专利名称：吸收电磁干扰的插头和电源插座的制作方法
技术领域：
本发明涉及作为向电装置提供电源的接口的插头和电源插座，具体涉及包含用于吸收电磁干扰(EMI)的接地检查电路以及防短路电路的插头和电源插座。
在一个插头有两个接线端的情况下，一个接线端接地，另一个接线端流过交流(AC)电流。在一个插头有三个接线端的情况下，一个接线端接地，另两个接线端流过AC电流。
然而，现有的用于插入插头的电源插座的接线端没有显示接地端标志和AC电流端标志，因此，可能使电源插座的接地端和插头的AC电流端连接而形成短路，使电装置将变得不稳定，并且可能使用户受到伤害。
本发明的另一个目的是提供用于吸收EMI的电源插座，它检查电源插座的接线端和插头的接线端是否匹配，从而防止短路。
在本发明的一个方面，插头包括安装在电装置中的用于限制短路的短路截止电路，包括一个具有接地端的截止电容；用于接收AC电流并向电装置提供电能的第一插头接线端；连接到短路截止电路的截止电容的另一端的第二插头接线端。
在本发明的另一方面，插头包括安装在插头中用来限制短路电流并包括一个截止电容的短路截止电路；用来接收AC电流并通过导线向电装置提供电能的第一插头接线端；连接到短路截止电路的截止电容的另一端的第二插头接线端；缠绕在连接到第一和第二插头接线端的导线以消除电磁干扰(EMI)的屏蔽线，屏蔽线的一端连接到第二插头接线端的另一端，另一端接地。
在本发明的又一个方面，插头包括分别连接到电源插座的接线端的第一和第二插头接线端，用于向使用AC电流的装置提供电能；连接到电源插座的接地端并接地的第三插头接线端，用于消除电磁干扰(EMI)；包括截止电容的短路截止电路，截止电容的一端连接到第二插头接线端，另一端连接到第三插头接线端。
在本发明的还有一个方面，电源插座包括连接到插头的接地端的电源插座接地端，用来消除流向电装置的EMI；用来通过插头向电装置提供来自外部电源的AC电流的第一和第二电源插座接线端，它们的一端连接到外部电源的中性线或接地线；用来检查第一和第二电源插座接线端中的一个接线端是否连接到外部电源的接地线或中性线的接地检查电路，该电路包括一端连接到第一电源插座接线端的发光装置；以及连接到发光装置的另一端和人体的接触端。
图1示出了根据本发明第一较佳实施例的包含接地检查电路和短路截止电路的插头；图2示出了根据本发明第二较佳实施例的包含接地检查电路和短路截止电路的插头；
图3示出了根据本发明第三较佳实施例的包含接地检查电路和短路截止电路的插头；图4示出了根据本发明的一个较佳实施例的包含接地检查电路和短路截止电路的电源插座；图5(a)示出了根据本发明的一个较佳实施例的处于关闭状态的电源插座开关；图5(b)示出了根据本发明的一个较佳实施例的处于打开状态的电源插座开关；图5(c)示出了根据本发明的一个较佳实施例的电源插座开关和电源插座接地端之间的关系；和图6(a)和6(b)示出了使用根据本发明一个较佳实施例的电源插座的示范性的多接头。
图1示出了根据本发明第一较佳实施例的包含接地检查电路和电路截止电路的插头的构造。如图所示，插头包括一个短路截止电路10、一个第一插头接线端11、一个第二插头接线端12和一个接地检查电路13。
在这种情况下，第一插头接线端11流过AC电流，第二插头接线端12连接到中性线。
在短路截止电路10中，一个截止电容10-1和一个放电电阻10-3并行连接，并且它们的一端接地。当出现短路时，短路电流流过截止电容10-1和放电电阻10-3的另一端，截止电容10-1减小了短路电流的幅度，以截止短路电流。流过电容的短路电流和预定时间内电压的变化成正比，公式1给出了电容的电容值。因此，当选择了一个小电容值的电容时，短路电流的幅度就能被减小。放电电阻10-3释放电容中剩余的电荷。
公式1i=C·dvdt]]>这里“i”代表短路电流，“C”表示电容的电容值，“dt”表示时间变化，“dv”表示电压变化。在这种情况下，短路截止电路10安装在一个电装置中。
