专利名称：用于断路器的异常电流检测电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及断路器，尤其涉及用于断路器的异常电流检测电路，其被配置为电检 测电路中的异常电流，由此允许当异常电流在电路中流动时断路器切断电路。
背景技术：
断路器为用于检测异常电流从而自动断开电路的功率设备，由此当在电路中出现 诸如过电流、短路电流或者其它的异常电流时，保护生命、电力负载设备以及电路不受电源 和负载之间的供电电路中的故障电流的损伤。在这种断路器中，漏电断路器是具有以下功 能的断路器当检测到漏电、过电流以及短路电流时断开电路，由此保护生命、负载设备和 电路不受故障电流的损伤。如在本领域所公知的断路器，其可包括脱扣机构，用于检测电 路中的异常电流；以及开关机构，用于执行脱扣操作从而将活动式触点与固定式触点分离 以断开通过脱扣机构触发的电路。脱扣机构可被配置为包括脱扣线圈，用于当被驱动电流 磁化时生成磁吸力；以及电枢，其通过脱扣线圈的磁吸力而旋转。开关机构被配置为包括 脱扣弹簧，其用于提供脱扣(断开电路)的驱动力；闩锁机构，其能够通过所述触发机构的 旋转压力而被移动到脱扣弹簧的释放位置，或者移动到处于储备弹性能状态下的脱扣弹簧 的锁定位置；以及电力传输机构，用于将脱扣弹簧的弹性能传输到活动式触点以断开电路。用于断路器的异常电流检测电路执行检测电路中的异常电流，并且当检测到异常 电流时将电驱动信号提供给脱扣线圈。在用于断路器的异常电流检测电路中，根据现有技术的用于断路器的异常电流检 测电路配置有这样的电路通过利用半波放大器放大由每个相位的变流器或者在漏电断路 器的情况下由零相位变流器检测到的电流信号，并利用比较器将所述电流信号与预定基准 值进行比较以确定正常或异常，并且当确定为异常时将驱动信号输出到脱扣线圈。然而，根据现有技术的用于断路器的异常电流检测电路配置为利用半波放大器来 放大来自变流器的输入信号，因此，对异常电流产生的检测可以迅速执行，或者基于输入信 号的相位是否始于0度或180度而被延迟半波，即180度。结果，会引起检测延迟，例如检 测延迟最大IOms (毫秒)。在需要快速脱扣的断路器中的这种检测延迟存在将导致负载设 备和电路损坏的问题。此外，在根据现有技术的用于断路器的异常电流检测电路中，当其检测电路配 置有典型的电子设备时，所述设备的特性会随着温度和产品处理速度变动(production process speed variations)(即，低速产品、标准速度产品和高速产品)而变化，或者集成 电路的特性在配置集成电路中会变化，由此引起不能提供可靠地检测异常电流，以及不能 保证断路器的可靠操作的问题。
发明内容
因此，本发明的目的是解决现有技术中的上述问题，本发明的第一目的是提供一 种用于断路器的异常电流检测电路，其能够以高速检测异常电流而不会有时延。
本发明的第二个目的是提供一种用于断路器的可靠的异常电流检测电路，其中异 常电流检测的特性并不会随温度和产品处理速度变动而敏感地变化。本发明上述目的可通过提供用于断路器的异常电流检测电路来实现，所述用于断 路器的异常电流检测电路包括全波放大器，其用于放大对应于受检测的全波AC输入电流 的交流(AC)输入电压信号，输出正波周期放大电压信号和负波周期放大电压信号，并生成 相对于经放大的AC输入电压信号具有预定差值的正波周期基准电压信号和负波周期基准 电压信号；正波周期比较器，其连接到全波放大器的输出端，以对全波放大器提供的正波周 期放大电压信号和正波周期基准电压信号进行比较，并在正波周期放大电压信号大于或等 于正波周期基准电压信号时输出脉冲信号；负波周期比较器，其连接到全波放大器的输出端，以对全波放大器提供的负波周 期放大电压信号和负波周期基准电压信号进行比较，并在负波周期放大电压信号大于或等 