漏电检测装置的制作方法

本发明涉及检测ac线的漏电，并当检测到漏电时切断ac线的漏电检测装置。

背景技术：

在电子设备中，在ac线发生漏电的情况下，有可能导致设备的误动作、触电。因此，有时在电子设备中安装检测ac线的漏电，并在检测到漏电时切断ac线的漏电检测装置(例如，参照专利文献1)。

如图11所示，以往的漏电检测装置10具备：zct(zero-phase-current-transformer：零相变流器)11，其检测与ac电源1连接的ac线2的去路和归路的电流值不同的不平衡；控制电路12，其通过zct11的输出而检测漏电并输出切断输出；晶闸管13，其接受来自控制电路12的切断输出并进行接通；继电器14，其通过晶闸管13的阴极电流而切断ac线2；整流用二极管15；平滑电容器16；电压限制电阻17；电流限制电阻18；led19；再生二极管20；噪声防止电容器21；及复位用开关22。

zct11由卷绕绕组11a的圆环状的磁性体11b构成，ac线2贯通在磁性体11b的圈中。当发生漏电，在ac线2的去路与归路的电流值上发生差时，卷绕于磁性体11b的绕组11a上发生电动势，绕组11a的两端电压作为zct输出而输入到控制电路12的zct输入端子t1、t2。

控制电路12是具备zct输入端子t1、t2、输出端子t3、vcc端子t4、gnd端子t5的集成电路(ic)。控制电路12对输入到zct输入端子t1、t2的zct输出和漏电检测阈值电压进行比较，当zct输出超过漏电检测阈值电压时，从输出端子t3输出切断信号。

在ac线2的一个线与接地端子之间串联连接有整流用二极管15和平滑电容器16。控制电路12的vcc端子t4经由电压限制电阻17而连接到整流用二极管15与平滑电容器16之间的连接点处，控制电路12的gnd端子t5连接到接地端子。由此，ac线2的电压通过平滑电容器16而被进行平滑，并经由电压限制电阻17，作为电源电压vcc而输入到控制电路12的vcc端子t4。

另外，在平滑电容器16的两个端子之间串联连接有电流限制电阻18、继电器14的继电器用绕组14c、led19、晶闸管13。控制电路12的输出端子t3连接到晶闸管13的栅极，当从输出端子t3输出切断信号时，晶闸管13被接通。此外，通过电流限制电阻18而对在晶闸管13流过的阴极电流进行限制。当晶闸管13被接通时，在串联连接的继电器14的继电器用绕组14c和led19上流过电流。由此，串联连接到ac线2的继电器接点14a、14b被开放，从而继电器14成为动作状态，ac线2被切断。另外，通过led19的点亮，通知漏电的检测及ac线2的切断。此外，在继电器14的继电器用绕组14c并联连接有用于再生在继电器用绕组14c上产生的逆电动势的再生二极管20。另外。为了防止晶闸管13的噪声，在晶闸管13的栅极与接地端子之间连接有噪声防止电容器21。

在晶闸管13的两端之间连接有复位用开关22。通过接通复位用开关22，晶闸管13被断开。由此，继电器14成为停止状态，由此解除由继电器14进行的ac线2的切断，并且led19被熄灭。

现有技术文献

专利文献

专利文献1日本特开平9－274842号

但是，在以往技术中，由于作为集成电路的控制电路12的耐圧低，因此需要控制电路12以外的晶闸管13等多个外置部件，因此阻碍装置的小型化。

技术实现要素：

本发明是鉴于上述问题而研发的，本发明的目的在于解决以往技术的问题，提供一种减少外置部件而能够实现装置的小型化的漏电检测装置。

本发明的漏电检测装置，其通过在ac线上流过的电流的不平衡而检测漏电，该漏电检测装置的特征在于，其具备：零相变流器，其对在上述ac线上流过的电流的不平衡进行检测；继电器，其串联连接到上述ac线上；和继电器动作控制元件，在通过上述零相变流器检测出不平衡时，该继电器动作控制元件使上述继电器进行动作而切断上述ac线，上述继电器动作控制元件由mosfet或igbt构成，并内置于集成电路。

