(57)【要約】  漏電遮断器回路が、コンパレータ（２０６）、閾値生成回路要素（２０４）、及びタイマー回路（２０８）を含む。コンパレータ（２０６）の各々は、閾値電圧を、負荷への電流フローと負荷からの電流フローとの差を表す信号とを比較するように構成される。閾値生成回路要素（２０４）は、異なる閾値電圧（２１４）を生成するように構成される。異なる閾値電圧（２１４）の各々は、コンパレータ（２０６）の一つに対して閾値電圧（２１４）として提供される。コンパレータ（２０６）の各々はタイマー回路（２０８）の一つに結合され、タイマー回路（２０８）の一つは、コンパレータ（２０６）に提供される閾値電圧（２１４）に関連する時間の間、コンパレータ（２０６）の出力の活性化に応答する故障信号（２１８）を活性化するように構成される。時間は閾値電圧（２１４）の下側値と共に増加する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
漏電遮断器（ＧＦＣＩ）回路であって、
閾値電圧を、負荷への電流フローと前記負荷からの電流フローとの差を表す信号と比較するように各々が構成される、複数のコンパレータ、
複数の異なる閾値電圧を生成するように構成される閾値生成回路要素であって、前記複数の異なる閾値電圧の各々が、前記コンパレータの一つについて前記閾値電圧として提供される、前記閾値生成回路要素、及び
複数のタイマー回路、
を含み、
前記コンパレータの各々が前記タイマー回路の一つに結合され、前記タイマー回路の各々が、前記コンパレータに提供される前記閾値電圧に関連する時間の間、前記タイマー回路に結合される出力の活性化に応答して故障信号を活性化するように構成され、前記時間が、前記閾値電圧の下側値と共に増加する、
ＧＦＣＩ回路。
【請求項２】
請求項１に記載のＧＦＣＩ回路であって、
前記タイマー回路の各々が、前記コンパレータの一つに結合されるフィルタカウンタを含み、
前記コンパレータの前記出力が所定の時間より長い間活性であることに応答して、前記フィルタカウンタがフィルタ出力信号を活性化するように構成され、前記所定の時間が、前記閾値電圧の下側値と共に増加する、
ＧＦＣＩ回路。
【請求項３】
請求項２に記載のＧＦＣＩ回路であって、
前記タイマー回路の各々が、前記フィルタカウンタに結合される位相カウンタを含み、
前記フィルタ出力信号が、所定の数の前の交流電流サイクルの半分以上において活性であることに基づいて、前記位相カウンタが前記故障信号をトリガするように構成される、
ＧＦＣＩ回路。
【請求項４】
請求項３に記載のＧＦＣＩ回路であって、前記所定の数が、前記閾値電圧の下側値と共に増加する、ＧＦＣＩ回路。
【請求項５】
請求項１に記載のＧＦＣＩ回路であって、
前記閾値電圧の第１の閾値電圧が、前記負荷への電流フローと前記負荷からの電流フローとの差の５ミリアンペア（ｍａ）に対応し、
前記閾値電圧の第２の閾値電圧が、前記負荷からの電流フローと前記負荷からの電流フローとの差の２０ｍａに対応し、
前記閾値電圧の第３の閾値電圧が、前記負荷への電流フローと前記負荷からの電流フローとのの差の４０ｍａに対応し、
前記閾値電圧の第４の閾値電圧が、前記負荷からのへの電流フローと前記負荷からの電流フローとの１００ｍａの差に対応する、
ＧＦＣＩ回路。
【請求項６】
請求項１に記載のＧＦＣＩ回路であって、前記コンパレータの各々に結合される出力を含む増幅器を更に含む、ＧＦＣＩ回路。
【請求項７】
請求項６に記載のＧＦＣＩ回路であって、前記増幅器に結合される変流器を更に含み、前記変流器が、前記負荷への電流フローと前記負荷からの電流フローとの差を検出するように構成される、ＧＦＣＩ回路。
【請求項８】