于负波周期基准电压信号时输出脉冲信号；组合电路，其连接到正波周期比较器和负波周期比较器上，以对从正波周期比较 器输出的脉冲信号和从负波周期比较器输出的脉冲信号进行组合，从而输出全波组合信 号；基准电压生成器，其用于生成基准电压信号以确定对应于受检测的AC输入电流 的输入电压信号的正常或异常；电容器，其连接到组合电路的输出级，以在输出从组合电路中输出的脉冲信号的 时间段期间充电；以及比较驱动电路段，其连接到基准电压生成器和电容器上，以对电容器提供的充电 电压和基准电压生成器提供的基准电压信号进行比较，并在充电电压大于或等于基准电压 信号时输出一控制驱动断路器到电路断开位置的信号。
所包括的附图提供对本发明的进一步的理解，并且其被并入并组成本说明书的一 部分，与说明书一起示出本发明的实施例以解释本发明的原理。在图中图1为示出安装有根据本发明的用于断路器的异常电流检测电路的电力电路的 整体电路图；图2为根据本发明实施例的示出图1的全波放大器的详细电路图；图3为根据本发明实施例的示出图1的温度补偿电流源的详细电路图；图4为相对于温度和处理速度变动的全波放大器的操作特性图，示出了不管温度 和处理速度变动而在全波放大器中预先确定比较器输入信号(正波周期或负波周期放大 信号)和比较器基准电压信号(正波周期或负波周期基准电压信号)之间的差值；图5为示出正波周期放大信号和正波周期基准电压信号的波形的波形图，所述正 波周期放大信号和正波周期基准电压信号为分别输入到正波周期比较器的比较输入信号 和基准信号；图6为一波形图，其示出当图5的波形中的正波信号周期放大信号大于或等于正波周期基准电压信号时，从正波周期比较器输出的脉冲信号的波形；图7为一波形图，其示出供应到电容器的温度补偿电流源电路的充电电流与流经 根据本发明的用于断路器的异常电流检测电路中所含的温度补偿电流源电路中的具有负 温度系数的设备的电流，以及流经具有正温度系数的设备的电流之间的关系。
具体实施例方式通过结合附图对本发明的优选实施例的下述描述，将清楚地理解本发明的目的以 及完成上述目的的配置和操作。首先，结合图1描述整体电路图，该整体电路图示出了根据本发明的用于断路器 的异常电流检测电路和安装有包括该异常电流检测电路的断路器的电力电路。安装有断路器的整个电力电路可配置为包括交流(AC)电流源100、零相位变流器 (之后简称为ZCT) 102、滤波电路103、用于电压形成的电阻器101、直流(DC)转化供电电路 段104、异常电流检测电路200、固态开关(所谓的半导体开关)SCR、脱扣线圈300a以及开 关机构300b。零相位变流器102是能配置在应用有根据本发明的异常电流检测电路的实施例 中的电流检测器件。在典型的断路器中，零相位变流器102可被典型的变流器替代，其中在 三相交流电的情况下可为每一相位提供典型的变流器。在整个电力电路中，除了零相位变 流器102之外的剩余电路段通常既可安装在典型断路器也可安装在漏电断路器中。此外， 在典型的三相AC断路器的情况下，除了零相位变流器102之外的剩余电路段可相应提供给 每个相位。零相位变流器102输出与电路中流动的电流中的零相位电流(即泄漏电流)成 比例的零相位电流检测信号以检测电路漏电。连接到零相位变流器102的滤波电路103可配置有低通滤波电路，以便移除会混 入到从零相位变流器102输出的与所检测的泄漏电流成比例的输出信号中的高频噪声。用于电压形成的电阻器101是在高频噪声被滤波电路103移除的状态下通过将零 相位电流检测信号转化为电压信号的用于电压形成的电阻器。直流(DC)转化供电电路段104为对AC电力进行整流并将DC电力供应到异常电 流检测电路200 (将在稍后描述)的温度补偿恒定电压电路段201的AC-DC转化电路，并可
