CN1289164A

CN1289164A - 简易型漏电断路及过电流保护电路

Info

Publication number: CN1289164A
Application number: CN 99119151
Authority: CN
Inventors: 陈李龙; 林世峰; 杨宗荣
Original assignee: Delta Optoelectronics Inc
Current assignee: Taida Electronic Industry Co Ltd; Delta Optoelectronics Inc
Priority date: 1999-09-20
Filing date: 1999-09-20
Publication date: 2001-03-28
Anticipated expiration: 2019-09-20
Also published as: CN1081401C

Abstract

本发明为一简易型漏电断路及过电流保护的电路,其中通过感应铁心与线圈、霍尔元件与过电流线圈以及第一、第二电子元件(IC1、IC2)等,来检测电路的漏电流或电流的情形,而后触发继电器(Relay),而单独将导通的负载电源火线端(L)部分跳离,地线(N)则不跳离,可使漏电流与过电流的现象中止,以达到人员与产品安全,防止灾害发生。

Description

简易型漏电断路及过电流保护电路

本发明涉及一简易型漏电断路及过电流保护电路，主要是涉及继电器的电路改进，通过漏电感应线圈、霍尔元件以及电子元件等作用，以终止过电流与漏电的现象。

一般而言，传统继电器(Relay)的漏电断路及过电流保护装置，都是先使用线圈及电子元件检测漏电流量，然后再推动繁杂的机械结构而将两条电源线端点跳离，而过电流保护则直接使用材料热变形或机械方式跳离。然而，这种漏电流断路方式的缺点为往往必须经过繁杂的机械结构所驱动，然后再将漏电或过电流的现象加以排除；其中由于该繁杂的机械结构，将造成元件切换的可靠性不佳以及生产组装困难，而过电流保护跳离方式，更是为不稳定的动作，即元件的接点切离动作不明确。

关于传统漏电断路器检测漏电的电路，如图1所示，其中两条电源线A、B穿过一感测铁心3的中间，使A、B的电流流过感应铁心3，该感应铁心3则缠绕有感应线圈4，可以感应出A、B电流的差异性。当两条电源线电流不相等(A≠B)时，则感应线圈4会感应到不平衡的磁力，使感应线圈4输出微小电压信号，经接地与错误检测器2放大后，触发开关元件(SCR)导通，使螺型线圈(Solenoid)7产生电流，推动机械式结构5而将电源切断。其中所述的接地与错误检测器2，则可为单一IC元件。

针对图1所示传统电路的缺点而言，复杂的漏电流机械结构的装置，往往造成生产组装的不确实，而影响元件使用寿命，并且对于双接点的跳离，将有两组接点火花产生，影响检测电路的可靠性。此外，图2所示为传统技术的美国专利4,209,762号，为一继电器的专利，由图示中可明显看出其为一复杂的机械结构方式，其中标号为7者是螺型线圈。同样地，图3所示为传统技术的美国专利第5,757,254号，仍为一继电器的专利，而标号为7者也一样为螺型线圈。两者的主要缺点，均在于使用复杂的机械结构，产生可靠性与元件寿命的问题，有待加以改善。

另一方面，传统过电流保护电路，是使用两种不同材质的金属，当发生过电流时产生热变形而将接点跳开，或者是使用铜线7绕于金属圆柱20的方式，请配合参阅图4所示，而上方有一导磁金属10；当发生过电流时，将活动的导磁金属10向下吸，并同时触发繁杂机械30的构造将电源接点40、42跳离，如图4中所示。然而此原理无法准确检测获得电流大小误差甚大，动作的可靠性与反应速度均不甚理想。另一方面，或是有使用保险丝(FUSE)的方式，而当发生过电流时即烧毁，从而达到开路(OPEN)保护的功能，但由于保险丝已烧毁而无法重复使用，为其主要缺点。然而，应用本申请的技术方案即可改进此缺点。

针对前述的复杂机械结构的缺点，本申请采取一种结合线圈、电子元件检测漏电流、线圈霍尔(HALL)磁性元件，从而检测过电流。其中霍尔元件与感应线圈等两者均为触发继电器(RELAY)的动作后，再将负载端的火线电源跳离，地线端则不跳离，如此即可有效防止漏电与过电流持续其状态，即可将漏电与过电流的现象快速去除，并且可以延长使用寿命，并可简化结构以及具有生产容易的优点。

