電流飽和檢測與箝位電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及電流飽和檢測與箝位電路。本實用新型要解決的技術(shù)問題之一在于響應(yīng)于電流互感器以電流飽和工作而提供電流箝位。提供一種用于在接地故障斷路器電路中檢測并箝位電流的電路。根據(jù)一個實施方案，所述電路包括連接到開關(guān)上的放大器，其中在所述放大器中具有通過電阻器連接到所述開關(guān)的第一導(dǎo)電端子上的輸入端和連接到所述開關(guān)的第二導(dǎo)電端子上的另一輸入端。所述放大器的輸出端連接到所述開關(guān)的控制端子上。所述電路可以包括接地故障斷路器引擎，其具有連接到所述開關(guān)的所述第一導(dǎo)電端子上的輸入端和連接到所述開關(guān)的所述第二導(dǎo)電端子上的另一第二輸入端。本實用新型的優(yōu)越效果在于實現(xiàn)一種用于箝位電流互感器的電流的電路。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型總體上涉及電子學(xué)，并且更具體地，涉及形成半導(dǎo)體器件和結(jié)構(gòu)。 電流飽和檢測與箝位電路

【背景技術(shù)】
[0002] 在電力系統(tǒng)中已經(jīng)使用電流互感器來檢測可能在電流互感器中產(chǎn)生差動電流的 故障狀況。盡管電流互感器在檢測故障方面是有益的，但如果差動電流變得過大，則會造成 互感器芯飽和，這限制了可供差動電流檢測使用的時間。
[0003] 因此，具有一種用于箝位響應(yīng)差動電流的出現(xiàn)而產(chǎn)生的電流的電路和方法將會是 有利的。將更為有利的是，使電路和方法實現(xiàn)起來具有成本效益。 實用新型內(nèi)容
[0004] 本實用新型要解決的技術(shù)問題之一在于響應(yīng)于電流互感器以電流飽和工作而提 供電流箝位。
[0005] 根據(jù)本實用新型的一個方面，提供一種電流飽和檢測與箝位電路，包括：開關(guān)，具 有控制端子以及第一導(dǎo)電端子和第二導(dǎo)電端子；第一放大器，具有第一輸入端和第二輸入 端以及第一輸出端和第二輸出端，所述第一輸入端耦合到所述開關(guān)的所述第二導(dǎo)電端子 上，并且所述第一輸出端耦合到所述開關(guān)的所述控制端子上；第一阻抗，耦合在所述第一放 大器的所述第二輸入端與所述開關(guān)的所述第一導(dǎo)電端子之間；以及接地故障斷路器引擎， 具有第一輸入端和第二輸入端，所述第一輸入端稱合到所述開關(guān)的所述第一導(dǎo)電端子上， 并且所述第二輸入端耦合到所述開關(guān)的所述第二導(dǎo)電端子上。
[0006] 在一個實施例中，電流飽和檢測與箝位電路進(jìn)一步包括具有第一輸入端和第二輸 入端以及第一輸出端和第二輸出端的第二放大器，所述第一輸入端耦合到所述開關(guān)的所述 第二導(dǎo)電端子上，并且所述第一輸出端耦合到所述開關(guān)的所述控制端子上。
[0007] 在一個實施例中，電流飽和檢測與箝位電路進(jìn)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輸入端與所述開關(guān)的所述第一電流導(dǎo)體之間。
[0008] 在一個實施例中，電流飽和檢測與箝位電路進(jìn)一步包括第一電流源，所述第一電 流源耦合到所述第一放大器的所述第二輸入端上。
[0009] 在一個實施例中，電流飽和檢測與箝位電路進(jìn)一步包括第二電流源，所述第二電 流源耦合到所述第二運算放大器的所述第二輸入端上。
[0010] 在一個實施例中，電流飽和檢測與箝位電路所述接地故障斷路器進(jìn)一步包括第三 輸入端，并且進(jìn)一步包括飽和指示器電路，所述飽和指示器電路具有第一輸入端和第二輸 入端以及輸出端，所述第一輸入端耦合到所述第一放大器的所述第二輸出端上并且所述輸 出端耦合到所述接地故障斷路器的所述第三輸入端上。
[0011] 在一個實施例中，所述第二放大器的所述第二輸出端耦合到所述飽和指示器電路 的所述第二輸入端上。
[0012] 在一個實施例中，所述飽和指示器電路包括0R門。
