TWI881285B - 漏電流偵測裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種漏電流偵測裝置，包括第一導線、第二導線、第一磁場集中元件以及一磁性感測器。其中，第一導線產生第一磁場，第二導線產生第二磁場，第二導線設置於第一導線一側。第一磁場集中元件設置於第一導線與第二導線之間，以於第一與第二導線之間產生高度均勻磁場區。磁性感測器設置於高度均勻磁場區，用以偵測第一與第二磁場。

Description

漏電流偵測裝置

本發明為一種漏電偵測裝置，特別是指一種透過在導線之間形成均勻磁場以檢測漏電流的一種漏電偵測裝置。

隨著電子工業的發展，各種類型的電子產品充斥在人們的日常生活當中，特別是近年來電動汽車與機車的蓬勃發展，也帶動了充電設備的成長。由於電子設備的普及，不管是在使用電子設備或者是對電子設備進行充電的過程中，都會和人體接觸。如果電子設備或充電設備發生漏電的情況，當人體接觸後，電流會流經人體到達地面，可能對人體造成傷害。

為了避免漏電造成的傷害，在習用技術中，漏電偵測裝置(residual current device, RCD)被使用來對漏電流進行偵測。當漏電偵測裝置檢測到漏電流後，可以即時切斷電路的電源，以防止觸電事故的發生。

在習用技術中，如圖1所示，其為中國專利公開第CN102004203A號揭露的漏電偵測裝置示意圖。習用之漏電偵測裝置1，為磁通閘門(Flux gate)感測式的漏電偵測器，包括一個環狀的磁芯，磁芯上纏繞有數百匝的細銅線，用金屬屏蔽層將磁芯及銅線覆蓋住，以避免外界磁場干擾。待測的導線10從磁芯中間穿過。當不存在漏電流的情況下，穿過磁芯的所有電流的向量和為零，基於安培環路定理可知，此時磁芯中不存在淨磁通量；如果存在漏電流，電流向量和將不為零，同時，漏電流將導致磁芯中出現可變磁通量；進一步地，該可變磁通量將導致線圈中 (即纏繞在磁芯上的細銅線）出現感應電動勢。後續處理電路對線圈中的感應電動勢進行處理和分析，如果分析結果顯示當前的漏電流大於預先設定的閥值，則通過啟動機械機構來切斷電源，以執行保護功能。

習用技術的漏電流偵測裝置雖可以檢測到漏電流，但是如果要應用在與工作電流相差數萬倍以上，例如：工作電流80A，漏電流6mA，的漏電流檢測，則會遇到因為外部磁場干擾的問題而影響到微小漏電流檢測的準確度。其次，習用的漏電流偵測裝置一般需要昂貴的線圈與佔空間的磁芯。如果該線圈與磁芯場飽和，則偵測裝置可能受有限靈敏度和準確度困擾，特別是對於檢測微小漏電流時，影響更大。

綜合上述，因此需要一種漏電流偵測裝置來解決習用技術之問題。

本發明提供一種漏電流偵測裝置，其係具有與電子裝置具有工作電流通過的導線電性連接的導電結構之間設置磁場集中元件，以產生高度均勻磁場，並於此高度均勻磁場內設置磁性感測器以感測電子裝置的導線是否有漏電流產生。透過本發明的設計，不但可以在不需要磁芯與線圈的配置下檢測漏電流，更可以藉由磁場集中單元產生的均勻磁場，降低內部磁場的干擾，達到檢測高頻與微小漏電流的效果。

本發明提供一種漏電流偵測裝置，透過成對配置的磁場集中元件，可以增加均勻磁場的區域範圍，增加對於漏電流感測的精準度。此外，更進一步地可以在磁場集中元件外圍設置屏蔽結構，更進一步達到降低外部磁場干擾的效果。

在一實施例中，本發明提供一種漏電流偵測裝置，包括第一導線、第二導線、第一磁場集中元件以及一磁性感測器。其中，第一導線產生第一磁場，第二導線產生第二磁場，第二導線設置於第一導線一側。第一磁場集中元件設置於第一導線與第二導線之間，以於第一與第二導線之間產生高度均勻磁場區。磁性感測器設置於高度均勻磁場區，用以偵測第一與第二磁場。

