專利名稱：接地故障電路中斷器監(jiān)控器及接地故障模擬方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及電子保護(hù)設(shè)備，具體地說(shuō)，涉及接地故障電路中斷器(GFCI)監(jiān)控器。
背景技術(shù)：
電路通常使用ー個(gè)或多個(gè)保護(hù)設(shè)備，所述保護(hù)設(shè)備被配置為響應(yīng)于檢測(cè)到的故障狀況而禁用供給負(fù)載的電源。ー種此類保護(hù)設(shè)備是接地故障電路中斷器(GFCI)控制器。在一個(gè)示例中，GFCI控制器可以被配置為檢測(cè)故障等，例如檢測(cè)危險(xiǎn)電流路徑(例如，短路或其它低阻抗或高電流路徑，其在從諸如電源引出線插座(例如，120V、60Hz的 電源引出線插座等)的源線(例如，火線)之類的電源流出的電流與流過(guò)諸如電源引出線插座的返回線(例如，零線)等返回的電流之間產(chǎn)生差)，如果這些故障未被檢測(cè)到，那么可能導(dǎo)致觸電或電擊、火災(zāi)、連接到所述電源引出線插座的一個(gè)或多個(gè)連接的電子部件損壞。一旦檢測(cè)到故障，GFCI電路就可以被配置為從源頭中斷電源，從而消除故障。GFCI產(chǎn)品需要包括諸如測(cè)試開(kāi)關(guān)之類的測(cè)試和復(fù)位按鈕，以手動(dòng)地驗(yàn)證該GFCI系統(tǒng)在正確工作。某些エ業(yè)標(biāo)準(zhǔn)推薦每月測(cè)試一次GFCI系統(tǒng)以確保正確的操作。然而，在操作中，對(duì)于很多GFCI系統(tǒng)，它們的正確運(yùn)行狀況(functionality)并沒(méi)有被定期地測(cè)試。

發(fā)明內(nèi)容
除其它內(nèi)容之外，本文討論了ー種接地故障電路中斷器(GFCI)系統(tǒng)，包括自測(cè)(ST)接地故障電路中斷器(GFCI)監(jiān)控器，其被配置為在從AC電源的第一周期的前半周期開(kāi)始并延伸到AC電源的第一周期的后半周期的時(shí)段生成模擬接地故障，其中，AC電源的第一周期的前半周期先于AC電源的第一周期的后半周期。此外，ST GFCI監(jiān)控器可以檢測(cè)對(duì)模擬接地故障的響應(yīng)。其中，所述AC電源的第一周期的前半周期先于所述AC電源的第一周期的后半周期。本文還討論了ー種接地故障模擬方法，包括在從AC電源的第一周期的前半周期開(kāi)始并延伸到所述AC電源的第一周期的后半周期的時(shí)段，使用自測(cè)(ST)接地故障電路中斷器(GFCI)監(jiān)控器生成模擬接地故障；以及檢測(cè)對(duì)所述模擬接地故障的響應(yīng)，其中，所述AC電源的第一周期的前半周期先于所述AC電源的第一周期的后半周期。本發(fā)明內(nèi)容g在提供對(duì)本專利申請(qǐng)的主題的概述，而并非g在提供對(duì)本發(fā)明的排 他性或窮盡性解釋。本發(fā)明包括具體實(shí)施方式
以提供與本專利申請(qǐng)有關(guān)的其它信息。


在附圖(其不一定按比例繪制)中，相似的數(shù)字可以描述不同視圖中的類似部件。具有不同字母后綴的相似數(shù)字可以表示類似部件的不同例子。附圖以舉例說(shuō)明而非限制的方式大體地示出了本文中討論的各個(gè)實(shí)施例。圖I大體地示出了示例性的接地故障電路中斷器(GFCI)應(yīng)用。
圖2大體地示出了被配置為在AC電源的正半周期和負(fù)半周期期間執(zhí)行自測(cè)操作的接地故障電路中斷器(GFCI)應(yīng)用電路的示例。圖3大體地示出了被配置為例如在不斷開(kāi)GFCI檢測(cè)電路的負(fù)載觸點(diǎn)的情況下驗(yàn)證幾個(gè)GFCI檢測(cè)電路部件的運(yùn)行狀況的接地故障電路中斷器(GFCI)檢測(cè)電路的示例。圖4大體地示出了被配置為提供壽命結(jié)束(EOL)信號(hào)的自測(cè)(ST)接地故障電路中斷器(GFCI)監(jiān)控器的示例。圖5大體地示出了被配置為在AC電源的正半周期期間而不是在AC電源的負(fù)半周期期間執(zhí)行自測(cè)操作的接地故障電路中斷器(GFCI)應(yīng)用電路的示例。圖6大體地示出了被配置為例如在不斷開(kāi)GFCI檢測(cè)電路的負(fù)載觸點(diǎn)的情況下驗(yàn)證幾個(gè)GFCI檢測(cè)電路部件的運(yùn)行狀況的接地故障電路中斷器(GFCI)檢測(cè)電路的示例。
圖7大體地示出了被配置為在無(wú)需上電復(fù)位(POR)的情況下執(zhí)行自測(cè)操作的接地故障電路中斷器(GFCI)應(yīng)用電路的示例。圖8A至圖IlB大體地示出了針對(duì)諸如圖2的示例中所示的GFCI應(yīng)用電路200之類的接地故障電路中斷器(GFCI)應(yīng)用電路的有效(functional)螺線管、無(wú)效(non-functional)螺線管、模擬接地故障和無(wú)效可控娃整流器(SCR)的模擬結(jié)果的示例。圖12A至圖13B大體地示出了諸如圖5的示例中所示的GFCI應(yīng)用電路500之類的接地故障電路中斷器(GFCI)應(yīng)用電路的模擬接地故障和無(wú)效可控硅整流器(SCR)的模擬結(jié)果的示例。
具體實(shí)施例方式圖I大體地示出了示例性的接地故障電路中斷器(GFCI)應(yīng)用100，其包括感應(yīng)線圈105、中性線圈110、測(cè)試開(kāi)關(guān)115、螺線管120、開(kāi)關(guān)S1-S4121、可控硅整流器(SCR) 125和GFCI控制器130。在該示例中，感應(yīng)線圈105可以被配置為監(jiān)控諸如火線(line hot) 160之類的源(source)與諸如零線(line neutral) 107之類的返回(return)之間的電流差。如果電流差為零，則所有電流流入負(fù)載(在圖I中示為負(fù)載電阻(RlMd)108)。然而，如果在源與返回之間存在電流差，則可能存在泄漏電流，例如，存在通過(guò)接地故障電阻(Rgnd故障)109到地的泄漏電流。在一個(gè)示例中，泄漏電流可以由感應(yīng)線圈105感測(cè)并且由GFCI控制器130處理(例如，快捷半導(dǎo)體公司的低功耗接地故障電路中斷器(GFI) RV4141A產(chǎn)品等)。如果泄漏電流超過(guò)閾值(例如，4mA RMS、5mARMS、6mARMS、8mARMS等)，則GFCI控制器130可以生成被配置為開(kāi)啟或啟用SCR 125的故障信號(hào)，SCR 125可以給螺線管120通電以斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1-S4 121，從而使電源不再通過(guò)接地故障電阻器109 (例如，使人們不再受到從負(fù)載火線到地的電擊等)。本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到的，除了其它內(nèi)容之外，可以模擬接地故障以定期地測(cè)試GFCI系統(tǒng)的ー個(gè)或多個(gè)部件的運(yùn)行狀況的自測(cè)(ST)GFCI監(jiān)控器。在一個(gè)示例中，一個(gè)或多個(gè)被測(cè)部件可以包括GFCI系統(tǒng)的ー個(gè)或多個(gè)重要部件，例如，感應(yīng)變壓器、SCR、GFCI控制器、螺線管、整流器ニ極管、限流降壓電阻或ー個(gè)或多個(gè)其它無(wú)源或其它GFCI電路部件。在某些示例中，GFCI電路可以被配置為以最小數(shù)量的部件、最小的系統(tǒng)材料清單(BOM)成本、最大板空間節(jié)省或最小功耗且在不解扣(tripping)負(fù)載觸點(diǎn)或者放棄供給負(fù)載的電源的情況下測(cè)試GFCI系統(tǒng)部件的運(yùn)行狀況。在一個(gè)示例中，GFCI電路可以具有針對(duì)錯(cuò)誤相位檢測(cè)或者錯(cuò)誤自測(cè)檢測(cè)的抗擾度，并且可以在不對(duì)正常接地故障檢測(cè)進(jìn)行折衷的情況下提供運(yùn)行狀況自測(cè)。