[0013] 根據(jù)本實用新型的另一個方面，提供一種電路，包括：晶體管，具有控制電極以及 第一載流電極和第二載流電極；接地故障斷路器引擎，具有多個輸入端，所述多個輸入端中 的第一輸入端耦合到所述晶體管的所述第一載流電極上，并且所述多個輸入端中的第二輸 入端耦合到所述晶體管的所述第二載流電極上；以及驅(qū)動電路，具有多個輸入端和一個輸 出端，所述輸出端耦合到所述晶體管的所述控制電極上。
[0014] 在一個實施例中，所述驅(qū)動電路包括：第一增益級，具有第一輸入端和第二輸入端 以及第一輸出端和第二輸出端，所述第一輸入端耦合到所述晶體管的所述第二載流電極上 并且用作所述多個輸入端中的第一輸入端；以及第二增益級，具有第一輸入端和第二輸入 端以及第一輸出端和第二輸出端，所述第一輸入端耦合到所述晶體管的所述第二載流電極 上并且用作所述多個輸入端中的第二輸入端，并且所述輸出端耦合到所述晶體管的所述控 制電極上，所述第一增益級和第二增益級的所述輸出端耦合在一起以形成所述驅(qū)動電路的 所述輸出端。
[0015] 在一個實施例中，所述電路進(jìn)一步包括偏置網(wǎng)絡(luò)，所述偏置網(wǎng)絡(luò)具有第一端子和 第二端子以及公共節(jié)點，所述第一端子耦合到所述第一增益級的所述第二輸入端上，所述 第二端子耦合到所述第二增益級的所述第二輸入端上，并且所述晶體管的所述第一載流電 極耦合到所述公共節(jié)點上。
[0016] 在一個實施例中，所述偏置網(wǎng)絡(luò)包括：第一電阻器，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級的所述第二輸入端上并且用作所述偏置網(wǎng)絡(luò)的所述第 一端子；以及第二電阻器，具有第一端子和第二端子，所述第二電阻器的所述第一端子耦合 到所述第一電阻器的所述第二端子上以形成所述公共節(jié)點，所述第二電阻器的所述第二端 子耦合到所述第二增益級的所述第二輸入端上并且用作所述偏置網(wǎng)絡(luò)的所述第二端子。
[0017] 在一個實施例中，所述偏置網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步包括：第一電流源，耦合到所述第一增益級 的所述第二輸入端上；以及第二電流源，耦合到所述第二增益級的所述第二輸入端上。
[0018] 在一個實施例中，所述電路進(jìn)一步包括飽和指示器電路，所述飽和指示器電路具 有第一輸入端和第二輸入端以及輸出端，所述第一輸入端耦合到所述第一增益級的所述第 二輸出端上并且所述第二輸入端耦合到所述第二增益級的所述第二輸出端上。
[0019] 在一個實施例中，所述飽和指示器電路包括0R門。
[0020] 在一個實施例中，所述電路進(jìn)一步包括電流互感器，所述電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體管的所述第一載流電極上并且所述第二端子 耦合到所述晶體管的所述第二載流電極上。
[0021] 本實用新型用于電子領(lǐng)域。本實用新型的優(yōu)越效果在于實現(xiàn)一種用于箝位電流互 感器的電流的電路。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 結(jié)合附圖閱讀以下詳細(xì)描述，將更好地理解本實用新型，其中相同參考符號指示 相同元件，并且在附圖中：
[0023] 圖1是根據(jù)本實用新型的一個實施方案的電流飽和檢測與箝位電路的方框圖；
[0024] 圖2是根據(jù)本實用新型的另一實施方案的電流飽和檢測與箝位電路的電路示意 圖；并且
[0025] 圖3是根據(jù)本實用新型的一個實施方案的圖2的電流飽和檢測與箝位電路的一部 分的電路示意圖。

【具體實施方式】