在一實施例中，所述漏電偵測裝置其接近於第一軸向以及第二軸向上更包括有第一屏蔽結構設置於第一導線、第二導線、磁場集中元件以及磁場感測器之週邊。在另一實施例中，其係更包括有第二屏蔽結構，於接近第一軸向以及第二軸向上包覆於第一屏蔽結構的週邊。在一實施例中，磁性感測器更包括有用以感測第一磁性感測器與第二磁性感測器，於該第一導線、該第二導線、該磁場集中元件以及該磁場感測器之週邊設置有第一屏蔽結構，其中對應該第一磁性感測器以及第二磁性感測器的第一屏蔽結構厚度不相同或額外增加屏蔽材料。

在另一實施例中，磁性感測器更包括有用以感測外在干擾磁場量之第一磁性感測器與第二磁性感測器，設置於該第一屏蔽結構與第二屏蔽結構之間，其中感測外在干擾磁場量之第一磁性感測器與第二磁性感測器分別位於原磁性感測器之兩側，用以扣除外在干擾磁場量。

在減少外在干擾磁場的一實施例中，本發明的漏電感測裝置第一導線更包括有第一子導線以及第二子導線，該第二導線更包括有第三子導線以及第四子導線，該磁性感測器更具有用以感測第二軸向磁場的第一磁性感測器以及第二磁性感測器，該第一磁性感測器設置於該第一子導線與二子導線之間，該第二磁性元件設置於該第三子導線與第四子導線之間，第一子導線與第三子導線電性連接，第二子導線與第四子導線電性連接，用以屏蔽外界磁場干擾。

在一實施例中，本發明的漏電偵測裝置更包含獨立第三導線及第四導線，用於多線電源應用，例如：三相四線，三相三線等。

在一實施例中，本發明提供的漏電偵測裝置更可以偵測不同漏電範圍，其中第一磁性感測器整合在第一晶片內，第二磁性感測器，整合在第二晶片內，兩磁性感測器分別對應不同量程範圍需求。

在下文將參考隨附圖式，可更充分地描述各種例示性實施例，在隨附圖式中展示一些例示性實施例。然而，本發明概念可能以許多不同形式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。確切而言，提供此等例示性實施例使得本發明將為詳盡且完整，且將向熟習此項技術者充分傳達本發明概念的範疇。類似數字始終指示類似元件。以下將以多種實施例配合圖式來說明漏電流偵測裝置，下述實施例並非用以限制本發明。

請參閱圖2A與圖2B所示，其中圖2A為本發明之漏電流偵測裝置之一實施例立體示意圖；圖2B為圖2A之漏電流偵測裝置AA剖面示意圖。在本實施例中的漏電流偵測裝置可以用來偵測電子裝置之工作電流的數萬分之一到十萬倍分之一或更低的漏電流。電子裝置可以為各種形式的電子裝置，例如：家電用品或充電設備(如：電動車的充電柱，或在電動車充電站中的各種設施)。在圖2A的實施例中，漏電偵測裝置2包括第一導線20、設置於第一導線20一側的第二導線21、第一磁場集中元件22以及一磁性感測器23。其中，第一導線20的第二端201和電子裝置的電流迴路30電性連接，電流迴路30與負載L與電源AC/DC電性連接，其中電源AC/DC提供電流迴路30的電流I經由第一導線20的第一端200流入至第一導線20，使得產生第一磁場B1。電流迴路30再與第一導線20的第二端201電性連接。之後電流迴路30電性連接負載L，然後再與第二導線21的第一端210電性連接，電流迴路30再與第二導線21的第二端211電性連接，使得第一導線20與第二導線21的電流流向為相同的方向。電流I通過第二導線21時，第二導線21產生第二磁場B2。由於第一導線20與第二導線21的電流同向，因此可以產生淨磁場(B1-B2)，當有漏電產生時，淨磁場不為零。

