[发明专利]具有集成增强RFI抑制的电路中断装置

说明书

本申请要求在2005年6月1日申请的申请序列号为60/686167的临时申请的申请日的权益。

技术领域

本申请涉及电路中断装置，并且更具体地涉及具有增强的射频干扰(RFI)抑制的接地故障电路中断器(GFCI)电路。

背景技术

在家庭和工作场所中，对接地故障电路中断器(GFCI)有很高的需求，接地故障电路中断器被设计为中断向例如家用电器、消费者电子产品和分支电路等各种负载提供功率。具体地，在很多州中的住宅电子规范条例中要求新的住宅结构具有装备有接地故障电路中断器(GFCI)的浴室和厨房。例如在共同拥有的美国专利No.4595894中描述的GFCI装置等电路中断装置，例如在通过包含在电路中断装置中的传感电路感测到接地故障时，使用断路机构机械地断开输入和一个或多个输出导线之间的电连接，该美国专利通过引用包含于此。

传感电路典型地包含所连接的用于检测配电系统的中性和相位线中的电流差的高匝数比的差动变换器。差动变换器的次级连接到具有用于检测接地故障的集成电路的芯片上的高增益运算放大器(OA)的输入。高增益运算放大器提供与线路电流和相位电流的差成比例的放大的信号，该信号用于控制硅可控整流器(SCR)。

理想地，在接地故障情况下，放大的信号将超过某一预定的基准电平，并使例如SCR等触发装置引起中继线圈组件的操作，使得中继线圈组件的触点打开，以将负载从线路中断开。噪声、无线电信号、手机等RF产生设备和其它现象(在自由空间中辐射或者在配电系统中传导)可以影响GFCI电路的操作。更具体地，具有在特定的射频带之内的射频干扰(RFI)信号的电磁干扰(EMI)可能引起GFCI电路的操作。当虚假能量耦合到高增益运算放大器的输入时，可能发生该情况。这种耦合可以通过配电系统本身的电流传送导线开始。导线或者可以将传导的噪声从所连接的源传送到系统的某些其它分支，或者它们可以作为天线或接收器，用于将辐射的信号(例如无线电波)转换为配电系统中传导的信号。这些虚假信号然后可能从线路导线耦合到差动变换器的次级线圈。

一旦虚假信号耦合到变换器的次级线圈时，它们通过电路传导到运算放大器的输入，在那里信号的组成部分可以如此影响放大器的操作，从而增大或减小功能性接地故障灵敏度，这可能产生GFCI的噪扰或伪断路。

更具体地，当在差动变换器上出现瞬态信号时，通常在运算放大器的输入处所连接的AC耦合电容器充电。当该AC耦合电容器的放电路径中的阻抗低时，AC耦合电容器将快速放电。然而，通常，在放电路径中存在的唯一阻抗是位于运算放大器输入处的固有阻抗，其通常非常高。因此，AC耦合电容器将缓慢地放电，在运算放大器处接收到的伪信号可能使GFCI断路。

作为选择，在无负载情况下的噪扰断路，在极端情形下可能不存在故障情况。结果，此增高的接地故障灵敏度可将接地故障断路阈值增加到6毫安以上，而6毫安是当前接地故障阈值的上限的工业标准。另一个结果是GFCI装置在出现2欧姆的接地中性环路时将不会断路，而2欧姆是断路的最高环路阻抗的标准。在极端的情况下，理论上可能使得GFCI无法操作。

GFCI电路中对RFI灵敏的其它关键组件包括硅可控整流器(SCR)和电源。因此，需要对例如EMI和RFI干扰等噪声干扰的抵抗性提高的电路中断装置。

本发明涉及克服或者至少降低上述一个或多个问题的影响。

发明内容

为了解决电路中断装置的上述缺陷，本发明公开了一种电路中断装置，其包括提供增强RFI抑制的电容器网络电路。电容器网络电路可以包括集成到也被称为网络电容器的多层电容器芯片的馈通电容器和其它无源元件。对于提供电路中断装置以及具有增强RFI抑制的相关产品的目的，提供传感电路的设计中所包含的多层电容器芯片来消除电路中断装置中的RFI。特别地，通过在电路中断装置的灵敏位置设置馈通电容器，来抑制RFI。对RFI可能灵敏的电路中断装置中的关键部件包括：运算放大器(OA)、差动变换器、硅可控整流器(SCR)、以及电源。根据应用情况，可将馈通电容器设置在这些灵敏位置以抑制RFI。