CN203870152U - 电流饱和检测与箝位电路 - Google Patents
电流饱和检测与箝位电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203870152U CN203870152U CN201420082720.2U CN201420082720U CN203870152U CN 203870152 U CN203870152 U CN 203870152U CN 201420082720 U CN201420082720 U CN 201420082720U CN 203870152 U CN203870152 U CN 203870152U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- input end
- current
- terminal
- coupled
- output terminal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title abstract description 12
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 19
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 12
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 12
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 12
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 11
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 3
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
- H02H3/32—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors
- H02H3/33—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
- H02H3/28—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at two spaced portions of a single system, e.g. at opposite ends of one line, at input and output of apparatus
- H02H3/283—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at two spaced portions of a single system, e.g. at opposite ends of one line, at input and output of apparatus and taking into account saturation of current transformers
Abstract
本实用新型涉及电流饱和检测与箝位电路。本实用新型要解决的技术问题之一在于响应于电流互感器以电流饱和工作而提供电流箝位。提供一种用于在接地故障断路器电路中检测并箝位电流的电路。根据一个实施方案，所述电路包括连接到开关上的放大器，其中在所述放大器中具有通过电阻器连接到所述开关的第一导电端子上的输入端和连接到所述开关的第二导电端子上的另一输入端。所述放大器的输出端连接到所述开关的控制端子上。所述电路可以包括接地故障断路器引擎，其具有连接到所述开关的所述第一导电端子上的输入端和连接到所述开关的所述第二导电端子上的另一第二输入端。本实用新型的优越效果在于实现一种用于箝位电流互感器的电流的电路。
Description
技术领域
本实用新型总体上涉及电子学，并且更具体地，涉及形成半导体器件和结构。
背景技术
在电力系统中已经使用电流互感器来检测可能在电流互感器中产生差动电流的故障状况。尽管电流互感器在检测故障方面是有益的，但如果差动电流变得过大，则会造成互感器芯饱和，这限制了可供差动电流检测使用的时间。
因此，具有一种用于箝位响应差动电流的出现而产生的电流的电路和方法将会是有利的。将更为有利的是，使电路和方法实现起来具有成本效益。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题之一在于响应于电流互感器以电流饱和工作而提供电流箝位。
根据本实用新型的一个方面，提供一种电流饱和检测与箝位电路，包括：开关，具有控制端子以及第一导电端子和第二导电端子；第一放大器，具有第一输入端和第二输入端以及第一输出端和第二输出端，所述第一输入端耦合到所述开关的所述第二导电端子上，并且所述第一输出端耦合到所述开关的所述控制端子上；第一阻抗，耦合在所述第一放大器的所述第二输入端与所述开关的所述第一导电端子之间；以及接地故障断路器引擎，具有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端耦合到所述开关的所述第一导电端子上，并且所述第二输入端耦合到所述开关的所述第二导电端子上。
在一个实施例中，电流饱和检测与箝位电路进一步包括具有第一输入端和第二输入端以及第一输出端和第二输出端的第二放大器，所述第一输入端耦合到所述开关的所述第二导电端子上，并且所述第一输出端耦合到所述开关的所述控制端子上。
在一个实施例中，电流饱和检测与箝位电路进一步包括第二阻抗，所述第二阻抗耦合在所述第二放大器的所述第二输入端与所述开关的所述第一电流导体之间。
在一个实施例中，电流饱和检测与箝位电路进一步包括第一电流源，所述第一电流源耦合到所述第一放大器的所述第二输入端上。
在一个实施例中，电流饱和检测与箝位电路进一步包括第二电流源，所述第二电流源耦合到所述第二运算放大器的所述第二输入端上。
在一个实施例中，电流饱和检测与箝位电路所述接地故障断路器进一步包括第三输入端，并且进一步包括饱和指示器电路，所述饱和指示器电路具有第一输入端和第二输入端以及输出端，所述第一输入端耦合到所述第一放大器的所述第二输出端上并且所述输出端耦合到所述接地故障断路器的所述第三输入端上。
在一个实施例中，所述第二放大器的所述第二输出端耦合到所述饱和指示器电路的所述第二输入端上。
