用于监控并响应于电子电路断路器内的电源和/或检测电路故障的装置和方法
【专利说明】用于监控并响应于电子电路断路器内的电源和/或检测电路故障的装置和方法
[0001]相关申请
本申请要求于2014年11月17日提交的并且题为“Method And Apparatus To MonitorPower Supply And IC Or ASIC Failure In Ground Fault Or Arc Fault CircuitInterrupters Or Dual Funct1n Interrupters”(用于监控在接地错误或电弧错误电路断续器或双功能断续器中的电源和IC或ASIC故障的方法和装置)的美国临时专利申请号62/080,481的权益，其公开由此以其整体通过引用并入本文中以用于所有目的。
技术领域
[0002]本发明一般涉及电子电路断路器，并且更具体地，涉及监控并响应于电子电路断路器内的电源和/或检测电路故障。
【背景技术】
[0003]电子电路断路器可以被用在一些电气系统中以保护被耦合到电力源的电路免于一个或多个错误情况。一类电子电路断路器可以是接地错误电路断续器(GFCI)。GFCI可以被用于防止电击危险并且典型地被用在诸如浴室和/或厨房中的邻近于水的电路中。另一类电子电路断路器可以是电弧错误电路断续器(AFCI)。AFCI可以在检测到电路内的电弧放电情况时中断到电路的电力。GFCI和AFCI还可以检测诸如例如持续的过电流和/或短路错误情况等的其它错误情况。第三类电子电路断路器可以被称作结合了 GFCI和AFCI的双功能电路断路器。当感测到错误情况时，可以激活电子电路断路器内的跳闸机构以中断从电力源到所保护的电路的电流流动。
[0004]电子电路断路器可以包括可以将从电力源接收的大的AC电压(例如120VAC)转换成低的DC电压的内部电源。低的DC电压可以被用于为电子电路断路器内的各种电路提供电力。所述各种电路可以包括执行例如接地错误和/或电弧错误检测的集成电路(IC)和/或专用集成电路(ASIC)。然而，如果电子电路断路器内的电源或检测电路出故障(由于例如静电放电(ESD)、功率骤增或闭锁情况)，那么可能危及电子电路断路器的错误检测能力。这可能导致危险的情况，其中错误情况可能在电路中发生，但是由于电子电路断路器可能不能检测并响应于该错误情况所以电路可能保持通电。
[0005]为了帮助避免这样的危险情形，一些已知的电子电路断路器可以包括手动测试特征，其中可以手动地按压通常位于设备的表面上的按下测试(PTT)按钮以检查电子电路断路器正在正确地运行。然而，因为这样的手动测试可能不被执行，所以其它已知的电子电路断路器可以使用自动自测试或监控特征。这样的特征可以(例如)每两或三小时自动检查电子电路断路器的功能。但是如果内部电源出故障，那么自动自测试或监控特征也可能出故障，再一次导致其中错误情况可能发生而电路可能保持通电的危险情形。
[0006]因此，存在针对监控并响应于电子电路断路器内的电源和/或检测电路故障的装置和方法的需求。
【发明内容】
[0007]依照一方面，提供了一种电子电路断路器，其包括被配置成打开和闭合电力源和电路之间的电流通路的跳闸开关；被配置成检测并响应于电路中的错误情况的检测电路，所述检测电路被配置成通过使得所述跳闸开关打开电力源和电路之间的电流通路而响应于错误情况；被配置成将从电力源接收的AC电压转换成第一DC电压的电源，所述电源将所述第一 DC电压提供到所述检测电路；以及被配置成监控并响应于电子电路断路器内的电源或检测电路故障的监控电路，其中所述监控电路被配置成通过使得所述跳闸开关打开电力源和电路之间的电流通路而响应于电源或检测电路故障。
[0008]依照另一方面，提供了一种安装电子电路断路器的方法，所述电子电路断路器被配置成监控并响应于电子电路断路器内的电源和/或检测电路故障。所述方法包括将跳闸开关电耦合到源端子和负载端子之间，所述跳闸开关被配置成打开和闭合所述源端子和所述负载端子之间的电力线中的电流通路；将电源的输入电耦合到所述电力线，所述电源被配置成将AC电压转换成第一 DC电压并且包含第一DC电压输出；将检测电路电耦合到所述第一 DC电压输出，所述检测电路包含第二 DC电压输出；以及将监控电路电耦合到所述电源输入并电耦合到所述第二 DC电压输出，其中所述监控电路被配置成通过使得所述跳闸开关打开所述源端子和所述负载端子之间的电流通路而响应于电源或检测电路故障。
[0009]依照进一步的方面，提供了一种检测并响应于电子电路断路器内的电源和/或检测电路故障的方法。所述方法包括监控所述电子电路断路器内的DC电压，并通过使得跳闸开关打开电子电路断路器的源端子和负载端子之间的电流通路而响应于DC电压下降到低于预确定的电压电平。