第一磁場集中元件22設置於第一導線20與第二導線21之間，透過第一磁場集中元件22的設置，可以重置磁場的分布，在第一磁場B1與第二磁場B2之間產生高度均勻磁場區MA。其中磁場集中元件，為一磁性材料，形狀及構成方法不一，要說明的是，如果沒有置放第一磁場集中元件22，那在第一導線20與第二導線21之間可以量測的磁場區域會非常的窄(圖2B中X方向的區域)，當變化磁場極微小比例，磁場空間梯度極大，使得磁性感測器23不易偵測第一與第二磁場的差異，當前也並無此種磁性感測器。因此透過第一磁場集中元件22設置在第一與第二導線20與21之間，可以增加可以量測的範圍(X軸向)，進而達到可以在大電流，例如：30~80A，所形成的磁場區域內，偵測微小的漏電流，例如：準確6mA與20mA的功效。

在一實施例中，第一導線20與第二導線21以第一磁場集中元件22為對稱中心，對稱或幾乎對稱地設置在第一磁場元件22的兩側，透過第一導線20與第二導線21在電流I通過時，磁性感測器23設置於高度均勻磁場區MA，以感測到第一與第二磁場B1與B2的差異，進而決定漏電流。要說明的是透過磁場差異感測漏電流的演算方式為所屬技術領域之人公知的演算技術，在此不做贅述。磁性感測器23可以選擇霍爾感測器、磁阻感測器，例如：巨磁阻(Giant Magnetoresistance,GMR)磁感測器與異向性磁阻(Anisotropic Magnetoresistance, AMR)磁感測器等，或者是霍爾感測器與磁阻感測器組合，但不以此為限制。

在另一實施例中，如圖2C所示，漏電偵測裝置2更具有第二磁場集中元件22a，設置在磁性感測器23的一側，使得磁性感測器23設置在第一與第二磁場集中元件22與22a之間。透過第二磁場集中元件22a的設置，可以更進一步擴大高度均勻磁場區MA，可以更進一步提升磁性感測器23感測第一與第二磁場B1與B2的差異，提升漏電流感測精準度。此外，在圖2B與2C的實施例中，為了避免均勻磁場MA受到外界干擾磁場的影響，漏電偵測裝置2更具有屏蔽結構。屏蔽結構的態樣可以有多種形式，其中，在圖2B與2C的實施例中的第一屏蔽結構24於接近第一軸向(X)以及第二軸向(Y)上包覆於第一導線20、第二導線21、第一磁場集中元件22以及磁場感測器23的週邊，以進一步屏蔽外界磁場的干擾，增加磁性感測器23的精準度。

在另一實施例中，如圖2D所示，本實施例中的漏電流偵測裝置2基本上與圖2C的實施例類似，差異的是在接近第一軸向X以及第二軸向Y上更具有第二屏蔽結構24a包覆於第一屏蔽結構(24)的週邊。如圖2E所示，在本實施例中，基本上與圖2D相似，差異的是在第一與第二屏蔽結構24與24a之間更設置有磁性感測器23e與23f。此兩磁性感測器23e與23f設置於Y軸向上且位於磁性感測器23的兩側。磁性感測器23e與23f感測外在干擾磁場量，兩者間磁場形成一自然梯度，再者屏蔽形成一固定磁場衰減比例，使得漏電感測器2可以扣除外在干擾磁場量，提高偵測漏電流的準確度。如圖2F所示，本實施例基本上與前述圖2C的實施例相似，差異的是，本實施例更包括有第三屏蔽結構24b，接近於第三軸向(Z)以及第二軸(Y)向上包覆於第一屏蔽結構24的週邊。

請參閱圖3A所示，該圖為本發明之漏電偵測裝置另一實施例示意圖。在圖3A(a)中，基本上與前述圖2B的實施例類似，差異的是本實施例中，磁性感測器23與第一磁場集中元件22整合在磁性感測晶片25內。而在圖3A(b)中，磁性感測晶片25內的磁性感測器23兩側形成有第一磁場集中元件22與第二磁場集中元件22a。要說明的是，整合在磁性感測晶片25內的磁性感測器23，其數量並不限為單一個。例如，在圖3B中，磁性感測器23更包括有第一磁性感測器23a以及第二磁性感測器23b，第一與第二磁場集中元件22與22a分別設置在該第一與第二磁性感測器23a與23b的兩側。要說明的是，因為單一磁性感測器23要完全置中放在第一與第二導線20與21之間可能還是會有位置誤差的問題，因此本實施例中，利用兩個第一與第二磁性感測器23a與23b設置在第一與第二導線20與21之間，可以補償前述如圖2B或2C所示之單一磁性感測器23位置設置或製程偏差的問題，提升量測漏電流的精準度。在另一實施例中，如圖3C所示，第一磁性感測器23a與第二磁性感測器23b可以為獨立的感測器，兩者配置在高度均勻磁場區MA內，且在第一軸向上相距特定距離。此外，在另一實施例中，如圖3D所示，該圖為本發明之第一磁性感測器與第二磁性感測器另一配置實施例示意圖，在本實施例中，第一與第二磁性感測器23a與23b也是單獨分離兩顆，與前述圖3C實施例不同的地方在於，本實施例中的第一與第二磁性感測器23a與23b面向疊合，保持些微間距即可，即可利用最小均勻區同時加大製作公差範圍，是故本專利磁性感測器不以擺放方式，或數量為限，另外圖示例為複數導線，用以強化磁場大小，並以水平繞線形成，但也可上下垂直擺放，是故本專利不以形成磁場導線砸數及擺放方式為限。