在一个实施例中，所述饱和指示器电路包括OR门。
根据本实用新型的另一个方面，提供一种电路，包括：晶体管，具有控制电极以及第一载流电极和第二载流电极；接地故障断路器引擎，具有多个输入端，所述多个输入端中的第一输入端耦合到所述晶体管的所述第一载流电极上，并且所述多个输入端中的第二输入端耦合到所述晶体管的所述第二载流电极上；以及驱动电路，具有多个输入端和一个输出端，所述输出端耦合到所述晶体管的所述控制电极上。
在一个实施例中，所述驱动电路包括：第一增益级，具有第一输入端和第二输入端以及第一输出端和第二输出端，所述第一输入端耦合到所述晶体管的所述第二载流电极上并且用作所述多个输入端中的第一输入端；以及第二增益级，具有第一输入端和第二输入端以及第一输出端和第二输出端，所述第一输入端耦合到所述晶体管的所述第二载流电极上并且用作所述多个输入端中的第二输入端，并且所述输出端耦合到所述晶体管的所述控制电极上，所述第一增益级和第二增益级的所述输出端耦合在一起以形成所述驱动电路的所述输出端。
在一个实施例中，所述电路进一步包括偏置网络，所述偏置网络具有第一端子和第二端子以及公共节点，所述第一端子耦合到所述第一增益级的所述第二输入端上，所述第二端子耦合到所述第二增益级的所述第二输入端上，并且所述晶体管的所述第一载流电极耦合到所述公共节点上。
在一个实施例中，所述偏置网络包括：第一电阻器，具有第一端子和第二端子，所述第一端子耦合到所述第一增益级的所述第二输入端上并且用作所述偏置网络的所述第一端子；以及第二电阻器，具有第一端子和第二端子，所述第二电阻器的所述第一端子耦合到所述第一电阻器的所述第二端子上以形成所述公共节点，所述第二电阻器的所述第二端子耦合到所述第二增益级的所述第二输入端上并且用作所述偏置网络的所述第二端子。
在一个实施例中，所述偏置网络进一步包括：第一电流源，耦合到所述第一增益级的所述第二输入端上；以及第二电流源，耦合到所述第二增益级的所述第二输入端上。
在一个实施例中，所述电路进一步包括饱和指示器电路，所述饱和指示器电路具有第一输入端和第二输入端以及输出端，所述第一输入端耦合到所述第一增益级的所述第二输出端上并且所述第二输入端耦合到所述第二增益级的所述第二输出端上。
在一个实施例中，所述饱和指示器电路包括OR门。
在一个实施例中，所述电路进一步包括电流互感器，所述电流互感器具有第一端子和第二端子，所述第一端子耦合到所述晶体管的所述第一载流电极上并且所述第二端子耦合到所述晶体管的所述第二载流电极上。
本实用新型用于电子领域。本实用新型的优越效果在于实现一种用于箝位电流互感器的电流的电路。
附图说明
结合附图阅读以下详细描述，将更好地理解本实用新型，其中相同参考符号指示相同元件，并且在附图中：
图1是根据本实用新型的一个实施方案的电流饱和检测与箝位电路的方框图；
图2是根据本实用新型的另一实施方案的电流饱和检测与箝位电路的电路示意图；并且
图3是根据本实用新型的一个实施方案的图2的电流饱和检测与箝位电路的一部分的电路示意图。
具体实施方式
为了简洁并清楚地示出，附图中的元件不一定按比例绘制，并且不同附图中的相同参考符号指示相同元件。另外，为了简化描述，省略了众所周知的步骤和元件的描述与细节。本文所使用的载流电极是指器件中的承载通过所述器件的电流的元件，如MOS晶体管的源极或漏极、或双极晶体管的发射极或集电极、或二极管的阴极或阳极，并且控制电极是指器件中的控制通过所述器件的电流流动的元件，如MOS晶体管的栅极或双极晶体管的基极。尽管本文将器件解释为某些n沟道或p沟道器件、或某些n型或p型掺杂区域，但是本领域的普通技术人员将认识到，根据本实用新型的实施方案，互补器件同样是可能的。本领域的技术人员将认识到，本文所使用的词语“期间”、“同时”以及“当…时”并非是表示在起始动作后立即发生动作的精确术语，而是在由起始动作所起始的反应与起始动作之间可以存在一些较小但合理的延迟，如传播延迟。使用词语“近似”、“约”或“大体上”表示元件的值具有预期非常接近所叙述的值或位置的参数。然而，如在本领域中众所周知，始终存在阻止值或位置如所叙述般地精确的微小差异。本领域中明确的是，高达约百分之十(10%)(并且就半导体掺杂浓度而言，高达百分之二十(20%))的差异被认为是偏离所述精确理想值的合理差异。
应当注意，逻辑0电压电平(VL)也称为逻辑低电压或逻辑低电压电平，并且逻辑0电压的电压电平随电源电压和逻辑系列类型而变化。例如，在互补金属氧化物半导体(CMOS)逻辑系列中，逻辑0电压可为电源电压电平的百分之三十。在五伏晶体管-晶体管逻辑(TTL)系统中，逻辑0电压电平可以为约0.8伏，而对于五伏CMOS系统，逻辑0电压电平可以为约1.5伏。逻辑1电压电平(VH)也称为逻辑高电压电平、逻辑高电压或逻辑1电压，并与逻辑0电压电平一样，逻辑高电压电平也可以随电源和逻辑系列类型而变化。例如，在CMOS系统中，逻辑1电压可为电源电压电平的约70％。在五伏TTL系统中，逻辑1电压可以为约2.4伏，而对于五伏CMOS系统，逻辑1电压可以为约3.5伏。
总体来说，本实用新型提供一种电流饱和检测与箝位电路和一种用于检测电流并对其箝位的方法。根据本实用新型的一个实施方案，所述电流饱和检测与箝位电路包括连接到两个放大器上的开关。更具体地，所述开关具有：控制端子，其连接到每个放大器的输出端上；以及载流端子，其通过电阻器连接到其中一个放大器的反相输入端上并通过另一电阻器连接到另一放大器的非反相输入端上。每个放大器具有连接到电流饱和指示器上的另一输出端。
根据另一实施方案，提供一种用于检测电流并对其箝位的方法。检测在电源干线中流动的电流的差动电流电平。响应差动电流电平等于或超过预定值达预定的时间段，分流器被激活。响应分流所述电流，产生饱和信号，其中所述饱和信号用于箝位差动电流电平。
图1是根据本实用新型的一个实施方案的电流饱和检测与箝位电路10的方框图。检测与箝位电路10包括保护模块12，所述保护模块12耦合到接地故障断路器(“GFCI”)引擎14上并耦合到电流互感器36上。更具体地，保护模块12具有分别连接到GFCI引擎14的输入端子24和26上的输入端子20和22以及连接到GFCI引擎14的输入端子30上的输出端子28。另外，端子22通过输入/输出引脚42和电阻器44连接到电流互感器36的端子34上，并且端子20通过输入/输出引脚40连接到电路互感器36的端子32上。尽管电流互感器36被示出为具有绕组38的单电流互感器，但这并非是对本实用新型的限制。例如，可以将保护模块12和GFCI引擎14连接到双芯互感器上。GFCI引擎14也可称为GFCI模块。应当注意，电阻器44是任选元件且可不存在。
