相关专利申请的交叉引用
本文件要求授予armstrong等人的名称为“alci自动监测电路(alciautomonitoringcircuit)”的美国临时专利申请62/713,925的提交日期的权益，该申请提交于8月2日，该申请的公开内容据此全文以引用方式并入本文。
本文件的各方面整体涉及接地故障断续器电路。更具体的实施方式涉及器具泄漏电路断续器(alci)电路。
背景技术：
接地故障断续器电路检测泄漏电流路径何时存在于电源与连接到负载的接地位之间，并且用于断开该电路。通过接地故障断续器电路断开泄漏电流路径，防止泄漏电路的路径中的个体从电源接收电流。
技术实现要素：
接地故障电路断续器(gfci)自检电路的实施方式可以包括：电流互感器，该电流互感器耦接到控制器；可控硅整流器(scr)测试回路，该scr测试回路耦接到该控制器；接地故障测试回路，该接地故障测试回路耦接到该控制器；以及螺线管，该螺线管耦接到该控制器。该scr测试回路可以被配置为在相位的第一半波部分期间进行scr自检，并且该接地故障测试回路可以被配置为在相位的第二半波部分期间进行接地故障自检。scr可以被配置为在该scr自检或该接地故障自检中的一者被识别为失败时激活该螺线管以拒绝对负载的供电。
gfci自检电路的实施方式可以包括以下中的一项、全部或任一项：
该电路可以是半波偏置的。
在scr激活螺线管之前，接地故障自检或scr自检中的一者可能失败连续两次或更多次。
该电路可以被配置为周期性地测试电流互感器、螺线管、整流二极管电路、限流器降压电阻器或它们的任何组合中的一者。
该电路可以被配置为使用与半波电源耦接的相位感测电路来检测ac过零状况，以在半波电源的正半周期和负半周期内监测电源引脚电流。
该电路可以被配置为使用同与相位引脚耦接的开关耦接的电源感测电路来检测在电源引脚上的断开状况，以在电源感测电路检测到在电源引脚处的浮动状况或不良偏置状况时接通scr并激活螺线管。
电源感测电路可以包括与限制电阻器耦接的单个二极管，其中限制电阻器与电源引脚耦接。
gfci自检电路的实施方式可以包括：scr测试回路，该scr测试回路耦接到控制器；接地故障测试回路，该接地故障测试回路耦接到控制器；以及螺线管，该螺线管耦接到控制器。scr测试回路可以被配置为在相位的第一半波部分期间进行scr自检，并且接地故障测试回路可以被配置为在相位的第二半波部分期间进行接地故障自检。scr可以被配置为在scr自检或接地故障自检中的一者连续两次或更多次被识别为失败时激活螺线管并拒绝对负载的供电。
gfci自检电路的实施方式可以包括以下中的一项、全部或任一项：
该电路可以是半波偏置的。
在电路与电源耦接时，可以在经过预先确定的时间段之后重复地执行接地故障自检或scr自检中的一者。
该电路可以被配置为周期性地测试电流互感器、螺线管、整流二极管电路、限流器降压电阻器或它们的任何组合中的一者。
该电路可以被配置为使用与半波电源耦接的相位感测电路来检测ac过零状况，以在半波电源的正半周期和负半周期内监测电源引脚电流。
该电路可以被配置为使用同与相位引脚耦接的开关耦接的电源感测电路来检测在电源引脚上的断开状况，以在电源感测电路检测到在电源引脚处的浮动状况或不良偏置状况时接通scr并激活螺线管。
电源感测电路可以包括与限制电阻器耦接的单个二极管，其中限制电阻器与电源引脚耦接。
gfci自检电路的实施方式可以采用对gfci电路进行自检的方法的各种实施方式。方法实施方式可以包括：在相位的第一半波部分期间连续地测试gfci电路中的接地故障；在相位的第二半波部分期间连续地测试gfci电路中的scr；以及如果接地故障的测试或scr的测试中的一者产生连续失败的测试，那么将gfci电路置于寿命终止阶段中。
对gfci电路进行自检的方法的实施方式可以包括以下中的一项、全部或任一项：
接地故障的测试和scr的测试可以在为gfci电路供电的一秒内发生。
可以在为gfci电路供电的五秒内完成接地故障的测试和scr的测试。
该方法还可以包括：如果测试电流互感器、螺线管、整流二极管电路、限流器降压电阻器或它们的任何组合中的一者产生失败的测试，那么将gfci电路置于寿命终止阶段中。