第一插头接线端11接收AC电流并通过导线向电装置提供电能，第二插头接线端12连接到截止电容10-1和放电电阻10-3的另一端。
因此，当电源插座的接地端和第二插头接线端12连接时，没有电流流过短路截止电路10，但是当电源插座的AC电流端和第二插头接线端12连接时，出现了短路，在短路截止电路10中产生了短路电流，如上所述，因为截止电容10-1的电容值，短路电流的幅度被减小。
接地检查电路13检查电源插座的接地端和第二插头接线端12是否正确连接，接地检查电路13包括一个保护电阻13-1、一个氖灯13-3和一个接触端13-5。保护电阻13-1的一端连接到第二插头接线端12，另一端连接到氖灯13-3的一端，氖灯13-3的另一端连接到接触端13-5。
在上述接地检查电路13中，当电源插座的接地端连接到第二插头接线端12并且接触端13-5连接到诸如手的人体时，没有电流流过，因此，氖灯13-3没有打开，从而指示电源插座和插头连接适当。
然而，当电源插座的AC电流端和第二插头接线端12连接并且接触端13-5连接到人体时，交流电流经氖灯13-3，因此氖灯打开，从而指示电源插座和插头连接不适当。
参考图1，下面说明根据本发明第一较佳实施例的插头的工作原理。
当用户手持插头外壳时，用户自然而然地连接到接触端13-5，然后用户将插头插入到电源插座。如果电源插座的接地端和插头的第二插头接线端12连接，电源插座的接地端、氖灯13-3、接触端13-5以及人体将因此接地，形成诸如接地状态的等电势，氖灯13-3没有打开。
因此，AC电流通过插头的第一插头接线端11流到电装置，在这种情况下，没有电流流过连接到第二插头接线端12的短路截止电路10的截止电容10-1。
因此，电路截止电路10安装在电装置中，并连接到将使用的电装置的接地端。
如果插头的第二插头接线端12连接到电源插座的AC电流端并且用户的手连接到接触端13-5，第二插头接线端12、氖灯13-3、接触端13-5、用户的手均和地连接，因此，AC电流流过氖灯13-3，氖灯打开，这样用户将发现连接错误。
同时，通过电源插座提供的AC电流流过第二插头接线端12和短路截止电容10-1，并减小了短路电流的幅度，从而防止出现事故。
如上所述，在电装置中产生的EMI能通过接地而消除，由接地引起的短时事故的危险能被预先警告，短路电流得到抑制，这样用户能安全地使用插头。
图2示出了根据本发明第二较佳实施例的包含接地检查电路13和短路截止电路10的插头的构造。如图所示，插头包含一个短路截止电路10、一个第一插头接线端11、一个第二插头接线端12、一个接地检查电路13和一条屏蔽线14。
由于第一插头接线端11、第二插头接线端12和接地检查电路13和本发明第一较佳实施例中相同，因此不再对其进行详细说明。
由铝或铜制成的屏蔽线14缠绕导线并接地，以消除EMI。
短路截止电路10的构造和第一较佳实施例基本相同，所不同的是截止电容10-1和放电电阻10-3的一端连接到第二插头接线端12，它们的另一端连接到屏蔽线14。在这种情况下，和第一较佳实施例不同，短路截止电路10安装在插头中。也可以和第一较佳实施例中相同，第二插头接线端12和屏蔽线14相互连接，短路截止电路10安装在和屏蔽线14连接的电装置中。
接下来说明本发明第二较佳实施例的工作原理。
第二较佳实施例的工作原理基本上和第一较佳实施例基本相同，所不同的是在第二较佳实施例中是通过屏蔽线14接地，在这个过程中，当电源插座的AC电流端连接到第二插头接线端12时，交流电流流过氖灯13-3、接触端13-5和人体并接地，以打开氖灯，当短路时，流向短路电容10-1的短路电流被极大地减少，并通过屏蔽线14耗尽。
图3示出了根据本发明第三较佳实施例的包含接地检查电路13和短路截止电路10的插头的构造。如图所示，插头包括一个第一插头接线端11、一个第二插头接线端12、一个第三插头接线端15、一个短路截止电路10和一个接地检查电路13。
第一和第二插头接线端11和12连接到给电装置提供交流电的电源插座的一端。
