專利名稱：具有壽命終止保護(hù)功能的接地故障斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種接地故障斷路器。更具體地說，本發(fā)明涉及一種具有壽命終止保護(hù)功能的接地故障斷路器。
背景技術(shù)：
隨著家用電器的使用的不斷增加，人們需要他們室內(nèi)安裝的插座能夠在被意外觸摸到或者其它接地故障條件發(fā)生時(shí)，保護(hù)人們不受到嚴(yán)重
傷害。因此，接地故障斷路器("GFCI器件")設(shè)計(jì)用于在檢測到在交流("AC")負(fù)載處發(fā)生的接地故障條件時(shí)切斷電連續(xù)性。
包括插座的許多電氣接線器件具有可連接至電源的線路側(cè)、可連接至一個(gè)或多個(gè)負(fù)載的負(fù)載側(cè)、以及位于線路側(cè)和負(fù)載側(cè)之間的至少一個(gè)導(dǎo)電通路。當(dāng)人不小心同時(shí)接觸到AC負(fù)載的線路側(cè)以及地時(shí)，由于人體形成了供電流流通的另一導(dǎo)電通路，因此可能會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的傷害。對電氣接線器件來說，非常希望其能夠在接地故障條件發(fā)生時(shí)斷開供給如家用器件和消費(fèi)性電子產(chǎn)品之類的各種負(fù)載的電源。
通過采用互感器檢測在電源的相(還被稱為"火(hot)")導(dǎo)電通路與中性導(dǎo)電通路中流通的電流之間的不平衡，GFCI器件能夠檢測接地故障條件并斷開電源。當(dāng)電流經(jīng)由如人體之類的另一通路而轉(zhuǎn)移至地時(shí)，發(fā)生接地故障條件，這導(dǎo)致了在相導(dǎo)體與中性導(dǎo)體中流通的電流之間的不平衡。當(dāng)檢測到接地故障條件時(shí)，GFCI器件內(nèi)的斷路器立即跳閘，從而切斷電連續(xù)性并移去所有供給負(fù)載的電源。
然而，GFCI器件可能會(huì)達(dá)到其壽命盡頭并且無法在檢測到接地故障條件后正常作用以斷開電源。如果消費(fèi)者未意識(shí)到GFCI器件已經(jīng)達(dá)到其壽命盡頭并繼續(xù)使用它，消費(fèi)者就會(huì)遇到危險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
具有壽命終止保護(hù)功能的斷路器具有四個(gè)組件1)在檢測到預(yù)定條 件時(shí)激活電磁單元的控制電路；2)耦合在控制電路和電源之間的熔斷器; 3)耦合至控制電路的壽命終止感測電路；以及4)耦合至壽命終止感測 電路和電源的壽命終止指示電路。壽命終止感測電路包括發(fā)光器件和由 該發(fā)光器件控制的光敏器件。該壽命終止指示電路包括指示斷路器達(dá) 到其壽命盡頭的視覺指示器。
另一具有壽命終止保護(hù)功能的斷路器具有三個(gè)組件1)在檢測到預(yù) 定條件時(shí)激活電磁單元的控制電路；2)耦合在控制電路和電源之間的熔 斷器；以及3)耦合至控制電路的壽命終止感測和指示電路。該壽命終止 感測和指示電路包括發(fā)光器件，該發(fā)光器件關(guān)斷以指示斷路器達(dá)到其
壽命盡頭。


結(jié)合形成本公開一部分的附圖，參考詳細(xì)說明，可以獲得對本發(fā)明 更完整的理解。這些附圖僅示出了本發(fā)明的典型實(shí)施例，并不意在對本 發(fā)明的范圍進(jìn)行限制。
圖1是具有壽命終止保護(hù)功能的斷路器的一個(gè)典型實(shí)施例的方框圖。
圖2是附圖1中所示斷路器的一個(gè)典型實(shí)施例的電路原理圖。
圖3是具有壽命終止保護(hù)功能的斷路器的另一典型實(shí)施例的方框圖。
圖4是附圖3中所示斷路器的一個(gè)典型實(shí)施例的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
為了保護(hù)消費(fèi)者，斷路器可以通過視覺裝置指示斷路器達(dá)到其壽命 的盡頭。備選地，當(dāng)斷路器達(dá)到其壽命盡頭時(shí)，該斷路器跳閘以斷開導(dǎo) 電通路。當(dāng)某些組件損壞，以至于斷路器在檢測到如接地故障之類的預(yù) 定條件后無法正常作用，從而斷開導(dǎo)電通路時(shí)，該斷路器就達(dá)到了其壽命的盡頭。視覺裝置的指示和/或跳閘條件能夠警告消費(fèi)者去更換該斷路 器或者不去使用它。
如圖1中所示，具有壽命終止保護(hù)功能的斷路器100具有四個(gè)組件 1)在檢測到預(yù)定條件時(shí)激活電磁單元的控制電路110; 2)耦合在控制電 路110和電源130之間的熔斷器120 (Fl); 3)耦合至控制電路110的壽
命終止感測電路140;以及4)耦合至壽命終止感測電路140和電源130 的壽命終止指示電路150。壽命終止感測電路140包括發(fā)光器件142和由 發(fā)光器件142所控制的光敏器件144。發(fā)光器件142可以是發(fā)光二極管。 光敏器件144可以是光敏電阻器或光電晶體管。壽命終止指示電路150 具有視覺指示器152，以指示斷路器100達(dá)到其壽命的盡頭。視覺指示器 152可以是發(fā)光二極管。此外，斷路器100還可以包括重置和測試電路以 及壓敏電阻器(Rl)。