[0026] 為了簡潔并清楚地示出，附圖中的元件不一定按比例繪制，并且不同附圖中的相 同參考符號指示相同元件。另外，為了簡化描述，省略了眾所周知的步驟和元件的描述與細(xì) 節(jié)。本文所使用的載流電極是指器件中的承載通過所述器件的電流的元件，如M0S晶體管 的源極或漏極、或雙極晶體管的發(fā)射極或集電極、或二極管的陰極或陽極，并且控制電極是 指器件中的控制通過所述器件的電流流動的元件，如M0S晶體管的柵極或雙極晶體管的基 極。盡管本文將器件解釋為某些η溝道或p溝道器件、或某些η型或p型摻雜區(qū)域，但是本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，根據(jù)本實用新型的實施方案，互補器件同樣是可能的。本領(lǐng) 域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，本文所使用的詞語"期間"、"同時"以及"當(dāng)…時"并非是表示在起 始動作后立即發(fā)生動作的精確術(shù)語，而是在由起始動作所起始的反應(yīng)與起始動作之間可以 存在一些較小但合理的延遲，如傳播延遲。使用詞語"近似"、"約"或"大體上"表示元件的 值具有預(yù)期非常接近所敘述的值或位置的參數(shù)。然而，如在本領(lǐng)域中眾所周知，始終存在阻 止值或位置如所敘述般地精確的微小差異。本領(lǐng)域中明確的是，高達(dá)約百分之十（10%)(并 且就半導(dǎo)體摻雜濃度而言，高達(dá)百分之二十（20%))的差異被認(rèn)為是偏離所述精確理想值 的合理差異。
[0027] 應(yīng)當(dāng)注意，邏輯0電壓電平（VJ也稱為邏輯低電壓或邏輯低電壓電平，并且邏 輯〇電壓的電壓電平隨電源電壓和邏輯系列類型而變化。例如，在互補金屬氧化物半導(dǎo)體 (CMOS)邏輯系列中，邏輯0電壓可為電源電壓電平的百分之三十。在五伏晶體管-晶體管 邏輯（TTL)系統(tǒng)中，邏輯0電壓電平可以為約0.8伏，而對于五伏CMOS系統(tǒng)，邏輯0電壓電 平可以為約1. 5伏。邏輯1電壓電平（VH)也稱為邏輯高電壓電平、邏輯高電壓或邏輯1電 壓，并與邏輯〇電壓電平一樣，邏輯高電壓電平也可以隨電源和邏輯系列類型而變化。例 如，在CMOS系統(tǒng)中，邏輯1電壓可為電源電壓電平的約70%。在五伏TTL系統(tǒng)中，邏輯1電 壓可以為約2. 4伏，而對于五伏CMOS系統(tǒng)，邏輯1電壓可以為約3. 5伏。
[0028] 總體來說，本實用新型提供一種電流飽和檢測與箝位電路和一種用于檢測電流并 對其箝位的方法。根據(jù)本實用新型的一個實施方案，所述電流飽和檢測與箝位電路包括連 接到兩個放大器上的開關(guān)。更具體地，所述開關(guān)具有：控制端子，其連接到每個放大器的輸 出端上；以及載流端子，其通過電阻器連接到其中一個放大器的反相輸入端上并通過另一 電阻器連接到另一放大器的非反相輸入端上。每個放大器具有連接到電流飽和指示器上的 另一輸出端。
[0029] 根據(jù)另一實施方案，提供一種用于檢測電流并對其箝位的方法。檢測在電源干線 中流動的電流的差動電流電平。響應(yīng)差動電流電平等于或超過預(yù)定值達(dá)預(yù)定的時間段，分 流器被激活。響應(yīng)分流所述電流，產(chǎn)生飽和信號，其中所述飽和信號用于箝位差動電流電 平。
[0030] 圖1是根據(jù)本實用新型的一個實施方案的電流飽和檢測與箝位電路10的方框圖。 檢測與箝位電路10包括保護(hù)模塊12,所述保護(hù)模塊12耦合到接地故障斷路器（"GFCI"） 引擎14上并耦合到電流互感器36上。更具體地，保護(hù)模塊12具有分別連接到GFCI引擎 14的輸入端子24和26上的輸入端子20和22以及連接到GFCI引擎14的輸入端子30上 的輸出端子28。另外，端子22通過輸入/輸出引腳42和電阻器44連接到電流互感器36 的端子34上，并且端子20通過輸入/輸出引腳40連接到電路互感器36的端子32上。盡 管電流互感器36被示出為具有繞組38的單電流互感器，但這并非是對本實用新型的限制。 例如，可以將保護(hù)模塊12和GFCI引擎14連接到雙芯互感器上。GFCI引擎14也可稱為 GFCI模塊。應(yīng)當(dāng)注意，電阻器44是任選元件且可不存在。