GFCI引擎14可以包括电路或模块，例如像数字控制电路、主电平/零交叉检测器、数字滤波器、电路元件参数测量网络、接地中性检测器、差动电流检测器、偏移校正电路以及激励波形发生器。GFCI引擎14的实例可以见于2013年3月5日授予Riley Beck等的名称为“接地故障断路器和方法”的美国专利号8,390,297中，所述专利以引用方式全部并入本文。另外，GFCI引擎14可以包括偏置电压发生器。
滤波电容器46可以连接在端子32与34之间，并且旁路电容器48可以连接在端子34与工作电位源(例如像接地)之间。
图2是根据本实用新型的另一实施方案的电流饱和检测与箝位电路50的方框图。图2示出的是保护模块52，所述保护模块52包括开关54、驱动电路57、偏置网络88以及饱和指示器电路64。举例来说，开关54是晶体管，驱动电路57可以包括放大器56和58，偏置网络88可包括阻抗60和62以及电流源90和92，并且饱和指示器电路64是逻辑门，例如像OR门。放大器56和58可为运算放大器并且可称为增益级。应当注意，开关的控制端子类似于晶体管的控制电极，并且开关的导电端子类似于晶体管的载流电极。尽管晶体管54被示出为场效应晶体管，但这并非是对本实用新型的限制。或者，开关54可以是双极晶体管、结型场效应晶体管等等。晶体管70具有控制电极和载流电极，其中所述控制电极是栅极电极并且所述载流电极是漏极与源极电极。放大器56具有反相输入端、非反相输入端以及输出端76和78。同样，放大器58具有反相输入端、非反相输入端以及输出端80和82。放大器56的非反相输入端通常连接到放大器58的反相输入端上并且连接到晶体管54的源极上以形成连接到GFCI引擎14的输入端26和输入引脚42上的输入/输出端子或节点84。放大器56的输出端76、放大器58的输出端80以及晶体管54的栅极共同连接在一起。根据一个实施方案，阻抗60和62是电阻器。电阻器60的端子连接到放大器56的反相输入端上并连接到电流源90的端子上。电流源90的另一端子可以耦合用于接收工作电位(例如像工作电位VDD)源。电阻器60的另一端子连接到晶体管54的漏极上以形成连接到GFCI引擎14的输入端24和输入引脚40的输入/输出端子或节点86。电阻器62的端子连接到放大器58的非反相输入端上并连接到电流源92的端子上，并且电阻器62的另一端子连接到输入/输出节点86上，即连接到电阻器60的端子上并连接到晶体管54的漏极上。电流源92的另一端子可以耦合用于接收工作电位(例如像工作电位VSS)源。电阻器60和62以及电流源90和92形成偏置网络88，其中由电阻器60和62的端子的连接形成的节点用作公共节点，例如，输入/输出节点86，并且电阻器60和62的另一端子用作偏置网络88的端子。放大器56和58的输出端78和82连接到OR门64的对应输入端上。OR门64的输出端连接到GFCI引擎14的输入端30上。
另外，输入/输出端子84通过输入/输出引脚42和电阻器44连接到端子34上，并且输入/输出端子86通过输入/输出引脚40连接到端子32上。应当注意，电阻器44是任选元件且可不存在。尽管电流互感器36被示出为具有绕组38的单电流互感器，但这并非是对本实用新型的限制。保护模块52和GFCI引擎14可以连接到双芯互感器上。
滤波电容器46可以连接在端子32与34之间，并且旁路电容器48可以连接在端子34与工作电位源(例如像接地)之间。
根据本实用新型的实施方案，GFCI引擎14具有至少一个输出端24以及输入端26和30，其中输入端30耦合到信号发生器上，所述信号发生器指示电流互感器36的饱和状态。
在操作中，GFCI模块14在输出端24处产生偏置电压V偏置，所述电压经由输入/输出节点86传送至输出引脚40。另外，电流源90和92以及电阻器60和62的电阻值被配置来产生流过电阻器60和62的电流，以便在放大器56的非反相输入端和放大器58的反相输入端处设定预定电压。电流源90和92的电流电平以及电阻器60和62的电阻值经过选择，以便在放大器56的反相输入端处产生大于偏置电压V偏置的上限参考电压，并且在放大器58的非反相输入端处产生小于参考电压V偏置的下限参考电压。例如，GFCI引擎14可以被配置来产生约2伏的偏置电压V偏置，电流源90和电阻器60可以被配置来在放大器56的反相输入端处产生约2.1伏的电压，并且电流源92和电阻器62可以被配置来在放大器58的非反相输入端处产生约1.9伏的电压。在输入/输出节点86和84处由电阻器60和62以及电流源90和92产生的电压可以称为箝位电压，其中输入/输出节点86处的箝位电压是上限箝位电压，并且输入/输出节点84处的箝位电压是下限箝位电压。
响应于流过电源干线(即导体36A和36B)的可忽略的差动电流、或大体为零的差动电流，大体为零的电流流入绕组38中，并且输入/输出节点84处的电压大体等于输入/输出节点86处的电压，即输入/输出节点84处的电压大体等于输出端24处由GFCI引擎14产生的电压。响应于在输入/输出节点84处出现大体等于输出端24处电压的电压，放大器56和58采用开环配置进行操作，其中放大器56在输出端76处产生低电压电平，并且放大器58在输出端80处产生低电压电平。输出端76和80处的低电压电平出现在晶体管54的栅极处，从而使晶体管54断开。因此，放大器56用作晶体管54的驱动电路，并且放大器58用作晶体管54的驱动电路。应当注意，高电压在放大器56和58的输出端78和82处分别出现，从而导致逻辑高电压电平在GFCI引擎14的输入端30处出现。
响应于高差动电流在电源干线(即导体36A和36B)中出现，故障电流IF因线路导体36A处或中性导体36B处的故障状态而流入绕组38，启用内部分流器来分流电流使其远离输入端子26。举例来说，高差动电流可为750毫安、1安或者另一用户限定的电流值。更具体地，致使电流IF流向输入引脚42的故障状态降低出现在输入/输出节点84处的电压。如果差动电流高到足以使得输入/输出节点84处的电压降到低于放大器58的非反相输入端处的电压，那么放大器58在输出端80处产生高电压，而放大器56继续在输出端76处产生低电压。晶体管54的栅极处的所得电压和晶体管54的漏极-源极电压足以使其接通，从而激活电流分流器。更具体地，电流IF流经晶体管54并返回电流互感器36中，即，分流电流IF使其远离GFCI引擎14并将输入/输出节点84处的电压箝位在放大器58的非反相输入端处的电压上。因此，晶体管54形成了电流分流器。
