常/测试模式选择电路14与报警驱动电路15的使能端电连接。

三段式漏电流预警电路功能模块包括第二数字逻辑控制电路、A/D转换电路、第四比较器、第五比较器和驱动器电路；电源管理电路8输出第一断点的直流基准电压与第四比较器的正相输入端相连接，电源管理电路8输出第二断点的直流基准电压与第五比较器的负相输入端相连接，差分转单端输出运放3的输出端OA与第四比较器的负相输入端相连接，差分转单端输出运放3的输出端OA与第五比较器的正相输入端相连接，第四比较器和第五比较器的输出端通过A/D转换电路将模拟输出信号转换成数字输出信号R1、Y1、G1并与第二数字逻辑控制电路相连接，第二数字逻辑控制电路与驱动器电路连接，驱动器电路输出端为G_DR、Y_DR、R_DR三个端口；G_DR、Y_DR、R_DR三路端口信号作为三段漏电流预警指示信号可直接驱动LED、三极管及其他报警或执行元件以提供预警或者执行动作功能。

如图2所示，第二数字逻辑控制电路包括第一延时电路16、第二延时电路17、第三延时电路18、第四延时电路19、第一信号控制电路20、第二信号控制电路21、第一输出控制电路22和第二输出控制电路23，信号R1从第一延时电路的输入端输入，第一延时电路的输出端与第二延时电路连接，信号Y1从第三延时电路的输入端输入，第三延时电路的输出端与第四延时电路连接，第二延时电路的输出端输出信号R2后分别与第一信号控制电路、第二信号控制电路、第一输出控制电路相连，第四延时电路输出端与第一信号控制电路相连，输入信号G1从第二信号控制电路的输入端输入，第一信号控制电路输出端输出信号Y2后与第一输出控制电路相连，第一信号控制电路输出端还与第二信号控制电路相连，第二信号控制电路输出端输出信号G2与第一输出控制电路相连，第一输出控制电路与第二输出控制电路相连，第二输出控制电路输出信号端口D1、D2、D3。

三段式漏电流预警电路模块中，由电源管理电路8产生的第一断点的直流基准电压作为第四比较器的正输入端，与作为第四比较器负端信号的OA信号进行比较；由电源管理电路8产生的第二断点的直流基准电压作为第五比较器的负输入端，与作为第五比较器正端信号的OA信号进行比较；第四比较器和第五比较器的比较结果输出信号送入A/D转换电路，将模拟电路信号转换为数字电路信号R1、Y1、G1并作为输入信号送入第二数字逻辑控制电路进行处理，第二数字逻辑控制电路将处理后的结果送入驱动器电路，驱动器电路产生G_DR、Y_DR、R_DR三路驱动信号，三路信号作为三段漏电流预警指示信号可直接驱动LED、三极管及其他报警或执行元件。

第二数字逻辑控制电路中，R1输入信号经过第一延时电路和第二延时电路两级延时后产生R2信号并分别作为第一输出控制电路、第一信号控制电路和第二信号控制电路的输入信号；Y1输入信号经过第三延时电路和第四延时电路两级延时后作为第一信号控制电路的输入信号；G1作为第二信号控制电路的输入信号；第一信号控制电路及第二信号控制电路将R2、G1和Y1经两级延时后产生的输出电路信号分析处理后产生R2、Y2、G2信号并作为第一输出控制电路的输入端，第一输出控制电路的输出端经过第二输出控制电路处理后产生D1、D2、D3控制信号并作为驱动器输入使能信号；第一信号控制电路和第二信号控制电路用于分析处理并判断数字化后的漏电流属于三段式中的具体位置，第一输出控制电路用于控制芯片上电初始化过程中的输出状态，第二输出控制电路用于控制正常状态下的输出模式。