第三插头接线端15连接到电源插座的接地端，以消除EMI。
在短路截止电路10中，截止电容10-1和放电电阻10-3和第一较佳实施例中一样并行连接，并安装在插头中，截止电容10-1和放电电阻10-3都有一端连接到第二插头接线端12，它们的另一端连接到第三插头接线端15。它们的工作原理和第一较佳实施例中相同，这里不再进行详细说明。
接地检查电路13的构造和工作原理与第一较佳实施例中相同，这里不再进行详细说明。
第一到第三较佳实施例的放电电阻10-3消除了截止电容10-1中的剩余电荷。
如上所述，插头防止了在为了消除EMI而进行接地的过程中产生的短路问题。
图4示出了包含接地检查电路和短路截止电路的电源插座。如图所示，电源插座包含第一和第二电源插座接地端110a和110b、第一和第二电源插座接线端111和112、短路截止电路113、接地检查电路114、开关115和噪声消除器116。
第一和第二电源插座接地端110a和110b连接到插头的接地端，这样可以消除流向电装置的EMI。
第一和第二电源插座接线端111和112通过插头将来自外部电源的交流电提供给电装置或电机器，第一和第二电源插座接线端中的一个连接到外部电源的中性线或者接地线。
在短路截止电路113中，短路电容113-1和放电电阻113-3并行连接，截止电容113-1和放电电阻113-3的一端连接到第二电源插座接地端110b，另一端连接到第一电源插座接线端111。
当出现短路时，短路电流通过短路截止电路113中的截止电容113-1和放电电阻113-3流向电源插座接线端110，截止电容113-1减小短路电流的大小，以截止短路电流。
如果根据本发明的电源插座的第一电源插座接线端111连接到外部电源的中性线或接地线，并和电装置或电机器的插头的接地端结合在一起，由于第一电源插座接线端111和插头的该端是等电势，不会出现短路电流。
然而，如果第一电源插座接线端111连接到从外部电源提供交流电的那一端，并连接到电装置或电机器的插头的接地端，第一电源插座接线端111和插头的该端将短路。
在这种情况下，短路电流流经截止电容113-1，如前面的公式所表示的那样，流向截止电容113-1的短路电流和预定时间内电容的电压值和电容值的变化成正比。因此，当为电容选择了小电容值时，可以减小短路电流。
放电电阻113-3消除电容中的剩余电荷。
接地检查电路114检查第一和第二电源插座接线端111和112中的哪一端连接到外部电源的接地线或中性线，接地检查电路114包含一个保护电阻114-1、一个氖灯114-3和一个接触端114-5。
在这种情况下，保护电阻114-1的一端连接到第一电源插座接线端111，氖灯114-3的一端连接到保护电阻114-1的另一端，氖灯114-3的另一端连接到接触端114-5。
在上述构造的接地检查电路114中，当第一电源插座接线端111连接到外部电源的中性线或接地线并且接触端连接到诸如手的人体时，中性线或接地线、第一电源插座接线端111、接触端114-5、人体和地成为等电势，没有交流电流过，因此氖灯没有打开。因此，用户发现第一电源插座接线端111连接到外部电源的中性线或接地线。
当第一电源插座接线端111连接到提供外部电源的交流电的那一端并且接触端连接到诸如手的人体时，交流电流向提供外部电源的交流电的那一端，第一电源插座接线端111、接触端、人体和地不是等电势，因此氖灯打开。由此，用户发现第一电源插座接线端111连接到交流电提供端，用户可以正确地连接电装置或电机器的插头。
在这种情况下，保护电阻114-1使用大阻值的电阻，以降低提供给人体和氖灯的电压。
当插头没有插入时，开关115断开第一和第二电源插座接线端110a和110b，当插头插入时，连接第一和第二电源插座接线端110a和110b。