[0031] GFCI引擎14可以包括電路或模塊，例如像數(shù)字控制電路、主電平/零交叉檢測器、 數(shù)字濾波器、電路元件參數(shù)測量網(wǎng)絡(luò)、接地中性檢測器、差動電流檢測器、偏移校正電路以 及激勵波形發(fā)生器。GFCI引擎14的實例可以見于2013年3月5日授予Riley Beck等的 名稱為"接地故障斷路器和方法"的美國專利號8, 390, 297中，所述專利以引用方式全部并 入本文。另外，GFCI引擎14可以包括偏置電壓發(fā)生器。
[0032] 濾波電容器46可以連接在端子32與34之間，并且旁路電容器48可以連接在端 子34與工作電位源（例如像接地）之間。
[0033] 圖2是根據(jù)本實用新型的另一實施方案的電流飽和檢測與箝位電路50的方框圖。 圖2示出的是保護(hù)模塊52,所述保護(hù)模塊52包括開關(guān)54、驅(qū)動電路57、偏置網(wǎng)絡(luò)88以及 飽和指示器電路64。舉例來說，開關(guān)54是晶體管，驅(qū)動電路57可以包括放大器56和58， 偏置網(wǎng)絡(luò)88可包括阻抗60和62以及電流源90和92,并且飽和指示器電路64是邏輯門， 例如像0R門。放大器56和58可為運算放大器并且可稱為增益級。應(yīng)當(dāng)注意，開關(guān)的控制 端子類似于晶體管的控制電極，并且開關(guān)的導(dǎo)電端子類似于晶體管的載流電極。盡管晶體 管54被示出為場效應(yīng)晶體管，但這并非是對本實用新型的限制?；蛘?，開關(guān)54可以是雙極 晶體管、結(jié)型場效應(yīng)晶體管等等。晶體管70具有控制電極和載流電極，其中所述控制電極 是柵極電極并且所述載流電極是漏極與源極電極。放大器56具有反相輸入端、非反相輸入 端以及輸出端76和78。同樣，放大器58具有反相輸入端、非反相輸入端以及輸出端80和 82。放大器56的非反相輸入端通常連接到放大器58的反相輸入端上并且連接到晶體管54 的源極上以形成連接到GFCI引擎14的輸入端26和輸入引腳42上的輸入/輸出端子或節(jié) 點84。放大器56的輸出端76、放大器58的輸出端80以及晶體管54的柵極共同連接在一 起。根據(jù)一個實施方案，阻抗60和62是電阻器。電阻器60的端子連接到放大器56的反 相輸入端上并連接到電流源90的端子上。電流源90的另一端子可以耦合用于接收工作電 位（例如像工作電位V DD)源。電阻器60的另一端子連接到晶體管54的漏極上以形成連接 到GFCI引擎14的輸入端24和輸入引腳40的輸入/輸出端子或節(jié)點86。電阻器62的端 子連接到放大器58的非反相輸入端上并連接到電流源92的端子上，并且電阻器62的另一 端子連接到輸入/輸出節(jié)點86上，即連接到電阻器60的端子上并連接到晶體管54的漏極 上。電流源92的另一端子可以耦合用于接收工作電位（例如像工作電位V ss)源。電阻器 60和62以及電流源90和92形成偏置網(wǎng)絡(luò)88,其中由電阻器60和62的端子的連接形成 的節(jié)點用作公共節(jié)點，例如，輸入/輸出節(jié)點86,并且電阻器60和62的另一端子用作偏置 網(wǎng)絡(luò)88的端子。放大器56和58的輸出端78和82連接到0R門64的對應(yīng)輸入端上。0R 門64的輸出端連接到GFCI引擎14的輸入端30上。
[0034] 另外，輸入/輸出端子84通過輸入/輸出引腳42和電阻器44連接到端子34上， 并且輸入/輸出端子86通過輸入/輸出引腳40連接到端子32上。應(yīng)當(dāng)注意，電阻器44 是任選元件且可不存在。盡管電流互感器36被示出為具有繞組38的單電流互感器，但這 并非是對本實用新型的限制。保護(hù)模塊52和GFCI引擎14可以連接到雙芯互感器上。
[0035] 濾波電容器46可以連接在端子32與34之間，并且旁路電容器48可以連接在端 子34與工作電位源（例如像接地）之間。
[0036] 根據(jù)本實用新型的實施方案，GFCI引擎14具有至少一個輸出端24以及輸入端26 和30,其中輸入端30耦合到信號發(fā)生器上，所述信號發(fā)生器指示電流互感器36的飽和狀 態(tài)。