同样，致使电流IF流向输入引脚40的故障状态升高出现在输入/输出节点84处的电压。如果差动电流高到足以使得输入/输出节点84处的电压升到高于放大器56的反相输入端处的上限参考电压，那么放大器56在输出端76处产生高电压，而放大器58继续在输出端80处产生低电压。晶体管54的栅极处的所得电压和晶体管54的漏极-源极电压足以使其接通，从而激活电流分流器。电流IF流经晶体管54并返回电流互感器36中，即，分流电流IF使其远离GFCI引擎14并将输入/输出节点84处的电压箝位在放大器56的反相输入端处的电压上。
举例来说，电路50可以被设计成使得一安培的差动电流产生大到足以激活电流分流器的故障电流IF，例如，一安培的电流。另外，电路50可以被设计成使得出现在放大器56的反相输入端处的电压为约2.1伏，GFCI引擎输出端24处产生的电压为约2伏，并且放大器58的非反相输入端处的电压为约1.99伏。在这个实施例中，致使放大器58在栅极50处产生高输出信号的故障电流IF将输入/输出节点84的电压箝位在1.9伏上，并且致使放大器56在栅极50处产生高输出信号的故障电流IF将输入/输出节点84的电压箝位在2.1伏上。
放大器56和58具有分别连接到OR门64的相应输入端上的输出端78和82，所述OR门64具有连接到GFCI引擎14的输入端30上的输出端。响应于OR门64的输入端转变成逻辑高电压电平，OR门64的输出端处的信号转变成逻辑高电压，指示了电流互感器36以饱和状态操作。响应于OR门64的输出信号处于逻辑高电压电平上达预定时间段，GFCI引擎14产生指示芯饱和的指示器信号。响应于指示器信号被断言达预定时间，接地故障断路器电路产生故障信号。应当注意，本实用新型不限于使用如OR门64的逻辑门来指示电流互感器36的饱和和故障的存在。
图3是根据本实用新型的一个实施方案的放大器56和58的电路示意图。图3示出的是连接到电流镜102、104和106上的差动输入级100。差动输入级100具有：输入端112和114，所述输入端112和114分别耦合用于接收输入信号VIN1和VIN2；载流端子116，其连接到电流源122上；载流端子118，其连接到电流镜102上；以及载流端子120，其连接到电流镜104上。举例来说，差动输入级100包括一对p沟道晶体管130和132，它们各自具有栅极、源极以及漏极，其中源极共同连接在一起以形成载流端子116，晶体管130和132的栅极分别用作输入端112和114或者可替代地可以分别连接到输入端112和114上，并且晶体管130和132的漏极分别用作载流端子118和120或者可替代地可以分别连接到载流端子118和120上。电流源122具有耦合用于接收工作电位源(例如像VDD)的端子和连接到载流端子116上的端子。
电流镜102包括n沟道晶体管134和136，其中每个晶体管具有栅极、源极以及漏极，并且其中晶体管134和136的源极共同连接在一起，晶体管134和136的栅极共同连接在一起并连接到晶体管136和130的漏极上，即晶体管134和136的栅极与晶体管136的漏极共同连接到载流端子118上。
电流镜104包括n沟道晶体管138和140，其中每个晶体管具有栅极、源极以及漏极，并且其中晶体管138和140的源极共同连接在一起，晶体管138和140的栅极共同连接在一起并连接到晶体管138和132的漏极上，即晶体管138和140的栅极与晶体管136的漏极共同连接到载流端子120上。
电流镜106包括p沟道晶体管142和144，其中每个晶体管具有栅极、源极以及漏极，并且其中晶体管142和144的源极共同连接在一起并用于接收工作电位源(例如像VDD)，晶体管142和144的栅极共同连接在一起并连接到晶体管142和134的漏极上。晶体管144的漏极连接到晶体管140的漏极上。
放大器56和58进一步包括电流镜150，所述电流镜150包括p沟道晶体管152、154和156，其中每个晶体管具有栅极、源极和漏极，并且其中晶体管152、154和156的栅极共同连接在一起并连接到晶体管152的漏极，并且晶体管152、154和156的源极共同连接在一起并用于接收工作电位源(例如像VDD)。n沟道晶体管158具有：栅极，其耦合用于接收参考电压VB；漏极，其连接到晶体管152的漏极和晶体管152、154和156的栅极上；源极，其连接到晶体管140和144的漏极上；以及本体端子，其耦合用于接收工作电位源VSS。晶体管154的漏极连接到电容器164的端子上，以形成放大器56和58分别的输出端子76和80，并且电容器164的另一端子连接到输入端114上、即连接到晶体管132的栅极上。晶体管156的漏极连接到电流源162的端子上，所述电流源162具有另一端子，所述另一端子耦合用于接收工作电位源，例如像VSS。
另外，放大器56和58可以包括晶体管160，所述晶体管160具有：栅极，其连接到晶体管156的漏极和电流源162上；源极，其耦合用于接收工作电位源VSS；以及漏极，其连接到反相器166的输入端上。反相器166的输出端连接到反相器168的输入端上，并且反相器168的输出端分别用作放大器56和58的输出端子78和82或者可替代地分别耦合到放大器56和58的输出端子78和82上。
应当注意，晶体管134、136、138、140、158和160的本体端子耦合用于接收工作电位源，例如像工作电位VSS，晶体管142、144、152、154和156的本体端子耦合用于接收工作电位源，例如像VDD，并且晶体管130和132的本体端子分别连接到晶体管130和132的漏极端子上。应进一步注意，晶体管130、132、142、144、152、154和156可为n沟道晶体管，并且晶体管134、136、138、140和160可为p沟道晶体管。另外，晶体管可以是场效应晶体管、双极晶体管等等。
至此，应当了解，已经提供一种电流饱和检测与箝位电路。更具体地，所述电流饱和检测与箝位电路包括电压箝，如果GFCI引擎的输入端处的电压超过正限或者负限，那么所述电压箝对GFCI引擎的输入端处电压进行箝位。另外，电路箝位电流，以便抑制其对GFCI电路进行重置。
尽管具体实施方案已在本文中公开，但不应认为本实用新型限于所公开的实施方案。本领域的技术人员将认识到，在不背离本实用新型的精神的情况下，可以做出各种修改和变化。本实用新型将意图涵盖落在所附权利要求书的范围内的所有此类修改和变化。
Claims (16)
1.一种电流饱和检测与箝位电路，其特征在于包括：
开关，具有控制端子以及第一导电端子和第二导电端子；
第一放大器，具有第一输入端和第二输入端以及第一输出端和第二输出端，所述第一输入端耦合到所述开关的所述第二导电端子，并且所述第一输出端耦合到所述开关的所述控制端子；
第一阻抗，耦合在所述第一放大器的所述第二输入端与所述开关的所述第一导电端子之间；以及
