【应用】单芯片实现漏保功能的全桥漏电保护专用电路CP54121用于热水器，具有高抗干扰和抗冲击能力

时间： 2022-12-14 来源：世强

技术问答

电，给生活提供了很大的便利，现代生活中没有电寸步难行，但其实电是一种很危险的东西，稍有不慎可能会产生危险，轻则造成财物损失重造成人员伤亡，所以用电设备的安全防护非常重要。

图一热水器系统框图

很多用电产品都有安全保护电路，例如上图中的热水器产品，它的安全保护电路一般有漏电保护、防干烧保护、过热保护等。由于热水器是工作在潮湿环境中并且使用时与人体的距离非常的近，因此设计好漏电保护电路相当重要。

百隆电子的ICF CP54121 全桥漏电保护专用电路是用于高速对地漏电保护器的半导体集成电路。全桥漏电保护器专用电路用于漏电保护器的信号放大部分，由内置全桥模块，差分放大器，闩锁电路和稳压电路组成。零电流互感器（ZCT）检测漏电，其次次级输出作为差分放大器的输入，差分放大器与一个外接到闩锁电路的输入端，在输入电压达到规定值前，拴锁电路输出一直保持低电平，当漏电流大于规定值，输出变高，触发与闩锁电路相连的可控硅。

图二 ICF CP54121应用电路

ICFCP54121应用在热水器的漏电保护电路中，具有如下特点：

1.漏电响应速度快，动作迅速；

2.单芯片实现漏保功能，外围器件少，方案简单、成本低；

3.高抗干扰和抗冲击能力，安全可靠；

4.有贴片、插件两种类型的封装，满足一般需求；

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芯谷科技D4145是一个接地故障断路器。它能够检测到不良的接地条件，譬如装置接触到水时，它会在有害或致命的电击发生之前将电路断开。D4145能检测并保护从火线到地线，从零线到地线的故障。这种简单而传统的电路设计能够确保其应用自如和长时间的可靠性。

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双运算放大器四差分比较器四运算放大器双差分比较器低失调电压单通道运算放大器 8位串行输入—并行输出移位寄存器时基电路芯片 7路达林顿管阵列 8路达林顿管阵列摩托车指针式转速仪表驱动芯片带短路保护的汽车指针式转速仪表驱动芯片汽车转向灯闪光继电器控制芯片摩托车电子点火器数字控制芯片单芯片电动车电量4LED灯显示芯片单芯片电动车电量8LED灯显示芯片单芯片60V压电陶瓷蜂鸣器驱动芯片单芯片60V高分贝压电陶瓷蜂鸣器驱动芯片三端低压降集成稳压器低压降集成稳压器 PC电源的专用PWM控制芯片电压控制PWM调制芯片电流控制PWM调制芯片稳压源三端正电压稳压芯片三端负电压稳压芯片三端低压差稳压芯片降压开关电压调节芯片 DC-DC变换器控制芯片电动工具直流调速芯片直流无刷电机控制芯片直流有刷电机调速芯片 LED电平显示驱动芯片双通道低功耗的增益控制芯片低压应用的精密双通道增益控制芯片 10W音频功率放大器双通道音频功率放大器 FM中频调谐器无源蜂鸣器驱动专用芯片有源蜂鸣器驱动专用芯片压电陶瓷蜂鸣器驱动专用芯片人体红外信号处理芯片移相控制芯片高分贝压电陶瓷蜂鸣器驱动芯片低压压电陶瓷蜂鸣器驱动芯片单相汽油发电机点火控制芯片接地故障断路器漏电保护器 20位单元编码IC 远程控制编码芯片远程控制解码芯片

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描述- 杭州胜金微电子是一家专业从事高端集成电路芯片研发、销售、应用及服务的高新技术企业。公司拥有芯片研发及应用人员100+，并拥有集成电路相关专利近100项。公司围绕安全环保、绿色节能的开发理念布局了高端时钟、数字隔离器、电源管理、GaN功率器件等，主要应用于新能源、5G通讯、工业控制等领域。可为客户提供定制化产品和解决方案。

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选型指南 - 胜金微电子 - 2023/8/8 PDF 中文下载

采用电子式漏电保护器应注意哪些事项

电子式漏电保护器制作简单、价格低廉，是我国广泛采用的漏电保护器类型。但它不同于电磁式漏电保护器。电磁式漏电保护器用故障电流的能量来脱扣，而电子式漏电保护器是用故障回路的残压来脱扣（发生接地故障时，回路电压下降，此残压指故障时漏电保护器接线端子上的电压，不是指公用电网的电压负偏差）。当接地故障点靠近漏电保护器时，其值过低，不能使漏电保护器动作来避免事故的发生。因此，当采用电子式漏电保护器时，应注意漏电保护器的安装位置不能离插座太近，以保证漏电保护器处有足够的故障残压。另外，当回路的中性线断线时，回路上的电子式漏电保护器也将因失压而不能动作，这时如手持绝缘损坏的手握式和移动式设备将是十分危险的。因此，在使用电子式漏电保护器时，要考虑上述因素。

