接地故障电路中断器监控器及接地故障模拟方法_3

文档序号:8432928阅读:来源:国知局
例中,电阻器Rtest2可以具有被选择以提供足以使GFCI控制器130可以使用感应线圈105检测接地故障的集电极电流(例如,15mA等)的值(例如,约200Ω等)。在某些示例中,一旦已经检测到模拟接地故障,GFCI控制器130就可以触发内部时间延迟电路,并且当VAC电压达到诸如30V等的阈值时启用SCR 125的栅极。当SCR 125被启用时,其可以使SCR 125的阳极放电例如到约IV等的电平。
[0042]图6大体地示出了被配置为例如在不断开GFCI检测电路600的负载触点的情况下验证几个GFCI检测电路600部件的运行状况的接地故障电路中断器(GFCI)检测电路600的示例。在一个示例中,当时钟相位(CLK相位)为高时,Vref约为2.1V,在VAC高于IlOV时,第一比较器(Cl) 140可以变高,从而将第一触发器141的输出(Ql)设置为高。当火线处于8V到30V之间时,可控硅整流器(SCR) 125可以被启用,并且第二比较器(C2) 145可以检测SCR 125何时被触发,从而将第二触发器146的输出(Q2)设置为高。在一个示例中,自测脉冲可以触发可以设置通过自测周期锁存的一次通过。
[0043]在一个示例中,GFCI检测电路600可以包括窗口检测器151,该窗口检测器151被配置为当VAC线电压处于正半周期并且在一个或多个阈值之间(例如,在约90V至1V之间或者在一个或多个其它阈值之间)时生成窗口检测脉冲(Win Det) ο在一个示例中,例如,窗口检测脉冲可以是用户可编程的,例如可使用外部电阻器(例如,电阻器R4等)来编程。
[0044]在一个示例中,当图5的示例的SCR 125被启用时,例如,在模拟接地故障测试期间,第二比较器(C2) 145可以输出逻辑高信号。因为在一个示例中窗口检测脉冲(Win Det)为高,因此,第二触发器146的输出(Q2)可以被锁存为逻辑高。在一个示例中,例如,如上面参照图2至图3所描述的,第一触发器141的输出(Ql)可能已经被锁存为逻辑高,因此,可以使用NAND门150来生成自测通过脉冲。
[0045]在一个示例中,自测通过脉冲可以复位自状态周期定时器。在一个示例中,因为螺线管120在60Hz处的阻抗通常可能大于50欧姆,因此小于IA的电流可以流过螺线管120,而该电流在某些示例中不是足以断开负载触点121的电流偏置。
[0046]图7大体地示出了被配置为在无需上电复位(POR)的情况下执行自测操作的接地故障电路中断器(GFCI)应用电路700的示例。GFCI应用电路700包括自测(ST)GFCI监控器135 (例如,快捷半导体公司的FAN4150自测部件)和GFCI控制器130 (例如,快捷半导体公司的FAN4149 GFI控制器)。
[0047]在图2的示例中,如果按下测试开关115,那么可以启动手动自测,并且通过使电容器(C5)通过电阻器(R5)放电来触发ST GFCI监控器135的POR周期。该方案可以允许用户在已经发生假警报的情况下复位寿命结束(EOL)警报。然而,在某些示例中,该方案可能需要双极复位开关,与单极开关相比,该双极复位开关更加昂贵并且需要更宽的空间。
[0048]相反,在一个示例中,GFCI应用电路700可以包括单极测试开关115,该单极测试开关115被配置为当被按下时生成手动自测。然而,在某些示例中,如果电源与VAC输入端断开,则ST GFCI监控器135可以仅检测POR (并且复位该逻辑)。
[0049]当在AC电源的正半周期期间发生正常接地故障时,则GFCI控制器130可以感测接地故障电流并且启用可控硅整流器(SCR) 125。SCR 125可以使阳极电压放电(例如,通常放电到小于3V)。ST GFCI监控器135的SCR测试管脚可以通过连接的二极管(D6)和电阻器(R4)被放电至低电压。正常情况下,在AC电源的正半周期期间,该电压为高(钳位于5.25V) ο ST GFCI监控器135逻辑可以检测到SCR TEST管脚电压在“非”自测周期期间被放电并且可以检测到已经发生正常接地故障。在一个示例中,用于该检测的逻辑电路还可以被配置为在手动接地故障中断器(GFI)测试、螺线管120上的有缺陷的连接(例如,开路)和自动自测周期测试之间进行区分。
[0050]在一个示例中,ST GFCI监控器135可以被配置为例如通过查找特定的检测模式来区分手动自测和断开的螺线管120。在一个示例中,ST GFCI监控器135可以在AC正半周期期间检测到四个连续的SCR高脉冲,并且之后检测到一低SCR。在某些示例中,ST GFCI监控器135可以包括用于在AC正半周期期间检测SCR电压状态的一个或多个置位复位(SR)锁存器以及五位串入并出输出移位寄存器。ST GFCI监控器135可以检测何时四个高状态被一低状态跟随,并且使用所述信息做出决定。在它示例中,可以使用一个或多个其它锁存器或寄存器来检测一个或多个其它数量的状态。