在一個(gè)示例中，在AC電源的正半周期期間，其中火線電壓相對(duì)于零線電壓為正，STGFCI監(jiān)控器可以被配置為監(jiān)控可控硅整流器(SCR)的陽(yáng)極處的電壓，以確定被配置為將AC電源與負(fù)載連接或斷開(kāi)的SCR和螺線管的連續(xù)性。如果電壓未超過(guò)閾值(例如，在65V RMS和105V RMS之間的85V RMS等)，則ST GFCI可以提供關(guān)于ー個(gè)或多個(gè)部件已經(jīng)失效的指示(例如，壽命結(jié)束(EOL)信號(hào))。在一個(gè)示例中，在從AC電源的正半周期結(jié)束時(shí)開(kāi)始并繼續(xù)進(jìn)入緊接著的負(fù)半周期的時(shí)段，ST GFCI監(jiān)控器可以將SCR的陽(yáng)極偏置，生成模擬接地故障，并且確定GFCI控制器是否檢測(cè)到模擬接地故障并且作為響應(yīng)啟用SCR。在一個(gè)示例中，與SCR和螺線管串聯(lián)的ニ極管可以防止SCR在AC電源的負(fù)半周期期間給螺線管通電。此外，即使模擬接地故障在正半周期結(jié)束時(shí)開(kāi)始，在很多示例中，在時(shí)鐘被觸發(fā)的點(diǎn)處(例如，170°等)，也沒(méi)有足夠 的電流來(lái)偏置螺線管以中斷供給負(fù)載的AC電源。雖然本文討論的各個(gè)示例參照了在AC電源的正半周期或負(fù)半周期中的一個(gè)或多個(gè)正半周期或負(fù)半周期中的具體測(cè)試，但是在其它示例中，在整體電路設(shè)計(jì)中可以通過(guò)一些改變來(lái)翻轉(zhuǎn)上面的半周期參照。在一個(gè)示例中，ST GFCI監(jiān)控器可以被配置為在AC電源的負(fù)半周期期間監(jiān)控SCR的陽(yáng)極處的電壓，并且ST GFCI監(jiān)控器可以被配置為在AC電源的負(fù)半周期結(jié)束并繼續(xù)進(jìn)入AC電源的緊接著的正半周期時(shí)生成模擬接地故障。此外，本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到由GFCI控制器和自測(cè)(ST)GFCI監(jiān)控器組成的雙集成電路(IC)方案。在一個(gè)示例中，GFCI控制器的模擬接地故障電路中斷器(GFCI)功能塊在電壓高于5V時(shí)具有較好的性能。因此，在某些示例中，GFCI控制器可以使用15V的低成本高精度雙極エ藝(BCH5)來(lái)實(shí)現(xiàn)。相反，在某些示例中，ST GFCI監(jiān)控器可能需要大量的數(shù)字門(例如，500個(gè)等)，因此，不能使用15V的低成本高精度雙極エ藝(BCH5)。此外，通過(guò)將GFCI控制器與ST GFCI監(jiān)控器分離為獨(dú)立的1C，針對(duì)每個(gè)IC可以使用低成本且高密度的封裝(例如，SS0T6等)。在一個(gè)示例中，兩個(gè)SS0T6封裝的成本可能小于具有組合設(shè)備的所有功能所需的足量管腳的單個(gè)更大封裝(例如，MLP14、S0IC14等)的成本。在其它示例中，雙IC方案可以提供更大的板布局靈活性，或者可以允許用于僅將ST GFCI監(jiān)控器IC添加到他們已有的GFCI應(yīng)用上。此外，在失效模式下，在ST GFCI監(jiān)控器電路失效的情況下，與ST GFCI電子設(shè)備的故障可能會(huì)負(fù)面影響整個(gè)IC的單IC方案相比，GFCI控制器操作未受影響。因此，雙IC方案可以增加GFCI應(yīng)用的整體安全性和魯棒性。在某些示例中，在檢測(cè)到一個(gè)或多個(gè)失效的GFCI測(cè)試或者檢測(cè)到ー個(gè)或多個(gè)失效的GFCI系統(tǒng)部件的情況下，GFCI電路可以被配置為生成鎖存的壽命結(jié)束(EOL)指示符，例如，EOL指示符警報(bào)或其它信號(hào)?？梢允褂们穳荷想姀?fù)位(POR)檢測(cè)信號(hào)等來(lái)對(duì)鎖存的EOL指示符進(jìn)行復(fù)位。在一個(gè)示例中，可以在檢測(cè)到手動(dòng)自測(cè)周期或者正常接地故障并且斷開(kāi)負(fù)載觸點(diǎn)的情況下復(fù)位鎖存的EOL指示符。圖2大體地示出了被配置為在AC電源的正半周期和負(fù)半周期期間執(zhí)行自測(cè)操作的接地故障電路中斷器(GFCI)應(yīng)用電路200的示例。GFCI應(yīng)用電路200包括連接到GFCI應(yīng)用100的自測(cè)(ST)GFCI監(jiān)控器135 (例如，快捷半導(dǎo)體公司的FAN4150自測(cè)GFI監(jiān)控器)、包括GFCI控制器130 (例如，快捷半導(dǎo)體公司的FAN4149GFI控制器)在內(nèi)的GFCI應(yīng)用100。在圖2的示例中，ST GFCI監(jiān)控器135包括連接到GFCI應(yīng)用100的獨(dú)立1C。在其它示例中，GFCI控制器130或一個(gè)或多個(gè)其它GFCI應(yīng)用100部件可以包括ST GFCI監(jiān)控器 135。在一個(gè)示例中，GFCI應(yīng)用100可以包括測(cè)試開(kāi)關(guān)115，該測(cè)試開(kāi)關(guān)115被配置為觸發(fā)手動(dòng)自測(cè)，從而生成通過(guò)測(cè)試電阻器(Rtesti)的接地故障電流并且使ST GFCI監(jiān)控器135復(fù)位。模擬接地故障電流可以在感應(yīng)線圈105中生成可以由GFCI控制器130檢測(cè)到的差分電流。如果接地故障電流超過(guò)由設(shè)置電阻器(RSET)設(shè)置的閾值，則GFCI控制器130可以向可控硅整流器(SCR) 125的柵極輸出高信號(hào)。SCR 125可以給螺線管120通電并且斷開(kāi)負(fù)載觸點(diǎn)(例如，開(kāi)關(guān)121)，從而消除接地故障并且驗(yàn)證GFCI應(yīng)用100在正確工作。在其它示例中，可以始終使用一個(gè)或多個(gè)其它半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)來(lái)替代SCR 125，或者負(fù)載觸點(diǎn)可以包括一個(gè)或多個(gè)其它繼電器等。ST GFCI監(jiān)控器135可以被配置為在不斷開(kāi)負(fù)載觸點(diǎn)并且不中斷供給負(fù)載的電源 的情況下定期地監(jiān)控GFCI應(yīng)用100的部件。當(dāng)電源首先施加于線路端子時(shí)，可以使用全波橋式ニ極管(D2-D5) 122和電阻器(R2)來(lái)給ST GFCI監(jiān)控器135加電。在一個(gè)示例中，ST GFCI監(jiān)控器135可以包括欠壓封鎖(UVLO)檢測(cè)電路，其被配置為當(dāng)VCC電壓達(dá)到諸如約2. 5V之類的閾值時(shí)復(fù)位所有邏輯。ST GFCI監(jiān)控器135可以包括可以鉗位VCC電壓的5. 25V并聯(lián)調(diào)節(jié)器。在某些示例中，ST GFCI監(jiān)控器135可以在ー個(gè)或多個(gè)時(shí)間閾值以后被觸發(fā)例如以確保上電或復(fù)位以后的正確操作，并且在此之后定期地被觸發(fā)。在一個(gè)示例中，ST GFCI監(jiān)控器135可以在上電或復(fù)位以后一秒時(shí)被觸發(fā)并且在此之后每隔90分鐘被觸發(fā)。在其它示例中，可以使用ー個(gè)或多個(gè)其它時(shí)間閾值或周期，其從一秒的若干分之幾到數(shù)天或數(shù)月不等。在一個(gè)示例中，ニ極管(Dl)可以防止SCR 125的陽(yáng)極在AC電源的負(fù)半周期期間給螺線管120通電。在某些示例中，圖2中所示的電阻器(R2-R5)可以分別包括75kQ、1ΜΩ、1ΜΩ和100Ω的值，測(cè)試電阻器(RTEST2)可以包括15kQ的值，電容器(C5)可以包括I μ F的值，晶體管(Q2)可以包括FMMT458。在其它示例中，可以使用一個(gè)或多個(gè)其它部件或部件值。