控制電路IIO包括整流電路U2、通量感測電路114、控制芯片116、 和具有電磁單元的跳閘電路118。整流電路112向控制芯片116、跳閘電 路118和壽命終止感測電路140提供直流電。當(dāng)檢測到預(yù)定條件時(shí)，通 量感測電路114提供信號給控制芯片116?？刂菩酒?16隨后提供信號給 跳閘電路118以激活電磁單元。在一個(gè)實(shí)施例中，控制芯片116是由飛 兆半導(dǎo)體公司(Fairchild Semiconductor)制造的型號為RV4145的集成電 路。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解，如LM1851、 RV4141、 KA2807和KA2145 之類的其它芯片和電路也可用于實(shí)現(xiàn)控制芯片116。
圖2示范了斷路器100的一個(gè)實(shí)施例。整流電路112包括橋式整 流器202 (Dl-D4)、第一電阻器204 (R5)、和第一電容器206 (C4)。具 有二極管D1-D4的橋式整流器202經(jīng)由熔斷器120(Fl)耦合至電源130， 以接收交流電并輸出直流電。橋式整流器202的一個(gè)輸出端(二極管D1 和D2的陽極)連接至地和控制芯片116。橋式整流器202的另一個(gè)輸出 端(二極管D3和D4的陰極)連接至第一電阻器204 (R5)的第一端。 第一電阻器204 (R5)的第二端連接至第一電容器206 (C4)的正端、控 制芯片116、跳閘電路118和壽命終止感測電路140。第一電容器(C4) 的負(fù)端連接至地。在一個(gè)實(shí)施例中，第一電阻器204 (R5)具有約10-50
ii千歐姆的電阻。第一電容器206 (C4)具有約l-10pF的電容。
跳閘電路118包括電磁單元208 (T3)、第二電容器210 (C5)、 起跳閘開關(guān)作用的第一可控硅整流器212(SCR1)、第一二極管214(D5)、 第二電阻器216 (R9)、熱變電阻器218 (RIO)、第三電阻器220 (R7)、 和第三電容器222 (C6)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到除第一可控硅 整流器212 (SCR1)以外的實(shí)現(xiàn)跳閘開關(guān)功能的方式，如采用晶體管。 在一個(gè)實(shí)施例中，第二電容器210 (C5)具有約l-10pF的電容。第三電 容器222(C6)具有約0.001-0.1pF/300-100V的電容。第二電阻器216(R9) 具有約100-250千歐姆的電阻。第三電阻器220 (R7)具有約10-500歐 姆的電阻。熱變電阻器218 (R10)具有正溫度系數(shù)且電阻約為0.1-100 千歐姆。第一可控硅整流器212 (SCR1)具有約10-20(VA的觸發(fā)電流。
在跳閘電路118中，電磁單元208 (T3)的第一端經(jīng)由熔斷器120 (Fl)連接至電源130。電磁單元208 (T3)的第二端連接至第一二極管 214 (D5)的陽極。第一二極管214 (D5)的陰極連接至第一可控硅整流 器212 (SCR1)的陽極、第三電阻器220 (R7)的第一端和壽命終止感 測電路140。第三電阻器220 (R7)的第二端連接至第三電容器222 (C6) 的第一端。第一可控硅整流器212 (SCR1)的陰極和第三電容器222 (C6) 的第二端連接至地。第一可控硅整流器212 (SCR1)的門極連接至第二 電容器210 (C5)的正端、控制芯片116和熱變電阻器218 (R10)的第 一端。第二電容器210 (C5)的負(fù)端連接至地。熱變電阻器218 (R10) 的第二端連接至第二電阻器216 (R9)的第一端。第二電阻器216 (R9) 的第二端連接至整流電路112和壽命終止感測電路140。
壽命終止感測電路140包括起發(fā)光器件142作用的第一發(fā)光二極 管224 (LED2)、起光敏器件144作用的光敏電阻器226 (MG)、第二二 極管228 (D6)、第四電容器230 (C8)、和第四電阻器232 (R8)。光敏 電阻器226 (MG)的電阻由從第一發(fā)光二極管224 (LED2)發(fā)射的光來 控制。在一個(gè)實(shí)施例中，第四電容器230 (C8)具有約0.001-10)iF的電 容。第四電阻器232 (R8)具有約10-60千歐姆的電阻。
在壽命終止感測電路140中，第一發(fā)光二極管224 (LED2)的陽極連接至第二二極管228 (D6)的陰極和第四電容器230 (C8)的第一端。 第四電容器230 (C8)的第二端連接至第四電阻器232 (R8)的第一端。 第四電阻器232 (R8)的第二端連接至整流電路112和跳閘電路118。第 一發(fā)光二極管224 (LED2)的陰極連接至第二二極管228 (D6)的陽極 和節(jié)點(diǎn)A。光敏電阻器226 (MG)的第一端連接至整流電路112和跳閘 電路118。光敏電阻器226(MG)的第二端連接至壽命終止指示電路150。 當(dāng)斷路器100的一些組件損壞從而也可能燒斷熔斷器120時(shí)，第一發(fā)光 二極管224 (LED2)關(guān)斷。結(jié)果，光敏電阻器226 (MG)的電阻增大， 從而導(dǎo)通視覺指示器152以警告用戶斷路器100出現(xiàn)故障。
