本公開的各實施方式總體上涉及一種用于繼電器的裝置和方法，并具體地涉及一種用于漏電保護器中的電磁繼電器的裝置和方法。

背景技術：

漏電保護器常用于在設備或者線路中由于故障而發(fā)生漏電時，及時切斷線路電流回路，避免人體觸電。漏電保護器也可用于設備的過載或短路保護，是電氣系統(tǒng)中常見的設備。在使用電磁繼電器作為脫扣器的漏電保護器中，必須保證有足夠大的能量來確保當發(fā)生漏電時，電磁繼電器能夠準確及時地脫扣。在電路設計中，電磁繼電器脫扣是靠儲能電容在脫扣回路導通時對電磁繼電器的內部線圈放電，打破電磁繼電器內部的力平衡，銜鐵釋放使得頂針快速打出，帶動機械組件而脫扣以切斷電源。

對于電磁繼電器來說，成功脫扣所需的脫扣能量有大小之分，一般來說，電磁繼電器的脫扣能量越大，對其成本以及生產(chǎn)工藝要求等越低，而電磁繼電器的脫扣能量越小，對其成本以及生產(chǎn)工藝要求等越高。同時，電磁繼電器的脫扣原理要求必須在足夠大的能量下一次成功動作，否則，即使脫扣回路一直導通直流電流，電磁繼電器也無法再次脫扣。

在現(xiàn)有技術中，使用的電磁繼電器都是通過特定的電容器、穩(wěn)壓管和特定的電磁繼電器選型來保證電磁繼電器能夠準確及時地動作。但是這樣有很大的局限性，往往造成電磁繼電器不能選擇相對大的脫扣能量，這樣導致繼電器的成本增加。并且，由于要滿足諸多產(chǎn)品標準，有可能在極端情況下出現(xiàn)電磁繼電器不能動作的情形，例如在設備初始通電并且同時出現(xiàn)漏電信號時，為滿足漏電產(chǎn)品國家標準要 求，此時要求繼電器脫扣動作，但是可能由于電容器尚未充滿能量，而導致電磁繼電器無法動作。

因此，希望電磁繼電器能夠準確及時地脫扣，同時又允許使用性價比更高的電磁繼電器作為脫扣器。避免在出現(xiàn)漏電時，電磁繼電器因為脫扣能量不夠而無法及時切斷漏電回路，造成人身安全以及設備財產(chǎn)的損失。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，提供一種用于電磁繼電器的裝置和方法，其能夠確保電磁繼電器準確及時地動作。

本公開實施方式提供了一種用于繼電器的裝置，包括邏輯單元，所述邏輯單元具有第一輸入端和第二輸入端，故障檢測單元，所述故障檢測單元被配置為響應于檢測到的故障信號，向所述第一輸入端輸入第一信號，脫扣能量單元，所述脫扣能量單元連接到所述繼電器，并且被配置為當所述脫扣能量單元的電壓超過預定閾值時，向所述第二輸入端輸入第二信號，以及開關單元，所述開關單元被配置為響應于所述邏輯單元的輸出信號而使得所述繼電器動作。

根據(jù)本公開的一個實施方式，其中所述邏輯單元為邏輯與單元。

根據(jù)本公開的一個實施方式，其中所述故障信號響應于漏電流而形成。

根據(jù)本公開的一個實施方式，其中所述第一信號為高電平。

根據(jù)本公開的一個實施方式，其中所述脫扣能量單元包括電容器和電壓檢測器。

根據(jù)本公開的一個實施方式，其中所述電壓檢測器被配置為檢測所述電容器的電壓，并且當檢測到的電壓超過所述預定閾值時，向所述第二輸入端輸入所述第二信號。

根據(jù)本公開的一個實施方式，其中所述第二信號為高電平。

根據(jù)本公開的一個實施方式，其中所述開關單元包括連接在所述繼電器和地之間的開關元器件。

根據(jù)本公開的一個實施方式，其中所述開關元器件被配置為響應于所述邏輯單元的所述輸出信號而接通，使得所述繼電器動作。

本公開的實施方式提供了一種漏電保護器，包括根據(jù)本公開實施方式所述的用于繼電器的裝置。

本公開的實施方式提供了一種用于繼電器的方法，包括響應于檢測到的故障信號，向邏輯單元的第一輸入端輸入第一信號，檢測脫扣能量單元的電壓，當所述脫扣能量單元的電壓超過預定閾值時，向所述邏輯單元的第二輸入端輸入第二信號，對所述第一信號和所述第二信號進行邏輯運算，以及響應于所述邏輯運算的結果，使得所述繼電器動作。