圖3大體地示出了被配置為例如在不斷開(kāi)GFCI檢測(cè)電路300的負(fù)載觸點(diǎn)的情況下驗(yàn)證幾個(gè)GFCI檢測(cè)電路部件的運(yùn)行狀況的接地故障電路中斷器(GFCI)檢測(cè)電路300的示例。在一個(gè)示例中，當(dāng)時(shí)鐘相位(CLK相位)為高(例如，參考電壓約為2. IV等)并且第一比較器(Cl) 140的輸出為高時(shí)，例如，當(dāng)VAC(例如，火線上的電壓)高于80V RMS或者一個(gè)或多個(gè)其它閾值時(shí)，第一觸發(fā)器141的輸出(Ql)可以為高。在其它示例中，可以使用ー個(gè)或多個(gè)其它電阻器值或參考電壓。類似地，在一個(gè)示例中，當(dāng)時(shí)鐘B相位(CLKB相位)為高時(shí)，第二比較器(C2) 145可以在可控硅整流器(SCR) 125被觸發(fā)并且SCR測(cè)試變低時(shí)變高，并且第二觸發(fā)器146的輸出(Q2)可以為高。自測(cè)脈沖可以觸發(fā)可以設(shè)置通過(guò)自測(cè)周期鎖存的一次通過(guò)(one shot)。在一個(gè)示例中，自測(cè)周期可以在時(shí)鐘信號(hào)為高時(shí)開(kāi)始，這意味著VAC正在啟動(dòng)AC電源的正半周期(例如，火線相對(duì)于零線是正的)。通過(guò)連接到火線電壓的ニ極管，可以將螺線管120的陽(yáng)極充電到高電壓。螺線管120可以通過(guò)電阻器(R4)連接到ST GFCI監(jiān)控器的SCR TEST管腳。在一個(gè)示例中，例如可以通過(guò)PNP晶體管139或者通過(guò)ー個(gè)或多個(gè)其它部件(例如，PMOS晶體管、JFET晶體管等)將SCR TEST管腳鉗位到VDD (例如，5. 25V)，并且可以將SCR TEST管腳處的電流鏡像到檢測(cè)電路，例如，第一比較器(Cl)140。流過(guò)電阻器R4的電流可以流入電阻器R1。在一個(gè)示例中，電阻器R4/R1的比值可以是50 1，使得當(dāng)連接到SCR 125的陽(yáng)極的螺線管120上的電壓超過(guò)100V時(shí)，第一比較器(Cl) 140可以向第一觸發(fā)器141輸出高信號(hào)。因?yàn)檫@是在時(shí)鐘為高時(shí)發(fā)生的，因此第一觸發(fā)器141的輸出(Ql)可以變高，這可以觸發(fā)對(duì)螺線管120或其它電路的運(yùn)行狀況的針對(duì)有效或無(wú)效操作的檢查。在AC電源的負(fù)半周期期間，當(dāng)時(shí)鐘B為高時(shí)，火線與螺線管120的陽(yáng)極之間的ニ極管可以被反向偏置，從而限制電流流過(guò)螺線管120。當(dāng)時(shí)鐘B為高時(shí)，可以 通過(guò)使用圖2的示例的晶體管(Q2)和電阻器(Rtest2)來(lái)模擬接地故障信號(hào)。在一個(gè)示例中，ST GFCI監(jiān)控器135可以針對(duì)管腳“故障測(cè)試”生成高信號(hào)，從而啟用晶體管(Q2)并且生成模擬接地故障。在一個(gè)示例中，可以在從AC電源的正半周期結(jié)束時(shí)(例如，在約165°處，當(dāng)時(shí)鐘B轉(zhuǎn)換時(shí))開(kāi)始通常到在負(fù)半周期期間當(dāng)SCR 125被觸發(fā)時(shí)結(jié)束(例如，通常，在AC電源的負(fù)半周期的前一半，例如，在約225°處等)的時(shí)段內(nèi)，模擬接地故障。然而，如果例如在自測(cè)故障期間SCR 125未觸發(fā)，那么自測(cè)周期可以在AC電源的下ー個(gè)正半周期開(kāi)始時(shí)或附近(例如，在下ー個(gè)負(fù)半周期的約1°處)結(jié)束。在正半周期結(jié)束時(shí)，控制信號(hào)可以例如通過(guò)使用電阻器R2來(lái)將SCR TEST管腳偏置到等于VDD的電壓，從而模擬接地故障。模擬接地故障可以使GFCI控制器啟用SCR 125。在一個(gè)示例中，第二比較器(C2) 145可以被配置為在模擬接地故障期間感測(cè)SCR TEST。然而，當(dāng)SCR 125被啟用吋，SCR TEST節(jié)點(diǎn)電壓可以被放電并且第二比較器(C2) 145的輸出可以變高。在一個(gè)示例中，這可以在時(shí)鐘B為高并且第二觸發(fā)器146的邏輯信號(hào)Q2被鎖存為高時(shí)發(fā)生。當(dāng)NAND門150的所有三個(gè)輸入都為高時(shí)，可以生成自測(cè)通過(guò)脈沖以觸發(fā)自測(cè)通過(guò)狀態(tài)。如果第一觸發(fā)器141或第二觸發(fā)器146的輸出(Ql或Q2)中的任意一個(gè)未能在自測(cè)周期期間進(jìn)入邏輯高狀態(tài)，那么可以啟用壽命結(jié)束(EOL)信號(hào)。在它示例中，在EOL信號(hào)可以被啟用之前，必須將EOL標(biāo)準(zhǔn)維持閾值數(shù)量的連續(xù)周期(例如，4個(gè)等)，以確保準(zhǔn)確的EOL檢測(cè)。在自測(cè)周期時(shí)間窗ロ期間，在超時(shí)電路期滿(例如，66ms等)以后，可以發(fā)出EOL信號(hào)。在某些示例中，EOL信號(hào)可以是視覺(jué)或聽(tīng)覺(jué)生成信號(hào)。EOL信號(hào)還可以用于在正半周期期間觸發(fā)SCR并且斷開(kāi)負(fù)載觸點(diǎn)。在一個(gè)示例中，上面所描述的自測(cè)可以測(cè)試GFCI應(yīng)用電路的各種部件(例如，關(guān)鍵部件)，例如，GFCI控制器130、電阻器R1、ニ極管D7、SCR 125、感應(yīng)線圈105、螺線管120、或者這里所闡述的ー個(gè)或多個(gè)部件。圖4大體地示出了被配置為提供壽命結(jié)束(EOL)信號(hào)的自測(cè)(ST)接地故障電路中斷器(GFCI)監(jiān)控器135的示例。在該示例中，VAC輸入的相位是時(shí)鐘信號(hào)，并且在正半周期期間為高，在負(fù)半周期期間為低。在某些示例中，時(shí)鐘檢測(cè)僅能在正半周期開(kāi)始和結(jié)束附近時(shí)發(fā)生，這是因?yàn)椹`個(gè)或多個(gè)部件是從正VCC(例如，5. 25V)偏置的，并且邏輯輸入閾值通常為VCC/2。因此，作為簡(jiǎn)單相位檢測(cè)與魯棒相位檢測(cè)的折衷，時(shí)鐘轉(zhuǎn)換可能不能剛好在過(guò)零處發(fā)生。圖5大體地示出了被配置為在AC電源的正半周期期間而不是在AC電源的負(fù)半周期期間執(zhí)行自測(cè)操作的接地故障電路中斷器(GFCI)應(yīng)用電路500的示例。GFCI應(yīng)用電路500包括連接到GFCI應(yīng)用100的自測(cè)(ST)GFCI監(jiān)控器135 (例如，快捷半導(dǎo)體公司的FAN4150自測(cè)部件)、包括GFCI控制器130 (例如，快捷半導(dǎo)體公司的FAN4149GFI控制器)在內(nèi)的GFCI應(yīng)用100。GFCI應(yīng)用電路500包括直接連接到可控硅整流器(SCR) 125的陽(yáng)極的螺線管120。與圖2的示例相比，GFCI應(yīng)用電路500不包括連接在螺線管120與SCR 125之間的ニ極管。因此，GFCI應(yīng)用電路700中的故障電流獨(dú)立于VAC。在一個(gè)示例中，可以在不偏置螺線管120并且不斷開(kāi)負(fù)載觸點(diǎn)(例如，開(kāi)關(guān)121)的情況下執(zhí)行GFCI應(yīng)用電路500的關(guān)鍵部件的自測(cè)。螺線管120通常需要I至3安培的偏置電流來(lái)斷開(kāi)負(fù)載觸點(diǎn)。在一個(gè)示例中，可以在正半周期結(jié)束時(shí)(其中火線不能提供足夠的功率來(lái)操作螺線管120)但是在過(guò)零點(diǎn)之前檢查GFCI應(yīng)用電路500的關(guān)鍵部件的運(yùn)行狀況。