請求項１に記載のＧＦＣＩ回路であって、前記タイマー回路に結合されるスイッチを更に含み、前記スイッチが、前記故障信号の活性化に応答して前記負荷への前記電流フローを中断するように構成される、ＧＦＣＩ回路。
【請求項９】
故障電流遮断を接地するための方法であって、
負荷への電流フローと前記負荷からの電流フローとの差を表す信号を、複数の閾値電圧と比較することであって、前記閾値電圧の各々が、電流フローの前記差の別の値に対応する、前記比較すること、及び
前記閾値電圧のうちの少なくとも一つについて、電流フローの前記差を表す前記信号が、所定の数の前の交流電流サイクルの少なくとも半分において前記閾値電圧のうちの少なくとも一つを超えると判定することに応答して、障害信号を活性化すること、
を含む、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、前記所定の数が、前記閾値電圧の下側値と共に増加する、方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の方法であって、前記閾値電圧の各々について、前記電流フローの前記差が前記閾値を超える時間を測定することを更に含む、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、電流フローの差を表す信号が、所定の時間を超える前記閾値電圧のうちの少なくとも一つを超える前記時間に基づいて、電流フローの前記差を表す前記信号が、交流電流サイクルにおける前記閾値電圧のうちの少なくとも一つを超えると判定することを更に含む、方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、前記所定の時間が、前記閾値電圧の下側値と共に増加する、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
前記閾値電圧の第１の閾値電圧が、５ミリアンペア（ｍａ）の電流フローの差に対応し、所定の時間が５１２マイクロ秒（μｓ）であり、
前記閾値電圧の第２の閾値電圧が、２０ｍａの電流フローの差に対応し、所定の時間が６４μｓであり、
前記閾値電圧の第３の閾値電圧が、４０ｍａの電流フローの差に対応し、所定の時間が３２μｓであり、
前記閾値電圧の第４の閾値電圧が、１００ｍａの電流フローの差に対応し、所定の時間が１６μｓである、
方法。
【請求項１５】
請求項９に記載の方法であって、前記障害信号を活性化することに応答して、前記負荷への電流フローをディセーブルすることを更に含む、方法。
【請求項１６】
請求項９に記載の方法であって、
前記閾値電圧の第１の閾値電圧が、５ｍａの電流フローの差に対応し、前の交流電流サイクルの所定の数が少なくとも６４であり、
前記閾値電圧の第２の閾値電圧が、２０ｍａの電流フローの差に対応し、前の交流電流サイクルの所定の数が少なくとも１６であり、
前記閾値電圧の第３の閾値電圧が、４０ｍａの電流フローの差に対応し、前の交流電流サイクルの所定の数が少なくとも４であり、
前記閾値電圧の第４の閾値電圧が、１００ｍａの電流フローの差に対応し、前の交流電流サイクルの所定の数が２である、
方法。
【請求項１７】
漏電遮断器（ＧＦＣＩ）回路であって、
複数のコンパレータであって、各々が、閾値電圧を、負荷への電流フローと前記負荷からの電流フローとの差を表す信号と比較するように構成される、前記複数のコンパレータ、
複数の異なる閾値電圧を生成するように構成される閾値生成回路要素であって、前記異なる閾値電圧の各々が、前記コンパレータの一つについて前記閾値電圧として提供される、前記閾値生成回路要素、及び
複数のタイマー回路、
を含み、
前記複数のタイマー回路の各々が、