进而，在本发明的漏电检测装置中，上述集成电路包括流过恒流的恒流输出元件，并利用在上述恒流输出元件上流过的恒流而使上述继电器进行动作。

进而，在本发明的漏电检测装置中，在上述继电器进行动作之后，上述集成电路减小使上述继电器进行动作的恒流。

进而，在本发明的漏电检测装置中，从上述继电器进行动作的紧后开始经过规定时间之后，上述集成电路减小使上述继电器进行动作的恒流。

进而，在本发明的漏电检测装置中，在上述继电器进行动作之后，检测到切断了上述ac线时，上述集成电路减小使上述继电器进行动作的恒流。

进而，在本发明的漏电检测装置中，上述集成电路具备脉冲生成电路，当通过上述零相变流器检测出不平衡时，该脉冲生成电路使上述继电器动作控制元件进行开关动作。

进而，在本发明的漏电检测装置中，包括：复位用开关，其解除上述ac线的切断；和状态维持电路，在检测到漏电之后，到上述复位用开关进行操作为止，该状态维持电路维持上述继电器动作控制元件的状态。

进而，在本发明的漏电检测装置中，具备：第2状态维持电路，在上述状态维持电路发生故障的情况下，该第2状态维持电路维持上述继电器动作控制元件的状态。

发明效果

根据本发明，实现如下效果：能够将通过控制端子而可进行接通/断开控制的半导体元件简单地内置于集成电路，并减少外置部件，从而能够将装置小型化。

附图说明

图1是表示本发明的漏电检测装置的第1实施方式的结构的电路结构图。

图2是表示图1所示的继电器的继电器用绕组的两端电压的图。

图3是表示本发明的漏电检测装置的第2实施方式的结构的电路结构图。

图4是表示向图3所示的电流控制端子施加的施加电压的图。

图5是表示本发明的漏电检测装置的第3实施方式的结构的电路结构图。

图6是表示本发明的漏电检测装置的第4实施方式的结构的电路结构图。

图7是表示本发明的漏电检测装置的第5实施方式的结构的电路结构图。

图8是表示在图7所示的继电器的继电器用绕组流过的绕组电流的图。

图9是表示本发明的漏电检测装置的第6实施方式的结构的电路结构图。

图10是表示本发明的漏电检测装置的第7实施方式的结构的电路结构图。

图11是表示以往的漏电检测装置的结构的电路结构图。

(符号说明)

1ac电源

2ac线

10漏电检测装置

11zct(零相变流器)

11a绕组

11b磁性体

12控制电路

13晶闸管

14继电器

14a继电器接点

14b继电器接点

14c继电器用绕组

15整流用二极管

16平滑电容器

17电压限制电阻

18电流限制电阻

19led

20再生二极管

21噪声防止电容器

22复位用开关

30、30a、30b、30c、30d、30e、30f漏电检测装置

31复位用开关

32充电电流限制电阻

33二极管

40、40a、40b、40c、40d、40e控制电路

41内部电源电路(reg)

42恒流基准元件

43恒流输出元件

44恒流用电阻

45阈值电压源

46比较器

47锁存电路

48逆变器

49继电器动作控制元件

50电阻

51逆变器

52脉冲生成电路

53第1恒流电路

54第2恒流电路

55恒流切换开关

56计时器

57比较器

58基准电压源

59二极管

60平滑电容器

61pnp晶体管

62电阻

t1zct输入端子

t2zct输入端子

t3输出端子

t4vcc端子

t5gnd端子

t6电流控制端子

t7复位端子

t8内部电源输出端子

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的实施方式进行具体说明。此外，在各个图中，对于相同的结构，赋予相同的符号并省略一部分说明。

(第1实施方式)