接地故障断路器引擎，具有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端耦合到所述开关的所述第一导电端子，并且所述第二输入端耦合到所述开关的所述第二导电端子。
2.如权利要求1所述的电流饱和检测与箝位电路，其特征在于进一步包括具有第一输入端和第二输入端以及第一输出端和第二输出端的第二放大器，所述第一输入端耦合到所述开关的所述第二导电端子，并且所述第一输出端耦合到所述开关的所述控制端子。
3.如权利要求2所述的电流饱和检测与箝位电路，其特征在于进一步包括第二阻抗，所述第二阻抗耦合在所述第二放大器的所述第二输入端与所述开关的所述第一电流导体之间。
4.如权利要求1所述的电流饱和检测与箝位电路，其特征在于进一步包括第一电流源，所述第一电流源耦合到所述第一放大器的所述第二输入端。
5.如权利要求4所述的电流饱和检测与箝位电路，其特征在于进一步包括第二电流源，所述第二电流源耦合到所述第二运算放大器 的所述第二输入端。
6.如权利要求1所述的电流饱和检测与箝位电路，其特征在于所述接地故障断路器引擎进一步包括第三输入端，并且进一步包括饱和指示器电路，所述饱和指示器电路具有第一输入端和第二输入端以及输出端，所述第一输入端耦合到所述第一放大器的所述第二输出端并且所述输出端耦合到所述接地故障断路器的所述第三输入端。
7.如权利要求6所述的电流饱和检测与箝位电路，其特征在于所述第二放大器的所述第二输出端耦合到所述饱和指示器电路的所述第二输入端。
8.如权利要求6所述的电流饱和检测与箝位电路，其特征在于所述饱和指示器电路包括OR门。
9.一种电流饱和检测与箝位电路，其特征在于包括：
晶体管，具有控制电极以及第一载流电极和第二载流电极；
接地故障断路器引擎，具有多个输入端，所述多个输入端中的第一输入端耦合到所述晶体管的所述第一载流电极，并且所述多个输入端中的第二输入端耦合到所述晶体管的所述第二载流电极；以及
驱动电路，具有多个输入端和一个输出端，所述输出端耦合到所述晶体管的所述控制电极。
10.如权利要求9所述的电流饱和检测与箝位电路，其特征在于所述驱动电路包括：
第一增益级，具有第一输入端和第二输入端以及第一输出端和第二输出端，所述第一输入端耦合到所述晶体管的所述第二载流电极并且用作所述多个输入端中的第一输入端；以及
第二增益级，具有第一输入端和第二输入端以及第一输出端和第 二输出端，所述第一输入端耦合到所述晶体管的所述第二载流电极并且用作所述多个输入端中的第二输入端，并且所述输出端耦合到所述晶体管的所述控制电极，所述第一增益级和第二增益级的所述输出端耦合在一起以形成所述驱动电路的所述输出端。
11.如权利要求10所述的电流饱和检测与箝位电路，其特征在于进一步包括偏置网络，所述偏置网络具有第一端子和第二端子以及公共节点，所述第一端子耦合到所述第一增益级的所述第二输入端，所述第二端子耦合到所述第二增益级的所述第二输入端，并且所述晶体管的所述第一载流电极耦合到所述公共节点。
12.如权利要求11所述的电流饱和检测与箝位电路，其特征在于所述偏置网络包括：
第一电阻器，具有第一端子和第二端子，所述第一端子耦合到所述第一增益级的所述第二输入端并且用作所述偏置网络的所述第一端子；以及
第二电阻器，具有第一端子和第二端子，所述第二电阻器的所述第一端子耦合到所述第一电阻器的所述第二端子以形成所述公共节点，所述第二电阻器的所述第二端子耦合到所述第二增益级的所述第二输入端并且用作所述偏置网络的所述第二端子。
13.如权利要求12所述的电流饱和检测与箝位电路，其特征在于所述偏置网络进一步包括：
第一电流源，耦合到所述第一增益级的所述第二输入端；以及
第二电流源，耦合到所述第二增益级的所述第二输入端。
14.如权利要求12所述的电流饱和检测与箝位电路，其特征在于进一步包括饱和指示器电路，所述饱和指示器电路具有第一输入端和第二输入端以及输出端，所述第一输入端耦合到所述第一增益级的 所述第二输出端并且所述第二输入端耦合到所述第二增益级的所述第二输出端。
15.如权利要求13所述的电流饱和检测与箝位电路，其特征在于所述饱和指示器电路包括OR门。
16.如权利要求13所述的电流饱和检测与箝位电路，其特征在于进一步包括电流互感器，所述电流互感器具有第一端子和第二端子，所述第一端子耦合到所述晶体管的所述第一载流电极并且所述第二端子耦合到所述晶体管的所述第二载流电极。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US13/829,319 US9124094B2 (en) | 2013-03-14 | 2013-03-14 | Current saturation detection and clamping circuit and method |
| US13/829,319 | 2013-03-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203870152U true CN203870152U (zh) | 2014-10-08 |
Family
ID=51526083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201420082720.2U Expired - Lifetime CN203870152U (zh) | 2013-03-14 | 2014-02-26 | 电流饱和检测与箝位电路 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9124094B2 (zh) |
| CN (1) | CN203870152U (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8390297B2 (en) * | 2009-10-02 | 2013-03-05 | Semiconductor Components Industries, Llc | Ground fault circuit interrupter and method |
| US9331469B2 (en) * | 2009-10-02 | 2016-05-03 | Semiconductor Components Industries, Llc | Ground fault circuit interrupter and method |
| US11050240B2 (en) * | 2018-04-03 | 2021-06-29 | Texas Instruments Incorporated | Electric motor ground protection |