自测试方法包括以下步骤：

步骤S1：当TEST端电压低于1.24V，为正常漏电保护工作模式；

步骤S2：当TEST端电压高于1.24V，为测试模式，电流感应线圈检测到漏电电流，产生感应电流经转换为工作电压范围并放大差分信号，然后输出运放转换成单端电压信号至OA端，再与参考电压比较，若大于参考电压，则通过第五延时电路5DLY端对外部接电容充电，当DLY端充电电压高于参考电压1.24V后，内部比较器翻转成高电压信号，驱动OS端输出高电平信号作为脱扣器断开或者报警器驱动信号，同时使能内部计数器11计数，计数结束后仍旧通过比较器输出判断DLY电压是否为高，若判断DLY电压为高，则OS端输出继续锁定延时输出，计数器11重新计数，若漏电信号撤除，OA端下降至1.24V以下后，DLY端开始放电，当OS端输出周期结束时，若DLY电压已经下降至低于1.24V，则OS端变为低电平；

步骤S3：在测试模式下，当TEST端电压由高于1.24V下降至低于1.24V后，DLY端进入快速放电模式，放电后，恢复正常漏电保护工作状态模式。

漏电流预警保护方法为：

芯片上电后，无论漏电输入信号有无，R_DR、Y_DR、G_DR轮流各输出1S高电平信号，电源管理电路8产生第一断点和第二断点的直流基准电压，然后由电源管理电路8产生的第一断点的直流基准电压作为第四比较器的正输入端，与作为第四比较器的负端信号的OA信号进行比较，第一断点和第二断点分别为三段式漏电流预警中以额定动作漏电流值为参考，分别划分为：0-30%额定动作流电路值、30%-50%额定动作漏电流值和大于50%额定动作漏电流值三个范围；由电源管理电路8产生的第二断点的直流基准电压作为第五比较器的负输入端，与作为第五比较器的正端信号的OA信号进行比较；当OA信号电压值小于第一断点电压值时，第四比较器输出为1，第五比较器输出为0；当OA信号电压值大于第一断点电压值而小于第二断点电压值时，第四比较器输出为0，第五比较器输出为0；当OA信号电压值大于第二断点电压值时，第四比较器输出为0，第五比较器输出为1；第四比较器和第五比较器的比较结果输出信号送入A/D转换电路，将模拟电路信号转换为数字电路信号R1、Y1、G1并作为输入信号送入第二数字逻辑控制电路进行处理，当OA输入信号电压大于第二断点电压时，R1、Y1、G1输出都为高，当OA输入信号电压大于第一断点电压而小于第二断点电压时，Y1、G1输出为高，R1输出为低；当OA输入信号电压小于第一断点电压时，R1、Y1输出为低，G1输出为高；第二数字逻辑控制电路将处理后的结果送入驱动器电路，驱动器电路产生G_DR、Y_DR和R_DR三路驱动信号，可直接驱动报警电路；当OA输入信号大于第二断点电压时，R_DR输出为高，Y_DR、G_DR输出为低，当OA输入信号小于第二断点电压而大于第一断点电压时，Y_DR输出为高，R_DR、G_DR输出为低，当OA输入信号小于第一断点电压时，G_DR输出为高，R_DR、Y_DR输出为低；当OS有输出时，在OS保持30ms输出期间，R_DR、Y_DR、G_DR输出均为低电压，30ms之后正常输出。

本发明的实质性效果是：与现有漏电检测电路技术相比，本发明方法集成有计数/非计数模式选择电路12、正常/测试模式选择电路14、快速充放控制电路13、比较器等模块，在控制电路配合下，可自动在正常漏电检测模式和自测试模式间互相切换，能够在不影响漏电检测电路系统正常在线漏电检测和保护功能前提下，实现自动在线周期性对漏电检测电路系统关键器件如漏电保护专用芯片、可控硅、脱扣器、感应线圈等及各电子元件之间电气回路连接进行自动测试，以确定检测电路或元件是否失效及电路连接关系是否正常，并在检测到异常后自动驱动报警或脱扣器切断电源，整个过程不需要人工干预，使得漏电检测电路装置使用的安全性得到有效保障；同时，与现有漏电检测电路技术相比，本发明方法还集成有电源管理电路8、第二数字逻辑控制电路、A/D转换电路、第四比较器、第五比较器和驱动器电路等电路模块；通过三段式漏电流预警电路，对检测到的漏电流大小进行实时监测，并经过比较器电路、A/D转换电路实现高精度漏电流采样检测、比较和转换，再由信号处理和控制电路并最终经驱动电路产生G_DR、Y_DR、R_DR三路驱动信号，三路信号作为三段漏电流预警指示信号可直接驱动LED、三极管及其他报警或执行元件。三段式漏电流预警电路能够实时监测漏电流大小并在达到额定动作漏电流前发出相应等级预警指示，有利于预先排除、处理，杜绝用电安全事故风险，进一步提升和加强了漏电保护器装置的保护性功能。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (6)