前記コンパレータの一つに結合されるフィルタカウンタであって、前記フィルタカウンタが、前記コンパレータの前記出力に応答して、所定の時間より長い間活性であるフィルタ出力信号を活性化するように構成され、前記所定の時間が前記閾値電圧の下側値と共に増加する、前記フィルタカウンタと、
前記フィルタカウンタに結合される位相カウンタであって、前記位相カウンタが、前記フィルタ出力信号に基づいて故障信号をトリガするように構成され、所定の数の前の交流電流サイクルの半分以上において活性である、前記位相カウンタと、
を含む、
ＧＦＣＩ回路。
【請求項１８】
請求項１７に記載のＧＦＣＩ回路であって、前記所定の数が、前記閾値電圧の下側値と共に増加する、ＧＦＣＩ回路。
【請求項１９】
請求項１７に記載のＧＦＣＩ回路であって、前記コンパレータの各々に結合される出力を含む増幅器を更に含む、ＧＦＣＩ回路。
【請求項２０】
請求項１７に記載のＧＦＣＩ回路であって、前記故障信号の活性化に応答して前記負荷への電流フローをディセーブルするためにスイッチを開くように構成されるスイッチ制御回路要素を更に含む、ＧＦＣＩ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
電気的な配電は、典型的に、電気エネルギーを伝送し、安全のため接地経路を提供するための複数の導体配線を含む。電流を搬送する導体配線又は表面（電気機器の筐体など）からの意図しない経路、及び接地経路の事象において、感電の危険性がある。ライン導体（「ホット」と称されることもある）及びニュートラルな又は一般的な導体などの導体は、互いに、接地に、及び／又は接地への中間経路としての人物又は物体に、電流を漏洩し得る。
【０００２】
漏電遮断器（ＧＦＣＩ：ground fault current interrupter）は、ホットラインとニュートラルラインとの間の電流の不均衡を監視することにより、感電の危険性を最小化及び／又は排除することができる。不均衡が検出された場合、ＧＦＣＩは、ホット導体及びニュートラル導体を負荷から物理的に隔離し得る。
【発明の概要】
【０００３】
記載される例において、漏電遮断器（ＧＦＣＩ）回路は、故障の大きさに関連して故障が存在する時間に基づいて作動する（trip）。より大きな障害に対してより迅速な作動が提供され、一方、誤（nuisance）作動を回避するためには、より長い時間にわたってより小さな障害が存在しなければならない。一例において、ＧＦＣＩ回路は、複数のコンパレータ、閾値生成回路要素、及び複数のタイマー回路を含む。コンパレータの各々は、閾値電圧を、負荷への電流フローと負荷からの電流フローとの差を表す信号と比較するように構成される。閾値生成回路要素は、複数の異なる閾値電圧を生成するように構成される。異なる閾値電圧の各々は、複数のコンパレータのうちの一つのための閾値電圧として提供される。コンパレータの各々はタイマー回路の一つに結合され、タイマー回路の一つは、コンパレータに提供される閾値電圧に関連する時間の間、コンパレータの出力の活性化に応答して故障信号を活性化するように構成される。この時間は、閾値電圧が小さくなるにつれて増大する。
【０００４】
別の例において、漏電遮断のための方法が、負荷への電流フローと負荷からの電流フローとの差を表す信号を、複数の閾値電圧と比較することを含む。閾値電圧の各々は、電流フローの差の別の値に対応している。閾値電圧のうちの少なくとも一つについて、電流フローの差を表す信号が、所定の数の以前の交流電流サイクルの少なくとも半分において閾値電圧の少なくとも一つを超えると判定することに応答して、故障信号が活性化される。
【０００５】