该方法还可以包括：使用与半波电源耦接的相位感测电路来检测ac过零状况，以在半波电源的正半周期和负半周期内监测电源引脚电流。
该方法还可以包括：使用同与相位引脚耦接的开关耦接的电源感测电路来检测在电源引脚上的断开状况，以在感测电路检测到在电源引脚处的浮动状况或不良偏置状况时接通scr并激活螺线管。
对于本领域的普通技术人员而言，通过说明书和附图并通过权利要求书，上述以及其他方面、特征和优点将会显而易见。
附图说明
将在下文中结合附图来描述实施方式，在附图中类似标号表示类似元件，并且：
图1是接地故障电路断续器(gfci)/器具泄漏电流断续器(alci)控制器的内部结构的框图；
图2是设计用于alci操作的gfci电路的示意图；
图3是alci电路的数字电路状态机图；
图4是示出alci电路的针对接地故障的自检的各种波形的图；
图5是示出alci电路的失败的自检的各种波形的图；
图6是示出在自检期间接地故障状况的检测的各种波形的图；
图7是示出退出eol阶段的alci电路的各种波形的图；
图8是示出在自检期间表现出抗/耐噪声度的alci电路的各种波形的图；
图9是示出在相位引脚处缺少信号的alci电路的各种波形的图；
图10是示出在上电时检测到饱和接地故障状况的alci电路的各种波形的图；
图11a至11c是相位感测电路实施方式的示意图；
图12是电源感测电路的实施方式的示意图；
图13是设计用于与相位感测电路实施方式一起使用的alci电路的实施方式的示意图；
图14是设计用于与电源感测电路实施方式一起使用的alci电路的实施方式的示意图；
图15是设计用于alci操作的gfci电路的另一个实施方式的示意图。
具体实施方式
本公开，其各方面以及实施方式并不限于本文所公开的具体部件、组装工序或方法元素。本领域中已知的符合预期接地故障断续器电路和相关方法的许多附加的部件、组装工序和/或方法元素将显而易见地与本公开的特定实施方式一起使用。因此，例如，尽管本发明公开了特定实施方式，但是此类实施方式和实施部件可以包括符合预期操作和方法的本领域中已知用于此类接地故障断续器电路以及实施部件和方法的任何形状、尺寸、样式、类型、模型、版本、量度、浓度、材料、数量、方法元素、步骤等。
ul943b是由美国保险人实验室发布的管理器具泄漏电流断续器(alci)电路的行业标准。计划于2月生效的新ul943b实施关于alci电路的自动监测标准。该标准要求定期测试alci应用电路的关键部件，诸如电流/感测电流互感器、可控硅整流器(scr)、接地故障感测控制器、螺线管、整流器电路、限流器降压电阻器和其他无源部件。ul943b要求电路在ac上电的5秒内进行自检，并且自检在15分钟内使其自身重复进行。本文公开的alci电路的各种实施方式可以遵照计划于2月生效的ul943b行业标准。
虽然本文件中公开了alci电路的各种实施方式，但是alci电路是接地故障电路断续器(gfci)电路的特定用例。在gfci电路中，控制器和其他电路部件被设计为检测gfci设备耦接到的电路/负载中的接地故障状况何时存在。接地故障状况是允许电路/负载中的电流通过除所设计的路径之外的路径直接地接地的情况。由于在alci电路的情况下，该路径可能通过持有负载(器具)的人，因此电气安全要求已创建alci电路以检测何时存在接地故障状况并根据检测到的接地故障电流来断开电路以阻止电流流动。以此方式，可以提高电气安全并降低触电风险。本文件中公开的各种原理可应用于许多类型的gfci电路，包括alci电路。
参考图1，示出了alci控制器2实施方式的框图。如图所示，控制器包括耦接到电源(电源)引脚6的分流稳压器4。在各种实施方式中，分流稳压器4可以被设定为将来自电源的电压调节为处于12v，然而，在其他实施方式中，分流稳压器4可以被设计为将来自电源的电压设计为比12v更高或更低的电压。在各种实施方式中，分流稳压器4可以将电源(sup)引脚电压钳位在12v(或任何其他设定电压)。分流稳压器4还可以经由两个线性稳压器8、10为模拟内部电路和数字内部电路提供偏置电压。