ST GFCI監(jiān)控器135可以針對(duì)管腳“故障檢測(cè)”生成高信號(hào)以啟用晶體管Q2并且生成模擬接地故障。晶體管Q2可以被配置為射極跟隨器，并且如果VAC電壓大于VCC (5. 25V)，那么集電極電流可以在正半周期期間獨(dú)立于VAC電壓流動(dòng)。在某些示例中，用戶可通過(guò)電阻器RTEST2對(duì)集電極電流編程。在一個(gè)示例中，電阻器RTEST2可以具有被選擇以提供足以使GFCI控制器130可以使用感應(yīng)線圈105檢測(cè)接地故障的集電極電流(例如，15mA等)的值(例如，約200 Ω等)。在某些示例中，一旦已經(jīng)檢測(cè)到模擬接地故障，GFCI控制器130就可以觸發(fā)內(nèi)部時(shí)間延遲電路，并且當(dāng)VAC電壓達(dá)到諸如30V等的閾值時(shí)啟用SCR 125的柵極。當(dāng)SCR 125被啟用時(shí)，其可以使SCR 125的陽(yáng)極放電例如到約IV等的電平。圖6大體地示出了被配置為例如在不斷開(kāi)GFCI檢測(cè)電路600的負(fù)載觸點(diǎn)的情況下驗(yàn)證幾個(gè)GFCI檢測(cè)電路600部件的運(yùn)行狀況的接地故障電路中斷器(GFCI)檢測(cè)電路600的示例。在一個(gè)示例中，當(dāng)時(shí)鐘相位(CLK相位)為高時(shí)，Vref約為2. IV，在VAC高于IlOV時(shí)，第一比較器(Cl) 140可以變高，從而將第一觸發(fā)器141的輸出(Ql)設(shè)置為高。當(dāng)火線處于8V到30V之間時(shí)，可控硅整流器(SCR) 125可以被啟用，并且第二比較器(C2) 145可以檢測(cè)SCR 125何時(shí)被觸發(fā)，從而將第二觸發(fā)器146的輸出(Q2)設(shè)置為高。在一個(gè)示例中，自測(cè)脈沖可以觸發(fā)可以設(shè)置通過(guò)自測(cè)周期鎖存的一次通過(guò)。在一個(gè)示例中，GFCI檢測(cè)電路600可以包括窗ロ檢測(cè)器151，該窗ロ檢測(cè)器151被配置為當(dāng)VAC線電壓處于正半周期并且在ー個(gè)或多個(gè)閾值之間(例如，在約90V至IOV之間或者在ー個(gè)或多個(gè)其它閾值之間)時(shí)生成窗ロ檢測(cè)脈沖(Win Det) 0在一個(gè)示例中，例如，窗ロ檢測(cè)脈沖可以是用戶可編程的，例如可使用外部電阻器(例如，電阻器R4等)來(lái)編程。在一個(gè)示例中，當(dāng)圖5的示例的SCR 125被啟用吋，例如，在模擬接地故障測(cè)試期間，第二比較器(C2) 145可以輸出邏輯高信號(hào)。因?yàn)樵讴`個(gè)示例中窗ロ檢測(cè)脈沖(Win Det)為高，因此，第二觸發(fā)器146的輸出(Q2)可以被鎖存為邏輯高。在一個(gè)示例中，例如，如上面參照?qǐng)D2至圖3所描述的，第一觸發(fā)器141的輸出(Ql)可能已經(jīng)被鎖存為邏輯高，因此，可以使用NAND門150來(lái)生成自測(cè)通過(guò)脈沖。在一個(gè)示例中，自測(cè)通過(guò)脈沖可以復(fù)位自狀態(tài)周期定時(shí)器。在一個(gè)示例中，因?yàn)槁菥€管120在60Hz處的阻抗通?？赡艽笥?0歐姆，因此小于IA的電流可以流過(guò)螺線管120，而該電流在某些示例中不是足以斷開(kāi)負(fù)載觸點(diǎn)121的電流偏置。圖7大體地示出了被配置為在無(wú)需上電復(fù)位(POR)的情況下執(zhí)行自測(cè)操作的接地故障電路中斷器(GFCI)應(yīng)用電路700的示例。GFCI應(yīng)用電路700包括自測(cè)(ST)GFCI監(jiān)控器135 (例如，快捷半導(dǎo)體公司的FAN 4150自測(cè)部件)和GFCI控制器130 (例如，快捷半導(dǎo)體公司的FAN4149GFI控制器)。在圖2的示例中，如果按下測(cè)試開(kāi)關(guān)115，那么可以啟動(dòng)手動(dòng)自測(cè)，并且通過(guò)使電容器(C5)通過(guò)電阻器(R5)放電來(lái)觸發(fā)ST GFCI監(jiān)控器135的POR周期。該方案可以允許用戶在已經(jīng)發(fā)生假警報(bào)的情況下復(fù)位壽命結(jié)束(EOL)警報(bào)。然而，在某些示例中，該方案可能需要雙極復(fù)位開(kāi)關(guān)，與單極開(kāi)關(guān)相比，該雙極復(fù)位開(kāi)關(guān)更加昂貴并且需要更寬的空間。相反，在一個(gè)示例中，GFCI應(yīng)用電路700可以包括單極測(cè)試開(kāi)關(guān)115，該單極測(cè)試開(kāi)關(guān)115被配置為當(dāng)被按下時(shí)生成手動(dòng)自測(cè)。然而，在某些示例中，如果電源與VAC輸入端斷開(kāi)，則ST GFCI監(jiān)控器135可以僅檢測(cè)P0R(并且復(fù)位該邏輯)。當(dāng)在AC電源的正半周期期間發(fā)生正常接地故障時(shí)，則GFCI控制器130可以感測(cè)接地故障電流并且啟用可控硅整流器(SCR) 125。SCR 125可以使陽(yáng)極電壓放電(例如，通常放電到小于3V)。ST GFCI監(jiān)控器135的SCR測(cè)試管腳可以通過(guò)連接的ニ極管(D6)和電阻器(R4)被放電至低電壓。正常情況下，在AC電源的正半周期期間，該電壓為高(鉗位于5. 25V)。ST GFCI監(jiān)控器135邏輯可以檢測(cè)到SCR TEST管腳電壓在“非”自測(cè)周期期間被放電并且可以檢測(cè)到已經(jīng)發(fā)生正常接地故障。在一個(gè)示例中，用于該檢測(cè)的邏輯電路還可以被配置為在手動(dòng)接地故障中斷器(GFI)測(cè)試、螺線管120上的有缺陷的連接(例如，開(kāi)路)和自動(dòng)自測(cè)周期測(cè)試之間進(jìn)行區(qū)分。在一個(gè)示例中，ST GFCI監(jiān)控器135可以被配置為例如通過(guò)查找特定的檢測(cè)模式來(lái)區(qū)分手動(dòng)自測(cè)和斷開(kāi)的螺線管120。在一個(gè)示例中，ST GFCI監(jiān)控器135可以在AC正半周期期間檢測(cè)到四個(gè)連續(xù)的SCR高脈沖，并且之后檢測(cè)到一低SCR。在某些示例中，ST GFCI監(jiān)控器135可以包括用于在AC正半周期期間檢測(cè)SCR電壓狀態(tài)的ー個(gè)或多個(gè)置位復(fù)位(SR)鎖存器以及五位串入并出輸出移位寄存器。ST GFCI監(jiān)控器135可以檢測(cè)何時(shí)四個(gè)高狀態(tài)被一低狀態(tài)跟隨，并且使用所述信息做出決定。在它示例中，可以使用ー個(gè)或多個(gè)其它鎖存器或寄存器來(lái)檢測(cè)ー個(gè)或多個(gè)其它數(shù)量的狀態(tài)。此外，ST GFCI監(jiān)控器135可以被配置為在手動(dòng)測(cè)試和自動(dòng)自測(cè)之間進(jìn)行區(qū)分，并且例如如果自動(dòng)自測(cè)周期在進(jìn)行中，則可以禁用上面討論的示例的五位移位寄存器的“復(fù)位”信號(hào)。圖8A至圖IlB大體地示出了諸如圖2的示例中所示的GFCI應(yīng)用電路200之類的接地故障電路中斷器(GFCI)應(yīng)用電路的有效螺線管、無(wú)效螺線管、模擬接地故障和無(wú)效可控硅整流器(SCR)的模擬結(jié)果的示例。圖8A大體地示出了針對(duì)正常運(yùn)行的螺線管測(cè)試的模擬結(jié)果800的示例。在ー個(gè)示例中，可以在AC電壓的正半周期期間檢查可控硅整流器(SCR)的陽(yáng)極電壓。在一個(gè)示例中，比較器(Cl)可以檢測(cè)到SCR的陽(yáng)極電壓大于閾值(例如，IlOV等)。圖8B大體地示出了模擬結(jié)果801的示例，包括圖8A中所示的模擬結(jié)果800的一部分的分解圖。圖9大體地示出了針對(duì)不運(yùn)行的螺線管測(cè)試的模擬結(jié)果900的示例。