在现有的电源插座中，第一和第二电源插座接地端110a和110b总是连接在一起，而且当插头没有插入时，现有的电源插座是伸出来的，以连接到插头的接地端，因此，当现有的电源插座接地端和交流电提供端连接时，它们将形成短路，并可能形成电击。因此，当插头没有插入时，根据本发明的用于电源插座的开关是打开的，并防止通过伸出的第二电源插座接地端110b的短路问题，当插头插入时进行原来的接地功能。
为了进行这种操作，根据本发明的用于电源插座的开关115包括一个以非导体制成的安全旋转盖115-1、支撑弹簧115-3、接地弹簧115-5、导体制成的接地端连接柱115-7以及导体制成的弹簧接触端115-9。
图5(a)示出了关闭的开关115。如图所示，当没有东西插入到和第一及第二电源插座接线端111和112相连的空腔时，安全旋转盖115-1覆盖空腔，并且由于在这种情况下接地弹簧115-5和接地端连接柱115-7没有连接，第一和第二电源插座接地端110a和110b没有连接。
在图5(b)中，当插入了插头的两个接线端时，旋转安全旋转盖115-1，支撑弹簧115-3和接地弹簧115-5被压缩。在这种情况下，支撑弹簧115-3由非导体支撑，接地弹簧115-5电连接到接地端连接柱115-7和弹簧接触端115-9。如图5(c)所示，接地端连接柱115-7从而连接到第一电源插座接地端110a，弹簧接触端115-9还连接到截止电容113-1的一端。
因此，当插头没有插入时，开关115防止了流向伸出的第一电源插座接地端110a的交流电形成短路电路的问题。
噪声消除器116包括一个连接到第一和第二电源插座接线端111和112的电容，它过滤并消除包含在交流电中的噪声。
图6(a)示出了使用根据本发明的一个较佳实施例的电源插座的示范性的200～250V多接头，图6(b)示出了使用根据本发明的一个较佳实施例的电源插座的示范性的100～120V多插头电源条。如图6(a)和6(b)所示，多个第一电源插座接线端111电连接，多个第二电源插座接线端112电连接，多个电源插座接地端110电连接。同时，放电电阻113-3和截止电容113-1的第一端连接到接地端，第二接线端连接到第一电源插座接线端111，接地检查电路114的一端连接到第一电源插座接线端111。
如上所述，本发明能消除EMI，防止在EMI消除过程中可能产生的短路问题，并检查电源插座和插头之间的连接状态。
虽然通过目前认为具有最佳可行性和最佳的实施例说明了本发明，但是可以理解，本发明并不局限于所公开的实施例，而是相反，它覆盖了在附加权利要求的精神和范围内包括的各种修改和等价替换。
权利要求
1.一种插头，包括安装在电装置中用于限制短路电流的短路截止电路，包括一个具有接地端的截止电容；用于接收交流电并向电装置提供电能的第一插头接线端；和连接到短路截止电路的截止电容的另一端的第二插头接线端。
2.根据权利要求1所述的插头，进一步包含并行连接到截止电容的用来消除截止电容中的剩余电荷的放电电阻，放电电阻的接地端连接到截止电容的接地端，另一端连接到第二插头接线端。
3.根据权利要求1所述的插头，进一步包含用来检查电源插座的接地端是否正确连接到第二插头接线端的接地检查电路，该电路包括一端连接到第二插头接线端的发光装置；以及连接到发光装置的另一端和人体的接触端。
4.根据权利要求3所述的插头，进一步包含用来保护发光装置并降低提供到人体的电压的保护电阻，保护电阻的一端连接到第二插头接线端，另一端连接到发光装置的一端。
5.一种插头，包括安装在插头中用来限制短路电流的包括截止电容的短路截止电路；用于接收交流电并通过导线向电装置提供电能的第一插头接线端；连接到短路截止电路的截止电容的另一端的第二插头接线端；和缠绕在连接到第一和第二插头接线端的导线以消除电磁干扰(EMI)的屏蔽线，屏蔽线的一端连接到第二插头接线端的另一端，另一端接地。
6.根据权利要求5所述的插头，进一步包含并行连接到截止电容的用来消除截止电容中的剩余电荷的放电电阻，放电电阻的一端连接到第二插头接线端，另一端连接到屏蔽线，同时截止电容的一端连接到第二插头接线端，另一端连接到屏蔽线。