根據(jù)本公開的一個實施方式，其中所述邏輯運算為邏輯與運算。

根據(jù)本公開的一個實施方式，其中故障信號為漏電流信號。

根據(jù)本公開的一個實施方式，其中所述第一信號為高電平。

根據(jù)本公開的一個實施方式，其中所述脫扣能量單元包括電容器和電壓檢測器。

根據(jù)本公開的一個實施方式，其中當所述脫扣能量單元的電壓超過預定閾值時，向所述邏輯單元的第二輸入端輸入第二信號還包括：利用所述電壓檢測器檢測所述電容器的電壓，并且當檢測到的所述電壓超過所述預定閾值時，向所述第二輸入端輸入所述第二信號。

根據(jù)本公開的一個實施方式，其中所述第二信號為高電平。

根據(jù)本公開的一個實施方式，其中所述開關單元包括連接在所述繼電器和地之間的開關元器件。

根據(jù)本公開的一個實施方式，其中響應于所述邏輯運算的結果，使得所述繼電器動作還包括：響應于所述邏輯運算的結果，接通所述開關元器件，使得所述繼電器動作。

通過本公開實施方式的裝置和方法，電磁繼電器能夠準確及時地脫扣，同時允許使用性價比更高的電磁繼電器作為脫扣器。避免在出現(xiàn)漏電時，電磁繼電器因為脫扣能量不夠而無法及時切斷漏電回路，造成人身安全以及設備財產(chǎn)的損失。

附圖說明

結合附圖并參考以下詳細說明，本公開各實施方式的特征、優(yōu)點及其他方面將變得更加明顯，在此以示例性而非限制性的方式示出了本公開的若干實施方式。其中：

圖1示例性地示出了根據(jù)本公開實施方式的用于繼電器的裝置的框圖；

圖2示例性地示出了根據(jù)本公開一個實施方式的用于繼電器的裝置的示意性電路圖；

圖3示例性地示出了根據(jù)本公開一個實施方式的用于繼電器的裝置的示意性電路圖；以及

圖4示例性地示出了根據(jù)本公開實施方式的用于繼電器的方法的流程圖。

具體實施方式

以下參考附圖詳細描述本公開的各個示例性實施方式。附圖中的框圖和流程圖示出了根據(jù)本公開的各種實施方式的裝置和方法的可能實現(xiàn)的體系架構。應當理解，給出這些示例性實施方式僅僅是為了使本領域技術人員能夠更好地理解進而實現(xiàn)本公開，而并非以任何方式限制本公開的范圍。

本領域技術人員可以理解，本公開實施方式的用于繼電器的裝置和方法，可以用于電磁繼電器，也可以其他類型的繼電器。本公開實施方式的裝置和方法，不僅可以用于漏電保護器，也可以用于其他類型的使用繼電器的設備中，確保繼電器脫扣的準確及時。

以下參照圖1的示意性框圖，描述根據(jù)本公開實施方式的用于繼電器的裝置。

如圖1所示，一種根據(jù)本公開實施方式的用于繼電器的裝置100包括邏輯單元10、故障檢測單元20、脫扣能量單元30、以及開關單元40。其中，邏輯單元10被配置為具有第一輸入端11、第二輸入端 12以及輸出端14。故障檢測單元20連接到第一輸入端11，并向其輸入第一信號，脫扣能量單元30連接第二輸入端12，并向其輸入第二信號。邏輯單元10的輸出端連接到開關單元40。開關單元40連接在繼電器60和接地之間。繼電器60連接在脫扣能量單元30和開關單元40之間。

以下，將以回路中出現(xiàn)故障情況為例，結合圖2，說明根據(jù)本公開實施方式的用于繼電器的裝置是如何操作的。

圖2示出了根據(jù)本公開實施方式的用于繼電器的裝置的示意性電路圖。如圖2所示，在一個實施例中，故障檢測單元20利用串聯(lián)在被保護的線路中的電流互感器CT來檢測線路中的故障信號。具體地，當回路中出現(xiàn)漏電流時，電流互感器感測到漏電流i_f，并傳送到處理器芯片ASIC，當處理器芯片ASIC接收到漏電流i_f時，向電流放大器21輸出電流信號并將該電流信號保持，電流放大器21將該電流信號放大，以便獲得具有合適電壓的高電平的第一信號，以向第一輸入端11輸入。