更なる例において、ＧＦＣＩ回路が、複数のコンパレータ、閾値生成回路要素、及び複数のタイマー回路を含む。コンパレータの各々は、閾値電圧を、負荷への電流フローと負荷からの電流フローとの差を表す信号と比較するように構成される。閾値生成回路要素は、複数の異なる閾値電圧を生成するように構成される。異なる閾値電圧の各々は、コンパレータの一つのための閾値電圧として提供される。タイマー回路の各々は、コンパレータの一つに結合されるフィルタカウンタと、フィルタカウンタに結合される位相カウンタとを含む。フィルタカウンタは、コンパレータの出力が所定の時間より長く活性であることに応答して、フィルタ出力信号を活性化するように構成される。所定の時間は、閾値電圧の値が小さくなるにつれて増大する。位相カウンタは、所定の数の以前の交流電流サイクルの半分以上においてフィルタ出力信号が活性であることに基づいて、故障信号をトリガするように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】例示の実施例に従った、漏電遮断器（ＧＦＣＩ）回路を含む回路の一例のための概略図を示す。
【０００７】
【図２】例示の実施例に従ったＧＦＣＩ回路のブロック図を示す。
【０００８】
【図３】例示の実施例に従ったＧＦＣＩ回路における使用に適した閾値検出回路要素のブロック図を示す。
【０００９】
【図４】例示の実施例に従ったＧＦＣＩ回路における使用に適したタイマー回路要素のブロック図を示す。
【００１０】
【図５】例示の実施例に従った漏電遮断器のための方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本記載において、「結合する（couple又はcouples）」という用語は、間接的又は直接的な有線又はワイヤレス接続のいずれかを意味する。そのため、第１のデバイスが第２のデバイスに結合する場合、その接続は、直接的接続を介し得、又は他のデバイス及び接続を介する間接的接続を介し得る。また、本記載において、「〜に基づく」は「少なくとも部分的に〜に基づく」を意味する。従って、ＸがＹに基づく場合、Ｘは、Ｙ及び任意の数の他の要因の関数であり得る。
【００１２】
漏電遮断器（ＧＦＣＩ）は、ホット導体及びニュートラル導体において流れる電流の差を検出し、その差が閾値を超える場合に回路を開く。ＧＦＣＩが故障条件を検出することは大切であるが、回路を不必要に開かせる偽検出、すなわち誤作動を回避することも望ましい。幾つかのＧＦＣＩ実装は、誤作動を低減するためにフィルタを備える単一の作動閾値を適用する。このような実装は、依然として、かなりの数の誤作動を起こす。誤作動は、電力線に結合される、モーター、生成器、スイッチなどから生じる電力導体上のノイズによって引き起こされ得る。
【００１３】
本明細書に記載されるＧＦＣＩ回路は、誤作動の数を減らしながら接地故障を検出する。ＧＦＣＩ回路は、ホット導体及びニュートラル導体における電流フローの差を複数の閾値と比較する。異なる閾値は、電流差の範囲を画定する。電流差の各範囲において、電流差は、所定の時間の間存在する場合にのみ故障として識別される。この時間は、各電流差の範囲毎に異なる。例えば、電流差の範囲が高いほど時間は短くなり、電流差レンジが小さいほど時間が長くなる。そのため、回路の開放をトリガするためにより大きな電流差よりも、より小さな電流差がより長い時間存在しなければならない。より小さい電流差を有する故障の検出のためにより長い時間インタバルを適用することにより、本明細書に記載されるＧＦＣＩ回路の実装は、接地故障検出を損なうことなく、誤作動を実質的に低減する。
【００１４】
