專利名稱：通地泄漏電路斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及一種用作電子電路的電子開關(guān)的通地泄漏電 路斷路器，更具體地，涉及一種進(jìn)一步提高了安全性的通地泄漏電路 斷路器。
背景技術(shù)：
眾所周知，用作電子電路的電子開關(guān)的斷路器分為用于避免電擊
通過(guò)人體并避免由于泄漏而著火的通地泄漏電路斷路器(ELCB)和 用于切斷由于短路而引起的過(guò)量電流和由于負(fù)載(設(shè)備或機(jī)器)的過(guò) 度使用而引起的溢出電流的無(wú)熔絲斷路器(NFB)。
在這兩種斷路器中，ELCB是采用檢測(cè)電流并在由于負(fù)載處的泄 漏而產(chǎn)生到地的漏電時(shí)切斷電路的方法的電流操作的斷路器。ELCB 使用零相變流器(ZCT)作為檢測(cè)器件。圖1示出了ECLB的一個(gè)示例。
參考圖l，傳統(tǒng)的ECLB包括切換單元IO，用于在控制單元50的操 作控制之下自動(dòng)地切斷來(lái)自電子電路的供電；零相變流器20，用于檢 測(cè)電子電路的泄漏電流；放大器，用于放大從零相變流器20接收到的 泄漏電流的電壓；檢測(cè)器40，用于整流并平滑從放大器30接收到的泄 漏電流，并產(chǎn)生泄漏電壓；控制單元50，包括參考電壓產(chǎn)生器52，用 于產(chǎn)生用于確定泄漏的參考電壓，和比較器51，用于通過(guò)將來(lái)自檢測(cè) 器40的泄漏電壓與來(lái)自參考電壓產(chǎn)生器52的參考電壓相比較而確定是 否發(fā)生泄漏并自動(dòng)地控制切換單元10的操作；以及電源控制器60，用
于控制從電子電路對(duì)各個(gè)組件的供電。 下面示意地描述ELCB的操作。
在接通切換單元10時(shí)，電流從電源流向負(fù)載。在這種情況下，在 電子電路處于正常狀態(tài)下時(shí)，在零相變流器20中產(chǎn)生的磁通量彼此抵 消，因此不會(huì)檢測(cè)到由于電磁感應(yīng)而引起的泄漏電流。相反地，當(dāng)電子電路處于異常狀態(tài)下時(shí)，出現(xiàn)與泄漏或過(guò)載相對(duì)應(yīng)的磁通量之差，
因此從零相變流器20輸出由于電磁感應(yīng)而引起的與磁通量之差相對(duì)應(yīng) 的泄漏電流。
如果電子電路處于異常狀態(tài)下，則零相變流器20所檢測(cè)到的泄漏 電流由放大器30放大并被提供給檢測(cè)器40。
檢測(cè)器40整流并平滑從放大器30接收到的泄漏電流，從而產(chǎn)生泄 漏電壓。從放大器30接收到的泄漏電流是交流的，而通過(guò)整流和平滑
所獲得的泄漏電壓是泄漏電流的平均電壓，是直流的。
參考電壓產(chǎn)生器52產(chǎn)生參考電壓，以便確定是否發(fā)生了泄漏。參
考電壓是直流電壓，如果需要，參考電壓可變化。
在上述狀態(tài)下，比較器51將來(lái)自檢測(cè)器40的泄漏電壓與來(lái)自參考 電壓產(chǎn)生器52的參考電壓相比較，確定是否發(fā)生了泄漏，并自動(dòng)地控 制切換單元10的操作。切換單元10由比較器51控制，并自動(dòng)地切斷來(lái) 自電子電路的供電。
然而，這種傳統(tǒng)的ELCB采用一種將零相變流器20所檢測(cè)到的總
泄漏電流的泄漏電壓與參考電壓相比較并確定是否發(fā)生來(lái)自電子電路 的泄漏的方法，因此出現(xiàn)了ELCB會(huì)發(fā)生故障并且安全性改進(jìn)受限的 問(wèn)題。
更詳細(xì)地，零相變流器20所檢測(cè)到的泄漏電流是其中由于泄漏電 阻而引起的泄漏電流和由于構(gòu)成負(fù)載的電容器而引起的泄漏電流無(wú)差 別地彼此相加的泄漏電流。作為參考，電容器安裝在負(fù)載的地線上以 便避免例如電磁干擾(EMI)或電磁適應(yīng)性(EMC)的噪聲。電容器 所引起的泄漏電流并不會(huì)很大地影響人體上電擊的發(fā)生或由于泄漏而 引起的著火。
結(jié)果，當(dāng)在不考慮由于電容器所引起的泄漏電流的情況下減小參 考電壓產(chǎn)生器的參考電壓時(shí)，ELCB靈敏地反應(yīng)，從而確保了安全性。 然而，所存在的問(wèn)題在于，即使不發(fā)生泄漏，ELCB也頻繁地操作。 相反地，當(dāng)在充分考慮電容器所引起的泄漏電流的情況下適當(dāng)增加參 考電壓產(chǎn)生器的參考電壓時(shí)，減少了由于電容器的泄漏電流而引起的 ELCB的故障。然而，ELCB并不靈敏地做出反應(yīng)，因此出現(xiàn)不確保安全性的問(wèn)題。