壽命終止指示電路150包括起視覺指示器152作用的第二發(fā)光二 極管234 (LED3)、晶體管236 (Ql)、第五電阻器238 (R12)、第六電 阻器240 (Rll)、 一個(gè)第七電阻器242 (R13)、和第二可控硅整流器244
(SCR2)。在一個(gè)實(shí)施例中，第五電阻器238 (R12)具有約1-20千歐姆 的電阻；第六電阻器240 (R11)具有約10-60千歐姆的電阻；以及第七 電阻器242 (R13)具有約50-600千歐姆的電阻。第二可控硅整流器244
(SCR2)具有約10-200pA的觸發(fā)電流。晶體管236 (Ql)是NPN晶體 管。
第五電阻器238 (R12)的第一端和第六電阻器240 (R11)的第一 端經(jīng)由第七電阻器242 (R13)連接至電源130的線路側(cè)。第五電阻器238
(R12)的第二端連接至NPN晶體管236 (Ql)的集電極。第六電阻器 240 (R11)的第二端連接至NPN晶體管236 (Ql)的基極和第二可控硅 整流器244 (SCR2)的陽極。NPN晶體管236 (Ql)的發(fā)射極連接至第 二發(fā)光二極管234 (LED3)的陽極。第二發(fā)光二極管234 (LED3)的陰 極連接至第二可控硅整流器244 (SCR2)的陰極和電源130的中性側(cè)。 第二可控硅整流器244 (SCR2)的門極連接至光敏電阻器226 (MG)。
當(dāng)斷路器IOO正常工作時(shí)，第一發(fā)光二極管224 (LED2)導(dǎo)通且第 二發(fā)光二極管234 (LED3)關(guān)斷。整流電路112將約27V的直流電提供 給控制芯片116、跳閘電路118和壽命終止感測電路140。橋式整流器202
(Dl-D4)將來自電源130的交流電(AC)轉(zhuǎn)換為直流電(DC)。第一電阻器204 (R5)將該直流電的電壓減小至約27V。第一電容器206 (C4) 使波形變平滑。經(jīng)由第二電阻器216 (R9)和熱變電阻器218 (R10)將 來自整流電路112的直流電提供給第一可控硅整流器212 (SCR1)的門 極。結(jié)果，第一可控硅整流器212 (SCR1)輕度導(dǎo)通，使得小電流能夠 從第一可控硅整流器212 (SCR1)的陽極流至陰極。相應(yīng)地，對第一發(fā) 光二極管224 (LED2)進(jìn)行升壓(boost)以發(fā)光，該光照射在光敏電阻 器226 (MG)上以減小其電阻。
當(dāng)光敏電阻器226 (MG)的電阻較低時(shí)，經(jīng)由光敏電阻器226 (MG) 將來自整流電路112的直流電提供給第二可控硅整流器244 (SCR2)的 門極。結(jié)果，第二可控硅整流器244 (SCR2)導(dǎo)通，使得電流流經(jīng)第六 電阻器240 (R11)和第二可控硅整流器244 (SCR2)，而不是流經(jīng)第二 發(fā)光二極管234 (LED3)。這樣，第二發(fā)光二極管234 (LED3)關(guān)斷。
如果斷路器100正常工作，則其能在人們意外觸摸到電源而引起接 地故障條件時(shí)保護(hù)他們免受嚴(yán)重的傷害。首先重置斷路器100以建立導(dǎo) 電通路，以便將電源提供給斷路器100的負(fù)載端。當(dāng)接地故障條件發(fā)生 時(shí)，通量感測電路114感測通量的不平衡并發(fā)送信號給控制芯片116。然 后，控制芯片116輸出信號給跳閘電路118，以導(dǎo)通第一可控硅整流器 212 (SCR1)，以便激活電磁單元208 (T3)從而斷開斷路器100的導(dǎo)電 通路。斷路器100保持處于跳閘條件直至重置按鈕被按下以重建電連接。
當(dāng)斷路器100達(dá)到其壽命的盡頭時(shí)，第二發(fā)光二極管234 (LED3) 導(dǎo)通和/或斷路器100跳閘，以警告消費(fèi)者該斷路器100不能繼續(xù)保護(hù)人 們不受電擊。如果某些組件損壞，以至于斷路器100不能正常工作以在 檢測到預(yù)定條件后斷開導(dǎo)電通路，則斷路器100達(dá)到了其壽命的盡頭。 這些組件可包括第一可控硅整流器212 (SCR1)、橋式整流器202 (Dl-D4)、第一電阻器204 (R5)、第一電容器206 (C4)、和控制芯片 116。
如果第一可控硅整流器212 (SCR1)損壞，使得在斷路器100處于 重置條件時(shí)第一可控硅整流器212 (SCRO的陽極端和陰極端瞬時(shí)短路， 則激活電磁單元208 (T3)以斷開斷路器100的導(dǎo)電通路。結(jié)果，斷路器
14100處于跳閘條件且斷路器100的負(fù)載端沒有電輸出。然而，第二發(fā)光二
極管234 (LED3)保持關(guān)斷。