[0010]还有本发明的其它方面、特征以及优势可以从以下的详细描述中显而易见，其中描述并图解了包括预期用于实现本发明的最佳模式的多个示例实施例和实施方式。本发明还可以包括其它和不同的实施例，并且可以在各种方面修改其若干细节，所有的这些都不脱离本发明的范围。相应地，附图和描述将被视为本质上是说明性的，而不是视为限制性的。本发明覆盖本文所公开的方面的所有的修改、等同物和替代物。
【附图说明】
[0011]本领域技术人员将理解的是，下面描述的附图仅用于说明性的目的。所述附图并不必然按比例绘制，并且附图不意指以任何方式限制本公开的范围。
[0012]图1A图解了依照实施例的第一电子电路断路器的示意性电路图。
[0013]图1B图解了依照实施例的第二电子电路断路器的示意性电路图。
[0014]图2图解了依照实施例的第三电子电路断路器的示意性电路图。
[0015]图3图解了依照实施例的安装电子电路断路器的方法的流程图，所述电子电路断路器被配置成监控并响应于电子电路断路器内的电源和/或检测电路故障。
[0016]图4图解了依照实施例的监控并响应于电子电路断路器内的电源和/或检测电路故障的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0017]现在将详细地参考附图中图解的本公开的示例实施例。在任何可能的情况下，将遍及附图使用相同的参考标号以指示相同的或相似的部分。
[0018]可以通过本发明的一个或多个实施例克服一些电子电路断路器的前述不足。在一个方面中，电子电路断路器可以包括被配置成监控电子电路断路器内的电源和/或检测电路的运行模式的监控电路。电源可以提供DC电压为检测电路和/或电子电路断路器的其它电子元件供电。可以将监控电路制作为集成电路(1C)，并且在一些实施例中，监控电路可以监控从检测电路输出的内部调节的DC电压，检测电路其自身可以是IC或专用集成电路(ASIC)0如果电源或检测电路出故障，那么监控电路可以在检测电路的所监控的DC电压输出处检测到电压损耗并可以通过激活电子电路断路器的跳闸机构来作出响应。在一些实施例中可以通过将来自电力源的电压(例如，120VAC)电耦合到电子电路断路器内的SCR (娃可控整流器)或TRIAC (用于交流电的三极管)的栅极以使跳闸机构的跳闸螺线管或电磁铁通电来激活跳闸机构。激活跳闸机构可以中断从电力源到由电子电路断路器保护的电路的电流流动。因此监控电路可以防止危险情况发生，其中错误情况发生，而由于电源和/或检测电路故障所以电子电路断路器可能不能作出响应，其可能使得电路被危险地通电。
[0019]在其它方面中，如将与图1A-4相关地在下面更详细地解释的那样，提供了监控并响应于电子电路断路器内的电源和/或检测电路故障的方法。
[0020]图1A图解了依照一个或多个实施例的电子电路断路器100A。电子电路断路器100A可以是被耦合在AC电力源和电路(在图1A中分别被标注为“源(SOURCE)”和“负载(LOAD)”)之间的接地错误电路断续器(GFCI)。源可以提供例如120VAC，以及负载可以是包括例如一个或多个设备、照明固定设备、和/或其它电气器材的电路。在一些实施例中，源可以提供其它AC电压值。
[0021]电子电路断路器100A可以包括电流互感器102、跳闸机构104、SCR (硅可控整流器)108以及检测电路110a，其可以被制造作为ASIC或ASIC的部分。检测电路IlOa可以被配置成检测接地错误和/或可替代地或附加地检测诸如例如电弧错误、过电流和/或短路的其它类型的错误情况。电流互感器102可以被耦合到电力线112和中性线114。跳闸机构104可以包括跳闸开关105和跳闸螺线管106，其中跳闸开关105可以被配置成将AC电力经由电力线112从源到负载电耦合和解耦(即，跳闸开关105可以被配置成打开和闭合源和负载之间的电力线112中的电流通路)。在正常运行期间(即，没有检测到错误情况的情况下)，可以闭合跳闸开关105，将源电耦合到负载。
[0022]电流互感器102可以被配置成感测电力线112和中性线114之间的电流失衡。电流失衡可以指示错误情况。感测到的电流失衡可以被电耦合到检测电路110a，在那里电流失衡可以被放大并在错误电路116处被与预确定的值进行比较。如果电流失衡超过预确定的值，则可以在跳闸引脚118处从检测电路IlOa输出跳闸信号。可以经由电阻器120将跳闸信号电耦合到SCR108的栅极，使得SCR108接通(S卩，传导电流)。在一些实施例中，电阻器120可以是大约4.02千欧，但是可替代地可以具有其它适当的值。SCR108可以是具有足以给跳闸螺线管106通电的额定电流的表面安装设备，并且可以具有200微安的最大栅极触发电流。在一些实施例中，SCR108可以是例如由伊利诺斯州芝加哥的Littlefuse公司制造的零件N0.S6X8BSRP。可以使用其它适当的SCR代替。当由SCR108通电时，跳闸螺线