Family Cites Families (49)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3676737A (en) * | 1971-04-05 | 1972-07-11 | Ite Imperial Corp | Ground-fault detector using square hysteresis loop reactor core |
| US3879639A (en) | 1973-01-04 | 1975-04-22 | Federal Pacific Electric Co | Ground fault interrupters |
| US3794884A (en) | 1973-05-29 | 1974-02-26 | Federal Pacific Electric Co | Ground fault interrupter with pulsed neutral-to-ground fault detector |
| US3953766A (en) * | 1974-09-16 | 1976-04-27 | General Electric Company | Ground fault circuit interrupter and electronic module therefor |
| US4001646A (en) | 1975-06-16 | 1977-01-04 | General Electric Company | Ground fault circuit interrupter utilizing a single transformer |
| US4021729A (en) | 1975-12-03 | 1977-05-03 | I-T-E Imperial Corporation | Cross-field ground fault sensor |
| US4150411A (en) | 1977-12-15 | 1979-04-17 | General Electric Company | Ground fault circuit interrupter utilizing a single transformer |
| US4378579A (en) | 1980-11-07 | 1983-03-29 | Sprague Electric Company | Alternately low and high input-impedance detector for use in a GFI |
| EP0810599B1 (en) | 1991-05-29 | 2003-11-26 | Pacific Microsonics, Inc. | Improvements in signal encode/decode systems |
| US5206600A (en) | 1991-10-18 | 1993-04-27 | Harris Corporation | Impedance determining apparatus using quadrature current and peak detectors |
| US5459630A (en) | 1993-09-15 | 1995-10-17 | Eaton Corporation | Self testing circuit breaker ground fault and sputtering arc trip unit |
| US5515001A (en) | 1994-01-31 | 1996-05-07 | The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration | Current-measuring operational amplifier circuits |
| US6259996B1 (en) | 1998-02-19 | 2001-07-10 | Square D Company | Arc fault detection system |
| US5600524A (en) | 1995-05-04 | 1997-02-04 | Leviton Manufacturing Co., Inc. | Intelligent ground fault circuit interrupter |
| JP3352411B2 (ja) | 1998-03-05 | 2002-12-03 | 株式会社東芝 | 制御システム、電力系統保護制御システムおよびプログラムを記憶した記憶媒体 |
| US6266219B1 (en) * | 1998-06-02 | 2001-07-24 | Pass & Seymour, Inc. | Combination ground fault and arc fault circuit interrupter |
| US6426632B1 (en) | 1999-03-29 | 2002-07-30 | George A. Spencer | Method and apparatus for testing an AFCI/GFCI circuit breaker |
| US7154718B1 (en) | 2004-07-28 | 2006-12-26 | Pass & Seymour, Inc. | Protection device with power to receptacle cut-off |
| US6980005B2 (en) | 2003-09-23 | 2005-12-27 | Pass & Seymar, Inc. | Circuit protection device with timed negative half-cycle self test |
| US6674289B2 (en) | 2000-02-17 | 2004-01-06 | Pass & Seymour, Inc. | Circuit protection device with half cycle self test |
| US6421214B1 (en) | 2000-03-03 | 2002-07-16 | Pass & Seymour, Inc. | Arc fault or ground fault detector with self-test feature |