参照图1，第1实施方式的漏电检测装置30包括：zct(zero-phase-current-transformer：零相变流器)11，其检测连接到ac电源1的ac线2的去路与归路的电流值不同的不平衡；继电器14，其切断ac线2；控制电路40，其通过zct11的输出而检测漏电，并使继电器14进行动作；整流用二极管15；平滑电容器16；led19；及复位用开关31。

zct11由卷绕绕组11a的圆环状的磁性体11b构成，ac线2贯通在磁性体11b的圈中。当发生漏电而在ac线2的去路与归路的电流值上发生差时，卷绕于磁性体11b的绕组11a上发生电动势，绕组11a的两端电压作为zct输出而被输入到控制电路40的zct输入端子t1、t2。

继电器14包括串联连接到ac线2的继电器接点14a、14b和驱动继电器接点14a、14b的继电器用绕组14c。继电器14向继电器用绕组14c施加规定的电压而流过电流，从而成为继电器接点14a、14b被解放的动作状态，并切断ac线2。

控制电路40是包括zct输入端子t1、t2、vcc端子t4、gnd端子t5、电流控制端子t6、复位端子t7的半导体集成电路(ic)。另外，控制电路40包括：内部电源电路(reg)41、恒流基准元件42、恒流输出元件43、恒流用电阻44、阈值电压源45、比较器46、锁存电路47、逆变器48、继电器动作控制元件49。

在ac线2的一个线与接地端子之间串联连接有整流用二极管15和平滑电容器16。控制电路40的vcc端子t4连接到整流用二极管15与平滑电容器16之间的连接点处，并且控制电路40的gnd端子t5连接到接地端子。由此，ac线2的电压通过平滑电容器16而被进行平滑，并作为电源电压vcc而输入到控制电路40的vcc端子t4。

另外，在整流用二极管15和平滑电容器16之间的连接点与控制电路40的电流控制端子t6之间串联连接有继电器14的继电器用绕组14c和led19。此外，在继电器14的继电器用绕组14c并联连接有用于再生在继电器用绕组14c发生的逆电动势的再生二极管20。

控制电路40的恒流基准元件42和恒流输出元件43是构成电流镜电路的电路，例如，由mosfet(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor，场效应晶体管)构成。在内部电源电路(reg)41的输出端子与gnd端子t5之间串联连接有恒流用电阻44和恒流基准元件42，在电流控制端子t6与gnd端子t5之间连接有恒流输出元件43。并且，恒流基准元件42的栅极与恒流输出元件43的栅极连接，该连接点被连接到恒流基准元件42的漏极。

阈值电压源45的负极端子连接到zct输入端子t1，阈值电压源45的正極端子连接到比较器46的反转输入端子。另外，在比较器46的非反转输入端子连接有zct输入端子t2。由此，比较器46对输入到zct输入端子t1、t2的zct输出和设定于阈值电压源45的漏电检测阈值电压进行比较，当zct输出超过漏电检测阈值电压时，输出高电平信号。

锁存电路47由rs型触发器构成。比较器46的输出端子连接到锁存电路47的设定端子s，内部电源电路(reg)41的输出端子经由电阻50和逆变器51而连接到锁存电路47的复位端子r。并且，电阻50与逆变器51的连接点连接到复位端子t7。另外，锁存电路47的输出端子q经由逆变器48而连接到恒流基准元件42的控制端子。

继电器动作控制元件49由通过控制端子而可进行接通/断开控制的半导体元件，例如，mosfet、igbt(insulatedgatebipolartransistor，绝缘栅型双极型晶体管)构成，并与恒流基准元件42并联连接。在本实施方式中，对作为继电器动作控制元件49而使用mosfet的例子进行说明。

当来自zct11的zct输出超过漏电检测阈值电压，并从比较器46的输出端子输出高电平信号时，锁存电路47被设定。当锁存电路47被设定时，来自锁存电路47的输出端子q的输出成为高电平，输入到继电器动作控制元件49的栅极(控制端子)的逆变器48的输出成为低电平，继电器动作控制元件49被断开。当继电器动作控制元件49被断开时，在恒流基准元件42和恒流输出元件43上流过由恒流用电阻44的电阻值而决定的恒流。由此，向电流控制端子t6流入恒流，向继电器14的继电器用绕组14c和led19流入恒流，并且串联连接到ac线2的继电器接点14a、14b被开放，由此继电器14成为动作状态，ac线2被切断。另外，通过led19的点亮，通知漏电的检测及ac线2的切断。