図１は、例示の実施例に従ったＧＦＣＩ回路を含む接地故障監視回路１００の一例のための概略図を示す。接地障害監視回路１００は、変流器１０２、ＧＦＣＩ回路１０８、及びスイッチ１１０を含む。ホット導体１０４及びニュートラル導体１０６は、変流器１０２のコア１１４を通過する。ホット導体１０４及びニュートラル導体１０６を流れる電流の不均衡（すなわち、差）は、変流器１０２の二次巻線１１６における電流を生成する。ＧＦＣＩ回路１０８は、二次リード１１８及び１２０を介して変流器１０２に結合され、二次巻線１１６を流れる電流を監視する。二次巻線１１６を流れる電流が、接地故障を示す不均衡を示す場合、ＧＦＣＩ回路１０８はスイッチ制御信号１２２をアサートして、スイッチ１１０を開き、負荷１１２をホット導体１０４及びニュートラル導体１０６から切断する。
【００１５】
故障が起こりそうになり状況において、スイッチ１１０の開放及び負荷１１２からの電力の切断を防止するために、ＧＦＣＩ回路１０８は、検出された電流不均衡の範囲に基づいて故障を検出する。したがって、変流器１０２によって検出された電流不均衡が小さい場合、ＧＦＣＩ回路１０８は、ＧＦＣＩ回路１０８が障害が存在すると見なしてスイッチ１１０を開くまでに、比較的長い時間、不均衡が存在することを要求する。同様に、変流器１０２によって検出された電流不均衡が大きい場合、ＧＦＣＩ回路１０８は、ＧＦＣＩ回路１０８が障害が存在すると見なしてスイッチ１１０を開く前に、比較的短い時間、不均衡が存在することを要求する。このようにして、ＧＦＣＩ回路１０８は、ホット導体１０４及びニュートラル導体１０６における過渡現象から生じる誤作動の数を減少させる。
【００１６】
図２は、例示の実施例に従ったＧＦＣＩ回路２００のブロック図を示す。ＧＦＣＩ回路２００は、ＧＦＣＩ回路１０８の一実装である。ＧＦＣＩ回路２００は、増幅器２０２、閾値生成回路要素２０４、閾値検出回路要素２０６、タイマー回路要素２０８、及びスイッチ制御回路要素２１０を含む。増幅器２０２は、変流器１０２の二次巻線１１６を流れる電流を電圧に変換する。増幅器２０２の入力は、リード１１８及びリード１２０を介して変流器１０２の二次巻線１１６に結合される。接地故障監視回路１００の幾つかの実装において、リード１１８は抵抗器を介して増幅器２０２の反転入力に結合され、増幅器２０２によって生成された出力信号２１２は、抵抗器を介して増幅器２０２の反転入力にフィードバックされる。出力信号２１２は、二次巻線１１６において流れる電流に比例し、接地故障の検出に用いるために閾値検出回路要素２０６に提供される。
【００１７】
閾値生成回路要素２０４は、複数の範囲を定義するために閾値検出回路要素２０６によって用いられる閾値電圧２１４を生成するための回路要素を含む。閾値生成回路要素２０４によって生成される閾値電圧２１４の数は、ＧＦＣＩ回路２００の異なる実装において異なる。例えば、閾値生成回路要素２０４の一つの実装は８つの閾値電圧２１４を生成し、ここで、４つの閾値電圧２１４が、正の電流不均衡の異なるレベルを表し、４つの閾値電圧２１４が、負の電流不均衡の異なるレベルを表す。閾値生成回路要素２０４の他の実装が、異なる数の閾値電圧を生成する。また、閾値生成回路要素２０４の実装は、増幅器２０２の非反転入力に基準電圧を設定するためにリード１２０に提供される基準電圧２２２を生成する基準生成回路要素を含む。閾値生成回路要素２０４の幾つかの実装は、電圧基準回路要素、抵抗性分圧器、及び／又は、閾値電圧２１４及び基準電圧２２２を生成するその他の回路要素を含む。
【００１８】