如果第一可控硅整流器212 (SCR1)在斷路器100處于重置條件時(shí) 持續(xù)短路更長的時(shí)間，如超過5秒，則熔斷器120燒斷。沒有直流電被 提供給控制芯片116、跳閘電路118和壽命終止感測電路140。不能再次 重置斷路器100。此外，第一發(fā)光二極管224 (LED2)關(guān)斷且沒有電流 經(jīng)由光敏電阻器226 (MG)被提供給第二可控硅整流器244 (SCR2)的 門極。第二可控硅整流器244 (SCR2)關(guān)斷且NPN晶體管236 (Ql)導(dǎo) 通。于是，第二發(fā)光二極管234 (LED3)導(dǎo)通以指示該斷路器已經(jīng)達(dá)到 其壽命的盡頭并且需要進(jìn)行更換。
如果第一可控硅整流器212 (SCR1)損壞，使得第一可控硅整流器 212 (SCR1)的陽極端和陰極端在斷路器100處于跳閘條件時(shí)持續(xù)短路 更長的時(shí)間，如超過5秒，則熔斷器120燒斷。斷路器100不能被重置 并且需要進(jìn)行更換。由于上述原因，第一發(fā)光二極管224 (LED2)關(guān)斷 且第二發(fā)光二極管234 (LED3)導(dǎo)通，以指示該斷路器已經(jīng)達(dá)到其壽命 的盡頭。
如果第一可控硅整流器212 (SCR1)損壞，并在斷路器100處于重 置條件時(shí)在其陽極、陰極和門極之間形成了開路，則第一可控硅整流器 212 (SCR1)不能導(dǎo)通以激活電磁單元208 (T3)。從而，斷路器100保 持處于重置條件。然而，第一發(fā)光二極管224 (LED2)關(guān)斷且光敏電阻 器226 (MG)的電阻增大。結(jié)果，被提供給第二可控硅整流器244 (SCR2 ) 門極的電流減小，從而關(guān)斷了第二可控硅整流器244 (SCR2)。第二發(fā)光 二極管234 (LED3)隨后導(dǎo)通以指示斷路器100已達(dá)到其壽命的盡頭并 且需要進(jìn)行更換。
如果第一可控硅整流器212 (SCR1)損壞，并在斷路器100處于跳 閘條件時(shí)在其陽極、陰極和門極之間形成了開路，則第一可控硅整流器 212 (SCR1)不能導(dǎo)通以激活電磁單元208 (T3)。從而，不能重置斷路 器100。此外，第一發(fā)光二極管224 (LED2)關(guān)斷且光敏電阻器226 (MG) 的電阻增大。結(jié)果，被提供給第二可控硅整流器244 (SCR2)門極的電流減小，從而關(guān)斷了第二可控硅整流器244 (SCR2)。第二發(fā)光二極管 234 (LED3)隨后導(dǎo)通以指示斷路器100已達(dá)到其壽命的盡頭并且需要 進(jìn)行更換。
如果下述任一種情形發(fā)生O橋式整流器202 (Dl-D4)的一個(gè)或 多個(gè)二極管短路；2)第一電阻器204 (R5)短路；3)第一電阻器204 (R5)形成開路；4)第一電容器206 (C4)短路；或5)控制芯片116 短路，則控制芯片U6、跳閘電路118和壽命終止感測電路140失去電源， 且控制電路110不再能夠工作。如果當(dāng)該情形發(fā)生時(shí)斷路器100處于重 置條件，則其保持處于重置條件。如果當(dāng)該情形發(fā)生時(shí)斷路器100處于 跳閘條件，則其保持處于跳閘條件并且不能被重置。此外，第一發(fā)光二 極管224 (LED2)關(guān)斷且光敏電阻器226 (MG)的電阻增大。沒有電流 經(jīng)由光敏電阻器226 (MG)被提供給第二可控硅整流器244 (SCR2)的 門極。第二可控硅整流器244 (SCR2)關(guān)斷且NPN晶體管236 (Ql)導(dǎo) 通。于是，第二發(fā)光二極管234 (LED3)導(dǎo)通以指示該斷路器已經(jīng)達(dá)到 其壽命的盡頭并且需要進(jìn)行更換。在使用集成電路RV4145AN實(shí)現(xiàn)控制 芯片116的實(shí)施例中，控制芯片116在其管腳4和管腳6短路時(shí)短路。
如圖3中所示，另一具有壽命終止保護(hù)功能的斷路器300具有三個(gè) 組件1)在檢測到預(yù)定條件時(shí)激活電磁單元的控制電路110; 2)耦合在 控制電路110和電源130之間的熔斷器120 (Fl); 3)耦合至控制電路 110的壽命終止感測和指示電路310。壽命終止感測和指示電路310包括 關(guān)斷以指示控制電路110的故障的發(fā)光器件312。此外，斷路器300還可 包括重置和測試電路以及壓敏電阻器(Rl)。由于斷路器300具有與斷路 器100相同的控制電路110和熔斷器120 (Fl)，因此使用與圖1和圖2 中相同的附圖標(biāo)記來描述斷路器300。
圖4示范了斷路器300的一個(gè)實(shí)施例。壽命終止感測和指示電路310 包括第一發(fā)光二極管410 (LED2)、第二二極管420 (D6)、第四電容 器430 (C8)、和第四電阻器440 (R8)。在一個(gè)實(shí)施例中，第四電容器 430 (C8)具有約O.OOl-l(HiF的電容。第四電阻器440 (R8)具有約10-60 千歐姆的電阻。在壽命終止感測和指示電路310中，第一發(fā)光二極管410 (LED2) 的陽極連接至第二二極管420 (D6)的陰極和第四電容器430 (C8)的 第一端。第四電容器430 (C8)的第二端連接至第四電阻器440 (R8)的 第一端。第四電阻器440 (R8)的第二端連接至整流電路112和跳閘電路 118。第一發(fā)光二極管410 (LED2)的陰極連接至第二二極管420 (D6) 的陽極和節(jié)點(diǎn)A。當(dāng)斷路器300正常工作時(shí)，第一發(fā)光二極管410(LED2) 導(dǎo)通。當(dāng)由于斷路器300的某些組件損壞而使斷路器300達(dá)到其壽命的 盡頭時(shí)，第一發(fā)光二極管410 (LED2)關(guān)斷以指示控制電路110的故障。 備選地，斷路器300跳閘以斷開導(dǎo)電通路，使得負(fù)載端不帶電。消費(fèi)者 應(yīng)當(dāng)更換斷路器或停止使用它。在一個(gè)實(shí)施例中，第一發(fā)光二極管410 (LED2)為綠色光的發(fā)光二極管。