如图所示，在各种实施方式中，两种线性稳压器，即用于数字电路10的一个稳压器和用于模拟电路8的另一个稳压器，可以是3.3v线性稳压器。虽然线性稳压器被示出为3.3v线性稳压器，但是在各种实施方式中，线性稳压器可以被设定为比3.3v更高或更低的电压。在特定实施方式中，线性稳压器可以是低压降线性稳压器。如图所示，模拟线性稳压器8可以耦接到精确带隙参考电压源12。如图所示，精确带隙参考电压源12被设定为1.2v，然而，在其他实施方式中，带隙参考可以被设定为大于或小于1.2伏。在各种实施方式中，一个或多个线性稳压器和带隙参考电压源12都可以耦接到数字滤波器13。
在各种实施方式中，控制器还可以包括耦接到数字滤波器13的振荡器14。振荡器14可以被动态地修整到ac线路频率，这意味着振荡器能够基于检测到的ac线路频率而移位。在各种实施方式中，振荡器14可以是耦接到数字滤波器的2mhz振荡器。控制器还可以包括耦接到数字滤波器的逐次逼近寄存器(sar)模数转换器(adc)16。在各种实施方式中，saradc16可以是8位设备，而在其他实施方式中，saradc可以多于或少于8位。然而，在其他实施方式中，可以利用除saradc之外的另一种类型的adc。控制器可以包括读出放大器18或电流互感器放大器，该读出放大器或电流互感器放大器可以包括vos动态消除。电流互感器放大器18可以包括1.65v参考，然而，在其他实施方式中，参考可以多于或少于1.65v。控制器还包括用于执行和分析由控制器执行的各种测试的其他各种控制逻辑。在控制器上可以包括各种其他附加的引脚，在各种实施方式中，该控制器可以采用在具有引脚和/或引线的封装件中的单个半导体管芯的形式。在本文件中公开的各种实施方式中，还可以实现相位感测电路和电源(电源)感测电路以实现对控制器和系统部件的进一步测试和检查。
参考图2，示出了alci电路实施方式(gfci电路)20。alci电路20包括控制器22，该控制器可以与图1中所示的控制器2相同或类似。在各种实施方式中，控制器22可以被偏置为半波或全波。如图1所示，该控制器22使用半桥d1-d4被偏置为半波。在该实施方式中，接地引脚24与零线直接地耦接。因为控制器2被偏置为半波，因此它可以耦接到较低瓦数偏置电阻器(r1a和r1b)和较少冗余偏置二极管。二极管d1-d4可以被偏置，使得仅在正半周期期间，电源电容器c1将被充电，同时控制器由电源/ac干线(干线)/火线供电。在负半周期期间，c1为控制器22供应偏置电流/电源，以使控制器被偏置为半波。在各种实施方式中，为了在负半周期期间使控制器的偏置电流最小化以使控制器不复位，可以仅在正半周期期间启用可控硅整流器(scr)输出30和led输出32。在各种实施方式中，二极管d1-d4、电阻器r1a-r1b或二极管d1-d4和电阻器r1a-r1b两者可以包括冗余部件。在特定实施方式中，这些冗余部件可以遵照ul943b标准。
在各种实施方式中，alci电路20可以被设计为运行两个或更多个测试，这些测试测试alci电路中的多个部件中的一个部件、全部部件或任一个部件的功能性。在特定实施方式中，alci电路20可以被配置为至少运行接地故障自检(以至少测试电流互感器的功能)和scr自检。在特定实施方式中，这两个自检可以测试ul943b中列出的关键部件中的所有关键部件，包括测试电流互感器(或感应线圈)、测试螺线管、测试相位输入、测试控制器20上的scr(或在各种实施方式中是与控制器20耦接的单独部件)以及测试偏置电路。在其他实施方式中，可以运行多于两次测试以测试ul943b的关键部件中的所有关键部件。参考图15，示出了gfci电路82的另一个实施方式。在该实施方式中，示出了两个scrq1a和scrq1b用各种附加的电路耦接到scr引脚84，以允许冗余scrq1b在scrq1a故障的情况下进行操作。与图2中所示的alci电路20相比，同样在电路82中，在cto引脚86与idf引脚88之间存在电阻器r4，以提供额外的滤波。关于利用本文公开的各种自检和操作方法中的任一种方法，图15的实施方式可以与图2的实施方式类似地起作用。