| US6381110B1 (en) * | 2000-03-06 | 2002-04-30 | General Motors Corporation | Method and apparatus for detecting isolation faults in motor/inverter systems |
| US6807035B1 (en) | 2000-11-28 | 2004-10-19 | Hubbell Incorporated | Fault interrupter using microcontroller for fault sensing and automatic self-testing |
| US7253629B1 (en) | 2000-11-29 | 2007-08-07 | Pass & Seymour, Inc. | Circuit protection device with grounded neutral half cycle self test |
| US6807036B2 (en) | 2001-04-26 | 2004-10-19 | Hubbell Incorporated | Digital fault interrupter with self-testing capabilities |
| US6788504B2 (en) * | 2002-06-26 | 2004-09-07 | General Motors Corporation | Mobile electric power supply system with deactivatable GFCI protection |
| US6707652B2 (en) * | 2002-07-10 | 2004-03-16 | Eaton Corporation | Electrical switching apparatus including glowing contact protection |
| US7079365B2 (en) | 2002-11-22 | 2006-07-18 | Square D Company | Electrical fault detection system |
| US6946828B1 (en) | 2003-05-20 | 2005-09-20 | Ami Semiconductor, Inc. | Bi-directional current measurement circuit that uses a transconductance amplifier to generate a copy current |
| US7193827B2 (en) * | 2003-10-16 | 2007-03-20 | Square D Company | Single-sensor microcontroller-based approach for ground fault circuit interrupters |
| US7161775B2 (en) * | 2004-05-21 | 2007-01-09 | Eaton Corporation | Arc fault circuit breaker and apparatus for detecting wet track arc fault |
| US7443309B2 (en) | 2004-12-01 | 2008-10-28 | Hubbell Incorporated | Self testing ground fault circuit interrupter (GFCI) |
| JP2006178539A (ja) * | 2004-12-20 | 2006-07-06 | Freescale Semiconductor Inc | 過電流保護回路及び直流電源装置 |
| US7336457B2 (en) | 2005-08-08 | 2008-02-26 | Hubbell Incorporated | Ground fault circuit interrupter (GFCI) end-of-life (EOL) status indicator |
| TWI300287B (en) | 2006-01-27 | 2008-08-21 | Novatek Microelectronics Corp | Operational transconductance amplifier |
| US7626788B2 (en) | 2006-07-24 | 2009-12-01 | Suzhou Songbao Electric Co., Ltd. | Control circuit of ground fault circuit interrupter (GFCI) |
| US8018235B2 (en) | 2006-11-02 | 2011-09-13 | Texas Instruments Incorporated | Methods and apparatus to facilitate ground fault detection with a single coil and an oscillator |
| US7684162B2 (en) * | 2007-03-21 | 2010-03-23 | Magnetic Metals Corporation | Leakage current protection device |
| DE102008022497A1 (de) * | 2007-05-15 | 2008-11-20 | Denso Corp., Kariya-shi | Laststeuervorrichtung und zugehöriges Verfahren zur Verarbeitung eines Diagnosesignals |
| US8085516B1 (en) | 2008-07-11 | 2011-12-27 | Fairchild Semiconductor Corporation | Ground fault circuit interrupter with self test |
| US8054593B2 (en) | 2008-12-29 | 2011-11-08 | Reid Paul A | Apparatus and method for measuring load current using a ground fault sensing transformer |