[0037] 在操作中，GFCI模塊14在輸出端24處產(chǎn)生偏置電壓，所述電壓經(jīng)由輸入/輸 出節(jié)點86傳送至輸出引腳40。另外，電流源90和92以及電阻器60和62的電阻值被配置 來產(chǎn)生流過電阻器60和62的電流，以便在放大器56的非反相輸入端和放大器58的反相 輸入端處設(shè)定預(yù)定電壓。電流源90和92的電流電平以及電阻器60和62的電阻值經(jīng)過選 擇，以便在放大器56的反相輸入端處產(chǎn)生大于偏置電壓V偏置的上限參考電壓，并且在放 大器58的非反相輸入端處產(chǎn)生小于參考電壓V偏置的下限參考電壓。例如，GFCI引擎14 可以被配置來產(chǎn)生約2伏的偏置電壓V偏置，電流源90和電阻器60可以被配置來在放大 器56的反相輸入端處產(chǎn)生約2. 1伏的電壓，并且電流源92和電阻器62可以被配置來在放 大器58的非反相輸入端處產(chǎn)生約1. 9伏的電壓。在輸入/輸出節(jié)點86和84處由電阻器 60和62以及電流源90和92產(chǎn)生的電壓可以稱為箝位電壓，其中輸入/輸出節(jié)點86處的 箝位電壓是上限箝位電壓，并且輸入/輸出節(jié)點84處的箝位電壓是下限箝位電壓。
[0038] 響應(yīng)于流過電源干線（即導(dǎo)體36A和36B)的可忽略的差動電流、或大體為零的差 動電流，大體為零的電流流入繞組38中，并且輸入/輸出節(jié)點84處的電壓大體等于輸入/ 輸出節(jié)點86處的電壓，即輸入/輸出節(jié)點84處的電壓大體等于輸出端24處由GFCI引擎 14產(chǎn)生的電壓。響應(yīng)于在輸入/輸出節(jié)點84處出現(xiàn)大體等于輸出端24處電壓的電壓，放 大器56和58米用開環(huán)配置進(jìn)行操作，其中放大器56在輸出端76處產(chǎn)生低電壓電平，并且 放大器58在輸出端80處產(chǎn)生低電壓電平。輸出端76和80處的低電壓電平出現(xiàn)在晶體管 54的柵極處，從而使晶體管54斷開。因此，放大器56用作晶體管54的驅(qū)動電路，并且放大 器58用作晶體管54的驅(qū)動電路。應(yīng)當(dāng)注意，高電壓在放大器56和58的輸出端78和82 處分別出現(xiàn)，從而導(dǎo)致邏輯高電壓電平在GFCI引擎14的輸入端30處出現(xiàn)。
[0039] 響應(yīng)于高差動電流在電源干線（即導(dǎo)體36A和36B)中出現(xiàn)，故障電流IF因線路 導(dǎo)體36A處或中性導(dǎo)體36B處的故障狀態(tài)而流入繞組38,啟用內(nèi)部分流器來分流電流使其 遠(yuǎn)離輸入端子26。舉例來說，高差動電流可為750毫安、1安或者另一用戶限定的電流值。 更具體地，致使電流I F流向輸入引腳42的故障狀態(tài)降低出現(xiàn)在輸入/輸出節(jié)點84處的電 壓。如果差動電流高到足以使得輸入/輸出節(jié)點84處的電壓降到低于放大器58的非反相 輸入端處的電壓，那么放大器58在輸出端80處產(chǎn)生高電壓，而放大器56繼續(xù)在輸出端76 處產(chǎn)生低電壓。晶體管54的柵極處的所得電壓和晶體管54的漏極-源極電壓足以使其接 通，從而激活電流分流器。更具體地，電流I F流經(jīng)晶體管54并返回電流互感器36中，即， 分流電流IF使其遠(yuǎn)離GFCI引擎14并將輸入/輸出節(jié)點84處的電壓箝位在放大器58的 非反相輸入端處的電壓上。因此，晶體管54形成了電流分流器。
[0040] 同樣，致使電流IF流向輸入引腳40的故障狀態(tài)升高出現(xiàn)在輸入/輸出節(jié)點84處 的電壓。如果差動電流高到足以使得輸入/輸出節(jié)點84處的電壓升到高于放大器56的反 相輸入端處的上限參考電壓，那么放大器56在輸出端76處產(chǎn)生高電壓，而放大器58繼續(xù) 在輸出端80處產(chǎn)生低電壓。晶體管54的柵極處的所得電壓和晶體管54的漏極-源極電 壓足以使其接通，從而激活電流分流器。電流I F流經(jīng)晶體管54并返回電流互感器36中， 艮P，分流電流IF使其遠(yuǎn)離GFCI引擎14并將輸入/輸出節(jié)點84處的電壓箝位在放大器56 的反相輸入端處的電壓上。