請參閱圖4A與圖4B所示，該圖為本發明之漏電流偵測裝置示意圖，其中圖4A為漏電流偵測裝置與導線位置關係配置圖；圖 4B(a)與(b)為漏電感測器在不同軸向示意圖。在本實施例中，磁性感測器23兩種不同感測範圍(field range)的感測器在單一晶片，其中第一種範圍是小範圍高精度的Y軸向第一磁性感測器23a與第二磁性感測器23b，第二種範圍是大範圍的Z軸向第三磁性感測器23c與第四磁性感測器23d。第一導線20產生的第一磁場B1與第二導線21產生的第二磁場B2，使得放置磁性感測器23的區域產生淨磁場(B1-B2)，使得Z軸向第三與第四磁性感測器23c與23d可以感測在淨磁場區域內的磁場變化Bz。同樣地，第三導線20a產生的第三磁場B3與第四導線21a產生的第四磁場B4，使得放置磁性感測器23的區域產生淨磁場(B3-B4)，使得Y軸向第一與第二磁性感測器23a與23b可以感測在淨磁場區域內的磁場變化By。要說明的是，本實施例中，磁性感測器23上的Y軸與Z軸第一至第四磁性感測器23a~23d，是成對配置，其效果係如圖3B所示，利用成對配置的方式解決單一磁性感測器23位置設置或製程偏差的問題，提升量測漏電流的精準度，或可複數設置，獨立分置等，本專利不在此限。

要說明的是，在本實施例中，磁性感測器23或係透過半導體製程封裝成晶片，其中，第一與第二磁場集中元件22與22a也透過半導體製程與磁性感測器23整合在晶片元件內。在另一實施例中，第一與第二磁場集中元件22與22a亦可以與磁性感測器23分開設置，例如，前述圖2B或圖2C所示的配置方式。在本實施例中，第一屏蔽結構24設置在第一與第二導線20~21以及第三與第四導線20a~21a的外圍。

請參閱圖4C所示，在本實施例中，說明每一第一與第二磁性感測器23a~23d內部具有的磁阻元件以惠斯同電橋配置的關係示意圖。在本實施例中，每一個磁性感測器23a~23d具有第一磁阻感測元件230、第二磁阻感測元件231、第三磁阻感測元件232、第四磁阻感測元件233以惠斯同電橋 (Wheatstone bridge) 配置。第一磁阻感測元件230以及第二磁阻感測元件231的第一端230a與231a電性連接至電源，第三磁阻感測元件232以及第四磁阻感測元件233成對配置且設置於第一與第二磁性感測元件230與231的一側，使得第三磁阻感測元件232的第一端232a與第二磁阻感測元件231的第二端231b對應，以及第四磁阻感測元件233的第一端233a與第一磁阻感測元件230的第二端230b相對應，第三磁阻感測元件232以及第四磁阻感測元件233的第二端232b與233b電性連接至接地端(GND)，電壓偵測單元234的第一端與第二磁阻感測元件231的第二端231b以及第三磁性感測元件233的第一端233a電性連接，電壓偵測單元234的第二端與第一磁阻感測元件230的第二端230b以及第三磁阻感測元件232的第一端232a電性連接，藉由位置有效配置，增加應用範圍精準度。