| US8824255B2 (en) * | 2009-03-13 | 2014-09-02 | Rohm Co., Ltd. | Multi-output power supply device and electric apparatus using same |
| US8526143B2 (en) | 2009-05-14 | 2013-09-03 | Siemens Industry, Inc. | Methods and appraratus for ground fault circuit interrupt detection using a single transformer |
| US8217644B2 (en) | 2009-07-09 | 2012-07-10 | General Electric Company | High sensitivity differential current transformer for insulation health monitoring |
| US9478969B2 (en) * | 2009-10-02 | 2016-10-25 | Semiconductor Components Industries, Llc | Ground fault circuit interrupter and method |
| US8390297B2 (en) * | 2009-10-02 | 2013-03-05 | Semiconductor Components Industries, Llc | Ground fault circuit interrupter and method |
| US9331469B2 (en) * | 2009-10-02 | 2016-05-03 | Semiconductor Components Industries, Llc | Ground fault circuit interrupter and method |
| US9330875B2 (en) * | 2009-10-02 | 2016-05-03 | Semiconductor Components Industries, Llc | Method for determining a circuit element parameter |
| US8514530B2 (en) * | 2011-04-28 | 2013-08-20 | Freescale Semiconductor, Inc. | Load control and protection system |
-
2013
- 2013-03-14 US US13/829,319 patent/US9124094B2/en active Active
-
2014
- 2014-02-26 CN CN201420082720.2U patent/CN203870152U/zh not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US9124094B2 (en) | 2015-09-01 |
| US20140268435A1 (en) | 2014-09-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8816670B2 (en) | Electronic circuit having band-gap reference circuit and start-up circuit, and method of starting-up band-gap reference circuit | |
| TWI627727B (zh) | 靜電放電防護裝置與其偵測電路 | |
| JPWO2020236726A5 (zh) | ||
| CN101939890B (zh) | 利用常关器件来检测电流脱扣阈值的瞬态闭锁单元 | |
| US11522363B2 (en) | Supply protection circuit that protects power transistor from a supply signal of an incorrect polarity | |
| CN105429624A (zh) | 信号隔离器系统中的开关键调制信号的解调 | |
| CN103604974B (zh) | 电流模式dc/dc转换器用低功耗电流检测电路 | |
| US11413965B2 (en) | High voltage interlock circuit and detection method thereof | |
| CN203870152U (zh) | 电流饱和检测与箝位电路 | |
| US9621069B2 (en) | Rectifier with voltage detection and controllable output path | |
| CN102778602A (zh) | 过零检测电路 | |
| CN103367357A (zh) | 使用高压设备的低压esd箝位 | |
| CN106066419A (zh) | 电流检测电路 | |
| CN113315495B (zh) | 一种igbt驱动器及其抑制共模干扰方法和电路 | |
| CN102749501A (zh) | 隔离式直流高压检测方法及检测电路 | |
| CN102738781B (zh) | 一种过压保护电路、ic芯片及过压保护方法 | |
| CN101153880A (zh) | 负电压检测器 | |
| CN106104951A (zh) | 保护电路 | |
| CN106603050A (zh) | 一种集成式半导体功率开关器件 | |
| CN104020339A (zh) | 一种可编程电流检测电路 | |
| CN208581162U (zh) | 一种限流保护电路及开关电源电路 | |
| CN203632226U (zh) | 一种接通电流脱扣器 | |
| CN110739665A (zh) | 保护电路和开关电源 | |
| CN103986124B (zh) | 直流电压变换器 | |
| CN208621682U (zh) | 一种市电停电检测电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20141008 |
|
| CX01 | Expiry of patent term |