[0041] 舉例來說，電路50可以被設(shè)計成使得一安培的差動電流產(chǎn)生大到足以激活電流 分流器的故障電流I F，例如，一安培的電流。另外，電路50可以被設(shè)計成使得出現(xiàn)在放大器 56的反相輸入端處的電壓為約2. 1伏，GFCI引擎輸出端24處產(chǎn)生的電壓為約2伏，并且 放大器58的非反相輸入端處的電壓為約1. 99伏。在這個實施例中，致使放大器58在柵極 50處產(chǎn)生高輸出信號的故障電流IF將輸入/輸出節(jié)點84的電壓箝位在1. 9伏上，并且致 使放大器56在柵極50處產(chǎn)生高輸出信號的故障電流IF將輸入/輸出節(jié)點84的電壓箝位 在2. 1伏上。
[0042] 放大器56和58具有分別連接到0R門64的相應(yīng)輸入端上的輸出端78和82,所述 0R門64具有連接到GFCI引擎14的輸入端30上的輸出端。響應(yīng)于0R門64的輸入端轉(zhuǎn) 變成邏輯高電壓電平，0R門64的輸出端處的信號轉(zhuǎn)變成邏輯高電壓，指示了電流互感器36 以飽和狀態(tài)操作。響應(yīng)于0R門64的輸出信號處于邏輯高電壓電平上達(dá)預(yù)定時間段，GFCI 引擎14產(chǎn)生指示芯飽和的指示器信號。響應(yīng)于指示器信號被斷言達(dá)預(yù)定時間，接地故障斷 路器電路產(chǎn)生故障信號。應(yīng)當(dāng)注意，本實用新型不限于使用如0R門64的邏輯門來指示電 流互感器36的飽和和故障的存在。
[0043] 圖3是根據(jù)本實用新型的一個實施方案的放大器56和58的電路示意圖。圖3示 出的是連接到電流鏡102、104和106上的差動輸入級100。差動輸入級100具有：輸入端 112和114,所述輸入端112和114分別耦合用于接收輸入信號V IN1和VIN2 ;載流端子116， 其連接到電流源122上；載流端子118,其連接到電流鏡102上；以及載流端子120,其連接 到電流鏡104上。舉例來說，差動輸入級100包括一對p溝道晶體管130和132,它們各自 具有柵極、源極以及漏極，其中源極共同連接在一起以形成載流端子116,晶體管130和132 的柵極分別用作輸入端112和114或者可替代地可以分別連接到輸入端112和114上，并 且晶體管130和132的漏極分別用作載流端子118和120或者可替代地可以分別連接到載 流端子118和120上。電流源122具有耦合用于接收工作電位源（例如像V DD)的端子和連 接到載流端子116上的端子。
[0044] 電流鏡102包括η溝道晶體管134和136,其中每個晶體管具有柵極、源極以及漏 極，并且其中晶體管134和136的源極共同連接在一起，晶體管134和136的柵極共同連接 在一起并連接到晶體管136和130的漏極上，即晶體管134和136的柵極與晶體管136的 漏極共同連接到載流端子118上。
[0045] 電流鏡104包括η溝道晶體管138和140,其中每個晶體管具有柵極、源極以及漏 極，并且其中晶體管138和140的源極共同連接在一起，晶體管138和140的柵極共同連接 在一起并連接到晶體管138和132的漏極上，即晶體管138和140的柵極與晶體管136的 漏極共同連接到載流端子120上。
[0046] 電流鏡106包括ρ溝道晶體管142和144,其中每個晶體管具有柵極、源極以及 漏極，并且其中晶體管142和144的源極共同連接在一起并用于接收工作電位源（例如像 VDD)，晶體管142和144的柵極共同連接在一起并連接到晶體管142和134的漏極上。晶體 管144的漏極連接到晶體管140的漏極上。
[0047] 放大器56和58進(jìn)一步包括電流鏡150,所述電流鏡150包括p溝道晶體管152、 154和156,其中每個晶體管具有柵極、源極和漏極，并且其中晶體管152、154和156的柵極 共同連接在一起并連接到晶體管152的漏極，并且晶體管152U54和156的源極共同連接 在一起并用于接收工作電位源（例如像V DD)。η溝道晶體管158具有：柵極，其耦合用于接 收參考電壓VB ;漏極，其連接到晶體管152的漏極和晶體管152U54和156的柵極上；源極， 其連接到晶體管140和144的漏極上；以及本體端子，其耦合用于接收工作電位源V ss。晶 體管154的漏極連接到電容器164的端子上，以形成放大器56和58分別的輸出端子76和 80,并且電容器164的另一端子連接到輸入端114上、即連接到晶體管132的柵極上。晶體 管156的漏極連接到電流源162的端子上，所述電流源162具有另一端子，所述另一端子耦 合用于接收工作電位源，例如像V ss。