在各种实施方式中，在运行接地故障自检之前，可以连续地检查控制器20的相位引脚26的输入信号。如果由于断开的螺线管28或断开的r2电阻器，在预先确定的时间量内在相位引脚26上未检测到信号，那么将发生“无相位”寿命终止(eol)故障。在预先确定的时间量之后，控制器20中的led指示器逻辑将被启用，并且将使led在alci电路设备上闪烁，从而向用户指示设备不再运行并需要进行替换。同时，出于安全原因，控制器20将保持alci电路设备所连接的电路断开并不能输送电流。
在各种实施方式中，在自检失败的情况下，可以每四秒启用scr输出30达一个正半周期。“无相位”寿命终止(eol)逻辑状态将持续，直到发生加电复位或在相位引脚26处检测到ac过零信号为止。当检测到信号时，无相位eol状态将复位，并且将发生自检循环。在各种实施方式中，如果该自检循环通过，那么可以在预先确定的时间段之后使其自身重复进行。在各种实施方式中，自检计数器可以针对该状态被预设为12，因此如果四个连续自检循环失败，那么将发生自检eol故障。在无相位eol状态期间，可以通过在控制器20内部的分流稳压器的偏置电路来检测相位信息。此类电路的非限制性示例可以在图11和本文件中的相关公开内容中找到。在各种实施方式中，分流稳压器可以通过监测分流稳压器的钳位电流来检测ac过零和负半波。在各种实施方式中，当vac电压低于约30伏时，ac过零由分流稳压器的电路记录。如将在本文件中进一步讨论的，分流稳压器使用钳位电流检测ac过零状况的能力可以允许在各种控制器实施方式中消除相位引脚26。
在各种实施方式中，alci电路还可以运行接地故障测试。在特定实施方式中，接地故障测试可以在scr测试或任何其他测试之前或之后运行。接地故障测试测试控制器20辨认差动电流故障的能力。在接地故障自检期间，可以在正相位周期的至少一部分(并且在其他实施方式中是大部分)内使故障测试引脚34生效。在该时间期间，图2中所示的开关q2可以闭合，从而产生回路以及接地故障。如果控制器可以观察到接地故障(在各种实施方式中，该接地故障表示为超过5ma差动电流)，那么接地故障自检可以被判断为通过，并且结果记录在与控制器20相关联的或包括在该控制器中的存储器中。如果未检测到接地故障，那么失败的测试记录在存储器中。由于接地故障测试利用图2中所示的接地故障测试回路，因此测试可以在不禁用接地故障检测电路的情况下执行。此外，接地故障测试是在不使负载触点跳闸或拒绝对负载的供电的情况下进行。
除了接地故障测试之外，alci电路还可以在控制器20上运行scr的scr测试。在负半周期期间，在特定方法实施方式中，scr的阳极电压可由scr测试引脚36预偏置到3.3伏。然后启用scr，并且然后由scr测试引脚36监测scr的阳极电压。当scr启用时，scr测试回路从scr测试引脚36运行、通过二极管d6、通过scr并到达scr引脚30。当scr由控制器20生效为高时，scr测试引脚36预期在之后不久变为低。如果在scr测试引脚36处的信号变为低，那么可以由控制器20在存储器中记录该测试通过。在实际测试之前还检查scr测试引脚36以确保scr测试引脚36处的信号通过预偏置被拉高。如果scr的阳极电压低于预先确定的伏特数(在特定实施方式中是2.3v)，那么scr可以由控制器立即禁用，并且自检逻辑可以记录通过的自检循环。在各种实施方式中，阻塞二极管d5可以与scr测试回路相邻。在此类实施方式中，阻塞二极管d5将阻止螺线管28在偏置施加期间通电并断开负载触点。因此，也可以在不使负载跳闸或拒绝对负载的供电的情况下执行scr自检。