要說明的是，對於前述圖4B中的感測Y軸向磁場的第一磁性感測器23a與23b中的第一至第四磁阻感測230~233元件係如圖4D所示的一個或多個的磁阻感測元件相互串接所構成。而感測Z軸向磁場的第二磁性感測器23c與23d中的第一至第四磁阻感測230~233元件係如圖4E所示的一個或多個的磁阻感測元件相互串接所構成。

如圖5所示，該圖為本發明之漏電偵測裝置另一實施例示意圖。在本實施例中，漏電偵測裝置更包括有電流偵測器26，用以偵測導線的電流。其中在電子裝置的電流迴路30中，第一與第二導線20與21的電流流動方向相同，在第一導線20與第二導線21之間設置有磁性感測器23，其配置的方式如前所述，在此不做贅述。電流迴路30更包括有第五導線20b及第六導線20c，第一導線20與第五導線20b電性連接，該第二導線21與第六導線20c相連接，且第五導線20b與第六導線20c的電流流動方向相反。其中，第五導線20b產生第五磁場，第六導線20c產生第六磁場，第五導線20b設置於第六導線20c一側。在第五導線20b與第六導線20c之間具有第三磁性感測器26，設置於第五與第六磁場交會的區域，用以偵測該第五與第六磁場，並藉由感測的第五與第六磁場決定電流大小。有電流差與和，決定電流大小的方式，係屬於習用技術，在此不做贅述。

如圖6A與圖6B所示，該圖為本發明之漏電流偵測裝置另一實施例立體與BB剖面示意圖。本實施例的漏電流偵測裝置2a是用來偵測具有兩條電線以上，例如三相四線、三相三線、二相二線或單相二線電源，因為對稱設計，可任意取用，但須遵守電線接點。在本實施例中，漏電流偵測裝置2a具有第一導線20、第二導線21、第三導線20a與第四導線21a，其中，第一導線20與第三導線20a與電子裝置的電流迴路30a中的兩條導線電性連接，迴路方向從第一導線20與第三導線20a的前端指向第一導線20與第三導線20a；第二導線21與第四導線21a後端與電子裝置的電流迴路30a中的另外兩條導線電性連接，迴路方向從第二導線21與第四導線21a的後端指向第三導線21與第四導線21a，在此說明此圖迴路方向說明，係以前例接法比較，非指電流方向，因多線交流電源有相差不易說明。要說明的是圖6A中的電線迴路30與第一至第四導線的連接方式係為說明的一實施例，並不以圖6A所示的實施例為限制。至於磁性感測器的數量與配置方式或者是屏蔽結構的配置方式係如同前述第一導線與第二導線的實施例所述，在此不做贅述。另外可見圖中導線形狀不同前圖，用以加強感測能力與擴大均勻磁場分布，於四線設計時，是故本專利並不以導線形狀、大小及配置為限。

請參閱圖7A與圖7B所示，該圖為本發明之漏電流偵測裝置之另一實施例立體與BB剖面示意圖。在本實施例中，漏電流偵測裝置2b基本上與前述圖2B~2C所示的實施例相類似，差異的是，本實施例中的第一屏蔽結構24b隨著配置的區域有不同的厚度。在本實施例中，第一屏蔽結構24b具有第一段屏蔽結構S1以及第二段屏蔽結構S2，其中第一段與第二段屏蔽結構S1與S2具有不同的厚度。在第一屏蔽結構24b內的第一與第二導線20與21之間的磁性感測器23更包括有用以感測一第一磁性感測器23e與第二磁性感測器23g，其中對應該第一磁性感測器23e以及第二磁性感測器23g的屏蔽結構厚度不相同。在本實施例中，第一磁性感測器23e與第二磁性感測器23g之間更具有第三磁性感測器23f。第一磁性感測器23e與第二磁性感測器23g用所感測的磁場軸向，與第三磁性感測器23f所感測的電流淨磁場軸向相同，僅為不同磁場範圍與精度，使用時需翻轉至對應感應軸向。在本實施例中，第一與第二磁性感測器23e與23g為前述Y軸設計，擁有高精度特性，而第三磁性感測器23f為前述Z軸設計，擁有大範圍特性。請參閱圖7C所示，本實施例中，基本上與圖7B相似，差異的是本實施例的第一屏蔽結構24c包括有第一層屏蔽結構240以及第二層屏蔽結構241，透過多層屏蔽結構包覆的方式，形成具有不同厚度的第一段屏蔽結構S1與第二段屏蔽結構S2，藉著不同厚度或材料之屏蔽結構，可從第一磁性感測器232以及該第二磁性感測器234兩差值計算屏蔽原始量，同時無外界干擾時，兩差值近為零。另外，不同厚度產生屏蔽差異，再扣除干擾，也可用於兩層以上屏蔽設計，例如用於前例外側屏蔽結構，或另一軸向或部分區塊及形狀，使產生屏蔽差異，是同一觀念，或者兩個以上屏蔽磁性感測器應用，本發明範圍不以此為限。