閾値検出回路要素２０６は、増幅器２０２から受信した出力信号２１２を、閾値生成回路要素２０４から受信した閾値電圧２１４と比較する。図３は、例示の実施例に従ったＧＦＣＩ回路における使用に適した閾値検出回路要素３００のブロック図を示す。閾値検出回路要素３００は、閾値検出回路要素２０６の一実装である。閾値検出回路要素３００は、正のコンパレータ３０２及び負のコンパレータ３０４を含む。図３に図示される閾値検出回路要素３００の実装において、正のコンパレータ３０２が４つのコンパレータ：コンパレータ３０２Ａ、コンパレータ３０２Ｂ、コンパレータ３０２Ｃ、及びコンパレータ３０２Ｄを含む。同様に、負のコンパレータ３０４は、４つのコンパレータ：コンパレータ３０４Ａ、コンパレータ３０４Ｂ、コンパレータ３０４Ｃ、及びコンパレータ３０４Ｄを含む。閾値検出回路要素３００の幾つかの実装は、異なる数のコンパレータを含む。正のコンパレータ３０２の各々は、出力信号２１２を、閾値生成回路要素２０４によって提供される閾値電圧２１４のうちの一つと比較する。コンパレータ３０２Ａは出力信号２１２を閾値電圧２１４Ａと比較し、コンパレータ３０２Ｂは出力信号２１２を閾値電圧２１４Ｂと比較し、コンパレータ３０２Ｃは出力信号２１２を閾値電圧２１４Ｃと比較し、コンパレータ３０２Ｄは出力信号２１２を閾値電圧２１４Ｄと比較する。閾値電圧２１４の各々は、二次巻線１１６内の異なる電流フローを表す。例えば、閾値検出回路要素３００の幾つかの実装において、閾値電圧２１４Ａは＋５ミリアンペア（ｍａ）の電流フローを表し、閾値電圧２１４Ｂは＋２０ｍａの電流フローを表し、閾値電圧２１４Ｃは＋４０ｍａの電流フローを表し、閾値電圧２１４Ｄは＋１００ｍａの電流フローを表す。閾値電圧２１４は、幾つかの実装における異なる値の電流フローを表す。コンパレータ３０２Ａは、出力信号２１２が閾値電圧２１４Ａを超えるかどうかを示す出力信号２１６Ａを生成する。コンパレータ３０２Ｂは、出力信号２１２が閾値電圧２１４Ｂを超えるかどうかを示す出力信号２１６Ｂを生成する。コンパレータ３０２Ｃは、出力信号２１２が閾値電圧２１４Ｃを超えるかどうかを示す出力信号２１６Ｃを生成する。コンパレータ３０２Ｄは、出力信号２１２が閾値電圧２１４Ｄを超えるかどうかを示す出力信号２１６Ｄを生成する。
【００１９】
正のコンパレータ３０２と同様に、負のコンパレータ３０４の各々は、出力信号２１２を、閾値生成回路要素２０４によって提供される閾値電圧２１４のうちの一つと比較する。コンパレータ３０４Ａは、出力信号２１２を閾値電圧２１４Ｅと比較し、コンパレータ３０４Ｂは、出力信号２１２を閾値電圧２１４Ｆと比較し、コンパレータ３０４Ｃは、出力信号２１２を閾値電圧２１４Ｇと比較し、コンパレータ３０４Ｄは、出力信号２１２を閾値電圧２１４Ｈと比較する。幾つかの実装において、閾値電圧２１４Ｅは、−５ミリアンペア（ｍａ）の電流フローを表し、閾値電圧２１４Ｆは、−２０ｍａの電流フローを表し、閾値電圧２１４Ｇは、−４０ｍａの電流フローを表し、閾値電圧２１４Ｈは、−１００ｍａの電流フローを表す。閾値電圧２１４は、幾つかの実装における異なる値の電流フローを表す。コンパレータ３０４Ａは、出力信号２１２が閾値電圧２１４Ｅを超えるかどうかを示す出力信号２１６Ｅを生成する。コンパレータ３０４Ｂは、出力信号２１２が閾値電圧２１４Ｆを超えるかどうかを示す出力信号２１６Ｆを生成する。コンパレータ３０４Ｃは、出力信号２１２が閾値電圧２１４Ｇを超えているかどうかを示す出力信号２１６Ｇを生成する。コンパレータ３０４Ｄは、出力信号２１２が閾値電圧２１４Ｈを超えるかどうかを示す出力信号２１６Ｈを生成する。
【００２０】
閾値検出回路要素２０６の出力２１６は、タイマー回路要素２０８に提供される。タイマー回路要素２０８は、出力２１６を適用して、出力信号２１２によって表される電流不均衡が閾値電圧２１４の各々を超える時間を測定する。時間値は、閾値電圧２１４の各々に関連している。閾値電圧２１４がより小さいと、時間値が高くなる。
【００２１】
