[发明专利]接地故障中断和USB供电器电气布线设备

说明书

一种电气布线设备，包括：接地故障中断组件，所述接地故障中断组件包括形成在第一印刷电路板上的接地故障中断电路以及跳闸机构，该接地故障中断电路构造为检测线路导体和中性线导体之间的差动电流，并触发跳闸机构，以根据预定标准至少部分地基于差动电流使多个线路端子与多个负载端子电气分离；以及形成在设置在隔室内的第二印刷电路板上的USB供电器电路，所述USB供电器电路提供给至少一个USB端口，其中所述第一印刷电路板和所述第二印刷电路板在所述内隔室内间隔开一段距离。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年11月4日提交的美国临时专利申请No.62/930,185和2020年8月10日提交的美国临时专利申请No.63/063641的优先权和权益，其全部内容通过引用结合于本文。

技术领域

本发明涉及布线设备，更具体地，涉及具有USB供电器的接地故障中断电气布线设备。

背景技术

移动设备的激增产生了对可容易获得的充电端口的广泛需求。几乎每个移动设备都可以用一端具有USB连接器，另一端具有微型USB或闪电(lighting)连接器的充电线缆充电。因此，对可容易获得的充电端口的需求可以通过在电气布线设备中提供的USB端口来满足。

这种电气设备可以配备有接地故障保护。接地故障的发生有若干原因。首先，如果负载电路中的电气布线绝缘被损坏，火线导体可能会接地。这种情景代表着电击危险。例如，如果使用者在接触地面的同时接触到火线导体，使用者将受到电击。当设备与水接触时，也可能发生接地故障。配电系统内的绝缘损坏也可能导致接地故障。

接地故障在火线导体和中性线导体之间产生差动电流。在正常操作条件下，火线导体中流动的电流应该等于中性线导体中的电流。因此，GFCI(接地故障断路器)通常构造为通过感测两个导体之间的差动电流来比较火线导体中的电流和中性线导体中的返回电流。当差动电流超过预定阈值(通常约为6mA)时，GFCI通常通过中断电路来响应。电路中断通常是通过断开设置在电源和负载之间的一组触头实现的。GFCI还可以通过致动某种警报来响应。

然而，接地故障中断和伴随的用于分离触头的机电组件的组合需要电气布线设备的壳体内的相当大的空间。添加用于向USB端口供电的USB供电器可以导致电气布线设备具有相对大的轮廓。电气布线设备壳体必须保持在一定的限制内，以配合到在标准墙壁盒中，并避免在墙壁内占据太多空间。

但是将USB供电器与接地故障中断保护设备更紧凑地配合在一起的措施会加剧USB供电器和接地故障中断电路的热管理问题，因为发热部件必需彼此靠近定位以最小化电气布线设备的轮廓。更具体地，USB供电器和接地故障中断电路的各种部件，比如桥式整流器、微控制器或变压器(这些仅作为示例部件提供，因为包括的各种部件可以根据特定示例的USB供电器和接地故障中断电路而变化)产生相对大量的热量。当这些部件在紧凑的壳体中一起使用时，每个部件产生的热量可能会导致电气布线设备过热。

因此，需要一种具有USB充电端口的接地故障中断电气布线设备，其相对紧凑，同时管理USB供电器电路和接地故障中断电路的热量。

发明内容

本文描述的示例可以以技术上可能的任何方式组合。