除了漏电的原因之外，即便比较器46的输出成为低电平，流入电流控制端子t6的恒流被锁存电路47锁存而继续流过，从而维持ac线2的切断状态。通过连接于控制电路40的复位端子t7与接地端子之间的复位用开关31而进行锁存电路47的复位。当接通复位用开关31时，逆变器51的输入成为低电平，逆变器51的输出成为高电平，锁存电路47进行复位。当锁存电路47复位时，来自锁存电路47的输出端子q的输出成为低电平，输入到继电器动作控制元件49的栅极(控制端子)的逆变器48的输出成为高电平，继电器动作控制元件49被接通。由此，恒流基准元件42和恒流输出元件43成为断开状态，停止向电流控制端子t6流入恒流。由此，继电器14成为停止状态，并解除由继电器14进行的ac线2的切断，led19被熄灭。该状态为检测漏电之前的初期状态。

在图11所示的以往的漏电检测装置10中，在接通晶闸管13而在继电器14的继电器用绕组14c流过绕组电流的情况下，通过电流限制电阻18而限制其电流值。在该情况下，如图2的(a)所示，平滑电容器16的两端电压为脉流，因此如在图2的(b)中用虚线表示，继电器用绕组14c的两端电压变动而成为噪声源。另外，施加到继电器14的继电器用绕组14c的电压的规格具有上限和下限，通常为±5％程度。因此，必须将继电器用绕组14c的两端电压的变动抑制在继电器14的规格内，需要增大电容器16的电容，由此阻碍装置的小型化。此外，图2的(a)所示的虚线波形是没有平滑电容器16的情况下的整流用二极管15的整流电压。

对此，在本实施方式的漏电检测装置30中，通过流入控制电路40的电流控制端子t6的恒流而使继电器14进行动作，因此，在继电器14的继电器用绕组14c流过的绕组电流是恒流，如在图2的(b)中用实线表示，继电器用绕组14c的两端电压被恒定。由此，能够将电容器16小电容化，实现装置的小型化。

(第2实施方式)

参照图3，第2实施方式的漏电检测装置30a在第1实施方式的漏电检测装置30的基础上，还具备充电电流限制电阻32和二极管33。充电电流限制电阻32连接到整流用二极管15与平滑电容器16之间，二极管33与充电电流限制电阻32并联连接。二极管33的阳极连接到充电电流限制电阻32与平滑电容器16之间的连接点处，二极管33的阴极连接到整流用二极管15与充电电流限制电阻32之间的连接点处。

在图4的(a)中，由单点划线表示第1实施方式的漏电检测装置30中的平滑电容器16的两端电压，由实线表示第2实施方式的漏电检测装置30a中的平滑电容器16的两端电压。进而，在图4的(b)中，由单点划线表示向第1实施方式的漏电检测装置30中的电流控制端子t6施加的施加电压，由实线表示向第2实施方式的漏电检测装置30a中的电流控制端子t6施加的施加电压。如图4所示，在第2实施方式的漏电检测装置30a中，通过充电电流限制电阻32而导致平滑电容器16的两端电压下降，因此通过二极管33而输出的平滑电容器16的放电电压下降，向电流控制端子t6施加的施加电压也下降。由此，能够减小恒流输出元件43的消耗电力。进而，平滑电容器16的充电电流通过充电电流限制电阻32而得到限制，因此平滑电容器16的寿命也变长。

(第3实施方式)

参照图5，在第3实施方式的漏电检测装置30b中，包括代替第1实施方式的控制电路40的逆变器48而设有脉冲生成电路52的控制电路40a。脉冲生成电路52将来自锁存电路47的输出端子q的输出被预先设定为高电平的脉冲信号输出到继电器动作控制元件49的栅极(控制端子)，使继电器动作控制元件49进行开关动作。由此，间歇性地向电流控制端子t6流入恒流，能够减少消耗电力。此外，在停止向电流控制端子t6流入恒流的期间内，蓄积于继电器用绕组14c的能量在再生二极管20中再生，在继电器用绕组14c中流过电流。由此，即便停止向电流控制端子t6流入恒流，继电器14也能够继续维持动作状态。