請參閱圖8所示，該圖為本發明之漏電流偵測裝置另一實施例示意圖。在本實施例中的漏電流偵測裝置2c，具有第一磁性感測晶片25a以及第二磁性感測晶片25b，每一磁性感測晶片25a與25b內具有成對配置的磁性感測元件。其中第一磁性感測晶片25a內具有用以感測小範圍的Y軸設計的磁性感測器，其配置如同圖3B的磁性感測器23所示，也就是在磁性感測器內具有成對配置的磁性感測元件；同樣地，第二磁性感測晶片25b內具有用以感測大範圍的Z軸設計的磁性感測器，其配置如同圖3B的磁性感測器23所示，亦即在磁性感測器內具有成對配置的磁性感測元件，透過圖8的配置，可以達到分別對應不同量程範圍需求的效果。在第一與第二感測經晶片25a與25b以及第一與第二導線20與21的外圍具有屏蔽結構24d。要說明的是，在屏蔽結構24d內，且位於第一與第二導線20與21之間更可以設置多個第一磁性感測晶片25a以及多個第二磁性感測晶片25b作為備援(redundancy)用於損害備份修復與錯誤分析，以提升感測漏電流的可靠度。

請參閱圖9A與圖9B所示，該圖為本發明之漏電流偵測裝置的另一實施例示意圖。在本實施例中，漏電流偵測裝置2d中的第一導線20更包括有第一子導線202以及第二子導線203，第二導線21更包括有第三子導線204以及第四子導線205。磁性感測器23更具有用以感測第二軸向磁場的第一磁性感測器23e以及第二磁性感測器23f，第一磁性感測器23e設置於第一子導線202與第三子導線204之間，第二磁性感測器23f設置於第二子導線203與第四子導線205之間，第一子導線202與該第二子導線203電性連接，該第三子導線204與第四子導線205電性連接，兩者磁性元件之內部量測場方向與外在干擾場和互異，計算用以屏蔽外界磁場干擾。請參閱圖10所示，該圖為本發明之漏電流偵測裝置另一實施例示意圖。在本實施例中，漏電流偵測裝置2e內更具有自我測試(built-in self-test, BIST)的導線27a與27b，其中，導線27a設置在屏蔽結構24與第一導線20之間，導線27b設置在屏蔽結構24與第二導線21之間。

以上所述，乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之較佳實施方式或實施例而已，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

2~2e:漏電偵測裝置 20:第一導線 20a:第三導線 20b:第五導線 20c:第六導線 200:第一端 201:第二端 202:第一子導線 203:第二子導線 21:第二導線 21a:第四導線 210:第一端 211:第二端 212:第三子導線 213:第四子導線 22:第一磁場集中元件 22a:第二磁場集中元件 23:磁性感測器 23a:第一磁性感測器 23b:第二磁性感測器 23c:第三磁性感測器 23d:第四磁性感測器 23e~23g:磁性感測器 230:第一磁阻感測元件 231:第二磁阻感測元件 232:第三磁阻感測元件 233:第四磁阻感測元件 230a~233a:第一端 230b~233b:第二端 234:電壓偵測單元 24:第一屏蔽結構 24a:第二屏蔽結構 24b:第三屏蔽結構 24c:第一屏蔽節更 240:第一層屏蔽結構 241:第二層屏蔽結構 25:晶片 25a:第一磁性感測晶片 25b:第二磁性感測晶片 26:電流偵測器 27a、27b:導線 30:電流迴路 B1:第一磁場 B2:第二磁場 B3:第三磁場 B4:第四磁場 MA:高度均勻磁場區 I:電流 L:負載 AC/DC:電源 S1:第一段屏蔽結構 S2:第二段屏蔽結構