1.一种具有自测试功能的漏电流预警保护电路，与电流感应线圈连接，其特征在于，包括

自测试漏电检测电路，用于对漏电检测系统进行自检，与电流感应线圈连接；

三段式漏电流预警功能电路，用于实时监测漏电流大小并进行预警指示，与自测试漏电检测电路连接；

报警电路，根据三段式漏电流预警功能电路发出的预警指示信号进行报警，与三段式漏电流预警功能电路连接；

所述自测试漏电检测电路包括：直流偏置电路、差分放大器、差分转单端输出运放、第一比较器、第二比较器、第三比较器、第五延时电路、计数/非计数模式选择电路、正常/测试模式选择电路、计数器、OSC振荡器、快速充放控制电路、第一数字逻辑控制电路、电源管理电路和报警驱动电路，所述直流偏置电路的输入端与电流感应线圈连接，所述直流偏置电路的输出端通过差分放大器与差分转单端输出运放的输入端连接，所述差分转单端输出运放的输出端与第一比较器的第一比较端连接，所述第一比较器的第二比较端与电源管理电路的基准电压输出端连接，所述第一比较器的输出端与第五延时电路连接，所述第五延时电路的输出端与第二比较器的第一比较端连接，所述第二比较器的第二比较端与电源管理电路的基准电压输出端连接，所述第五延时电路与快速充放控制电路连接，所述第二比较器的输出端与计数/非计数模式选择电路连接，所述第二比较器的输出端还与正常/测试模式选择电路电连接，所述计数器使能端与计数/非计数模式选择电路连接，所述第一数字逻辑控制电路的输出端通过OSC振荡器与计数器的输入端连接，所述计数器的输出端与报警驱动电路连接，所述快速充放控制电路的输出端连接第三比较器的第一输入端，所述第三比较器的输出端与报警驱动电路连接，所述第三比较器的第二输入端为TEST端，所述正常/测试模式选择电路与报警驱动电路的使能端电连接，所述报警驱动电路的输出端为OS端，所述差分转单端输出运放的输出端为OA端，所述第五延时电路的输出端为DLY端；

所述三段式漏电流预警电路功能电路包括第二数字逻辑控制电路、A/D转换电路、第四比较器、第五比较器和驱动器电路，所述第四比较器的正相输入端和第五比较器的负相输入端均与电源管理电路连接，所述第四比较器负相输入端和第五比较器的正相输入端均与差分转单端输出运放的输出端连接，所述第四比较器的输出端和第五比较器的输出端均通过A/D转换电路将模拟输出信号转换成数字输出信号R1、Y1、G1并与第二数字逻辑控制电路相连接，所述第二数字逻辑控制电路与驱动器电路连接，所述驱动器电路输出端与报警电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有自测试功能的漏电流预警保护电路，其特征在于，

所述第二数字逻辑控制电路包括第一延时电路、第二延时电路、第三延时电路、第四延时电路、第一信号控制电路、第二信号控制电路、第一输出控制电路和第二输出控制电路，所述第一延时电路的输入端输入信号R1，所述第一延时电路的输出端与第二延时电路连接，所述第三延时电路的输入端输入信号Y1，所述第三延时电路的输出端与第四延时电路连接，所述第二延时电路的输出端输出信号R2且分别与第一信号控制电路、第二信号控制电路以及第一输出控制电路相连，所述第四延时电路的输出端与第一信号控制电路相连，所述第二信号控制电路的输入端输入信号G1，所述第一信号控制电路的输出端输出信号Y2且与第一输出控制电路相连，所述第一信号控制电路的输出端还与第二信号控制电路相连，所述第二信号控制电路的输出端输出信号G2与第一输出控制电路相连，所述第一输出控制电路与第二输出控制电路相连，所述第二输出控制电路输出端与驱动器电路连接。