(第4实施方式)

参照图6，第4实施方式的漏电检测装置30c是在第3实施方式的控制电路40a中删除恒流基准元件42、恒流输出元件43及恒流用电阻44，并包括在电流控制端子t6直接连接了继电器动作控制元件49的漏极的控制电路40b而成。并且，通过来自脉冲生成电路52的脉冲信号而使继电器动作控制元件49进行开关动作，从而间歇性地向电流控制端子t6流入恒流，能够减少消耗电力。此外，在第4实施方式中，当接通继电器动作控制元件49时，电流流入电流控制端子t6。流入电流控制端子t6的电流，即在继电器14的继电器用绕组14c流过的绕组电流通过与继电器14的继电器用绕组14c串联连接的电流限制电阻18而得到限制。通过改变电流限制电阻18的电阻值，从而能够任意地设定流入电流控制端子t6的电流。另外，在断开继电器动作控制元件49而停止向电流控制端子t6流入电流的期间内，蓄积于继电器用绕组14c的能量在再生二极管20中再生，并且在继电器用绕组14c流过电流。由此，即便停止向电流控制端子t6流入电流，继电器14也能够继续维持动作状态。

(第5实施方式)

参照图7，第5实施方式的漏电检测装置30d包括控制电路40c，在该控制电路40c中设有：第1恒流电路53，其连接于电流控制端子t6与gnd端子t5之间；串联电路，其由与第1恒流电路53并联连接的恒流切换开关55和第2恒流电路54构成；及计时器56。并且，由第1恒流电路53及第2恒流电路54、第1实施方式的恒流基准元件42、恒流输出元件43及恒流用电阻44构成，且根据逆变器48的输出而被接通/断开。当锁存电路47的输出变成高电平时，计时器56在预先设定的规定时间之后断开恒流切换开关55。

通过该结构，当在图8所示的时刻t1检测到漏电，并且锁存电路47的输出成为高电平，逆变器48的输出成为低电平时，第1恒流电路53及第2恒流电路54进行动作。由此，流入电流控制端子t6的电流，即在继电器14的继电器用绕组14c流过的绕组电流成为将通过第1恒流电路53而生成的恒流和通过第2恒流电路54而生成的恒流相加的值。并且，在规定时间之后的时刻t2，通过计时器56而断开恒流切换开关55，并切断第2恒流电路54。在继电器14的继电器用绕组14c流过的绕组电流仅下降到通过第1恒流电路53而生成的恒流。由此，检测出漏电，到需要电流的由继电器接点14a、14b切断ac线2为止的(a期间)，能够流过较多的绕组电流。并且，结束由继电器接点14a、14b进行的ac线2的切断，在不大需要电流的保持切断的(b期间)，能够减小绕组电流，能够减少控制电路40c的消耗电力。

(第6实施方式)

参照图9，第6实施方式的漏电检测装置30e包括代替第4实施方式的控制电路40c中的计时器56而设有比较器57、基准电压源58、二极管59及平滑电容器60的控制电路40d。控制电路40d利用比较器57而对设定于基准电压源58的基准电压和由二极管59、平滑电容器60而对ac线2的电压进行平滑的电压进行比较，从而检测出ac线2被切断，并使恒流切换开关55断开。由此，与第5实施方式相同地，继电器接点14a、14b结束ac线2的切断，在不大需要电流的保持切断的(b期间)，能够减小绕组电流，并能够减少控制电路40c的消耗电力。

(第7实施方式)

参照图10，在第7实施方式的漏电检测装置30f中，通过来自控制电路40e的输出端子t3的输出而控制外置的继电器动作控制元件49。在控制电路40e中，锁存电路47的输出端子q与输出端子t3连接，且设有内部电源输出端子t8，该内部电源输出端子t8与内部电源电路(reg)41的输出端子连接。另外，在继电器动作控制元件49的栅极－漏极之间连接有pnp晶体管61。在pnp晶体管61中，基极连接到继电器动作控制元件49的漏极，集电极连接到继电器动作控制元件49的基极，发射极连接到内部电源输出端子t8。并且，继电器动作控制元件49的基极经由电阻62而连接到接地端子。