可替換地，本領域技術人員可以理解，除了漏電流信號，所述故障信號也可以是其他類型的故障信號，例如過電壓信號或者過電流信號。

在一個實施例中，脫扣能量單元30連接到繼電器60，并且被配置為當所述脫扣能量單元的電壓超過預定閾值時，向第二輸入端12輸入第二信號。具體地，該第二信號為高電平。如圖2所示，脫扣能量單元30包括穩(wěn)壓二極管D1、二極管D2、電容器C1和電壓檢測器32。當電容器C1完成充電，存儲了能夠使繼電器60成功脫扣的能量時，電壓檢測器32檢測到電容器C1的電壓達到或超過預定閾值，則向第二輸入端12輸入高電平的第二信號。也就是說，當?shù)诙盘枮楦唠娖綍r，意味著，電容器C1存儲了確保繼電器60脫扣的能量。

邏輯單元10例如為邏輯與門，用于對所述第一信號和所述第二信號進行邏輯與門的運算。即，只有當?shù)谝恍盘柡偷诙盘柧鶠楦唠娖綍r，邏輯單元10的輸出信號才為高電平。在一個實施例中，開關 單元40為開關元器件，例如為晶體管T3。晶體管T3的柵極端子連接到邏輯單元10的輸出端14，其源極端子連接到繼電器60，其漏極端子接地。當邏輯單元10的輸出端14為高電平時，晶體管T3被接通，此時晶體管T3導通，從而使得脫扣能量單元30與繼電器60形成了導通的回路，使得脫扣能量單元30中的電容器C1向繼電器60放電。由于電容器C1的電壓超過預定閾值，說明電容器C1存儲了足夠的能量使得繼電器60能夠成功脫扣，這樣，就確保了繼電器60能夠準確及時地脫扣。

在一些極端情況下，例如，在設備接通電源的初始階段，電容器尚處于充電過程中，其中存儲的能量尚無法使繼電器成功脫扣，即，電容器的電壓尚未達到閾值電壓時，若此時回路中出現(xiàn)漏電流，尚未完成充電的電容器將無法使繼電器成功脫扣，在現(xiàn)有技術中這是期待解決的問題。在采用了本公開實施方式的裝置的情況下，這時的漏電流信號將使得第一信號為高電平，并由故障檢測單元20進行保持，直至電壓檢測器32檢測到電容器C1已經(jīng)達到閾值電壓，這時才將晶體管T3接通，從而確保繼電器60能夠準確及時地脫扣。

可替換地或者可選地，圖3示例性地示出了根據(jù)本公開一個實施方式的用于繼電器的裝置的示意性電路圖。如圖3所示，在一個實施例中，故障檢測單元20利用串聯(lián)在被保護的線路中的電流互感器CT來檢測回路中的故障信號。具體地，當回路中出現(xiàn)漏電流時，電流互感器感測到漏電流i_f，當處理器芯片ASIC接收到漏電流i_f時，在電阻器R5上出現(xiàn)電流，晶體管T1被接通，使得晶體管T2被關斷，由于電源電壓Vcc的作用將晶體管T2的源極端子處的電平拉高，從而形成高電平的第一信號，并輸入到第一輸入端11。當故障檢測單元20向第一輸入端11輸入高電平的第一信號時，意味著被保護的線路中出現(xiàn)漏電流，需要及時使繼電器60動作。

在另一個實施例中，脫扣能量單元30可以包括電容器C1、電壓檢測器32、穩(wěn)壓二極管D1、D3、普通二極管D2、電阻器R1和R2。在向設備供電的初始階段，通過Vcc向電容器C1充電，穩(wěn)壓二極管 D1例如為齊納二極管，用于保護電容器C1，防止電壓不穩(wěn)定為電容器帶來損壞。由于普通二極管D2上的電壓降很小，忽略不計，當電容器C1充電完成時，電容器上的電壓V_C1可以視為等于Vcc。電阻器R1和R2組成分壓電路，通過選擇電阻器R1和R2的電阻值，例如R1和R2的電阻值相等，使得V2等于Vcc的一半。這樣，電壓V2代表了電容器的電壓V_C1的大小。電壓檢測器32可以例如為電壓比較器，其被配置為當電壓V2超過預定閾值時，向邏輯單元10的第二輸入端輸入第二信號。該預定閾值對應于使得繼電器60能夠成功脫扣所需的電容器的能量。使用電阻器R1和R2組成的分壓電路，是為了避免第二信號的電壓過高，以免對邏輯單元10造成損壞。本領域技術人員可以理解，也可以使用本領域常用的電壓感測手段，來感測電容器的電壓V_C1的大小，并在檢測到V_C1超過預定閾值時，向邏輯單元10的第二輸入端12輸入高電平的第二信號。