配置有例如桥接二极管。半导体开关SCR连接到异常电流检测电路200 (将在稍后描述)的输出级，该半 导体开关SCR可配置有例如通过控制其门信号能对其进行开/关控制的半导体闸流管 (thyrister)，即，硅可控整流器(下文将简称为SCR)，并且该半导体开关SCR还可以被各种 固态半导体开关所代替。示出为脱扣线圈300a的部分代表前述脱扣机构，基本包括脱扣线圈300a，用于将 开关机构300b触发至脱扣位置，S卩，电路断开位置。脱扣机构可配置为包括脱扣线圈，其 用于当被驱动电流磁化时生成磁吸力；以及触发机构，其包括通过脱扣线圈的磁吸力而旋 转的电枢。如上所述，开关机构300b可配置为包括脱扣弹簧，其用于提供脱扣(断开电路) 的驱动力；闩锁机构，其能够通过触发机构的旋转压力而处于脱扣弹簧的释放位置，或者处 于储备弹性能状态下的脱扣弹簧的锁定位置；电力传输机构，其用于将脱扣弹簧的弹性能
6传输到活动式触点以断开电路；以及固定式触点和活动式触点构成最终的开关接触部。根据本发明实施例的异常电流检测电路200可配置为包括全波放大器202、205、 正波周期比较器203、负波周期比较器204、组合电路206、第二基准电压生成电路段209、电 容器CH以及比较驱动电路段208。全波放大器202、205可配置为包括全波放大电路段202和第一基准电压生成电路 段205。将结合图2描述全波放大器202、205的详细配置和操作，图2是示出根据本发明的 实施例的图1的全波放大器的详细电路图。全波放大电路段202可配置为包括正波周期放大电路段和负波周期放大电路段。正波周期放大电路段可配置为包括在差分放大器电路中的第一晶体管Q1，即， 第一晶体管Ql和第二晶体管Q2彼此并联连接；和电平移动电路，其连接到第一晶体管Ql 的集电极上。更确切地，正波周期放大电路段可配置为包括差分放大器电路的第一晶体管 QLAC输入电压信号的正波周期输入信号通过正波周期输入信号输入级INPUT_P0S输入到 所述第一晶体管Ql中；和电平移动电路，其包括第三晶体管Q3和串联到第三晶体管Q3上 的电阻器RA1，该第三晶体管Q3的基极连接到第一晶体管Ql的集电极上。正波周期放大电 路段放大与全波AC输入电流相对应的AC输入电压信号的正波周期输入信号，正波周期输 入信号即具有正值和负值的正弦波形AC输入电压信号中的具有正值的部分，并将其通过 正波周期比较器输入级C0MP_mi输出到正波周期比较器(参照图1的附图标记203)。换 句话说，对于由图1的零相位变流器102所检测和提供的受检测的全波AC输入电流，放大 具有AC输入电压信号的正值的部分(其为在通过滤波电路103移除高频噪声的状态下通 过电阻器101转换并输入为电压信号)，并将其通过正波周期比较器输入级C0MP_mi输出 到正波周期比较器(参考图1的附图标记203)。负波周期放大电路段可配置为包括在差分放大器电路中的第二晶体管Q2，即， 第一晶体管Ql和第二晶体管Q2彼此并联连接；以及电平移动电路，其连接到第二晶体管 Q2的集电极上。更确切地，负波周期放大电路段可配置为包括差分放大器电路的第二晶 体管Q2，AC输入电压信号的负波周期输入信号通过负波周期输入信号输入级INPUT_NEG输 入到所述第二晶体管Q2中；以及电平移动电路，其包括第四晶体管Q4和串联到第四晶体管 Q4上的电阻器RA2，该第四晶体管Q4的基极连接到第二晶体管Q2的集电极上。负波周期 放大电路段放大通过负波周期输入信号输入级INPUT_NEG输入的负波周期输入信号，负波 周期输入信号即具有正值和负值的正弦波形AC输入电压信号中的负值的部分，并将其通 过负波周期比较器输入级C0MP_IN2输出到负波周期比较器(参照图1的附图标记204)。 换句话说，对于由图1的零相位变流器102所检测和提供的受检测的全波AC输入电流，放 大具有AC输入电压信号的负值的部分(其为在通过滤波电路103移除高频噪声的状态下 通过电阻器101转换并输入为电压信号)，并将其通过负波周期比较器输入级C0MP_IN2输 出到负波周期比较器(参考图1的附图标记204)。