参考图3，示出了alci电路的数字电路状态机38的图。从空闲块40向左移动，前五个块42、44、46、48、50全部都在接地故障和scr自检执行之前发生。这些块包括诸如修整参考电压的步骤、以及用于设置saradc以使其用来执行各种自检操作的其他功能。在各种实施方式中，接地故障测试和scr测试在对电路上电的一秒内执行。在其他实施方式中，接地故障测试和/或scr测试可以在从对电路上电起的少于一秒或多于一秒(但不超过约5秒)内发生。如由块do_gf52表示，该电路使用本文公开的任何方法执行接地故障自检。如果接地故障测试通过，那么可以在预先确定的时间间隔之后重复该测试。在各种实施方式中，重复测试间隔在15分钟内。在特定实施方式中，接地故障测试计划每12分钟重复发生。在其他实施方式中，当接地故障自检通过时，接地故障自检可以比该计划更频繁地发生。状态机中的“st开始”过程被触发以基于12分钟定时器(或其他预先确定的时间)开始测试序列，或者如果自检失败，那么该过程可以随后每1秒触发一次，直到电路通过或最终没有通过接地故障测试为止。或者，可以基于来自在控制器上的加电复位(por)模块的信号而触发“st开始”。
在各种实施方式中，scr测试可以紧接如本文先前所述的接地故障测试之后进行(由框do_scr54示出)。
如果接地故障测试或scr测试失败，那么可能发生eol故障，并且alci电路可能然后断开电路并拒绝对负载的供电。在各种实施方式中，这可以通过相对于相位周期连续地激发scr来完成，以便断开螺线管并拒绝对负载的供电。在特定实施方式中，scr可以连续地激发四次，以确保螺线管断开且电路断开，从而停止电力流过电路到达耦接到电源的任何设备。
在各种实施方式中，eol故障可以在单个接地测试或scr测试失败之后发生。在其他实施方式中，如果接地测试或scr测试失败，那么scr测试和/或接地故障测试可以紧接失败的scr测试之后立即重复(或在经过预先确定的等待时间之后进行重复)，如图3所指示。测试可以重复最多至两个、三个、四个、五个或多于五个附加的循环。在特定实施方式中，测试重复再三个连续循环。然而，在其他实施方式中，测试可以不重复。如果任何连续接地故障测试和scr测试通过，那么自检逻辑将记录通过的自检循环。在特定实施方式中，如果所有四个连续自检循环都失败，那么将在2秒、3秒和4秒重复自检循环，总共16个自检循环。如果所有十六个自检循环都失败，那么将记录自检eol故障并断开螺线管。
在各种实施方式中，可以每4.5秒启用scr达一个正半周期。在各种实施方式中，自检循环可以每秒发生一次。如果自检循环通过，那么就可以将自检eol逻辑复位(加电复位状态)。如果在自检eol状态期间检测到接地故障，那么eol逻辑将复位。这可以允许在负载触点闭合时通过用户按下手动测试按钮来将自检eol状态复位。在遵照ul943b的实施方式中，必须在为alci电路供电的5秒内完成接地故障自检。在本文公开的实施方式中，接地故障测试和/或scr测试可以在eol故障发生之前的四秒内重复最多至十六次。通过允许用户使用手动测试按钮并然后重复测试，测试的可靠性可以改善，因为可以然后确定失败的测试是由于随机噪声毛刺还是实际上是失败的接地故障和/或scr自检。这可以允许用户确认alci设备实际上是有缺陷的。
在各种实施方式中，如果控制器被偏置为全波，(即接地引脚24未连接到零线)，那么先前描述的自检过程可以保持相同。
参考图4，示出了在执行接地故障的自检时施加到各种控制器引脚的各种波形56的图。如图4所示，在上电之后的一秒发生接地故障自检。
参考图5，示出了失败的自检的各种波形58的图。在本文公开的各种实施方式中，失败的自检可以触发连续自检检查事件在随后的相位周期上连续地发生总共4次，接着每1秒再进行4次检查。如果存储器总共在4秒内记录16次连续失败(每1秒4次)，那么控制器可以进入eol状态，以触发scr来使负载触点断开并使led点亮(参见eol波形的移动，接着是led_pad波形的移动)。为了确保负载触点确实断开，scr可以在相位周期的正半部分期间连续地激发4次。在各种实施方式中，测试的数量和测试的时间可以在按标准建立的5秒窗内发生变化，即可以在不重复的情况下执行仅一次测试，或可以在在5秒窗内以任何期望的时间间隔执行每个测试的更多次重复。