傳統(tǒng)上，在參考電壓的確定中，在考慮由于電容器而引起的泄漏 電流的情況下來(lái)確定參考電壓，以便確保對(duì)于泄漏的安全性，同時(shí)避
免ELCB不必要地進(jìn)行操作。
因此，在傳統(tǒng)技術(shù)中，在避免ELCB的故障和安全性改進(jìn)方面存 在限制。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題
因此，考慮到現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問(wèn)題而做出本發(fā)明，并且本 發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)了安全性并且減少了故障發(fā)生的ELCB。
技術(shù)方案
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種通地泄漏電路斷路器 (ELCB)，具有切換單元，用于在控制單元的控制之下自動(dòng)地切斷
來(lái)自電子電路的供電；零相變流器，用于檢測(cè)電子電路的泄漏電流； 放大器，用于放大從零相變流器接收到的泄漏電流的電壓；檢測(cè)器40，
用于整流并平滑從放太器接收到的泄漏電流，并產(chǎn)生泄漏電壓；控制
單元，用于通過(guò)將來(lái)自檢測(cè)器的泄漏電壓與參考電壓相比較來(lái)確定是
否發(fā)生泄漏，并自動(dòng)地控制切換單元的操作；以及電源控制器，用于
控制從電子電路至各個(gè)元件的供電，所述通地泄漏電路斷路器包括
分壓器，用于對(duì)電子電路的電壓進(jìn)行分壓和檢測(cè)；同步信號(hào)產(chǎn)生器，
用于將來(lái)自分壓器的檢測(cè)電壓轉(zhuǎn)換為方波同步信號(hào)；以及同步檢測(cè)器， 用于與來(lái)自同步信號(hào)產(chǎn)生器的同步信號(hào)同步地，對(duì)從放大器接收到的
泄漏電流進(jìn)行同步的檢測(cè)、整流和平滑，然后產(chǎn)生純(net)泄漏電壓； 其中控制單元通過(guò)將來(lái)自檢測(cè)器的泄漏電壓與參考電壓相比較來(lái)確定 是否發(fā)生泄漏，并自動(dòng)地控制切換單元的操作，并通過(guò)將來(lái)自同步檢 測(cè)器的純泄漏電壓與純參考電壓相比較來(lái)確定是否發(fā)生泄漏，并自動(dòng) 地控制切換單元的操作。
有益效果
根據(jù)上述本發(fā)明，采用了一種雙重?cái)嗦贩椒ɑ诹阆嘧兞髌?0 所檢測(cè)到的總泄漏電流的總泄漏電壓來(lái)確定是否發(fā)生泄漏，并自動(dòng)地
切斷來(lái)自電源的供電，并基于同步檢測(cè)器90所同步檢測(cè)到的純泄漏電
流的純泄漏電壓來(lái)確定是否發(fā)生泄漏，并自動(dòng)地切斷來(lái)自電源的供電， 因此優(yōu)點(diǎn)在于減少了 ELCB的故障發(fā)生率，并有效地改善了ELCB 的泄漏斷路功能，從而極大地改進(jìn)了安全性。


圖i是示出了傳統(tǒng)ELCB的圖； 圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的ELCB的圖； 圖3是示出了圖2所示的ELCB的應(yīng)用的圖；以及 圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的ELCB的圖。 基本元件的附圖標(biāo)記的說(shuō)明
10:切換單元11:切換控制器
20:零相變流器
SO-放大器40:撿領(lǐng)lJ器
SO:控制單元51:比較器
52:參考電壓產(chǎn)生器
53:輔助比較器54:A/D轉(zhuǎn)換器
55:半導(dǎo)體器件60:電源控制器
70:分壓器80:同步信號(hào)產(chǎn)生器
90:同步檢測(cè)器100輸出單元
具體實(shí)施例方式
參考下面的示范性附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明。
圖2-4是示出了本發(fā)明的圖，在圖中，將相同的附圖標(biāo)記用于表 示與示出了現(xiàn)有技術(shù)的圖l相同的組件，并省略對(duì)這些組件的描述。