3.根据权利要求1所述的一种具有自测试功能的漏电流预警保护电路，其特征在于，

还包括若干个外接电容，所述TEST端、OA端、DLY端和OS端分别通过外接电容接地。

4.根据权利要求1或3所述的一种具有自测试功能的漏电流预警保护电路，其特征在于，

所述驱动器电路的输出端为G_DR、Y_DR、R_DR三个端口。

5.根据权利要求3所述的一种具有自测试功能的漏电流预警保护电路，其特征在于，

还包括漏电流预警保护电路的自测试方法，所述自测试方法包括以下步骤：

步骤S1：当TEST端电压低于1.24V，为正常漏电保护工作模式；

步骤S2：当TEST端电压高于1.24V，为测试模式，电流感应线圈检测到漏电电流，产生感应电流经转换为工作电压范围并放大差分信号，然后输出运放转换成单端电压信号至OA端，再与参考电压比较，若大于参考电压，则通过第五延时电路DLY端对外部接电容充电，当DLY端充电电压高于参考电压1.24V后，内部比较器翻转成高电压信号，驱动OS端输出高电平信号作为脱扣器断开或者报警器驱动信号，同时使能内部计数器计数，计数结束后仍旧通过比较器输出判断DLY电压是否为高，若判断DLY电压为高，则OS端输出继续锁定延时输出，计数器重新计数，若漏电信号撤除，OA端下降至1.24V以下后，DLY端开始放电，当OS端输出周期结束时，若DLY电压已经下降至低于1.24V，则OS端变为低电平；

步骤S3：在测试模式下，当TEST端电压由高于1.24V下降至低于1.24V后，DLY端进入快速放电模式，放电后，恢复正常漏电保护工作状态模式。

6.根据权利要求4所述的一种具有自测试功能的漏电流预警保护电路，其特征在于，

还包括漏电流预警保护方法，所述漏电流预警保护方法为：

芯片上电后，无论漏电输入信号有无，R_DR、Y_DR、G_DR轮流各输出1S高电平信号，电源管理电路产生第一断点和第二断点的直流基准电压，然后由电源管理电路产生的第一断点的直流基准电压作为第四比较器的正输入端，与作为第四比较器的负端信号的OA信号进行比较，第一断点和第二断点分别为三段式漏电流预警中以额定动作漏电流值为参考，分别划分为：0-30%额定动作流电路值、30%-50%额定动作漏电流值和大于50%额定动作漏电流值三个范围；由电源管理电路产生的第二断点的直流基准电压作为第五比较器的负输入端，与作为第五比较器的正端信号的OA信号进行比较；当OA信号电压值小于第一断点电压值时，第四比较器输出为1，第五比较器输出为0；当OA信号电压值大于第一断点电压值而小于第二断点电压值时，第四比较器输出为0，第五比较器输出为0；当OA信号电压值大于第二断点电压值时，第四比较器输出为0，第五比较器输出为1；第四比较器和第五比较器的比较结果输出信号送入A/D转换电路，将模拟电路信号转换为数字电路信号R1、Y1、G1并作为输入信号送入第二数字逻辑控制电路进行处理，当OA输入信号电压大于第二断点电压时，R1、Y1、G1输出都为高，当OA输入信号电压大于第一断点电压而小于第二断点电压时，Y1、G1输出为高，R1输出为低；当OA输入信号电压小于第一断点电压时，R1、Y1输出为低，G1输出为高；第二数字逻辑控制电路将处理后的结果送入驱动器电路，驱动器电路产生G_DR、Y_DR和R_DR三路驱动信号，可直接驱动报警电路；当OA输入信号大于第二断点电压时，R_DR输出为高，Y_DR、G_DR输出为低，当OA输入信号小于第二断点电压而大于第一断点电压时，Y_DR输出为高，R_DR、G_DR输出为低，当OA输入信号小于第一断点电压时，G_DR输出为高，R_DR、Y_DR输出为低；当OS有输出时，在OS保持30ms输出期间，R_DR、Y_DR、G_DR输出均为低电压，30ms之后正常输出。

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