为了达成上述的目的，针对包括漏电断路与过电流保护的两种功效，本发明包括：一感应铁心，缠绕有一个感应线圈绕组，电源端的两条电源线穿过该感应铁心中间，当电源端两条线的电流不平衡时，该感应线圈会感应出一微小电压信号；一继电器，采用单接点式，其线圈端由一开关元件控制其开关端导通与否，而继电器的开关端则与负载端的火线相串连，即该开关元件可控制负载端火线的断路与否；一霍尔元件，缠绕有一个过电流线圈绕组，此过电流线圈为电源的一火线信号，当电源端的火线有过电流情形时，霍尔元件即感应出一电压值。

以及包括一第一电子元件，接收该感应线圈所感应出的微小电压信号值，经放大后触发一开关元件(SCR)导通，则该继电器的线圈将会有电流流过，使继电器的开关接点跳离，则负载端仅有火线开路跳离，地线并不跳离，使漏电终止；一第二电子元件，接收该霍尔元件的大电流而感应输出一信号，加以放大与比较后，借以连接触发该开关元件的导通，则该继电器的线圈将会有电流流过，使继电器的开关接点跳离，则负载端仅有火线开路跳离，地线并不跳离，进而使得负载端的电流无回路，即终止短路大电流的现象发生；一开关元件，接收第一、第二电子元件的控制信号，并与继电器线圈相串连，以决定继电路的动作。如此，即组成本发明所述的具有漏电断路以及短路保护的作用。

上述的继电器配合感应线圈、霍尔元件与第一、第二电子元件的使用，可减少复杂机械结构的使用，避免元件动作不正确，并可延长使用寿命，达到我们所需的目的。

图1是为传统漏电断路器的实施电路图。

图2为传统漏电断路器的美国专利第4,209,762号申请的剖面结构图。

图3为传统漏电断路器的美国专利第5,757,254号申请的剖面结构图。

图4为传统传统过电流保护电路的电路实施图。

图5为本发明实施例的电路图。

本发明为一种简易型漏电断路及过电流保护的电路，其中通过感应铁心与线圈、霍尔元件(Hall Sensor)以及第一、第二电子元件(IC1、IC2)，来检测电路的漏电流或过电流的情形，而后触发继电器(Relay)，将导通的负载电源火线端(L)部分跳离，地线则不跳离，可使漏电流与过电流中止，以达到人员与产品安全，防止灾害发生。

参阅图5，图5所示是本发明实施例的电路连接图，其中主要可以区分为漏电断路与过电流保护的作用，当仅执行漏电断路的作用时，其主要元件包括有：一感应铁心70，缠绕有一个感应线圈绕组72，将一电源端的两条电源线(L、N)穿过该感应铁心70中间，当电源端两条线(L、N)的电流不平衡时，该感应线圈72会感应出一微小电压信号值；一继电器，采用单接点式，该继电器线圈52端由一开关元件(SCR)80控制其继电器开关50端导通与否，该开关元件80为一SSR电子开关元件，而继电器开关50端则与一负载的火线(L)相串连，即该开关元件80可控制该负载端火线(L)是否被断路；一第一电子元件(IC1)，接收该感应线圈72所感应出的微小电压信号值，经放大后而触发一开关元件(SCR)80导通，则该继电器的线圈将会有电流流过，使继电器的开关接点跳离，则负载端仅仅有火线开路跳离而已，地线并不跳离，即可达到漏电终止的目的；一开关元件(SCR)80，连接接收该第一电子元件(IC1)的控制信号，并与继电器线圈52相串连，以决定该继电器开关50的动作。

上述的继电器配合感应线圈72与第一电子元件(IC1)的使用，可减少复杂机械结构的使用，避免漏电流而元件动作不正确，并可延长使用寿命。该实施方式的说明则仅仅为使用于检测漏电流的作用而已，当然，针对图5我们可以再加入对于短路过电流的保护，即再加入一霍尔元件60以及一第二电子元件(IC2)等，其进一步说明如下所述。