参考图6，示出了在自检期间接地故障检测过程的各种波形60的图。在自检期间，如果检测到存在饱和电流状况，或在特定实施方式中，检测到30ma接地故障，那么控制器可以立即检测该接地故障、放弃自检，并继续激发scr，如图6所示(参见在do_过程期间gf故障信号的开始)。当在电路中存在接地故障电流的预先确定的最大值或更大的接地故障电流时，存在饱和电流状况，从而使alci电路处理检测到的电流的能力饱和。因此，立即放弃测试的目的是使电流互感器短路并保护alci电路免受电流损坏，同时致力于使alci电路耦接到的电路断开以保护在电路中的人员免于因检测到的高电流水平而触电致死或保护设备免于因此而被损坏。如图所示，当检测到30ma接地故障时，自检机制处于其过程的一半。状态机立即进入空闲状态，并且scr随后在相位周期的正半部分期间激发，以使alci电路[以及通过alci电路连接到电源的任何设备]与电源断开。在各种实施方式中，5ma接地故障和15ma接地故障可以在自检期间排除。
参考图7，示出了当退出eol阶段时电路的各种波形62的图。如图所示，当电路处于eol阶段时，scr相对于相位的正周期连续地激发4次，并且指示eol状态的led点亮/开始闪烁。此时，por或接地故障可以使该部分退出eol状态。接地故障可以用作电路的软复位。在其他实施方式中，可以按下alci设备上的测试按钮以发起退出eol状态的转变。图7所示的波形示出了在eol期间的5ma接地故障的引入、对故障的检测以及控制器退出eol以导致scr激发。
参考图8，示出了示出在自检期间的抗噪声度的各种波形64的图。在各种实施方式中，在若干连续相位周期内，在自检期间和/或之后，5ma接地故障的检测可以静音。15ma接地故障可以在自检循环期间并还在自检之后的一个相位周期内排除。5ma接地故障可以在自检循环期间并在自检之后的七个相位周期内排除。下图示出5ma接地故障，该接地故障在自检期间发生并持续一段时间。如图所示，不会在七个相位周期内激发scr，并且如果故障仍然存在(真正故障)，那么立即激发scr。
参考图9，示出了在相位引脚处缺少信号的电路的各种波形66的图。在各种实施方式中，如果电路持续地监测相位引脚，并且如果在大约30ms内在相位引脚上不存在转变，那么控制器可以进入eol状态，在该状态下，led开始闪烁，并且每4秒激发scr达二分之一内部信号后备相位周期(正周期)。这与因失败的自检而进入eol不同。led闪烁和scr激发现在基于后备相位信号。后备相位信号使用进入控制器的电源引脚的线路电流来产生。在各种实施方式中，在控制器内部可以存在电流感测电路，该电流感测电路反映进入电源引脚的电流并将电流与控制器中的内部电流参考进行比较以产生内部后备相位信号。
参考图10，示出了在上电时检测到饱和接地故障的电路的各种波形68的图。在各种实施方式中，当电路在相位周期的正半部分中上电且饱和接地故障被检测到时，可以基于上电是在相位周期的正半部分中这一事实立即激发scr。在此类实施方式中，这确保了scr激发在所需时间内很好地发生。在第一次scr激发之后，后续激发可以在该相位周期的正半部分期间以通常的方式发生。
在本文公开的各种alci电路实施方式中，控制器的相位引脚可以用于进行ac过零检测。在此类实施方式中，使用ac过零检测对scr栅极的生效/激活进行定时以将信号发送到螺线管来断开设备的负载触点并使设备跳闸可能是防止scr损耗的关键。在各种实施方式中，ac过零检测的定时可以通过基于相对于设备的ac干线位置而对差动跳闸水平进行加权来执行。在其他实施方式中，如先前所讨论，内部振荡器可以基于ac干线频率而按比例修整。在又其他实施方式中，ac过零检测可以涉及ac干线频率的水平检测。
在半波电源用于为控制器供电的各种实施方式中，可以通过观察分流稳压器来执行ac过零检测。在正半周期期间(并且参考图1和2)，启用12v分流稳压器4，该分流稳压器将电流钳位到接地位。在负半周期期间，二极管d1-d4阻止电流以免使c1中的所存储的电荷放电。该行为可以由控制器用来识别在分流稳压器首先接合以将电流钳位到接地位时的ac过零点。通过使用分流稳压器来识别ac过零点，可以准确地确定scr栅极的生效/激活的定时。