[0051]此外,ST GFCI监控器135可以被配置为在手动测试和自动自测之间进行区分,并且例如如果自动自测周期在进行中,则可以禁用上面讨论的示例的五位移位寄存器的“复位”信号。
[0052]图8A至图1lB大体地示出了诸如图2的示例中所示的GFCI应用电路200之类的接地故障电路中断器(GFCI)应用电路的有效螺线管、无效螺线管、模拟接地故障和无效可控硅整流器(SCR)的模拟结果的示例。
[0053]图8A大体地示出了针对正常运行的螺线管测试的模拟结果800的示例。在一个示例中,可以在AC电压的正半周期期间检查可控硅整流器(SCR)的阳极电压。在一个示例中,比较器(Cl)可以检测到SCR的阳极电压大于阈值(例如,IlOV等)。
[0054]图8B大体地示出了模拟结果801的示例,包括图8A中所示的模拟结果800的一部分的分解图。
[0055]图9大体地示出了针对不运行的螺线管测试的模拟结果900的示例。在一个示例中,在ST_Cycle处,检测逻辑(例如,诸如图3的示例中所示的接地故障电路中断器(GFCI)检测电路300之类的GFCI检测电路的逻辑)可能要求自测在某一数量的时钟周期(例如,4个时钟周期)内通过,或者可以生成或锁存寿命结束(EOL)信号或警报。在一个示例中,可以在正半周期期间检查可控硅整流器(SCR)的阳极电压,并且比较器(Cl)可能从未使第一触发器的输出(Ql)锁存高。
[0056]图1OA大体地示出了模拟接地故障的模拟结果1000的示例。在一个示例中,模拟接地故障可以测试如图2的示例中所示的那些可控硅整流器(SCR)、接地故障电路中断器(GFCI)控制器、感应线圈等的正常运行状况。在一个示例中,SCR可以在负半周期期间触发,并且比较器(C2)可以检测到放电的SCR阳极电压。
[0057]图1OB大体地示出了模拟结果1001的示例,包括图1OA中所示的模拟结果1000的一部分的分解图。
[0058]图11大体地示出了无效可控硅整流器(SCR)、接地故障电路中断器(GFCI)控制器或感应线圈的模拟结果1100的示例。在一个示例中,在SCR测试期间,可以偏置SCR阳极电压,并且检测逻辑(例如,图3的示例中所示的GFCI检测电路300的逻辑)可以检测SCR是否触发。如果SCR测试未在阈值数量的时钟周期(例如,4个时钟周期等)内通过,那么可以生成并且在某些示例中锁存寿命结束(EOL)信号或警报。
[0059]图12A至图13B大体地示出了诸如图5的示例中所示的GFCI应用电路500之类的接地故障电路中断器(GFCI)应用电路的模拟接地故障和无效可控硅整流器(SCR)的模拟结果的示例。
[0060]图12A大体地示出了模拟接地故障的模拟结果1200的示例。在一个示例中,模拟接地故障可以测试可控硅整流器(SCR)、接地故障电路中断器(GFCI)控制器、感应线圈或如图5的示例中所示的部件之类的一个或多个其它部件等的正常运行状况。在一个示例中,SCR可以在正半周期结束时触发,例如,当SCR阳极电压约为30V并且正在下降(例如,电流不足以断开负载触点)时触发。
[0061]图12B大体地示出了模拟结果1201的示例,包括图12A中所示的模拟结果1200的一部分的分解图。
[0062]图13A大体地示出了无效可控硅整流器(SCR)、接地故障电路中断器(GFCI)控制器或感应线圈的模拟结果1300的示例。在一个示例中,在SCR测试期间,可以在正半周期结束时触发SCR。如果SCR测试未在阈值数量的时钟周期(例如,4个时钟周期)内通过,那么可以生成并且在某些示例中锁存寿命结束(EOL)信号或警报。在一个示例中,无效SCR在正半周期结束时不会使SCR阳极电压放电。
[0063]图13B大体地示出了模拟结果1301的示例,包括图13A中所示的模拟结果1300的一部分的分解图。
[0064]补充注释&示例
[0065]在示例I中,系统可以包括自测(ST)接地故障电路中断器(GFCI)监控器,其被配置为在从AC电源的第一周期的前半周期开始并延伸到AC电源的第一周期的后半周期的时段,生成模拟接地故障,并且检测对模拟接地故障的响应,其中,AC电源的第一周期的前半周期先于AC电源的第一周期的后半周期。
[0066]在示例2中,示例I的ST GFCI监控器可以可选择地被配置为在不中断供给负载的AC电源的情况下生成所述模拟接地故障以测试半导体开关的运行状况,所述半导体开关被配置为可选择地控制所述AC功率与所述负载的连接或断开。
[0067]在示例3中,示例I至2中的任意一个或多个的半导体开关可选择地包括可控硅整流器(SCR),并且示例I至2中的任意一个或多个的ST GFCI监控器被可选择
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