另一方面，对部份实施方式而言，针对图5的仅仅具有短路过电流的实施方式描述说明，则其主要元件包括有：一霍尔元件(HallSensor)60，其缠绕有一个过电流线圈绕组62，此过电流线圈62为电源端的一火线(L)信号，当电源端的火线(L)有过电流情形时，霍尔元件60即感应出一电压值供检测大电流的情形；一继电器，采用单接点式，继电器线圈52端由一开关元件(SSR)80控制其继电器开关50端导通与否，而继电器开关50端则与负载端的火线(L)相串连，即该开关元件80可控制负载端火线(L)的断路与否；一开关元件80，为一SSR的电子元件，接收第二电子元件(IC2)的控制信号，并与继电器线圈52相串连，以决定继电器的动作；一第二电子元件(IC2)，接收该霍尔元件60的感应大电流而输出一信号，加以放大与比较，借以连接触发该开关元件80的导通，则该继电器线圈52将会有电流流过，进而使继电器开关50接点跳离，则负载端仅有火线开路跳离，地线并不跳离，进而使得负载端的电流没有回路可流，如此，即终止短路大电流的现象发生。

上述的实施方式是指针对图5所示的电路中，仅以执行短路过电流的保护为目的，其中继电器配合霍尔元件60的过电流线圈62与第二电子元件的使用，可减少复杂机械结构的使用，避免元件动作不正确，并可延长使用寿命。

另一方面，针对图5所示的整体性而言，我们所提出的发明主要是针对包括漏电流及短路保护的方式作为本发明的整体功效。于此整体考虑下，主要元件包括：一感应铁心70，缠绕有一个感应线圈绕组72，电源端的两条电源线(L、N)穿过该感应铁心中间，当电源端两条线(L、N)的电流不平衡时，该感应线圈72会感应出微小电压信号；一继电器，采用单接点式，其继电器线圈52端由一开关元件80控制其开关端导通与否，而继电器开关50端则与负载端的火线(L)相串连，即该开关元件80可控制负载端火线(L)的断路与否。

以及包括有：一霍尔元件60，其缠绕有一个过电流线圈绕组62此，过电流线圈62为电源端的一火线(L)信号，当电源端的火线(L)有过电流情形时，霍尔元件60即感应出一电压值；一第一电子元件(IC1)，接收该感应铁心70的感应线圈72所感应出的微小电压信号值，经放大后而触发开关元件(SCR)80导通，则该继电器线圈52将会有电流流过，使继电器开关50接点跳离，如此，则负载端仅有火线(L)开路跳离，地线(N)并不跳离，即可以使漏电的现象终止；一第二电子元件(IC2)，接收该霍尔元件60的大电流，而感应输出一信号，加以放大与比较后，借以连接触发该开关元件80的导通，则该继电器线圈52将会有电流流过，使继电器开关50接点跳离，则负载端仅有火线(L)开路跳离，地线(N)并不跳离，进而使得负载端的电流无回路，即终止短路大电流的现象发生；一开关元件80，接收第一、第二电子元件(IC1、IC2)的控制信号，并与继电器线圈52相串连，以决定继电器开关50的动作，进而影响火线(L)的跳离与否。

上述的继电器配合感应线圈72、霍尔元件60与第一、第二电子元件(IC1、IC2)的使用，可减少复杂机械结构的使用，避免元件动作不正确，并可延长使用寿命。

此外，必须附加说明的是，前三种实施方式，还可以包括有一第一常开开关SW1，连接于电源端的火线与负载端的地线之间，当按下该第一常开开关SW1时，则电源端的火线与负载端的地线接通，可进一步提供模拟漏电的状况。也包括有一第二常开开关SW2，其一端接地，另一端连接至该继电器线圈52端与开关元件80之间的连接点，当第二常开开关SW2被按下时，该连接点被接地，使得当漏电或过电流的情形排除后，可将第一、第二电子元件(IC1、IC2)与开关元件80的电源接地；再当第二常开开关SW2被释放后，即开关恢复开路，则该连接点又被重新通电，使电路恢复正常供电状态，完成复位操作。还包括一发光二极管(LED)90，连接于该继电器线圈52一端与该开关元件80之间，可当开关元件80导通而代表有漏电或过电流的状态时发光，从而通知使用者即时察觉，以采取适当措施而达到预警的功能。

经由以上说明分析，我们可以简要地归纳出以下五点有关于本发明的技术特征，为

1.当负载端的火线(L)或地线(N)发生漏电时，则火线(L)与地线(N)的两端会有电流不平衡现象，则感应线圈72即会有一微小电压输出，经第一电子元件(IC1)放大，触发开关元件(SCR)80导通，继电器线圈52将有电流流过，而使继电器开关50接点跳离，负载端火线(L)即开路(OPEN)，使漏电现象中止。