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【产品】直接使用交流供电的SL002147高性能漏电保护器芯片，适用于检测A型和AC型剩余电流漏电信号

SL002147高性能漏电保护器芯片，采用CMOS工艺。内部包含稳压电源、放大电路、比较器电路、延时电路、延时模式选择电路、计数器电路、跳闸控制电路及跳闸驱动电路。该系列采用标准SOP8的封装形式，用于检测火线和零线上的漏电信号。

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如何正确选择住宅总进线漏电保护器？

《住宅设计规范》（GB50096—1999）规定“每幢住宅的总电源进线断路器，应具有漏电保护功能。”其条文说明中进一步明确“具有漏电保护功能的断路器对电弧短路电流有很高的动作灵敏度，能及时切断电源，防止电气火灾的发生。”这里明确提出了在每栋住宅楼总进线处设漏电断路器，在工程设计中如何正确执行规范，在系统构成设备选型中应注意哪些问题简述如下： 1）具有漏电保护功能的断路器的选择具有漏电保护功能的断路器从功能看有两个含义：一是它具有断路器的功能，能切断带负荷的电路；二是它具有漏电保护的功能，即自身带有零序检测装置。条文中所指的这两个功能是由一个电器单元来实现的，如果采用两个电器单元来实现也未尝不可。因为目标是一个：防止电气火灾。漏电保护器检测的是剩余电流，即通过零序互感器对被保护回路内相线和中性线电流瞬时值的测量和测定，判断对地泄漏电流即剩余流。因此，漏电保护器的整定电流 IΔn 应当考虑两个基本条件：必须躲过正常泄漏电流（IL），即 IΔn＞IL；必须小于引起火灾的最小点燃电流（ IRmin），即 IΔn＜IRmin。按国家标准《漏电保护器安装和运行》（GB13955—92）中 5.3 规定：“根据电气线路的正常泄漏电流，选择漏电保护器的额定动作电流。选择漏电保护器的额定动作电流时，应充分考虑到被保护线路和设备可能发生的正常泄漏电流值，必要时可通过实际测量取得被保护线路和设备的泄漏电流值；选用的漏电保护器的额定不动作电流，应不小于电气线路和设备的正常泄漏电流的最大值的 2 倍”。电气线路和设备泄漏电流值及分级安装的漏电泄漏电流特性和电流配合要求如下： a)用于单台用电设备时，动作电流应不小于正常运行实测泄漏电流的 4 倍； b)配电线路的漏电保护器动作电流应不小于正常运行实测泄漏电流的 2.5 倍，同时还应满足其中泄漏电流最大的一台用电设备正常运行泄漏电流的 4 倍； c)用于全网保护时，动作电流应不小于实测泄漏电流的 2 倍。此外，漏电保护器的额定动作电流应留有一定余量，以适应日久回路绝缘电阻降低、用电设备增加及季节变化等引起的电流泄漏增大。 2）漏电电流的选择在住宅总进线处设漏电保护器是为了防止电气火灾金属性短路的短路电流大，常用的熔断器、断路器等过电流保护电器能有效地切断电源，从而防止火灾的发生；电弧性短路电流小，过流保护电器往往不能及时切断电源，而电火花的能量在达到一定程度后会引燃附近可燃物造成火灾。接地故障引发火灾多的原因不仅是接地故障发生的概率大，而且还往往以持续的电弧形式出现。能引起接地电流和构成电弧的故障有： a)导线和电气设备的绝缘损坏； b)电器或电动机的接线端子周围出现炭化的熔蚀点； c)电动机过载或扼流线圈的老化而出现匝间短路； d)电气设备中或安装设备的部件中潮湿或积有凝结水； e)在电气设备中积有导电尘埃或沉积物。这类故障会引起不完全的短路或接地短路并酿成火灾。当发热功率为 60～100W，如释放在较小面积的可燃物上，就会立即引发火灾。当漏电保护器动作电流参数在 30mA，0.1s及以下可用于防间接接触电击，也能防直接接触电击，自然也能防接地故障引起的电弧起火。当电压为 220V 时，采用漏电动作电流 300mA 漏电保护装置可用来防止电气火灾，500mA的可以作为预防措施或后备保护。

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