參考圖2，根據(jù)本發(fā)明的ELCB包括切換單元10，用于在控制單 元50的操作控制之下自動(dòng)地切斷來(lái)自電子電路的供電；零相變流器 20，用于檢測(cè)電子電路的泄漏電流；放大器，用于放大從零相變流器 20接收到的泄漏電流的電壓；檢測(cè)器40，用于整流并平滑從放大器 30接收到的泄漏電流，并產(chǎn)生泄漏電壓；控制單元50，用于通過(guò)將來(lái)自檢測(cè)器40的泄漏電壓與參考電壓相比較來(lái)確定是否發(fā)生泄漏，并自 動(dòng)地控制切換單元10的操作，并通過(guò)將來(lái)自同步檢測(cè)器90的純泄漏 電壓與純參考電壓相比較來(lái)確定是否發(fā)生泄漏，并自動(dòng)地控制切換單 元10的操作；電源控制器60，用于控制從電子電路至各個(gè)元件的供 電；分壓器，用于分壓并檢測(cè)電子電路的電壓；同步信號(hào)產(chǎn)生器80， 用于將來(lái)自分壓器70的檢測(cè)電壓轉(zhuǎn)換為方波同步信號(hào)；以及同步檢測(cè) 器90，用于與來(lái)自同步信號(hào)產(chǎn)生器80的同步信號(hào)同步地，對(duì)從放大 器接收到的泄漏電流進(jìn)行同步的檢測(cè)、整流和平滑，然后產(chǎn)生純泄漏 電壓。
在圖2所示的實(shí)施例的情況下，控制單元50包括參考電壓產(chǎn)生器 52，產(chǎn)生用于確定泄漏的參考電壓和純泄漏電壓；比較器51，用于通 過(guò)將來(lái)自檢測(cè)器40的泄漏電壓與來(lái)自參考電壓產(chǎn)生器52的參考電壓 相比較來(lái)確定是否發(fā)生泄漏，并自動(dòng)地控制切換單元10的操作；以及 輔助比較器53，用于通過(guò)將來(lái)自同步檢測(cè)器90的純泄漏電壓與來(lái)自 參考電壓產(chǎn)生器52的純參考電壓相比較來(lái)確定是否發(fā)生泄漏，并自動(dòng) 地控制切換單元10的操作。
下面參考圖2來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明的ELCB的操作。
在切換單元10接通時(shí)，電流從電源流向負(fù)載。
在這種情況下，零相變流器20所檢測(cè)到的泄漏電流由放大器30 放大，然后被提供給檢測(cè)器40。檢測(cè)器40整流并平滑從放大器30接 收到的泄漏電流，然后產(chǎn)生泄漏電壓。比較器51通過(guò)將來(lái)自檢測(cè)器 40的泄漏電壓與來(lái)自參考電壓產(chǎn)生器52的參考電壓相比較來(lái)確定是 否發(fā)生泄漏，并自動(dòng)地控制切換單元IO的操作。在這種情況下，零相 變流器20所檢測(cè)到的泄漏電流是其中由于泄漏電阻所引起的泄漏電 流和由于構(gòu)成負(fù)載的電容器所引起的泄漏電流無(wú)差別地彼此相加的泄 漏電流。檢測(cè)器40無(wú)任何變化地從零相變流器20獲取泄漏電流，并
對(duì)其進(jìn)行整流和平滑，因此在考慮電容器時(shí)，將來(lái)自參考電壓產(chǎn)生器 52的參考電壓設(shè)置為相對(duì)高的值。
同時(shí)，同步檢測(cè)器90與來(lái)自同步信號(hào)產(chǎn)生器80的同步信號(hào)同步 地，對(duì)從放大器30接收到的泄漏電流進(jìn)行同步的檢測(cè)、整流和平滑， 然后產(chǎn)生純泄漏電壓。輔助比較器53通過(guò)將來(lái)自同步檢測(cè)器90的純
泄漏電壓與來(lái)自參考電壓產(chǎn)生器52的純參考電壓相比較來(lái)確定是否 發(fā)生泄漏，并自動(dòng)地控制切換單元10的操作。在這種情況下，電容器 的電流領(lǐng)先電壓90度，因此，在與來(lái)自同步信號(hào)產(chǎn)生器80的同步信 號(hào)同步地對(duì)從放大器30接收到的泄漏電流進(jìn)行同步的檢測(cè)、整流和平 滑時(shí)，產(chǎn)生其中去除了電容器所引起的泄漏電流的純泄漏電壓。結(jié)果， 在考慮到安全性時(shí)，將來(lái)自參考電壓產(chǎn)生器52的純參考電壓設(shè)置為相 對(duì)低的值。