在圖2和圖3所示的實施例中，開關單元40為晶體管T3，本領域技術人員也可以理解，開關單元40可以為其他合適的開關元器件，以實現(xiàn)當邏輯單元10的輸出結果為高電平時，將電路導通的功能。

圖4示例性地示出了根據(jù)本公開實施方式的用于繼電器的方法的流程圖。根據(jù)一個實施例，在步驟410中，響應于檢測到的故障信號，例如漏電流信號，向邏輯單元的第一輸入端輸入第一信號。在步驟420中，檢測脫扣能量單元的電壓，例如用于為繼電器提供脫扣能量的電容器的電壓。在步驟430中，當所述脫扣能量單元的電壓超過預定閾值時，意味著此時脫扣能量單元中的電容器C1已經(jīng)充電完成，其中存儲了能夠使得繼電器成功脫扣的能量。此時，向所述邏輯單元的第二輸入端輸入第二信號。在步驟440中，對所述第一信號和所述第二信號進行邏輯運算。具體地，為邏輯與門運算，即，當?shù)谝恍盘柡偷诙盘柧鶠楦唠娖綍r，邏輯運算的結果為輸出高電平。在步驟450中，響應于所述邏輯運算的結果，使得所述繼電器動作。當所述邏輯運算的結果為高電平時，使得繼電器脫扣。

在例如漏電保護器的設備開始供電時，開始對脫扣能量單元中的 電容器C1進行充電，如圖3所示的電容器C1的電壓V_C1開始從零開始上升，此時輸入到第二輸入端12的第二信號為低電平。當電容器C1充電完成時，電壓V_C1等于Vcc(忽略二極管D2在導通時的電壓降)，這時電壓檢測器32檢測到的電壓V2超過預定閾值，電壓檢測器32輸出高電平的第二信號。

換句話說，在被保護線路正常工作時，沒有故障信號，第一信號為低電平。當出現(xiàn)例如漏電的故障情形時，故障檢測單元20向邏輯單元10輸出高電平的第一信號。當脫扣能量單元30中的電容器C1完成充電時，第一信號和第二信號均為高電平，邏輯單元10的邏輯運算結果為高電平，響應于該高電平的輸出信號，開關單元40接通，使得繼電器60動作，成功脫扣。

以下針對邏輯元件10的輸入和輸出信號的各種情形，對應用根據(jù)本公開實施方式的裝置和方法的電路進行逐一說明。

當?shù)谝恍盘枮榈碗娖?，第二信號為低電平，代表例如漏電保護器的設備沒有通電，并且被保護的線路中也沒有檢測到諸如漏電流的故障信號，這時邏輯單元10的輸出為低電平，繼電器60沒有動作。

當?shù)谝恍盘枮榈碗娖?，第二信號為高電平，代表例如漏電保護器的設備中用于繼電器脫扣的電容器已經(jīng)完成充電，但是被保護的線路中并沒有檢測到任何故障信號(例如漏電流信號)，這時邏輯單元10的輸出為低電平，繼電器60沒有動作。

當?shù)谝恍盘枮楦唠娖剑诙盘枮榈碗娖?，代表故障檢測單元20檢測到被保護的回路中存在故障信號(例如漏電流信號)，但是例如漏電保護器的設備中用于繼電器脫扣的電容器尚未完成充電，這時邏輯單元10的輸出為低電平，繼電器60沒有動作。但是，高電平的第一信號被故障檢測單元20保持，等待電容器完成充電。

當?shù)谝恍盘枮楦唠娖?，第二信號為高電平，代表故障檢測單元20檢測到被保護的線路中存在故障信號(例如漏電流信號)，并且例如漏電保護器的設備中用于為繼電器脫扣提供能量的電容器已經(jīng)完成充電，這時邏輯單元10的輸出為高電平，繼電器60成功脫扣。

通過本公開實施方式的裝置和方法，電磁繼電器能夠準確及時地脫扣，即使在漏電保護器設備供電初始階段時出現(xiàn)例如漏電流故障的極端情形，也能夠將故障信息保持，直至電容器完成充電，存儲了足夠的能量以確保繼電器準確成功脫扣。避免在出現(xiàn)漏電時，電磁繼電器可能因為脫扣能量不夠而無法及時切斷漏電回路，造成人身安全以及設備財產(chǎn)的損失。

已經(jīng)參照一些實施例描述了本公開。然而，正如所屬領域技術人員容易知曉地，上述已經(jīng)公開的實施例以外的其它實施例同樣落入在本公開的范圍內，如由附加的權利要求所限定的。