[0048] 另外，放大器56和58可以包括晶體管160,所述晶體管160具有：柵極，其連接到 晶體管156的漏極和電流源162上；源極，其耦合用于接收工作電位源V ss ;以及漏極，其連 接到反相器166的輸入端上。反相器166的輸出端連接到反相器168的輸入端上，并且反 相器168的輸出端分別用作放大器56和58的輸出端子78和82或者可替代地分別耦合到 放大器56和58的輸出端子78和82上。
[0049] 應(yīng)當(dāng)注意，晶體管134、136、138、140、158和160的本體端子耦合用于接收工作電 位源，例如像工作電位V ss，晶體管142、144、152、154和156的本體端子耦合用于接收工作 電位源，例如像VDD，并且晶體管130和132的本體端子分別連接到晶體管130和132的漏 極端子上。應(yīng)進(jìn)一步注意，晶體管130、132、142、144、152、154和156可為η溝道晶體管，并 且晶體管134、136、138、140和160可為ρ溝道晶體管。另外，晶體管可以是場效應(yīng)晶體管、 雙極晶體管等等。
[0050] 至此，應(yīng)當(dāng)了解，已經(jīng)提供一種電流飽和檢測與箝位電路。更具體地，所述電流飽 和檢測與箝位電路包括電壓箝，如果GFCI引擎的輸入端處的電壓超過正限或者負(fù)限，那么 所述電壓箝對GFCI引擎的輸入端處電壓進(jìn)行箝位。另外，電路箝位電流，以便抑制其對 GFCI電路進(jìn)行重置。
[0051] 盡管具體實施方案已在本文中公開，但不應(yīng)認(rèn)為本實用新型限于所公開的實施方 案。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，在不背離本實用新型的精神的情況下，可以做出各種修改 和變化。本實用新型將意圖涵蓋落在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的所有此類修改和變化。
【權(quán)利要求】
1. 一種電流飽和檢測與箝位電路，其特征在于包括： 開關(guān)，具有控制端子以及第一導(dǎo)電端子和第二導(dǎo)電端子； 第一放大器，具有第一輸入端和第二輸入端以及第一輸出端和第二輸出端，所述第一 輸入端耦合到所述開關(guān)的所述第二導(dǎo)電端子，并且所述第一輸出端耦合到所述開關(guān)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輸入端與所述開關(guān)的所述第一導(dǎo)電端子 之間；以及 接地故障斷路器引擎，具有第一輸入端和第二輸入端，所述第一輸入端耦合到所述開 關(guān)的所述第一導(dǎo)電端子，并且所述第二輸入端耦合到所述開關(guān)的所述第二導(dǎo)電端子。
2. 如權(quán)利要求1所述的電流飽和檢測與箝位電路，其特征在于進(jìn)一步包括具有第一輸 入端和第二輸入端以及第一輸出端和第二輸出端的第二放大器，所述第一輸入端耦合到所 述開關(guān)的所述第二導(dǎo)電端子，并且所述第一輸出端耦合到所述開關(guān)的所述控制端子。
3. 如權(quán)利要求2所述的電流飽和檢測與箝位電路，其特征在于進(jìn)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輸入端與所述開關(guān)的所述第一電流導(dǎo)體 之間。
4. 如權(quán)利要求1所述的電流飽和檢測與箝位電路，其特征在于進(jìn)一步包括第一電流 源，所述第一電流源耦合到所述第一放大器的所述第二輸入端。
5. 如權(quán)利要求4所述的電流飽和檢測與箝位電路，其特征在于進(jìn)一步包括第二電流 源，所述第二電流源耦合到所述第二運算放大器的所述第二輸入端。