図４は、例示の実施例に従ったＧＦＣＩ回路における使用に適したタイマー回路要素４００のブロック図を示す。タイマー回路要素４００は、タイマー回路要素２０８の一実装である。タイマー回路要素４００は複数のタイマー回路を含み、各コンパレータ３０２及び３０４は、タイマー回路の一つに結合される。図４に示されるタイマー回路要素４００の実装は、タイマー回路４０２、タイマー回路４１２、タイマー回路４２２、及びタイマー回路４７２を含む。図３のコンパレータ回路要素を参照すると、タイマー回路４０２はコンパレータ３０２Ａに結合され、タイマー回路４１２はコンパレータ３０４Ａに結合され、タイマー回路４２２はコンパレータ３０２Ｂに結合され、タイマー回路４７２はコンパレータ３０４Ｄに結合される。タイマー回路要素４００は付加的なタイマー回路（図４において図示せず）を含み、これらの各々が、コンパレータ３０２Ｃ、３０２Ｄ、３０４Ｂ、又は３０４Ｃのうちの一つに結合されている。タイマー回路要素４００の幾つかの実装は、異なる数のコンパレータに対応するために、異なる数のタイマー回路を含む。
【００２２】
タイマー回路の各々は、フィルタカウンタ及び位相カウンタを含む。位相カウンタはフィルタカウンタに結合される。タイマー回路４０２についてタイマー回路のオペレーションを説明する。タイマー回路４０２は、フィルタカウンタ４０４及び位相カウンタ４０６を含む。フィルタカウンタ４０４は、コンパレータ３０２Ａによって生成された出力信号２１６Ａが活性状態である複数の逐次クロックサイクルをカウントする。例えば、フィルタカウンタ４０４が１メガヘルツのクロック信号でクロックされる場合、フィルタカウンタ４０４は、出力信号２１６Ａが継続的に活性状態であるマイクロ秒の数をカウントする。出力信号２１６Ａが少なくとも所定の時間の間、継続的に活性状態である場合、フィルタカウンタ４０４はフィルタ出力信号４０８を活性化する。そのため、フィルタカウンタ４０４は、出力信号２１６Ａをフィルタして、出力信号２１６Ａが少なくとも所定の時間の間、接地故障と見なされるように、継続的に活性状態であることを保証する。
【００２３】
位相カウンタ４０６は、フィルタカウンタ４０４がフィルタ出力信号４０８をアサートするとき活性化される。位相カウンタ４０６は、フィルタ出力信号４０８が活性である間、ホット導体１０４及びニュートラル導体１０６内を流れる交流（ＡＣ）電力信号の複数の連続サイクルを計数する。フィルタ出力信号４０８が所定の数の前のＡＣサイクルの少なくとも２分の１の間活性である場合、位相カウンタ４０６は、接地故障が検出されたことを示す故障信号４１０を活性化する。
【００２４】
タイマー回路４１２、タイマー回路４２２、及びタイマー回路４７２は、タイマー回路４０２と同様に動作する。タイマー回路４１２は、フィルタカウンタ４１４及び位相カウンタ４１６を含む。タイマー回路４２２は、フィルタカウンタ４２４及び位相カウンタ４２６を含む。タイマー回路４７２は、フィルタカウンタ４７４及び位相カウンタ４７６を含む。フィルタカウンタの各々に関連する所定の時間は、位相カウンタの各々に関連する所定の数の交流サイクルとは異なる。より高い所定の時間値及びより高い所定の交流サイクル値が、下側閾値電圧を用いて動作するコンパレータに結合されたフィルタカウンタ及び位相カウンタに割り当てられる。後述の表１は、タイマー回路４０２、４１２、４２２、及び４３２において適用される所定の時間値及び所定のサイクルカウント値の一例を示す。タイマー回路要素４００の幾つかの実装は、異なる所定の時間値及び所定のサイクルカウント値を適用する。
2021503166.tif 000003
【００２５】