在一個(gè)示例中，在ST_Cycle處，檢測(cè)邏輯(例如，諸如圖3的示例中所示的接地故障電路中斷器(GFCI)檢測(cè)電路300之類的GFCI檢測(cè)電路的邏輯)可能要求自測(cè)在某一數(shù)量的時(shí)鐘周期(例如，4個(gè)時(shí)鐘周期)內(nèi)通過(guò)，或者可以生成或鎖存壽命結(jié)束(EOL)信號(hào)或警報(bào)。在一個(gè)示例中，可以在正半周期期間檢查可控硅整流器(SCR)的陽(yáng)極電壓，并且比較器(Cl)可能從未使第一觸發(fā)器的輸出(Ql)鎖存高。圖IOA大體地示出了模擬接地故障的模擬結(jié)果1000的示例。在一個(gè)示例中，模擬接地故障可以測(cè)試如圖2的示例中所示的那些可控硅整流器(SCR)、接地故障電路中斷器(GFCI)控制器、感應(yīng)線圈等的正常運(yùn)行狀況。在一個(gè)示例中，SCR可以在負(fù)半周期期間觸發(fā)，并且比較器(C2)可以檢測(cè)到放電的SCR陽(yáng)極電壓。圖IOB大體地示出了模擬結(jié)果1001的示例，包括圖IOA中所示的模擬結(jié)果1000的一部分的分解圖。圖11大體地示出了無(wú)效可控硅整流器(SCR)、接地故障電路中斷器(GFCI)控制器或感應(yīng)線圈的模擬結(jié)果1100的示例。在一個(gè)示例中，在SCR測(cè)試期間，可以偏置SCR陽(yáng) 極電壓，并且檢測(cè)邏輯(例如，圖3的示例中所示的GFCI檢測(cè)電路300的邏輯)可以檢測(cè)SCR是否觸發(fā)。如果SCR測(cè)試未在閾值數(shù)量的時(shí)鐘周期(例如，4個(gè)時(shí)鐘周期等)內(nèi)通過(guò)，那么可以生成并且在某些示例中鎖存壽命結(jié)束(EOL)信號(hào)或警報(bào)。圖12A至圖13B大體地示出了諸如圖5的示例中所示的GFCI應(yīng)用電路500之類的接地故障電路中斷器(GFCI)應(yīng)用電路的模擬接地故障和無(wú)效可控硅整流器(SCR)的模擬結(jié)果的示例。圖12A大體地示出了模擬接地故障的模擬結(jié)果1200的示例。在一個(gè)示例中，模擬接地故障可以測(cè)試可控硅整流器(SCR)、接地故障電路中斷器(GFCI)控制器、感應(yīng)線圈或如圖5的示例中所示的部件之類的ー個(gè)或多個(gè)其它部件等的正常運(yùn)行狀況。在一個(gè)示例中，SCR可以在正半周期結(jié)束時(shí)觸發(fā)，例如，當(dāng)SCR陽(yáng)極電壓約為30V并且正在下降(例如，電流不足以斷開(kāi)負(fù)載觸點(diǎn))時(shí)觸發(fā)。圖12B大體地示出了模擬結(jié)果1201的示例，包括圖12A中所示的模擬結(jié)果1200的一部分的分解圖。圖13A大體地示出了無(wú)效可控硅整流器(SCR)、接地故障電路中斷器(GFCI)控制器或感應(yīng)線圈的模擬結(jié)果1300的示例。在一個(gè)示例中，在SCR測(cè)試期間，可以在正半周期結(jié)束時(shí)觸發(fā)SCR。如果SCR測(cè)試未在閾值數(shù)量的時(shí)鐘周期(例如，4個(gè)時(shí)鐘周期)內(nèi)通過(guò)，那么可以生成并且在某些示例中鎖存壽命結(jié)束(EOL)信號(hào)或警報(bào)。在一個(gè)示例中，無(wú)效SCR在正半周期結(jié)束時(shí)不會(huì)使SCR陽(yáng)極電壓放電。圖13B大體地示出了模擬結(jié)果1301的示例，包括圖13A中所示的模擬結(jié)果1300的一部分的分解圖。補(bǔ)充注釋&示例在示例I中，系統(tǒng)可以包括自測(cè)(ST)接地故障電路中斷器(GFCI)監(jiān)控器，其被配置為在從AC電源的第一周期的前半周期開(kāi)始并延伸到AC電源的第一周期的后半周期的時(shí)段，生成模擬接地故障，并且檢測(cè)對(duì)模擬接地故障的響應(yīng)，其中，AC電源的第一周期的前半周期先于AC電源的第一周期的后半周期。在示例2中，示例I的ST GFCI監(jiān)控器可以可選擇地被配置為在不中斷供給負(fù)載的AC電源的情況下生成所述模擬接地故障以測(cè)試半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的運(yùn)行狀況，所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)被配置為可選擇地控制所述AC功率與所述負(fù)載的連接或斷開(kāi)。在示例3中，示例I至2中的任意ー個(gè)或多個(gè)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)可選擇地包括可控硅整流器(SCR)，并且示例I至2中的任意ー個(gè)或多個(gè)的ST GFCI監(jiān)控器被可選擇地配置為檢測(cè)所述SCR是否響應(yīng)于所述模擬接地故障而被啟用。在示例4中，示例I至3中的任意ー個(gè)或多個(gè)的ST GFCI監(jiān)控器被可選擇地配置為如果所述SCR未響應(yīng)于所述模擬接地故障而被啟用，則生成壽命結(jié)束(EOL)信號(hào)。在示例5中，示例I至4中的任意ー個(gè)或多個(gè)可選擇地包括負(fù)載觸點(diǎn)、被配置為斷開(kāi)或閉合所述負(fù)載觸點(diǎn)的螺線管以及半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)包括可控硅整流器(SCR)，所述SCR被配置為控制所述螺線管，其中，閉合的負(fù)載觸點(diǎn)被可選擇地配置為將所 述AC電源與所述負(fù)載連接，而斷開(kāi)的負(fù)載觸點(diǎn)被可選擇地配置為斷開(kāi)所述AC電源與所述負(fù)載的連接。在示例6中，示例I至5中的任意ー個(gè)或多個(gè)可選擇地包括ニ極管，其被配置為防止所述螺線管在所述AC電源的第一周期的所述后半周期期間斷開(kāi)所述負(fù)載觸點(diǎn)，其中，所述ST GFCI監(jiān)控器被可選擇地連接到所述SCR和所述ニ極管，其中，所述ニ極管被可選擇地連接到所述SCR、所述ST GFCI監(jiān)控器和所述螺線管，其中，所述螺線管被可選擇地連接到所述ニ極管和所述負(fù)載觸點(diǎn)，并且其中，所述SCR被可選擇地配置為控制通過(guò)所述螺線管的電流。在示例7中，示例I至6中的任意ー個(gè)或多個(gè)的ST GFCI監(jiān)控器可選擇地包括比較器，所述比較器被配置為在AC電源的所述前半周期期間將可控硅整流器(SCR)的陽(yáng)極電壓與閾值電壓進(jìn)行比較，所述SCR被配置為控制螺線管，并且其中，所述ST GFCI監(jiān)控器被可選擇地配置為使用所述SCR的所述陽(yáng)極電壓與所述閾值電壓的所述比較來(lái)檢測(cè)在AC電源的所述前半周期期間的開(kāi)路或高阻抗?fàn)顩r。在示例8中，示例I至7中的任意一個(gè)或多個(gè)的閾值電壓可選擇地包括在約60VRMS至約105V RMS范圍內(nèi)的電壓。在示例9中，示例I至8中的任意ー個(gè)或多個(gè)的ST GFCI監(jiān)控器被可選擇地配置為如果所述SCR的陽(yáng)極電壓小于閾值電壓，則生成壽命結(jié)束(EOL)信號(hào)。在示例10中，示例I至9中的任意ー個(gè)或多個(gè)的ST GFCI監(jiān)控器被可選擇地配置為檢測(cè)手動(dòng)自測(cè)，并且如果檢測(cè)到手動(dòng)自測(cè)，則復(fù)位ST GFCI監(jiān)控器。在示例11中，示例I至10中的任意ー個(gè)或多個(gè)的AC電源的前半周期可選擇地包括AC電源的正半周期，并且示例I至10中的任意ー個(gè)或多個(gè)的AC電源的后半周期可選擇地包括AC電源的負(fù)半周期。在示例12中，示例I至11中的任意ー個(gè)或多個(gè)的AC電源的前半周期可選擇地包括AC電源的負(fù)半周期，并且示例I至11中的任意ー個(gè)或多個(gè)的AC電源的后半周期可選擇地包括AC電源的正半周期。在示例13中，示例I至12中的任意ー個(gè)或多個(gè)的ST GFCI監(jiān)控器被可選擇地配置為在不中斷供給所述負(fù)載的AC電源的情況下，生成所述模擬接地故障以測(cè)試可控硅整流器(SCR)的運(yùn)行狀況，在AC電源的第一周期的后半周期期間偏置SCR，以及自動(dòng)檢測(cè)SCR是否響應(yīng)于模擬接地故障而被啟用以測(cè)試SCR的運(yùn)行狀況。