通过该结构，在控制电路40e的输出端子t3为高电平且接通了继电器动作控制元件49之后，因控制电路40e的故障而导致输出端子t3无法维持高电平的情况下，通过在pnp晶体管61流过电流，从而能够使继电器动作控制元件49继续接通。此外，当控制电路40e的输出端子t3成为低电平时，继电器动作控制元件49被断开。由此，即便控制由通过控制端子而可进行接通/断开控制的半导体元件构成的继电器动作控制元件49的控制电路40e发生故障，也能够使通过检测到漏电而切断的ac线2维持切断状态。此外，在继电器动作控制元件49内置于控制电路40e内的情况下，也进行同样的动作。

如以上说明，第1～6的实施方式为在通过在ac线2流过的电流的不平衡而检测漏电的漏电检测装置30、30a、30b、30c、30d、30e、30f中，具备：zct11，其对在ac线2流过的电流的不平衡进行检测；继电器14，其串联连接到ac线2上；及继电器动作控制元件49，在通过zct11检测到不平衡时，该继电器动作控制元件49使继电器14进行动作并切断ac线2，其中，继电器动作控制元件49由mosfet或igbt构成，并内置于作为集成电路的控制部40、40a、40b、40c、40d。通过该结构，能够将由通过控制端子而可进行接通/断开控制的半导体元件即mosfet、igbt构成的继电器动作控制元件49简单地内置于集成电路，并减少外置部件，从而能够将装置小型化。

进而，根据第1～3、5、6的实施方式，控制部40、40a、40c、40d包括流过恒流的恒流输出元件43，并利用在恒流输出元件43流过的恒流而使继电器14进行动作。通过该结构，能够使继电器用绕组14c的两端电压恒定，因此能够将向继电器用绕组14c供给绕组电流的电容器16实现小电容化，能够将装置小型化。

进而，根据第5、6的实施方式，控制部40c、40d在继电器14进行动作之后，减小使继电器14进行动作的恒流。从继电器14进行动作的紧后开始经过被计时器56设定的规定时间之后，控制部40c减小使继电器14进行动作的恒流。在继电器14进行动作之后，检测到切断了ac线2时，控制部40d减小使继电器14进行动作的恒流。通过该结构，结束由继电器接点14a、14c进行的ac线2的切断，在不大需要电流的保持切断的(b期间)，能够减小绕组电流，并能够减少控制电路40c的消耗电力。

进而，根据第3、4实施方式，控制部40a、40b具备脉冲生成电路52，当通过zct11而检测出不平衡时，该脉冲生成电路52使继电器动作控制元件19进行开关动作。通过该结构，通过使继电器动作控制元件49进行开关动作，从而间歇性地向电流控制端子t6流入恒流，从而能够减少消耗电力。

进而，根据第1～7实施方式，漏电检测装置30、30a、30b、30c、30d、30e、30f包括：复位用开关31，其解除ac线2的切断；锁存电路47，在检测到漏电之后，到对复位用开关31进行操作为止，该锁存电路47作用为维持继电器动作控制元件49的状态的状态维持电路。通过该结构，即便由通过控制端子而可进行接通/断开控制的半导体元件来构成继电器动作控制元件49，到对复位用开关31进行操作为止，也能够维持继电器动作控制元件49的状态。

进而，根据第7实施方式，包括pnp晶体管61及电阻62，在作用为状态维持电路的锁存电路47发生故障的情况下，该pnp晶体管61及电阻62作用为维持继电器动作控制元件49的状态的第2状态维持电路。通过该结构，即便作用为状态维持电路的锁存电路47发生故障，也能够维持继电器动作控制元件49的状态，因此能够确保安全。

此外，本发明不限于上述各个实施方式，在本发明的技术思想范围内，可适当变更各个实施方式。另外，上述构成部件的数量、位置、形状等不限于上述实施方式，可设定为适于实施本发明的数量、位置、形状等。此外，在各个图中，对于相同的构成要件赋予相同的符号。