如果第一可控硅整流器212 (SCR1)損壞，使得在斷路器300處于 重置條件時(shí)第一可控硅整流器212 (SCR1)的陽極端和陰極端瞬時(shí)短路， 則激活電磁單元208 (T3)以斷開斷路器300的導(dǎo)電通路。結(jié)果，斷路器 300處于跳閘條件且斷路器300的負(fù)載端沒有電輸出。然而，第一發(fā)光二 極管410 (LED2)保持導(dǎo)通。
如果第一可控硅整流器212 (SCR1)在斷路器100處于重置條件時(shí) 持續(xù)短路更長的時(shí)間，如超過5秒，則熔斷器120 (Fl)燒斷。沒有直流 電被提供給控制芯片116、跳閘電路118和壽命終止感測和指示電路310。 不能再次重置斷路器300。第一發(fā)光二極管410 (LED2)也關(guān)斷以指示 斷路器300已經(jīng)達(dá)到其壽命的盡頭并且需要進(jìn)行更換。
如果第一可控硅整流器212 (SCR1)損壞，使得第一可控硅整流器 212 (SCR1)的陽極端和陰極端在斷路器300處于跳閘條件時(shí)持續(xù)短路 更長的時(shí)間，如超過5秒，則熔斷器120 (Fl)燒斷。斷路器300不能被 重置并且需要進(jìn)行更換。第一發(fā)光二極管410 (LED2)也關(guān)斷以指示斷 路器300已經(jīng)達(dá)到其壽命的盡頭并且需要進(jìn)行更換。
如果第一可控硅整流器212 (SCR1)損壞，并在斷路器300處于重 置條件時(shí)在其陽極、陰極和門極之間形成了開路，則第一可控硅整流器 212 (SCR1)不能導(dǎo)通以激活電磁單元208 (T3)。從而，斷路器300保持處于重置條件。然而，第一發(fā)光二極管410 (LED2)關(guān)斷以指示斷路 器300已經(jīng)達(dá)到其壽命的盡頭并且需要進(jìn)行更換。
如果第一可控硅整流器212 (SCR1)損壞，并在斷路器300處于跳 閘條件時(shí)在其陽極、陰極和門極之間形成了開路，則第一可控硅整流器 212 (SCR1)不能導(dǎo)通以激活電磁單元208 (T3)。從而，不能重置斷路 器300。此外，第一發(fā)光二極管410 (LED2)關(guān)斷以指示斷路器300已 經(jīng)達(dá)到其壽命的盡頭并且需要進(jìn)行更換。
如果下述任一種情形發(fā)生1)橋式整流器202 (Dl-D4)的一個(gè)或 多個(gè)二極管短路；2)第一電阻器204 (R5)短路；3)第一電阻器204 (R5)形成開路；4)第一電容器206 (C4)短路；或5)控制芯片116 短路，則控制芯片116、跳閘電路118和壽命終止感測和指示電路310失 去電源。如果當(dāng)該情形發(fā)生時(shí)斷路器300處于重置條件，則其保持處于 重置條件。如果當(dāng)該情形發(fā)生時(shí)斷路器300處于跳閘條件，則其保持處 于跳閘條件并且不能被重置。此外，第一發(fā)光二極管410 (LED2)關(guān)斷 以指示斷路器300己經(jīng)達(dá)到其壽命的盡頭并且需要進(jìn)行更換。在使用集 成電路RV4145AN實(shí)現(xiàn)控制芯片116的實(shí)施例中，控制芯片116在其管 腳4和管腳6短路時(shí)短路。
盡管根據(jù)典型實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不限制于此。 所述的實(shí)施例在所有方面均被認(rèn)為是示意性的而不是限制性的。本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，可以使用具有相似電特性的其它電組件。術(shù)語 "連接至"可以表示直接連接至或間接連接至。在不背離本發(fā)明的本質(zhì)特
性的情況下，也可以采用其它具體形式來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，本發(fā)明的 范圍由所附權(quán)利要求示出而不是由前述說明書示出。屬于權(quán)利要求的等 價(jià)物的含義和范圍中的所有改變均應(yīng)包含在其范圍內(nèi)。組件編號表
斷路器畫
控制電路110
整流電路112
通量感測電路114
控制芯片116
跳閘電路118
熔斷器120(Fl)
電源130
壽命終止感測電路140
發(fā)光器件142
光敏器件144
壽命終止指示電路150
視覺指示器152
橋式整流器202(Dl-D4)
第一電阻器204(R5)
第一電容器206(C4)