根據(jù)本發(fā)明的ELCB采用雙重?cái)嗦贩椒ɑ谄渲辛阆嘧兞髌?0 所檢測(cè)到的泄漏電流和由于電容器所引起的泄漏電流彼此相加的總泄 漏電流來(lái)確定是否發(fā)生泄漏，并自動(dòng)地切斷來(lái)自電源的供電，同時(shí)， 基于其中去除了由于電容器所引起的泄漏電流的純泄漏電流來(lái)確定是 否發(fā)生泄漏，并切斷來(lái)自電源的供電，從而減少了ELCB的故障發(fā)生 率，并提高了安全性。
例如，只要同步檢測(cè)器90所同步檢測(cè)到的純泄漏電流的純泄漏電 壓高于純參考電壓，即使零相變流器20所檢測(cè)到的泄漏電流的泄漏電 壓低于參考電壓，也斷開切換單元IO,并且切斷來(lái)自電源的供電。
同時(shí)，如圖3所示，當(dāng)額外提供由控制單元50控制并向外輸出 ELCB的操作狀態(tài)的輸出單元100時(shí)，產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)在于用戶可容易地 知道ELCB的操作狀態(tài)。
作為輸出單元100,可使用例如蜂鳴器或揚(yáng)聲器的公知的有聲信 號(hào)產(chǎn)生器或例如發(fā)光器件(LED)或顯示器的公知的可見信號(hào)產(chǎn)生器。 在本實(shí)施例中，將由輔助比較器53控制并顯示純泄漏電壓電平的LED 或由輔助比較器53控制并產(chǎn)生警報(bào)的蜂鳴器用作輸出單元100。
圖2和3示出了模擬式ELCB，而圖4示出了數(shù)字式ELCB。
在圖4的ELCB中，控制單元50包括模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器 54，用于將來(lái)自檢測(cè)器40的泄漏電壓和來(lái)自同步檢測(cè)器90的純泄漏 電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；以及半導(dǎo)體器件55,用于通過(guò)將來(lái)自檢測(cè)器40 并通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器54所接收的泄漏電壓與預(yù)存儲(chǔ)的參考電壓相比較， 來(lái)確定是否發(fā)生泄漏，并通過(guò)將來(lái)自同步檢測(cè)器90并通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換 器54所接收的純泄漏電壓與預(yù)存儲(chǔ)的純參考電壓相比較來(lái)確定是否 發(fā)生泄漏，并自動(dòng)地控制切換單元]O的操作。
在本實(shí)施例中，預(yù)先在半導(dǎo)體器件55中作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)要與零相變 流器20所檢測(cè)到的泄漏電流的泄漏電壓相比較的泄漏電壓和要與同 步檢測(cè)器90所檢測(cè)到的純泄漏電流的純泄漏電壓相比較的純參考電壓。
在圖4所示的數(shù)字式ELCB中，額外提供輸出單元100，因此用 戶可容易地通過(guò)輸出單元100而知道ELCB的操作狀態(tài)。例如，將由 半導(dǎo)體器件55控制的例如LCD的顯示器用作輸出單元100，因此用 戶可通過(guò)輸出單元100，通過(guò)文本來(lái)直接檢查泄漏電流或泄漏電壓的 數(shù)值，或者純泄漏電流或純泄漏電壓的數(shù)值。
本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，而可在不背離所附權(quán)利要求所公 開的范圍內(nèi)進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種通地泄漏電路斷路器(ELCB)，具有切換單元(10)，用于在控制單元(50)的控制之下自動(dòng)地切斷來(lái)自電子電路的供電；零相變流器(20)，用于檢測(cè)電子電路的泄漏電流；放大器，用于放大從零相變流器(20)接收到的泄漏電流的電壓；檢測(cè)器40，用于整流并平滑從放大器(30)接收到的泄漏電流，并產(chǎn)生泄漏電壓；控制單元(50)，用于通過(guò)將來(lái)自檢測(cè)器(40)的泄漏電壓與參考電壓相比較來(lái)確定是否發(fā)生泄漏，并自動(dòng)地控制切換單元(10)的操作；以及電源控制器(60)，用于控制從電子電路至各個(gè)元件的供電，所述通地泄漏電路斷路器包括分壓器(70)，用于對(duì