在示例14中，示例I至10中的任意ー個(gè)或多個(gè)可選擇地包括連接到ST GFCI監(jiān)控器的GFCI控制器，該GFCI控制器被配置為使用感應(yīng)線圈來(lái)檢測(cè)接地故障并且響應(yīng)于所檢測(cè)到的接地故障向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)提供啟用信號(hào)，所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)被可選擇地配置為響應(yīng)于所檢測(cè)到的接地故障而中斷供給負(fù)載的AC電源。在示例15中，示例I至14中的任意ー個(gè)或多個(gè)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)可選擇地包括可控硅整流器(SCR)，示例I至14中的任意ー個(gè)或多個(gè)的GFCI控制器被可選擇地配置為響應(yīng)于所檢測(cè)到的接地故障，啟用SCR以中斷供給負(fù)載的AC電源。在示例16中，示例I至15中的任意ー個(gè)或多個(gè)的ST GFCI監(jiān)控器被可選擇地配置為以周期性間隔自動(dòng)生成模擬接地故障。在示例17中，示例I至16中的任意ー個(gè)或多個(gè)的ST GFCI監(jiān)控器被可選擇地配置為在ST GFCI監(jiān)控器的上電和復(fù)位中的至少ー個(gè)之后的第一時(shí)間段生成模擬接地故障，并且在首個(gè)模擬故障以后以周期性間隔生成模擬接地故障。 在示例18中，示例I至17中的任意ー個(gè)或多個(gè)可選擇地包括第一集成電路，其包括ST GFC監(jiān)控器，和第二集成電路，其包括GFCI控制器，所述GFCI控制器被配置為檢測(cè)接地故障并且響應(yīng)于檢測(cè)到的接地故障而向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)提供啟用信號(hào)，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)被配置為響應(yīng)于檢測(cè)到的接地故障而中斷供給負(fù)載的AC電源。在示例19中，方法包括使用自測(cè)(ST)接地故障電路中斷器(GFCI)監(jiān)控器，在從AC電源的第一周期的前半周期開(kāi)始并延伸到AC電源的所述第一周期的后半周期的時(shí)段，生成模擬接地故障；以及檢測(cè)對(duì)所述模擬接地故障的響應(yīng)，其中，AC電源的所述第一周期的所述前半周期先于AC電源的所述第一周期的所述后半周期。在示例20中，示例I至19中的任意ー個(gè)或多個(gè)可選擇地包括使用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)選擇性地將AC電源與負(fù)載連接或斷開(kāi)；以及在不中斷供給所述負(fù)載的AC電源的情況下使用所述模擬接地故障測(cè)試所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的運(yùn)行狀況。在示例21中，示例I至20中的任意ー個(gè)或多個(gè)可選擇地包括檢測(cè)所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)是否響應(yīng)于所述模擬接地故障而被啟用，其中，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)可選擇地包括可控硅整流器(SCR)。在示例22中，示例I至21中的任意ー個(gè)或多個(gè)可選擇地包括如果所述SCR未響應(yīng)于所述模擬接地故障而被啟用，則生成壽命結(jié)束(EOL)信號(hào)。在示例23中，示例I至22中的任意ー個(gè)或多個(gè)可選擇地包括在AC電源的所述前半周期期間將可控硅整流器(SCR)的陽(yáng)極電壓與閾值電壓進(jìn)行比較；以及使用所述將所述陽(yáng)極電壓與所述閾值電壓的比較來(lái)檢測(cè)在所述AC電源的所述前半周期期間的開(kāi)路或高阻抗?fàn)顩r。在示例24中，示例I至21中的任意ー個(gè)或多個(gè)可選擇地包括如果所述SCR的所述陽(yáng)極電壓小于所述閾值電壓，則生成壽命結(jié)束(EOL)信號(hào)。在示例25中，示例I至21中的任意ー個(gè)或多個(gè)可選擇地包括檢測(cè)手動(dòng)自測(cè)；以及如果檢測(cè)到手動(dòng)自測(cè)，則復(fù)位所述ST GFCI。在示例26中，示例I至25中的任意ー個(gè)或多個(gè)的AC電源的前半周期可選擇地包括AC電源的正半周期，示例I至25中的任意ー個(gè)或多個(gè)的AC電源的后半周期可選擇地包括AC電源的負(fù)半周期。
在示例27中，示例I至26中的任意ー個(gè)或多個(gè)的AC電源的前半周期可選擇地包括AC電源的負(fù)半周期，示例I至26中的任意ー個(gè)或多個(gè)的AC電源的后半周期可選擇地包括AC電源的正半周期。在示例28中，示例I至27中的任意ー個(gè)或多個(gè)可選擇地包括在不中斷供給負(fù)載的AC電源的情況下測(cè)試可控硅整流器(SCR)的運(yùn)行狀況，在AC電源的所述第一周期的所述后半周期期間偏置所述SCR ；以及檢測(cè)所述SCR是否響應(yīng)于所述模擬接地故障而被啟用。在示例29中，示例I至28中的任意ー個(gè)或多個(gè)可選擇地包括使用感應(yīng)線圈來(lái)檢測(cè)接地故障，并且響應(yīng)于檢測(cè)到的接地故障而向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)提供啟用信號(hào)，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)被配置為響應(yīng)于檢測(cè)到的接地故障而中斷供給負(fù)載的AC電源。
在示例30中，示例I至29中的任意ー個(gè)或多個(gè)可選擇地包括響應(yīng)于檢測(cè)到的接地故障，啟用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)以中斷供給負(fù)載的AC電源。在示例31中，示例I至30中的任意ー個(gè)或多個(gè)的生成模擬接地故障可選擇地包括以周期性間隔自動(dòng)生成模擬接地故障。在示例32中，示例I至31中的任意ー個(gè)或多個(gè)的生成模擬接地故障的步驟可選擇地包括在ST GFCI監(jiān)控器的上電和復(fù)位中的至少ー個(gè)之后的第一時(shí)間段生成模擬接地故障，并且在首個(gè)模擬故障以后以周期性間隔生成模擬接地故障。在示例33中，系統(tǒng)包括負(fù)載觸點(diǎn)；被配置為斷開(kāi)或閉合負(fù)載觸點(diǎn)的螺線管，其中，閉合的負(fù)載觸點(diǎn)被配置為將AC電源與負(fù)載連接，并且斷開(kāi)的負(fù)載觸點(diǎn)被配置為斷開(kāi)AC電源與負(fù)載的連接；可控硅整流器(SCR)，其被配置為控制所述螺線管；自測(cè)(ST)接地故障電路中斷器(GFCI)監(jiān)控器，其被配置為在從AC電源的第一周期的前半周期開(kāi)始并延伸到AC電源的第一周期的后半周期的時(shí)段，自動(dòng)生成模擬接地故障，在不中斷供給負(fù)載的AC電源的情況下，在ST GFCI監(jiān)控器的上電和復(fù)位中的至少ー個(gè)之后的第一時(shí)間段測(cè)試SCR的運(yùn)行狀況并且首個(gè)模擬故障以后以定期間隔測(cè)試SCR的運(yùn)行狀況，以及如果SCR未響應(yīng)于模擬接地故障而被啟用則生成壽命結(jié)束(EOL)信號(hào)；ニ極管，其被配置為防止所述螺線管在AC電源的所述第一周期的所述后半周期期間斷開(kāi)所述負(fù)載觸點(diǎn)，所述GFCI控制器，其被配置為使用感應(yīng)線圈來(lái)檢測(cè)接地故障，并且響應(yīng)于所檢測(cè)到的接地故障而向SCR提供啟用信號(hào)，所述ST GFCI監(jiān)控器包括比較器，所述比較器被配置為在AC電源的所述前半周期期間將可控硅整流器(SCR)的陽(yáng)極電壓與閾值電壓進(jìn)行比較以檢測(cè)開(kāi)路或高阻抗?fàn)顩r，其中，所述ST GFCI監(jiān)控器被配置為如果所述SCR的陽(yáng)極電壓小于閾值電壓，則生成EOL信號(hào)，其中，閾值電壓包括在約60V RMS至約105V RMS范圍內(nèi)的電壓，其中，AC電源的所述第一周期的所述前半周期先于AC電源的所述第一周期的所述后半周期，并且其中，所述ST GFCI監(jiān)控器被配置為檢測(cè)手動(dòng)自測(cè)，并且如果檢測(cè)到手動(dòng)自測(cè)，則復(fù)位所述ST GFCI監(jiān)控器。