在图2中，在差分放大器电路部分中的 附图标记Il和12表示分别流经第一晶体管Ql和第二晶体管Q2的集电极电流，附图标记 IB表示用于驱动第一晶体管Ql和第二晶体管Q2的偏流。在图2中，正波周期基准电压生成电路段和负波周期基准电压生成电路段被包含 在图1所示的第一基准电压生成电路段205中。连接到负波周期放大电路段的正波周期基准电压生成电路段可配置为包括分压器电路，该分压器电路提供具有与从负波周期放大电路段输出的负波周期放大信号的电压 值不同的预定值的电压信号。换句话说，正波周期基准电压生成电路段可配置为包括分压 器电路段，该分压器电路段包括串联到负波周期放大电路段的电阻器RB2和二极管D2，以 及第六晶体管Q6，第六晶体管Q6被接通或断开以控制通过分压器电路段的导电的开关。因 此，在负波周期放大电路段中的电平移动电路段的电阻器RA2处形成的电压被以如下比值 分压电阻器RB2和二极管D2的电阻值相对于分压器电路段中电阻器RB2和二极管的电阻 值与电平移动电路段中电阻器RA2的电阻值的组合电阻值的比值，并通过正波周期比较器 基准电压输入级C0MP_REF1被施加到正波周期比较器(参考图1的附图标记203)。连接到正波周期放大电路段的负波周期基准电压生成电路段可配置为包括分压 器电路，该分压器电路提供具有与从正波周期放大电路段输出的正波周期放大信号的电压 值不同的预定值的电压信号。换句话说，负波周期基准电压生成电路段可配置为包括分压 器电路段，该分压器电路段包括串联到正波周期放大电路段的电阻器RBl和二极管D1，以 及第五晶体管Q5，第五晶体管Q5被接通或断开以控制通过分压器电路段的导电的开关。因 此，在正波周期放大电路段中的电平移动电路段的电阻器RAl处形成的电压被以如下比值 分压电阻器RBl和二极管Dl的电阻值相对于分压器电路段中电阻器RBl和二极管Dl的 电阻值与电平移动电路段中电阻器RA2的电阻值的组合电阻值的比值，并通过负波周期比 较器基准电压输入级C0MP_REF2被施加到负波周期比较器(参考图1的附图标记204)。如上所述，根据本发明的实施例，正波周期基准电压生成电路段和负波周期基准 电压生成电路段交叉地(crossly)连接到负波周期放大电路段和正波周期放大电路段，由 此允许正波周期基准电压生成电路段连接到负波周期放大电路段，并允许负波周期基准电 压生成电路段连接到正波周期放大电路段。根据本发明的优选特征，如图2所示，即使处理速度或温度发生变化，从正波周期 放大电路段输出的正波周期放大信号的电压值和从正波周期基准电压生成电路段输出的 正波周期基准电压信号的电压值将具有预定的差值。为此，配置为将AC输入电压信号输入 到正波周期放大电路段，并且将从正波周期放大电路段输出的正波周期放大电压信号被分 压而具有预定电压差的AC输入电压信号输入到正波周期基准电压生成电路段。而且，从负波周期放大电路段输出的负波周期放大信号的电压值和从负波周期基 准电压生成电路段输出的负波周期基准电压信号的电压值将具有预定的差值。为此，配置 为将AC输入电压信号输入到负波周期放大电路段，并且将从负波周期放大电路段输出的 负波周期放大电压信号被分压而具有预定电压差的AC输入电压信号输入到负波周期基准 电压生成电路段。换句话说，典型地，比较器的基准电压为预定的DC电压，而施加到正波周期比较 器(参考图1的附图标记203)和负波周期比较器(参照图1的附图标记204)的基准电 压为与正波周期放大电压信号或者负波周期放大电压信号的电压相比具有预定差值的AC 输入电压信号。结果，即使在处理速度或温度发生变化的情况下，也能提供可靠的比较输 出，此外，这种特征可显出如下效果即使在处理速度或温度发生变化的情况下也可以输出 可靠的脱扣线圈驱动信号，以及如下效果由于断路器的异常电流检测可以增强断路操作 (脱扣操作)的可靠性。