根据ul943/943b标准，可能需要多于一种冗余方式来检测ac过零点，因为该点用于对何时将激发scr(其最终确定何时alci电路将跳闸)进行定时。因此，参考图2，如果r2在相位引脚26的线路中缺失/有缺陷，从而产生开路，那么控制器20可以被设计为使用在由半波电源/半波整流的ac电源供电的电源引脚(sup)70上的信号来进行ac过零检测。然而，在各种实施方式中，使用在电源引脚70上的信号的能力可以允许完全地消除相位引脚26。这是因为电源引脚所经历的电压与由半波电源供应的电力的相位的波动同步地波动。由于分流稳压器与电源引脚70耦接，因此独立地观察分流稳压器本身的行为的电路可以检测ac过零点，就像观察来自相位引脚的信号一样。在各种实施方式中，相位感测电路用于观察电源引脚所经历的电压并确定该特定时间。
参考图11，示出了此类相位感测电路72的实施方式。所示的相位感测电路在12v分流稳压器本身的设计中实现。该电路不仅将sup引脚70钳位到大约12v，而且还产生与ac干线相位相关的时钟，该时钟用作相位信息。使用该相位信息，感测电路监测12v分流稳压器的行为和输出，并且能够使用该信息来确定ac过零点并对scr的激发进行定时。图13示出了alci电路实施方式78，其中不存在相位引脚，并且感测电路的结构包括在控制器本身中。
在各种实施方式中，可以通过使用相位引脚来实现ul943/943b标准的要求，即由控制器检测电源引脚70上的断开状况。参考图12，示出了电源感测电路/电源感测电路74的实施方式。在图12中所示的实施方式中，电源感测电路74与相位引脚26、scr引脚30、vdda源(内部3.3v稳压器)和sup引脚70耦接。电源感测电路74被设计为在sup引脚浮动或被施加不良电压偏置时激活。一旦激活，电源感测电路74就使相位引脚与scr引脚之间的开关断开，该开关输送由vdda源供应到相位引脚26的电流以接通连接到scr引脚30的scr。使用电源感测电路74的结果是，如图14的电路实施方式80所示，并且与图2相比，可以消除对sup引脚的电阻器和二极管冗余的需要，从而允许电阻器r1a和r1b用图14中的单个电阻器r1a、以及二极管76替换。以此方式，通过减少执行断开电源引脚监测所需的部件的总数，可以降低alci电路的材料清单的总体成本。
在其中电源感测电路像图12中所示的那样使用相位引脚以有助于监测sup引脚的各种实施方式中，不再存在对在封装件上的冗余电源引脚(aux引脚)的需要。因此，通过使用电源感测电路，可以从封装件消除aux引脚，从而相应地减小封装件尺寸和制造成本。因此，在采用电源感测电路的特定实施方式中，在封装件设计中可以不存在aux引脚。
虽然本文公开的实施方式公开了特定电压、时间和重复次数，但是应当理解，电压量、时间和/或重复次数可以多于或少于针对本文特定实施方式公开的电压、时间和/或次数。
在各种接地故障断续电路实施方式中，电路可以被配置为周期性地测试电流互感器、螺线管、整流二极管电路、限流器降压电阻器或它们的任何组合中的一者。
在各种实施方式中，接地故障自检或scr自检可能在scr激活螺线管之前失败连续两次或更多次。
在各种实施方式中，电源感测电路可以包括与限制电阻器耦接的单个二极管，其中限制电阻器与电源引脚耦接。
在各种实施方式中，在电路与电源耦接时，在经过预先确定的时间段之后重复地执行接地故障自检或scr自检。
在各种方法实施方式中，接地故障的测试和scr的测试可以在为接地故障断续器电路供电的一秒内发生。
在各种方法实施方式中，可以在为接地故障断续器电路供电的五秒内完成接地故障的测试和scr的测试。
在各种方法实施方式中，该方法可以包括：如果测试电流互感器、螺线管、整流二极管电路、限流器降压电阻器或它们的任何组合产生失败的测试，那么将接地故障断续器电路置于寿命终止阶段中。
在以上描述提到各种接地故障断续电路、控制器和实施部件、子部件、方法和子方法的特定实施方式的地方，应当易于显而易见的是，可以在不脱离其实质的情况下作出多种修改，并且这些实施方式、实施部件、子部件、方法和子方法可应用于其他接地故障断续电路、控制器和实施部件。
技术特征：