電磁單元208(T3)
第二電容器210(C5)
第一可控硅整流器212(SCR1)
第一二極管214(D5)
第二電阻器216(R9)
熱變電阻器218(詣)
第三電阻器220(R7)
第二電容器222(C6)
第一發(fā)光二極管224(LED2)
光敏電阻器226(MG)
笛--極雜"sm"
第四電容器230(C8)
19第四電阻器232(R8)
第二發(fā)光二極管234(LED3)
NPN晶體管236(Ql)
第五電阻器238(R12)
第六電阻器240(R11)
第七電阻器242(R13)
第二可控硅整流器244(SCR2)
另一斷路器300
壽命終止感測和指示電路310
光指示器件312
第一發(fā)光二極管410(LED2)
第二二極管420(D6)
第四電容器430(C8)
第四電阻器440(R8)
權(quán)利要求
1、一種斷路器，包括在檢測到預(yù)定條件時(shí)激活電磁單元的控制電路；耦合在所述控制電路和電源之間的熔斷器；耦合至所述控制電路的壽命終止感測電路，所述壽命終止感測電路包括發(fā)光器件和由所述發(fā)光器件控制的光敏器件；以及耦合至所述壽命終止感測電路和所述電源的壽命終止指示電路，所述壽命終止指示電路包括指示斷路器故障的視覺指示器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的斷路器，其中所述發(fā)光器件是第一發(fā)光二極管，所述視覺指示器是第二發(fā)光二 極管。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的斷路器，其中所述視覺指示器是紅色光 的發(fā)光二極管。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的斷路器，其中所述光敏器件是光敏電阻器，當(dāng)所述發(fā)光器件由于所述斷路器的 功能故障而關(guān)斷時(shí)，所述光敏電阻器的電阻增大。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的斷路器，其中當(dāng)所述光敏電阻器的電阻增大時(shí)，所述壽命終止指示電路的視覺 指示器導(dǎo)通。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的斷路器，其中所述光敏器件是光電晶體管，當(dāng)所述發(fā)光器件由于所述斷路器的 功能故障而關(guān)斷時(shí)，所述光電晶體管關(guān)斷。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的斷路器，其中當(dāng)所述光電晶體管關(guān)斷時(shí)，所述壽命終止指示電路的視覺指示器 導(dǎo)通。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的斷路器，其中所述壽命終止指示電路還包括視覺指示器開關(guān)，其響應(yīng)于從所 述光敏器件接收到的信號，控制所述視覺指示器。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的斷路器，其中所述光敏器件是光敏電阻器，當(dāng)所述光敏電阻器的電阻增大時(shí)所 述視覺指示器開關(guān)將所述視覺指示器導(dǎo)通。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的斷路器，其中所述控制電路的故障使得所述熔斷器燒斷并且隨后使所述發(fā)光 器件關(guān)斷。
11、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的斷路器，其中所述控制電路還包括整流電路、通量感測電路、控制芯片、和 具有所述電磁單元的跳閘電路，其中所述整流電路向所述控制芯片和所述跳閘電路提供直流電； 所述通量感測電路在檢測到所述預(yù)定條件時(shí)提供信號給所述控制芯 片；以及所述控制芯片提供信號以激活所述電磁單元。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的斷路器，其中所述整流電路還包括橋式整流器、第一電阻器、和第一電容器， 其中所述橋式整流器經(jīng)由所述熔斷器耦合至所述電源，以接收交 流電并輸出直流電；所述橋式整流器的輸出端連接至所述第一電阻器 的第一端；所述第一電阻器的第二端連接至所述第一電容器的正端、 所述控制芯片、所述跳閘電路和所述壽命終止感測電路；以及所述第 一電容器的負(fù)端接地。
13、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的斷路器，其中所述跳閘電路還包括跳閘開關(guān)、第一二極管、和第二電阻器， 其中所述電磁單元的第一端經(jīng)由所述熔斷器連接至所述電源；所 述電磁單元的第二端連接至所述第一二極管的陽極；所述第一二極管 的陰極連接至所述跳閘開關(guān)的第一端；所述跳閘開關(guān)的第二端連接至 地；所述跳閘開關(guān)的第三端連接至所述控制芯片和所述第二電阻器的 第一端；以及所述第二電阻器的第二端連接至所述整流電路和所述壽 命終止感測電路。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的斷路器，其中所述跳閘電路還包括第二電容器、第三電容器、第三電阻器、 和熱變電阻器，其中所述第二電容器的正端連接至所述控制芯片和所述跳閘開 關(guān)的第三端；所述第二電容器的負(fù)端連接至地；所述第三電阻器的第 一端連接至所述第一二極管的陰極和所述跳閘開關(guān)的第一端；所述第 三電阻器的第二端連接至所述第三電容器的第一端；所述第三電容器 的第二端連接至地；所述熱變電阻器的第一端連接至所述跳閘開關(guān)的 第三端；以及所述熱變電阻器的第二端連接至所述第二電阻器的第一A山順。