如图5所示，从正波周期放大电路段输出的正波周期放大电压信号和正波周期基准电压信号的波形特征分别为交流(AC)波形，其中正波周期基准电压信号为正波周期放 大电压信号被分压而具有预定电压差的AC输入电压信号。此外，参考图4，图4为相对于温度和过程变动的全波放大器的操作特性图，在如 结合图1和图2所述的根据本发明的用于断路器的异常电路检测电路中，不管温度和处理 速度的变动，即快速、典型和慢速的生产速度，从全波放大器输出的比较器输入信号(由图 4中的符号C0MP_IN表示，作为正波周期或负波周期放大信号)和比较器基准电压信号(由 图4中的符号C0MP_REF表示，作为正波周期或负波周期基准电压信号)之间的差值具有预 定的差值(参照图4中符号IB χ RB/2+VD所示的预定差值)。在全波放大器的下一级处为 正波周期比较器和负波周期比较器提供了彼此具有预定差值的输入信号和基准电压信号， 从而不管温度和处理速度的变动而允许正波周期比较器和负波周期比较器可靠地提供比 较输出。在图2中，符号BG为从图1的温度补偿恒定电压电路段201提供以驱动第五晶体 管Q5和第六晶体管Q6的偏置电压，而电阻器RB是用于调节流经第五晶体管Q5和第六晶 体管Q6的电流值的电流调节电阻器。在另一方面，如上所述，对于与受检测的电路的交流电流对应的AC输入电压信号 的全波，经过放大的正波周期放大电压信号和负波周期放大电压信号，以及具有与那些放 大信号的电压值不同的预定值的正波周期基准电压信号和负波周期基准电压信号被提供 给正波周期比较器203和负波周期比较器204，分别作为输入电压信号和基准电压信号。在图1中，连接到全波放大器202、205的输出端的正波周期比较器203将全波放 大器202、205提供的正波周期放大电压信号和正波周期基准电压信号进行比较，并在正波 周期放大信号大于或等于正波周期基准电压信号时输出脉冲信号。可通过图5的波形图和图6的波形图来确定操作，图5示出了正波周期放大信号 和正波周期基准电压信号相对于时间的波形变化，所述正波周期放大信号和正波周期基准 电压信号分别为输入到正波周期比较器的比较输入信号和基准信号；图6示出了当图5的 波形中的正波周期放大信号大于或等于正波周期基准电压信号时，从正波周期比较器输出 的脉冲信号的波形。在图5中，可以确定由符号C0MP_mi表示的正波周期比较器(参考图1的附图标 记203)的输入信号的波形代表了交流电流波形，诸如图中所示出的依赖于时间变化的正 弦波，而由符号C0MP_REF1表示的正波周期比较器(参考图1的附图标记203)的基准电压 信号的波形代表了交流电流波形，诸如依赖于时间变化的正弦波。在图5中，正波周期比较 器(参考图1的附图标记203)在一段时间输出如图6所示的脉冲信号，从而由符号C0MP_ INl表示的正波周期比较器(参考图1的附图标记203)的输入信号，即正波周期放大电压 信号大于由符号C0MP_REF1表示的正波周期比较器的基准电压信号的值。在图1中，连接到全波放大器202、205的输出端的负波周期比较器204将全波放 大器202、205提供的正波周期放大电压信号和正波周期基准电压信号进行比较，并在负波 周期放大信号大于或等于负波周期基准电压信号时输出脉冲信号。在图1中，连接到正波周期比较器203和负波周期比较器204的输出端的组合电 路206将从正波周期比较器203输出的脉冲信号和从负波周期比较器204输出的脉冲信号 进行组合，以输出全波组合信号。