6. 如權(quán)利要求1所述的電流飽和檢測與箝位電路，其特征在于所述接地故障斷路器引 擎進(jìn)一步包括第三輸入端，并且進(jìn)一步包括飽和指示器電路，所述飽和指示器電路具有第 一輸入端和第二輸入端以及輸出端，所述第一輸入端f禹合到所述第一放大器的所述第二輸 出端并且所述輸出端耦合到所述接地故障斷路器的所述第三輸入端。
7. 如權(quán)利要求6所述的電流飽和檢測與箝位電路，其特征在于所述第二放大器的所述 第二輸出端耦合到所述飽和指示器電路的所述第二輸入端。
8. 如權(quán)利要求6所述的電流飽和檢測與箝位電路，其特征在于所述飽和指示器電路包 括OR門。
9. 一種電流飽和檢測與箝位電路，其特征在于包括： 晶體管，具有控制電極以及第一載流電極和第二載流電極； 接地故障斷路器引擎，具有多個輸入端，所述多個輸入端中的第一輸入端耦合到所述 晶體管的所述第一載流電極，并且所述多個輸入端中的第二輸入端耦合到所述晶體管的所 述第二載流電極；以及 驅(qū)動電路，具有多個輸入端和一個輸出端，所述輸出端耦合到所述晶體管的所述控制 電極。
10. 如權(quán)利要求9所述的電流飽和檢測與箝位電路，其特征在于所述驅(qū)動電路包括： 第一增益級，具有第一輸入端和第二輸入端以及第一輸出端和第二輸出端，所述第一 輸入端耦合到所述晶體管的所述第二載流電極并且用作所述多個輸入端中的第一輸入端； 以及 第二增益級，具有第一輸入端和第二輸入端以及第一輸出端和第二輸出端，所述第一 輸入端耦合到所述晶體管的所述第二載流電極并且用作所述多個輸入端中的第二輸入端， 并且所述輸出端耦合到所述晶體管的所述控制電極，所述第一增益級和第二增益級的所述 輸出端耦合在一起以形成所述驅(qū)動電路的所述輸出端。
11. 如權(quán)利要求10所述的電流飽和檢測與箝位電路，其特征在于進(jìn)一步包括偏置網(wǎng) 絡(luò)，所述偏置網(wǎng)絡(luò)具有第一端子和第二端子以及公共節(jié)點，所述第一端子耦合到所述第一 增益級的所述第二輸入端，所述第二端子耦合到所述第二增益級的所述第二輸入端，并且 所述晶體管的所述第一載流電極耦合到所述公共節(jié)點。
12. 如權(quán)利要求11所述的電流飽和檢測與箝位電路，其特征在于所述偏置網(wǎng)絡(luò)包括： 第一電阻器，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級的所述 第二輸入端并且用作所述偏置網(wǎng)絡(luò)的所述第一端子；以及 第二電阻器，具有第一端子和第二端子，所述第二電阻器的所述第一端子耦合到所述 第一電阻器的所述第二端子以形成所述公共節(jié)點，所述第二電阻器的所述第二端子耦合到 所述第二增益級的所述第二輸入端并且用作所述偏置網(wǎng)絡(luò)的所述第二端子。
13. 如權(quán)利要求12所述的電流飽和檢測與箝位電路，其特征在于所述偏置網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步 包括： 第一電流源，耦合到所述第一增益級的所述第二輸入端；以及 第二電流源，耦合到所述第二增益級的所述第二輸入端。
14. 如權(quán)利要求12所述的電流飽和檢測與箝位電路，其特征在于進(jìn)一步包括飽和指示 器電路，所述飽和指示器電路具有第一輸入端和第二輸入端以及輸出端，所述第一輸入端 耦合到所述第一增益級的所述第二輸出端并且所述第二輸入端耦合到所述第二增益級的 所述第二輸出端。
15. 如權(quán)利要求13所述的電流飽和檢測與箝位電路，其特征在于所述飽和指示器電路 包括OR門。
16. 如權(quán)利要求13所述的電流飽和檢測與箝位電路，其特征在于進(jìn)一步包括電流互感 器，所述電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體管的所述第 一載流電極并且所述第二端子耦合到所述晶體管的所述第二載流電極。
【文檔編號】G01R19/10GK203870152SQ201420082720
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月14日
【發(fā)明者】R·D·貝克, K·D·萊頓 申請人:半導(dǎo)體元件工業(yè)有限責(zé)任公司