15、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的斷路器，其中 所述跳閘開關(guān)是跳閘晶體管，其中所述跳閘開關(guān)的第一端是所述跳閘晶體管的集電極；所述跳 閘開關(guān)的第二端是所述跳閘晶體管的發(fā)射極；以及所述跳閘開關(guān)的第 三端是所述跳閘晶體管的基極。
16、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的斷路器，其中所述跳閘開關(guān)是第一可控硅整流器，其中所述跳閘開關(guān)的第一端是所述第一可控硅整流器的陽極；所 述跳閘開關(guān)的第二端是所述第一可控硅整流器的陰極；以及所述跳閘 開關(guān)的第三端是所述第一可控硅整流器的門極。
17、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的斷路器，其中所述發(fā)光器件的第一端連接至所述整流電路；所述發(fā)光器件的第 二端連接至所述第一二極管的陰極和所述跳閘開關(guān)的第一端；所述光 敏器件的第一端連接至所述整流電路；以及所述光敏器件的第二端連 接至所述壽命終止指示電路。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的斷路器，其中所述發(fā)光器件是第一發(fā)光二極管，所述光敏器件是光敏電阻器， 其中所述發(fā)光器件的第一端是所述第一發(fā)光二極管的陽極，所述 發(fā)光器件的第二端是所述第一發(fā)光二極管的陰極。
19、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的斷路器，其中所述發(fā)光器件是第一發(fā)光二極管，所述光敏器件是光電晶體管， 其中所述發(fā)光器件的第一端是所述第一發(fā)光二極管的陽極；所述 發(fā)光器件的第二端是所述第一發(fā)光二極管的陰極；所述光敏器件的第一端是所述光電晶體管的集電極；以及所述光敏器件的第二端是所述 光電晶體管的發(fā)射極。
20、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的斷路器，其中所述發(fā)光器件是第一發(fā)光二極管，所述發(fā)光器件的第一端是所述 第一發(fā)光二極管的陽極，所述發(fā)光器件的第二端是所述第一發(fā)光二極 管的陰極，以及所述壽命終止感測電路還包括第二二極管、第四電容器、和第 四電阻器，其中所述第一發(fā)光二極管的陽極連接至所述第二二極管的陰極和所述第四電容器的第一端；所述第四電容器的第二端連接至所述第 四電阻器的第一端；所述第四電阻器的第二端連接至所述整流電路； 以及所述第二二極管的陽極連接至所述第一發(fā)光二極管的陰極。
21、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的斷路器，其中所述壽命終止指示電路還包括第一開關(guān)和第二開關(guān)，所述第一開 關(guān)關(guān)斷且所述第二開關(guān)導(dǎo)通，使得所述視覺指示器導(dǎo)通以指示所述斷 路器達(dá)到其壽命的盡頭。
22、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的斷路器，其中所述第一開關(guān)包括第二可控硅整流器，所述第二開關(guān)包括NPN晶 體管、第五電阻器、第六電阻器、和第七電阻器，其中所述第五電阻器的第一端和所述第六電阻器的第一端經(jīng)由 所述第七電阻器連接至所述電源的線路側(cè)；所述第五電阻器的第二端 連接至所述NPN晶體管的集電極；所述第六電阻器的第二端連接至所 述NPN晶體管的基極和所述第二可控硅整流器的陽極；所述NPN晶體 管的發(fā)射極連接至所述第二發(fā)光二極管的陽極；所述第二發(fā)光二極管 的陰極連接至所述第二可控硅整流器的陰極和所述電源的中性側(cè)；以 及所述第二可控硅整流器的門極連接至所述光敏器件。
23、 一種斷路器，包括在檢測到預(yù)定條件時(shí)激活電磁單元的控制電路； 耦合在所述控制電路和電源之間的熔斷器；以及 耦合至所述控制電路的壽命終止感測和指示電路，所述壽命終止感測和指示電路包括發(fā)光器件，其中所述發(fā)光器件關(guān)斷以指示所述控制電路的故障。
24、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的斷路器，其中所述發(fā)光器件是第一發(fā)光二極管。