在图1中，连接到比较驱动电路段208和比较器208a的第二基准电压生成电路段 209生成基准电压信号，该基准电压信号用于确定对应于受检测的AC输入电流的输入电压 信号的正常或异常，以向比较器208a提供相关基准电压信号。在输出作为从组合电路206输出的脉冲信号的全波组合信号的时间段期间，连接 到组合电路206的输出级的电容器(CH)充电，以提供充电电压。连接到第二基准电压生成电路段209和电容器(CH)的比较驱动电路段208可包 括比较电路段208a和驱动电路段208b。比较驱动电路段208利用比较电路段208a对由 电容器提供的充电电压和由第二基准电压生成电路段209提供的基准电压信号进行比较， 并在充电电压大于或等于基准电压信号时输出用于驱动驱动电路段208b的驱动信号。当 充电电压大于或等于基准电压信号时驱动电路段208b响应来自比较电路段208a的驱动信 号，并最终输出一控制操作断路器到电路断开位置的信号。控制信号接通半导体开关(SCR) 以磁化脱扣线圈300a，由此通过上述的电枢(未示出)触发开关机构300b以被驱动到电路 断开位置(脱扣位置)。结果，开关机构300b被驱动到电路断开位置(脱扣位置)以断开 电路，从而可以保护电力负载设备和电路线不受损害。异常电流检测电路200可进一步包括温度补偿恒定电压电路段201和温度补偿电 流源电路207。温度补偿恒定电压电路段201作为将直流电供应到组成元件的电路，可以构造为 包括恒定电压电路、具有负温度系数的开关元件、电阻器和具有正温度系数的开关元件。温 度补偿恒定电压电路段201可将预定偏置电压BG供应到图2和图3所示的电路中的晶体 管Q5、Q6、Q7、Q8的基级。在组合电路206输出作为脉冲信号的组合信号的同时，连接在电容器CH和组合电 路206之间的温度补偿电流源电路207将温度补偿电流作为充电电流供应到电容器CH中。 以下将结合图3额外描述温度补偿电流源电路207的详细配置和操作，图3是根据本发明 实施例的图1的温度补偿电流源的详细电路图。温度补偿电流源电路可配置为包括电流源IBP、负温度系数电路段QP1、QP2、QP3， 以及正温度系数电路段RP、QP4。温度补偿电流源电路可配置为进一步包括第七晶体管Q7 和第八晶体管Q8，第七晶体管Q7和第八晶体管Q8用于执行开关功能以控制驱动负温度系 数电路段QP1、QP2、QPQ3，以及正温度系数电路段RP、QP4。负温度系数电路段QP1、QP2、QP3可配置有连接在电流源IBP和电容器CH之间具 有负温度系数的晶体管QP1、QP2、QP3。并联连接到负温度系数电路段QP1、QP2、QP3的正温度系数电路段RP、QP4可配置 为包括电阻器RP和具有正温度系数的晶体管QP4。以下将结合图3和图7描述温度补偿电流源电路207的操作。参考图7，流经正温度系数电路段(RP、QP4)的电流示出线性波形，其中，如由符号 M*I_PTC所表示的点线波形示出的其电流值随着温度的增加而增加。相反地，流经负温度系 数电路段QP1、QP2、QP3的电流示出负温度系数，其中，如由符号N*I_NTC所表示的实线波 形示出的其电流值随着温度的增加而减小。此时，供应到电容器CH的温度补偿电流源电路 207的合成输出电流将根据曲线波形供应到电容器CH，如图7中的符号I_CH所示，所述曲 线波形根据温度变化的变化是非常平滑的。
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在另一方面，以下将简要地介绍安装有根据本发明的用于断路器的异常电流检测 电流和包括其的断路器的电力电路的操作。受异常电流检测的电路上的交流电从交流电(AC)电源100流入电力负载侧。因 此，根据本发明的用于断路器的异常电流检测电路和包括所述异常电流检测电路的断路器 (特别是漏电断路器)安装在从AC电源100到负载侧的电路中，并且通过零相位变流器102 检测漏电量。这里，零相位变流器102可包括芯和围绕该芯缠绕的第二线圈，三相电路通过 该芯。当存在泄漏电流时，流经三相电路的电流总和具有非零值，从而感应出由流经三相电 路的合成电流量引起的感应电流，并将其输出到第二线圈。将由零相位变流器102检测并提供的AC漏电信号以通过滤波电路103移除高频 噪声的状态输出，并通过电阻器101转化为AC输入电压信号，并输出到根据本发明的用于 断路器的异常电流检测电路200。