)電子電路的電壓進(jìn)行分壓和檢測(cè)；同步信號(hào)產(chǎn)生器(80)，用于將來(lái)自分壓器(70)的檢測(cè)電壓轉(zhuǎn)換為方波同步信號(hào)；以及同步檢測(cè)器(90)，用于與來(lái)自同步信號(hào)產(chǎn)生器(80)的同步信號(hào)同步地，對(duì)從放大器接收到的泄漏電流進(jìn)行同步的檢測(cè)、整流和平滑，然后產(chǎn)生純泄漏電壓；其中，控制單元(50)通過(guò)將來(lái)自檢測(cè)器(40)的泄漏電壓與參考電壓相比較來(lái)確定是否發(fā)生泄漏，并自動(dòng)地控制切換單元(10)的操作，并通過(guò)將來(lái)自同步檢測(cè)器(90)的純泄漏電壓與純參考電壓相比較來(lái)確定是否發(fā)生泄漏，并自動(dòng)地控制切換單元(10)的操作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的ELCB，其中，控制單元(50)包括 參考電壓產(chǎn)生器(52)，用于產(chǎn)生用于確定泄漏的參考電壓和純泄漏電 壓；比較器(51)，用于通過(guò)將來(lái)自檢測(cè)器(40)的泄漏電壓與來(lái)自參 考電壓產(chǎn)生器(52)的參考電壓相比較來(lái)確定是否發(fā)生泄漏，并自動(dòng) 地控制切換單元(10)的操作；以及輔助比較器(53)，用于通過(guò)將來(lái) 自同步檢測(cè)器(90)的純泄漏電壓與來(lái)自參考電壓產(chǎn)生器(52)的純 參考電壓相比較來(lái)確定是否發(fā)生泄漏，并自動(dòng)地控制切換單元(10) 的操作。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的ELCB，其中，控制單元(50)包括 模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器(54)，用于將來(lái)自檢測(cè)器(40)的泄漏電壓和來(lái)自同步檢測(cè)器(90)的純泄漏電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；以及半導(dǎo)體 器件(55)，用于通過(guò)將來(lái)自檢測(cè)器(40)并通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器(54) 所接收的泄漏電壓與預(yù)存儲(chǔ)的參考電壓相比較，來(lái)確定是否發(fā)生泄漏， 并通過(guò)將來(lái)自同步檢測(cè)器(卯)并通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器(54)所接收的純 泄漏電壓與預(yù)存儲(chǔ)的純參考電壓相比較來(lái)確定是否發(fā)生泄漏，并自動(dòng) 地控制切換單元(10)的操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一個(gè)所述的ELCB，還包括輸出 單元(100)，由控制單元(50)控制并向外輸出ELCB的操作狀態(tài)， 以允許用戶知道ELCB的操作狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用作電子電路的電子開關(guān)的通地泄漏電路斷路器(ELCB)，采用雙重?cái)嗦贩椒ɑ诹阆嘧兞髌?0所檢測(cè)到的總泄漏電流的總泄漏電壓來(lái)確定是否發(fā)生泄漏，并自動(dòng)地切斷來(lái)自電源的供電，并基于同步檢測(cè)器90所同步檢測(cè)到的純泄漏電流的純泄漏電壓來(lái)確定是否發(fā)生泄漏，并自動(dòng)地切斷來(lái)自電源的供電，因此優(yōu)點(diǎn)在于減少了ELCB的故障發(fā)生率，并有效地改善了ELCB的泄漏斷路功能，從而極大地改進(jìn)了安全性。
文檔編號(hào)H01H83/02GK101199034SQ200680019522
公開日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2006年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月2日
發(fā)明者金榮浚 申請(qǐng)人:甲進(jìn)株式會(huì)社