25、 根據(jù)權(quán)利要求24所述的斷路器，其中所述發(fā)光器件是綠色光 的發(fā)光二極管。
26、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的斷路器，其中所述控制電路的故障使得所述熔斷器燒斷并且隨后使所述發(fā)光 器件關(guān)斷。
27、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的斷路器，其中所述控制電路還包括整流電路、通量感測電路、控制芯片、和 具有所述電磁單元的跳閘電路，其中所述整流電路向所述控制芯片和所述跳閘電路提供直流電； 所述通量感測電路在檢測到所述預(yù)定條件時(shí)提供信號給所述控制芯 片；以及所述控制芯片提供信號以激活所述電磁單元。
28、 根據(jù)權(quán)利要求27所述的斷路器，其中所述整流電路還包括橋式整流器、第一電阻器、和第一電容器， 其中所述橋式整流器經(jīng)由所述熔斷器耦合至所述電源，以接收交 流電并輸出直流電；所述橋式整流器的輸出端連接至所述第一電阻器 的第一端；所述第一電阻器的第二端連接至所述第一電容器的正端、 所述控制芯片、所述跳閘電路以及所述壽命終止感測和指示電路；以 及所述第一電容器的負(fù)端接地。
29、 根據(jù)權(quán)利要求27所述的斷路器，其中所述跳閘電路還包括跳閘開關(guān)、第一二極管、和第二電阻器， 其中所述電磁單元的第一端經(jīng)由所述熔斷器連接至所述電源；所 述電磁單元的第二端連接至所述第一二極管的陽極；所述第一二極管 的陰極連接至所述跳閘開關(guān)的第一端；所述跳閘開關(guān)的第二端連接至 地；所述跳閘開關(guān)的第三端連接至所述控制芯片和所述第二電阻器的 第一端；以及所述第二電阻器的第二端連接至所述整流電路和所述壽 命終止感測和指示電路。
30、 根據(jù)權(quán)利要求29所述的斷路器，其中所述跳閘電路還包括第二電容器、第三電容器、第三電阻器、 和熱變電阻器，其中所述第二電容器的正端連接至所述控制芯片和所述跳閘開 關(guān)的第三端；所述第二電容器的負(fù)端連接至地；所述第三電阻器的第 一端連接至所述第一二極管的陰極和所述跳閘開關(guān)的第一端；所述第 三電阻器的第二端連接至所述第三電容器的第一端；所述第三電容器 的第二端連接至地；所述熱變電阻器的第一端連接至所述跳閘開關(guān)的 第三端；以及所述熱變電阻器的第二端連接至所述第二電阻器的第一^山頓。
31、 根據(jù)權(quán)利要求29所述的斷路器，其中 所述跳閘開關(guān)是跳閘晶體管，其中所述跳閘開關(guān)的第一端是所述跳閘晶體管的集電極；所述跳 閘開關(guān)的第二端是所述跳閘晶體管的發(fā)射極；以及所述跳閘開關(guān)的第 三端是所述跳閘晶體管的基極。
32、 根據(jù)權(quán)利要求29所述的斷路器，其中所述跳閘開關(guān)是第一可控硅整流器，其中所述跳閘開關(guān)的第一端是所述第一可控硅整流器的陽極；所 述跳閘開關(guān)的第二端是所述第一可控硅整流器的陰極；以及所述跳閘 開關(guān)的第三端是所述第一可控硅整流器的門極。
33、 根據(jù)權(quán)利要求29所述的斷路器，其中所述發(fā)光器件的第一端連接至所述整流電路，所述發(fā)光器件的第 二端連接至所述第一二極管的陰極和所述跳閘開關(guān)的第一端。
34、 根據(jù)權(quán)利要求33所述的斷路器，其中 所述發(fā)光器件是第一發(fā)光二極管，其中所述發(fā)光器件的第一端是所述發(fā)光二極管的陽極，所述發(fā)光 器件的第二端是所述發(fā)光二極管的陰極。
35、 根據(jù)權(quán)利要求34所述的斷路器，其中所述壽命終止感測和指示電路還包括第二二極管、第四電容器、 和第四電阻器，其中所述第一發(fā)光二極管的陽極連接至所述第二二極管的陰極 和所述第四電容器的第一端；所述第四電容器的第二端連接至所述第四電阻器的第一端；所述第四電阻器的第二端連接至所述整流電路；以及所述第二二極管的陽極連接至所述第一發(fā)光二極管的陰極。
全文摘要
一種具有壽命終止保護(hù)功能的斷路器具有四個(gè)組件1)在檢測到預(yù)定條件時(shí)激活電磁單元的控制電路；2)耦合在控制電路和電源之間的熔斷器；3)耦合至控制電路的壽命終止感測電路；以及4)耦合至壽命終止感測電路和電源的壽命終止指示電路。該壽命終止感測電路包括發(fā)光器件和由該發(fā)光器件控制的光敏器件。該壽命終止指示電路包括指示斷路器達(dá)到其壽命盡頭的視覺指示器。另一具有壽命終止保護(hù)功能的斷路器具有三個(gè)組件1)在檢測到預(yù)定條件時(shí)激活電磁單元的控制電路；2)耦合在控制電路和電源之間的熔斷器；以及3)耦合至控制電路的壽命終止感測和指示電路。該壽命終止感測和指示電路包括發(fā)光器件，該發(fā)光器件關(guān)斷以指示斷路器達(dá)到其壽命盡頭。
文檔編號H02H3/16GK101473505SQ200680054877
公開日2009年7月1日 申請日期2006年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月9日
發(fā)明者平 王 申請人:陳 貴