对于包括正波周期和负波周期的全波，输入到根据本发明的用于断路器的异常电 流检测电路200中的AC输入电压信号输出正波周期放大信号和正波周期基准电压信号，使 得正波周期放大信号的电压值和正波周期基准电压信号的电压值具有预定的差值，并且输 出负波周期放大信号和负波周期基准电压信号，从而负波周期放大信号的电压值和负波周 期基准电压信号的电压值具有预定的差值。随后，连接到全波放大器202、205的输出端的正波周期比较器203对由全波放大 器202、205提供的正波周期放大电压信号和正波周期基准电压信号进行比较，并且在正波 周期放大信号大于或等于正波周期基准电压信号时输出脉冲信号。同时，连接到全波放大 器202、205的输出端的负波周期比较器204对全波放大器202、205提供的负波周期放大电 压信号和负波周期基准电压信号进行比较，并在负波周期放大信号大于或等于负波周期基 准电压信号时输出脉冲信号。连接到正波周期比较器203和负波周期比较器204的输出端的组合电路206将从 正波周期比较器203输出的脉冲信号和从负波周期比较器204输出的脉冲信号进行组合， 以输出全波组合信号。随后，连接到第二基准电压生成电路段209和电容器(CH)的比较驱动电路段208 利用比较电路段208a对电容器所提供的充电电压和第二基准电压生成电路段209所提供 的基准电压信号进行比较，并在充电电压大于或等于基准电压信号时输出用于驱动驱动电 路段208b的驱动信号。当充电电压大于或等于基准电压信号时，驱动电路段208b响应来 自比较电路段208a的驱动信号，并最终输出一控制操作断路器到电路断开位置的信号。该 控制信号接通半导体开关SCR以磁化脱扣线圈300a，由此通过上述电枢(未示出)触发开 关机构300b以被驱动到电路断开位置(脱扣位置)。结果，开关机构300b被驱动到电路断 开位置(脱扣位置)以断开电路，从而可以保护电力负载设备和电路线不受损害。如上所述，根据本发明的用于断路器的异常电流检测电路相对于温度和处理速度 变动可提供可靠的异常电流检测性能，从而可以获得增强断路器或使用该断路器的漏电断 路器的操作可靠性的效果。根据本发明的用于断路器的异常电流检测电路可包括全波放大器，从而能快速检 测异常电流的生成，而不管输入到变流器中的电流检测信号是否为正波周期或负波周期， 由此获得保护电力负载设备和电路不受损害的效果。
根据本发明的用于断路器的异常电流检测电路，将输入的AC输入电压信号进行 放大以用作比较器的输入电压信号，并且还使用具有与输入到分压器电路中的AC输入电 压信号的电压值不同的预定值的比较器的基准电压信号，由此获得生成断路信号以可靠地 驱动脱扣线圈而不会随过程或温度的变化而敏感变化的效果。根据本发明的用于断路器的异常电流检测电路，在电容器的充电电路中，通过包 括具有负温度系数的电路段和具有正温度系数的电路段的温度补偿电流源电路供应电容 器充电电流，因此，供应了具有负温度系数的电路段和具有正温度系数的电路段的组合输 出电流，该组合输出电流几乎不随温度变化而变化，从而具有确保依赖温度变化的异常电 流检测电路的操作特性更可靠的效果。
权利要求
一种用于断路器的异常电流检测电路，包括全波放大器，其用于放大对应于受检测的全波AC输入电流的交流(AC)输入电压信号，输出正波周期放大电压信号和负波周期放大电压信号，并生成相对于经放大的AC输入电压信号具有预定差值的正波周期基准电压信号和负波周期基准电压信号；正波周期比较器，其连接到全波放大器的输出端，以对全波放大器提供的正波周期放大电压信号和正波周期基准电压信号进行比较，并在正波周期放大电压信号大于或等于正波周期基准电压信号时输出脉冲信号；负波周期比较器，其连接到全波放大器的输出端，以对全波放大器提供的负波周期放大电压信