在示例34中，示例I至33中的任意ー個(gè)或多個(gè)的AC電源的前半周期可選擇地包括AC電源的正半周期，示例I至33中的任意ー個(gè)或多個(gè)的AC電源的后半周期可選擇地包括AC電源的負(fù)半周期。在示例35中，系統(tǒng)或裝置可以包括以下各項(xiàng)或者可選擇地可以與示例I至34中的任意ー個(gè)或多個(gè)的任意部分或任意部分的組合相結(jié)合以包括以下各項(xiàng)用于執(zhí)行示例I至34的功能中的任意一個(gè)或多個(gè)的模塊或者包括當(dāng)由機(jī)器執(zhí)行時(shí)使機(jī)器執(zhí)行示例I至34的功能中的任意ー個(gè)或多個(gè)的指令的機(jī)器可讀介質(zhì)。
上述詳細(xì)說(shuō)明書參照了附圖，附圖也是所述詳細(xì)說(shuō)明書的一部分。附圖以圖解的方式顯示了可應(yīng)用本發(fā)明的具體實(shí)施例。這些實(shí)施例在本發(fā)明中被稱作“示例”。這些示例可包括除了所示或描述的元件以外的元件。然而，發(fā)明人還設(shè)想到其中僅提供示出或描述的那些元件的示例。此外，發(fā)明人還設(shè)想到針對(duì)本文所示的或所描述的特定示例(或其一個(gè)或多個(gè)方面)，或針對(duì)本文所示的或所描述的其它示例(或其ー個(gè)或多個(gè)方面)，使用所示或所描述的那些元件的任意組合或排列(或其ー個(gè)或多個(gè)方面)的示例。本發(fā)明所涉及的所有出版物、專利及專利文件全部作為本發(fā)明的參考內(nèi)容，盡管它們是分別加以參考的。如果本發(fā)明與參考文件之間存在用途差異，則將參考文件的用途視作本發(fā)明的用途的補(bǔ)充，若兩者之間存在不可調(diào)和的差異，則以本發(fā)明的用途為準(zhǔn)。 在本發(fā)明中，與專利文件通常使用的一祥，術(shù)語(yǔ)“一”或“某一”表示包括一個(gè)或多個(gè)，但其他情況或在使用“至少ー個(gè)”或“ー個(gè)或多個(gè)”時(shí)應(yīng)除外。在本發(fā)明中，除非另外指明，否則使用術(shù)語(yǔ)“或”指無(wú)排他性的或者，使得“A或B”包括“A但不是B”、“B但不是A” 以及“A和B”。在所附權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“包含”和“在其中”等同于各個(gè)術(shù)語(yǔ)“包括”和“其 中”的通俗英語(yǔ)。同樣，在本文中，術(shù)語(yǔ)“包含”和“包括”是開(kāi)放性的，即，系統(tǒng)、設(shè)備、物品或步驟包括除了權(quán)利要求中這種術(shù)語(yǔ)之后所列出的那些部件以外的部件的，依然視為落在該條權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。而且，在下面的權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”和“第三”等僅僅用作標(biāo)簽，并非對(duì)對(duì)象有數(shù)量要求。本文所述的方法示例至少部分可以是機(jī)器或計(jì)算機(jī)執(zhí)行的。一些示例可包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或機(jī)器可讀介質(zhì)，其被編碼有可操作為將電子裝置配置為執(zhí)行如上述示例中所述的方法的指令。這些方法的實(shí)現(xiàn)可包括代碼，例如微代碼，匯編語(yǔ)言代碼，高級(jí)語(yǔ)言代碼等。該代碼可包括用于執(zhí)行各種方法的計(jì)算機(jī)可讀指令。所述代碼可構(gòu)成計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的部分。此外，在一個(gè)示例中，所述代碼可例如在執(zhí)行期間或其它時(shí)間被有形地存儲(chǔ)在ー個(gè)或多個(gè)易失、非暫時(shí)或非易失性有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上。這些有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的示例包括但不限于，硬盤、移動(dòng)磁盤、移動(dòng)光盤(例如，壓縮光盤和數(shù)字視頻光盤)，磁帶，存儲(chǔ)卡或棒，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)，只讀存儲(chǔ)器(ROM)等。上述說(shuō)明的作用在于解說(shuō)而非限制。例如，上述示例(或示例的ー個(gè)或多個(gè)方面)可結(jié)合使用。可以在理解上述說(shuō)明書的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)有技術(shù)的某種常規(guī)技術(shù)來(lái)執(zhí)行其他實(shí)施例。遵照37C.F.R. § 1.72(b)的規(guī)定提供摘要，允許讀者快速確定本技術(shù)公開(kāi)的性質(zhì)。提交本摘要時(shí)要理解的是該摘要不用于解釋或限制權(quán)利要求的范圍或意義。同樣，在上面的具體實(shí)施方式
中，各種特征可歸類成將本公開(kāi)合理化。這不應(yīng)理解成未要求的公開(kāi)特征對(duì)任何權(quán)利要求必不可少。相反，本發(fā)明的主題可在于的特征少于特定公開(kāi)的實(shí)施例的所有特征。因此，下面的權(quán)利要求據(jù)此并入具體實(shí)施方式
中，每個(gè)權(quán)利要求均作為ー個(gè)單獨(dú)的實(shí)施例，并且可設(shè)想到這些實(shí)施例可以在各種組合或排列中彼此結(jié)合。應(yīng)參看所附的權(quán)利要求，以及這些權(quán)利要求所享有的等同物的所有范圍，來(lái)確定本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種接地故障電路中斷器(GFCI)系統(tǒng)，包括 自測(cè)(ST)GFCI監(jiān)控器，其被配置為在從AC電源的第一周期的前半周期開(kāi)始并延伸到所述AC電源的第一周期的后半周期的時(shí)段，生成模擬接地故障，并檢測(cè)對(duì)所述模擬接地故障的響應(yīng)， 其中，所述AC電源的第一周期的前半周期先于所述AC電源的第一周期的后半周期。