7.根据权利要求5所述的插头，其中第二插头接线端和屏蔽线的一端连接，截止电容的一端连接到屏蔽线的另一端，截止电容的另一端接地。
8.根据权利要求5至7中任何一项所述的插头，进一步包含用来检查电源插座的接地端是否正确连接到第二插头接线端的接地检查电路，该电路包括一端连接到第二插头接线端的发光装置；以及连接到发光装置的另一端和人体的接触端。
9.一种插头，包括分别连接到电源插座的接线端的第一和第二插头接线端，用于向使用交流电的装置提供电能；连接到电源插座的接地端并接地的第三插头接线端，用于消除电磁干扰(EMI)；和包括截止电容的短路截止电路，截止电容的一端连接到第二插头接线端，另一端连接到第三插头接线端。
10.根据权利要求9所述的插头，进一步包含用来检查电源插座的接地端是否正确连接到第二插头接线端的接地检查电路，该电路包括一端连接到第二插头接线端的发光装置；以及连接到发光装置的另一端和人体的接触端。
11.根据权利要求9所述的插头，进一步包含并行连接到截止电容的用来消除截止电容中的剩余电荷的放电电阻，放电电阻的一端连接到第二插头接线端，另一端连接到第三插头接线端，同时截止电容的一端连接到第二插头接线端，另一端连接到第三插头接线端。
12.一种电源插座，包括连接到插头的接地端的电源插座接地端，用来消除流向电装置的EMI；用来通过插头向电装置提供来自外部电源的交流电的第一和第二电源插座接线端，它们的一端连接到外部电源的中性线或接地线；和用来检查第一和第二电源插座接线端中的一个接线端是否连接到外部电源的接地线或中性线的接地检查电路，该电路包括一端连接到第一电源插座接线端的发光装置；以及连接到发光装置的另一端和人体的接触端。
13.根据权利要求12所述的电源插座，进一步包含用来控制短路电流的短路截止电路，该电路包含一个一端连接到电源插座接地端、另一端连接到第一电源插座接线端的截止电容。
14.根据权利要求13所述的电源插座，其中短路截止电路进一步包括并行连接到截止电容的用来消除截止电容中的剩余电荷的放电电阻。
15.根据权利要求12所述的电源插座，其中接地检查电路进一步包括一个用来控制通过接触端提供到人体的电压的保护电阻。
16.根据权利要求13所述的电源插座，其中电源插座接地端包含第一和第二电源插座接地端，电源插座进一步包含一个开关，开关用来在插头没有插入时断开第一和第二电源插座接地端，在插头插入时连接第一和第二电源插座接地端。
17.根据权利要求16所述的电源插座，进一步包含一个开关，该开关包含用来覆盖连接到第一和第二电源插座接线端的空腔的安全旋转盖；用来当安全旋转盖旋转和移动时将安全旋转盖还原到初始位置的支撑弹簧；当安全旋转盖旋转时连接到电源插座接地端的接地端连接柱；用来当安全旋转盖旋转时电连接接地端连接柱和截止电容的一端的弹簧接触端；和用来当安全旋转盖旋转时电连接接地端连接柱和截止电容的接地弹簧。
18.根据权利要求12或13所述的电源插座，其中多个第一电源插座接线柱电连接，多个第二电源插座接线端电连接，多个电源插座接地端电连接，电源插座接地端的一端连接到截止电容的一端，另一端连接到第一电源插座接线端，接地检查电路的一端连接到第一电源插座接线端。
全文摘要
本发明公开了一种插头，包括安装在电装置中用来限制短路电流的短路截止电路，包括具有接地的第一接线端的截止电容；用于接收交流电并通过导线向电装置提供电能的第一插头接线端；连接到截止电容的第二接线端的第二插头接线端；用来检查电源插座的接地端和第二插头接线端之间的连接状态的接地检查电路，该电路包括一端连接到第二插头接线端的发光装置、连接到第二插头接线端的第二接线端以及连接到发光装置的第二接线端并可连接到人体的接触端。因此，这种插座可以通过接地消除EMI，防止出现短路状态，并检查电源插座和插头的连接状态。
文档编号H01R13/719GK1461505SQ01816019
公开日2003年12月10日 申请日期2001年8月31日 优先权日2000年8月31日
发明者张基权 申请人:张基权