号和负波周期基准电压信号进行比较，并在负波周期放大电压信号大于或等于负波周期基准电压信号时输出脉冲信号；组合电路，其连接到正波周期比较器和负波周期比较器上，以对从正波周期比较器输出的脉冲信号和从负波周期比较器输出的脉冲信号进行组合，从而输出全波组合信号；基准电压生成器，其用于生成基准电压信号以确定对应于受检测的AC输入电流的输入电压信号的正常或异常；电容器，其连接到组合电路的输出级，以在输出从组合电路中输出的脉冲信号的时间段期间充电；以及比较驱动电路段，其连接到基准电压生成器和电容器上，以对电容器提供的充电电压和基准电压生成器提供的基准电压信号进行比较，并在充电电压大于或等于基准电压信号时输出一控制驱动断路器到电路断开位置的信号。
2.如权利要求1所述的用于断路器的异常电流检测电路，其中所述正波周期放大器包括正波周期放大电路段，其用于输入对应于受检测的全波AC输入电流的AC输入电压信 号，并放大输入电压信号的正波周期输入电压信号，以输出正波周期放大电压信号；负波周期放大电路段，其用于放大输入电压信号的负波周期输入电压信号，以输出负 波周期放大电压信号；正波周期基准电压生成电路段，其用于基于输入电压信号的正波周期输入电压信号生 成正波周期基准电压信号；以及负波周期基准电压生成电路段，其用于基于输入电压信号的负波周期输入电压信号生 成负波周期基准电压信号。
3.如权利要求2所述的用于断路器的异常电流检测电路，其中所述正波周期放大电路 段和所述负波周期放大电路段分别包括差分放大电路；以及包括半导体开关和电阻器的电平移动电路。
4.如权利要求2所述的用于断路器的异常电流检测电路，其中所述正波周期基准电压 生成电路段和负波周期基准电压生成电路段分别包括分压器电路段，其具有与从正波周期放大电路段或负波周期放大电路段输出的正波周 期放大信号或负波周期放大信号的电压值不同的预定值。
5.如权利要求4所述的用于断路器的异常电流检测电路，其中所述正波周期基准电压 生成电路段和负波周期基准电压生成电路段交叉地连接到负波周期放大电路段和正波周期放大电路段，由此允许正波周期基准电压生成电路段连接到负波周期放大电路段，并允 许负波周期基准电压生成电路段连接到正波周期放大电路段。
6.如权利要求1所述的用于断路器的异常电流检测电路，进一步包括温度补偿电流源电路，其连接在组合电路的输出级和电容器之间，以在组合电路输出 脉冲信号时将温度补偿电流作为充电电流供应到电容器。
7.如权利要求6所述的用于断路器的异常电流检测电路，其中所述温度补偿电流源单 元包括电流源；负温度系数电路段，其连接在电流源和电容器之间以具有负的温度系数；以及正温度系数电路段，其并联到负温度系数电路段以具有正的温度系数。
8.一种用于断路器的异常电流检测电路，其中受检测的全波AC输入信号被放大并输 出分别作为正周期波和负周期波，且分别与正波周期基准信号和负波周期基准信号进行比 较，并且当经放大并输出的信号大于或等于基准信号时，通过输出脉冲信号而输出用于操 作断路器的控制信号。
全文摘要
本发明公开一种用于断路器的异常电流检测电路，其包括全波放大器；正波周期比较器，用于对正波周期放大电压信号和正波周期基准电压信号进行比较，以输出脉冲信号；负波周期比较器，用于对负波周期放大电压信号和负波周期基准电压信号进行比较，以输出脉冲信号；组合电路，用于对从正波周期比较器和负波周期比较器输出的脉冲信号进行组合，以输出全波组合信号；基准电压生成器，用于生成基准电压信号；以及比较驱动电路段，用于对组合信号和基准电压信号进行比较，以当组合信号大于或等于基准电压信号时输出一控制驱动断路器到电路断开位置的信号。
文档编号H02H3/08GK101924342SQ20101018510
公开日2010年12月22日 申请日期2010年5月20日 优先权日2009年5月21日
发明者宣钟局 申请人:Ls产电株式会社