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的GFCI系統(tǒng)，其中，所述STGFCI監(jiān)控器被配置為在不中斷供給負(fù)載的AC電源的情況下生成所述模擬接地故障以測(cè)試半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的運(yùn)行狀況，所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)被配置為控制所述AC電源與所述負(fù)載的連接或斷開(kāi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的GFCI系統(tǒng)，其中，所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)包括可控硅整流器(SCR)， 其中，所述ST GFCI監(jiān)控器被配置為檢測(cè)所述SCR是否響應(yīng)于所述模擬接地故障而被啟用；并且 其中，所述ST GFCI監(jiān)控器被配置為如果所述SCR未響應(yīng)于所述模擬接地故障而被啟用，則生成壽命結(jié)束(EOL)信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的GFCI系統(tǒng)，包括 負(fù)載觸點(diǎn)； 螺線管，其被配置為斷開(kāi)或閉合所述負(fù)載觸點(diǎn)，其中，閉合的負(fù)載觸點(diǎn)被配置為將所述AC電源與所述負(fù)載連接，而斷開(kāi)的負(fù)載觸點(diǎn)被配置為斷開(kāi)所述AC電源與所述負(fù)載的連接；所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，其包括被配置為控制所述螺線管的可控硅整流器(SCR);以及ニ極管，其被配置為防止所述螺線管在所述AC電源的第一周期的后半周期期間斷開(kāi)所述負(fù)載觸點(diǎn)， 其中，所述ST GFCI監(jiān)控器被連接到所述SCR和所述ニ極管， 其中，所述ニ極管被連接到所述SCR、所述ST GFCI監(jiān)控器和所述螺線管， 其中，所述螺線管被連接到所述ニ極管和所述負(fù)載觸點(diǎn)，并且 其中，所述SCR被配置為控制通過(guò)所述螺線管的電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的GFCI系統(tǒng)，其中，所述STGFCI監(jiān)控器包括比較器，所述比較器被配置為在所述AC電源的所述前半周期期間將可控硅整流器(SCR)的陽(yáng)極電壓與閾值電壓進(jìn)行比較，所述SCR被配置為控制螺線管，并且 其中，所述ST GFCI監(jiān)控器被配置為使用所述SCR的陽(yáng)極電壓與所述閾值電壓的所述比較來(lái)檢測(cè)在所述AC電源的所述前半周期期間的開(kāi)路或高阻抗?fàn)顩r，并且如果所述SCR的陽(yáng)極電壓小于所述閾值電壓，則生成壽命結(jié)束(EOL)信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的GFCI系統(tǒng)，其中，所述STGFCI監(jiān)控器被配置為檢測(cè)手動(dòng)自測(cè)，并且如果檢測(cè)到手動(dòng)自測(cè)，則復(fù)位所述ST GFCI監(jiān)控器。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的GFCI系統(tǒng)，其中，所述STGFCI監(jiān)控器被配置為以周期性間隔自動(dòng)生成所述模擬接地故障。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的GFCI系統(tǒng)，包括 第一集成電路，其包括所述ST GFCI監(jiān)控器；以及 第二集成電路，其包括GFCI控制器，所述GFCI控制器被配置為使用感應(yīng)線圈來(lái)檢測(cè)接地故障，并且響應(yīng)于所檢測(cè)到的接地故障而向半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)提供啟用信號(hào)，所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)被配置為響應(yīng)于所檢測(cè)到的接地故障而中斷供給負(fù)載的AC電源。
9.一種接地故障模擬方法，包括 在從AC電源的第一周期的前半周期開(kāi)始并延伸到所述AC電源的第一周期的后半周期的時(shí)段，使用自測(cè)(ST)接地故障電路中斷器(GFCI)監(jiān)控器生成模擬接地故障；以及檢測(cè)對(duì)所述模擬接地故障的響應(yīng)， 其中，所述AC電源的第一周期的前半周期先于所述AC電源的第一周期的后半周期。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的接地故障模擬方法，包括 使用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)選擇性地將所述AC電源與負(fù)載連接或斷開(kāi)； 在不中斷供給所述負(fù)載的AC電源的情況下，使用所述模擬接地故障來(lái)測(cè)試所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的運(yùn)行狀況； 檢測(cè)所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)是否響應(yīng)于所述模擬接地故障而被啟用；以及 如果所述SCR未響應(yīng)于所述模擬接地故障而被啟用，則生成壽命結(jié)束(EOL)信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的接地故障模擬方法，其中，所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)包括可控硅整流器(SCR)，所述方法進(jìn)ー步包括 在所述AC電源的所述前半周期期間，將可控硅整流器(SCR)的陽(yáng)極電壓與閾值電壓進(jìn)行比較； 使用所述將所述陽(yáng)極電壓與所述閾值電壓的所述比較，檢測(cè)在所述AC電源的所述前半周期期間的開(kāi)路或高阻抗?fàn)顩r；以及 如果所述SCR的所述陽(yáng)極電壓小于所述閾值電壓，則生成壽命結(jié)束(EOL)信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的接地故障模擬方法，包括 檢測(cè)手動(dòng)自測(cè)；以及 如果檢測(cè)到手動(dòng)自測(cè)，則復(fù)位所述ST GFCI。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的GFCI系統(tǒng)或者根據(jù)權(quán)利要求9所述的接地故障模擬方法，其中，所述AC電源的所述前半周期包括所述AC電源的正半周期，并且其中，所述AC電源的所述后半周期包括所述AC電源的負(fù)半周期。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的GFCI系統(tǒng)或者根據(jù)權(quán)利要求9所述的接地故障模擬方法，其中，所述AC電源的所述前半周期包括所述AC電源的負(fù)半周期，并且其中，所述AC電源的所述后半周期包括所述AC電源的正半周期。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的接地故障模擬方法，包括 在不中斷供給負(fù)載的AC電源的情況下，測(cè)試可控硅整流器(SCR)的運(yùn)行狀況，其包括 在所述AC電源的第一周期的所述后半周期期間偏置所述SCR ;以及 檢測(cè)所述SCR是否響應(yīng)于所述模擬接地故障而被啟用。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的接地故障模擬方法，其中，生成模擬接地故障包括以周期性間隔自動(dòng)生成所述模擬接地故障。
全文摘要
除其它內(nèi)容以外，本文討論了自測(cè)(ST)接地故障電路中斷器(GFCI)監(jiān)控器及接地故障模擬方法，ST GFCI監(jiān)控器被配置為在從AC電源的第一周期的前半周期開(kāi)始并延伸到AC電源的所述第一周期的后半周期的時(shí)段，生成模擬接地故障，其中，所述AC電源的第一周期的所述前半周期先于所述AC電源的第一周期的所述后半周期。此外，ST GFCI監(jiān)控器可以檢測(cè)對(duì)所述模擬接地故障的響應(yīng)。
文檔編號(hào)G01R31/327GK102694364SQ20121007370
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者布魯斯·阿姆斯特朗 申請(qǐng)人:快捷半導(dǎo)體(蘇州)有限公司, 快捷半導(dǎo)體公司