タイマー回路要素４００の位相カウンタ４０６、４１６、４２６、又は４３６のいずれかが所定数のサイクルをカウントする場合、位相カウンタは、接地故障が検出されたことを示す故障信号４１０、４２０、４３０、又は４４０を生成する。図２において、故障信号２１８は、組み合わされた故障信号４１０、４２０、４３０、及び４４０（例えば、故障信号の論理和）を表す。スイッチ制御回路要素２１０は、故障信号２１８を受信し、スイッチ１１０を開いて負荷１１２への電流フローを停止するための信号を生成する。例えば、接地故障監視回路１００の幾つかの実装において、スイッチ１１０は、ソレノイドによって、又はシリコン制御整流器によって制御される他のアクチュエータによって制御される。スイッチ制御回路要素２１０は、ＳＣＲをトリガするための信号を生成し、この信号により、ソレノイドが作動し、スイッチ１１０が開く。
【００２６】
図５は、例示の実施例に従った、漏電遮断器のための方法５００のフローチャートを示す。便宜上順次示されているが、示されている行為の少なくとも幾つかが、異なる順で実施され得、及び／又は並列に実施され得る。また、幾つかの実装において、示される行為の幾つかのみが行われる。方法５００のオペレーションは、接地故障監視回路１００によって行われる。
【００２７】
ブロック５０２において、変流器１０２は、ホット導体１０４において流れる電流とニュートラル導体１０６において流れる電流との差に比例する電流を二次巻線１１６において生成する。増幅器２０２は、検出された電流差を増幅し、出力信号２１２を閾値検出回路要素２０６に供給する。ブロック５０２のオペレーションは、幾つかの実装において方法５００の他のオペレーションと並行して行われる。
【００２８】
オペレーション５２０は、接地故障を検出するために適用される電流閾値に対して行われる。例えば、ＧＦＣＩ回路２００が８つのコンパレータ３０２、３０４及び８つの対応する閾値を含む場合、オペレーション５２０は、８つの閾値の各々に対して個別に行われる。
【００２９】
ブロック５０４において、閾値検出回路要素２０６は、出力信号２１２を、閾値生成回路要素２０４によって生成された閾値電圧２１４の所与の一つと比較する。閾値電圧２１４の各々は、異なる値の電流差を表す。ブロック５０４のオペレーションは、幾つかの実装において方法５００の他のオペレーションと並行して行われる。
【００３０】
ブロック５０６において、出力信号２１２が閾値電圧２１４を超えない場合、ブロック５０８において、閾値電圧に関連するタイマー回路要素２０８のカウンタがリセットされる。
【００３１】
ブロック５０６において、出力信号２１２が閾値電圧２１４を超える場合、ブロック５１０において、タイマー回路要素２０８は、出力信号２１２が閾値電圧２１４を超える時間を測定する。ブロック５１２において、出力信号２１２が閾値電圧２１４を超える時間が、閾値電圧２１４に対応する所定の時間よりも大きい場合、ブロック５１４において、タイマー回路要素２０８は、出力信号２１２が閾値電圧２１４を超える間にホット導体１０４又はニュートラル導体１０６上に存在する連続の交流サイクルの数をカウントする。
【００３２】
ブロック５１６において、出力信号２１２が閾値電圧２１４を超える間にホット導体１０４又はニュートラル導体１０６上に存在する連続の交流サイクルの数が所定のサイクル数の２分の１よりも大きい場合、ブロック５１８において、ＧＦＣＩ回路１０８は、スイッチ１１０を開く故障信号を活性化する。幾つかの実装において、ＧＦＣＩ回路１０８は、接地故障が検出されたことをユーザーに通知する信号などの信号も活性化する。
【００３３】
本発明の特許請求の範囲内で、説明した例示の実施例に改変が成され得、他の実施例が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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