2.当负载端瞬间短路或有大电流发生，则会流过霍尔元件60的过电流线圈62，即有一电压信号输出，经第二电子元件(IC2)放大与比较，触发开关元件(SCR)80导通，继电器线圈52亦产生电流，同样继电器开关50接点跳离，负载端火线(L)即开路(OPEN)，负载端电流无回路，即可中止短路的大电流。

3.本发明使用单接点继电器(RELAY)，不管漏电或过电流的现象，均可将负载火线(L)跳离，可有效防止意外灾害发生，并且可降低成本与减少复杂的机械结构元件的使用所造成的误差而失去其既有功能。

4.第一常开开关SW1，当按下时，两端点即可导通，可进一步模拟漏电状况。

5.第二常开开关SW2，当按下时，两端点即可导通，使得当漏电与过电流现象排除后，可将第一电子元件IC1、第二电子元件IC2、闸控开关(SCR)80的电源接地，然后第二常开开关SW2释放后又重新通电，让电路可恢复正常供电，即达到RESET(复位)功能。

综上所述；本发明所提出的简易型漏电断路及过电流保护电路，能够有效地改善传统技术需使用复杂机械结构的缺点，并且能增加电路动作的可靠性，充分显示出本发明的目的及功效上均深富实施的进步性，极具产业的利用价值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，不应理解为限定本发明所实施的范围。依本发明专利申请范围所作的变化与修改，均应属于本发明专利申请涵盖的范围内。

Claims

1.一种简易型漏电断路的电路，包括有：

一感应铁心，缠绕一个感应线圈绕组，一电源端的两条电源线穿过该感应铁心中间，当电源端两条线的电流不平衡时，该感应线圈会感应出一微小电压信号；

一继电器，采用单接点式，其线圈端由一开关元件控制其开关端导通与否，而继电器的开关端则与一负载端的火线相串连，即该开关元件可控制该负载端火线的断路与否；

一第一电子元件，接收该感应线圈所感应出的微小电压信号值，经放大后而触发一开关元件导通，则该继电器的线圈将会有电流流过，使继电器的开关接点跳离，则负载端仅有火线开路跳离，地线不跳离，达到漏电终止；

一开关元件，连接接收该第一电子元件的控制信号，并与继电器线圈相串连，以决定该继电器开关的动作；

上述的继电器配合感应线圈与第一电子元件的使用，可减少复杂机械结构的使用，避免元件动作不正确，并可延长使用寿命。

2.如权利要求1所述的简易型漏电断路的电路，还包括有短路的过电流检测的作用，其电路元件配合短路大电流的检测，还包括有：

一霍尔元件，其缠绕有一个过电流线圈绕组，此过电流线圈为电源端的一火线信号，当电源端的火线有过电流情形时，霍尔元件即感应出一电压值；

一第二电子元件，其一输入端连接接收该霍尔元件的感应输出加以放大与比较，当感应出大电流时，其一输出端连接并触发该开关元件的导通，于导通后该继电器的线圈将会有电流流过，使继电器的开关接点跳离，则负载端仅有火线会被开路跳离，地线并不跳离，进而使得负载端的电流无回路可流，即终止短路大电流的现象发生。

3.如权利要求1所述的简易型漏电断路的电路，还包括有一第一常开开关，连接于电源端的火线与负载端的地线之间，当按下该第一常开开关时，则电源端的火线与负载的地线接通，可进一步提供模拟漏电的状况。

4.如权利要求1所述的简易型漏电断路的电路，还包括有一第二常开开关，其一端接地，另一端连接至该继电器的线圈端与开关元件之间的连接点，当第二常开开关被按下时，该连接点被接地，使得当漏电的情形排除后，可将第一电子元件与开关元件的电源接地；再当第二常开开关释放后，即开关恢复开路，则该连接点又被重新通电，使电路恢复正常供电状态，完成复位操作。

5.如权利要求1所述的简易型漏电断路的电路，还包括有一发光二极管(LED)，连接于该继电器的线圈一端与该开关元件之间，可当开关元件导通而代表有漏电流的状态时发光，从而通知使用者即时察觉，以采取适当措施而达到预警的功能。