1.一种接地故障电路断续器自检电路，所述接地故障电路断续器自检电路包括：
电流互感器，所述电流互感器耦接到控制器；
可控硅整流器scr测试回路，所述scr测试回路耦接到所述控制器；
接地故障测试回路，所述接地故障测试回路耦接到所述控制器；和
螺线管，所述螺线管耦接到所述控制器；
其中所述scr测试回路被配置为在相位的第一半波部分期间进行scr自检，并且所述接地故障测试回路被配置为在相位的第二半波部分期间进行接地故障自检；并且
其中scr被配置为在所述scr自检或所述接地故障自检中的一者被识别为失败时激活所述螺线管以拒绝对负载的供电。
2.根据权利要求1所述的电路，其中所述电路是半波偏置的。
3.根据权利要求1所述的电路，其中所述电路被配置为使用与半波电源耦接的相位感测电路来检测ac过零状况，以在所述半波电源的正半周期和负半周期内监测电源引脚电流。
4.根据权利要求1所述的电路，其中所述电路被配置为使用同与相位引脚耦接的开关耦接的电源感测电路来检测在电源引脚上的断开状况，以在所述电源感测电路检测到在所述电源引脚处的浮动状况或不良偏置状况时接通所述scr并激活所述螺线管。
5.一种接地故障断续器自检电路，所述接地故障断续器自检电路包括：
可控硅整流器scr测试回路，所述scr测试回路耦接到控制器；
接地故障测试回路，所述接地故障测试回路耦接到所述控制器；和
螺线管，所述螺线管耦接到所述控制器；
其中所述scr测试回路被配置为在相位的第一半波部分期间进行scr自检，并且所述接地故障测试回路被配置为在相位的第二半波部分期间进行接地故障自检；并且
其中scr被配置为在所述scr自检或所述接地故障自检中的一者连续两次或更多次被识别为失败时激活所述螺线管并拒绝对负载的供电。
6.根据权利要求5所述的电路，其中所述电路是半波偏置的。
7.根据权利要求5所述的电路，其中所述电路被配置为使用与半波电源耦接的相位感测电路来检测ac过零状况，以在所述半波电源的正半周期和负半周期内监测电源引脚电流。
8.根据权利要求5所述的电路，其中所述电路被配置为使用同与相位引脚耦接的开关耦接的电源感测电路来检测在电源引脚上的断开状况，以在所述电源感测电路检测到在所述电源引脚处的浮动状况或不良偏置状况时接通所述scr并激活所述螺线管。
9.一种对接地故障断续器电路进行自检的方法，所述对接地故障断续器电路进行自检的方法包括：
在相位的第一半波部分期间连续地测试接地故障断续器电路中的接地故障；
在所述相位的第二半波部分期间连续地测试所述接地故障断续器电路中的可控硅整流器scr；并且
如果所述接地故障的测试或所述scr的测试中的一者产生连续失败的测试，那么将所述接地故障断续器电路置于寿命终止阶段中。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括以下中的一个：
使用与半波电源耦接的相位感测电路来检测ac过零状况，以在所述半波电源的正半周期和负半周期内监测电源引脚电流；
使用同与相位引脚耦接的开关耦接的电源感测电路来检测在电源引脚上的断开状况，以在所述电源感测电路检测到在所述电源引脚处的浮动状况或不良偏置状况时接通所述scr并激活螺线管；或
它们的任意组合。
技术总结
本公开题为“接地故障电路断续器自检电路和相关方法”。公开了一种接地故障电路断续器GFCI自检电路的实施方式，该实施方式可以包括：电流互感器，该电流互感器耦接到控制器；可控硅整流器SCR测试回路，该SCR测试回路耦接到该控制器；接地故障测试回路，该接地故障测试回路耦接到该控制器；以及螺线管，该螺线管耦接到该控制器。该SCR测试回路可以被配置为在相位的第一半波部分期间进行SCR自检，并且该接地故障测试回路可以被配置为在相位的第二半波部分期间进行接地故障自检。SCR可以被配置为在该SCR自检或该接地故障自检中的一者被识别为失败时激活该螺线管以拒绝对负载的供电。
技术研发人员：R·P·辛格;B·G·阿姆斯特朗;S·K·孔杜尔·苏里亚·库马尔;R·贝克
受保护的技术使用者：半导体组件工业公司
技术研发日：.07.29
技术公布日：.02.28