6.一种简易型过电流保护的电路，包括有；

一霍尔元件，其缠绕有一个过电流线圈绕组，此过电流线圈为电源端的一火线信号，当电源端的火线有过电流情形时，霍尔元件即感应出一电压值供检测大电流的情形；

一继电器，采用单接点式，其线圈端由一开关元件控制其开关端导通与否，而继电器的开关端则与负载端的火线相串连，即该开关元件可控制负载端火线的断路与否；

一开关元件，接收一第二电子元件的控制信号，并与继电器线圈相串连，以决定继电器的动作；

一第二电子元件，接收该霍尔元件的感应大电流而输出一信号，加以放大与比较，借以连接触发该开关元件的导通，则该继电器的线圈将会有电流流过，进而使继电器的开关接点跳离，则负载端仅有火线开路跳离，地线并不跳离，进而使得负载端的电流无回路，即终止短路大电流的现象发生。

7.如权利要求6所述的简易型过电流保护的电路，还包括有漏电流检测的作用，其电路元件配合漏电流的检测，还包括有：

一感应铁心，缠绕有一个感应线圈绕组，电源端的两条电源线穿过该感应铁心的中间，当电源端两条线的电流不平衡时，该感应线圈会感应出一微小电压信号；

一第一电子元件，接收该感应线圈所感应出的微小电压信号值，经放大后而触发一开关元件导通，则该继电器的线圈将会有电流流过，使继电器的开关接点跳离，则负载端仅有火线开路跳离，地线并不跳离，而使漏电终止。

8.如权利要求6所述的简易型过电流保护的电路，还包括有一第二常开开关，其一端接地，另一端连接至该继电器的线圈端与开关元件之间的连接点，当第二常开开关被按下时，该连接点被接地，使得当过电流的情形排除后，可将第二电子元件与开关元件的电源接地；再当第二常开开关释放后，即开关恢复开路，则该连接点又被重新通电，使电路恢复正常供电状态，完成复位操作。

9.如权利要求6所述的简易型过电流保护的电路，还包括有一发光二极管(LED)，连接于该继电器的线圈一端与该开关元件之间，可当开关元件导通而代表有短路的过电流状态时而发光，从而通知使用者即时察觉，以采取适当措施而达到预警的功能。

10.一种简易型漏电断路及过电流保护的电路，包括有：

一感应铁心，缠绕有一个感应线圈绕组，电源端的两条电源线穿过该感应铁心中间，当电源端两条线的电流不平衡时，该感应线圈会感应出一微小电压信号；

一第一电子元件，接收该感应线圈所感应出的微小电压信号值，经放大后而触发一开关元件导通，则该继电器的线圈将会有电流流过，使继电器的开关接点跳离，则负载端仅有火线开路跳离，地线并不跳离，使漏电终止；

一第二电子元件，接收该霍尔元件的大电流而感应输出一信号，加以放大与比较后，借以连接触发该开关元件的导通，则该继电器的线圈将会有电流流过，使继电器的开关接点跳离，则负载端仅有火线开路跳离，地线并不跳离，进而使得负载的电流无回路，即终止短路大电流的现象发生；

一开关元件，接收第一、第二电子元件的控制信号，并与继电器线圈相串连，以决定继电器的动作。

11.如权利要求10所述的简易型漏电断路及过电流保护的电路，还包括有一第一常开开关，连接于电源端的火线与负载端的地线之间，当按下该第一常开开关时，则电源端的火线与负载端的地线接通，可进一步提供模拟漏电的状况。

12.如权利要求10所述的简易型漏电断路及过电流保护的电路，还包括有一第二常开开关，其一端接地，另一端连接至该继电器的线圈端与开关元件之间的连接点，当第二常开开关被按下时，该连接点被接地，使得当漏电或过电流的情形排除后，可将第一、第二电子元件与开关元件的电源接地；再当第二常开开关释放后，即开关恢复开路，则该连接点又被重新通电，使电路恢复正常供电状态，完成复位操作。

13.如权利要求10所述的简易型漏电路及过电流保护的电路，还包括一发光二极管，连接于该继电器的线圈一端与该开关元件之间，可当开关元件导通而代表有漏电或过电流的状态时发光，从而通知使用者即时察觉，以采取适当措施而达到预警的功能。