圖1為習用技術之漏電偵測裝置示意圖。 圖2A為本發明之漏電流偵測裝置之一實施例立體示意圖。 圖2B為圖2A之漏電流偵測裝置AA剖面示意圖。 圖2C之漏電流偵測裝置另一實施例示意圖。 圖2D至圖2F為屏蔽結構之不同實施例示意圖。 圖3A為本發明之漏電偵測裝置另一實施例示意圖。 圖3B與圖3C為本發明之具有複數個磁性感測器之漏電偵測裝置實施例示意圖。 圖3D為本發明之第一磁性感測器與第二磁性感測器另一配置實施例示意圖。 圖4A為本發明之具有兩種不同感測範圍之漏電偵測裝置實施例示意圖。 圖4B為本發明之具有兩種不同感測軸向的磁性感測器實施例示意圖。 圖4C為磁性感測器中各磁阻感測器之惠斯同電橋配置的關係示意圖。 圖4D與4E為不同之磁阻結構示意圖。 圖5為本發明之漏電偵測裝置另一實施例示意圖。 圖6A與圖6B為本發明之漏電流偵測裝置另一實施例立體與BB剖面示意圖。 圖7A與圖7B為本發明之漏電流偵測裝置之另一實施例立體與BB剖面示意圖。 圖7C為本發明之漏電流偵測裝置的屏蔽結構另一實施例示意圖。 圖8為本發明之漏電流偵測裝置另一實施例示意圖。 圖9A與圖9B為本發明之漏電流偵測裝置的另一實施例示意圖。 圖10為本發明之漏電流偵測裝置另一實施例示意圖。

2:漏電偵測裝置

20:第一導線

200:第一端

201:第二端

21:第二導線

210:第一端

211:第二端

22:第一磁場集中元件

23:磁性感測器23

24:第一屏蔽結構

30:電流迴路

I:電流

L:負載

AC/DC:電源

Claims (23)

1. 一種漏電流偵測裝置，包括： 一第一導線，具有一電流通過產生一第一磁場； 一第二導線，提供該電流通過而產生一第二磁場，該第二導線設置於該第一導線一側； 一第一磁場集中元件，設置於該第一導線與該第二導線之間，以於該第一導線與該第二導線之間產生一均勻磁場區；以及 一磁性感測器，設置於該均勻磁場區，用以偵測該第一磁場與該第二磁場； 其中，通過該第一導線與該第二導線的該電流具有相同的流動方向或含有流動分量。
2. 如請求項1所述之漏電流偵測裝置，其中該磁性感測器與該第一磁場集中元件整合在一晶片內。
3. 如請求項1所述之漏電流偵測裝置，其中該磁性感測器更包括有一第一磁性感測器以及一第二磁性感測器。
4. 如請求項1所述之漏電流偵測裝置，其係更包括有一第二磁場集中元件，設置於該磁性感測器的一側，使得該磁性感測器位於該第一磁場集中元件與該第二磁場集中元件之間。
5. 如請求項4所述之漏電流偵測裝置，其中該磁性感測器與該第一磁場集中元件以及該第二磁場集中元件整合在一晶片內。
6. 如請求項1所述之漏電流偵測裝置，其係更包括有一第二磁場集中元件，其中該磁性感測器更包括有一第一磁性感測器以及一第二磁性感測器，該第一磁場集中元件與該第二磁場集中元件分別設置在該第一磁性感測器與該第二磁性感測器的兩側。
7. 如請求項1所述之漏電流偵測裝置，其係接近於一第一軸向以及一第二軸向上更包括有一第一屏蔽結構設置於該第一導線、該第二導線、該第一磁場集中元件以及該磁性感測器之週邊。
8. 如請求項7所述之漏電流偵測裝置，其係更包括有一第二屏蔽結構，於該接近第一軸向以及該第二軸向上包覆於該第一屏蔽結構的週邊。
9. 如請求項7所述之漏電流偵測裝置，其係更包括有一第三屏蔽結構，接近於一第三軸向以及該第二軸向上包覆於該第一屏蔽結構的週邊。
10. 如請求項1所述之漏電流偵測裝置，其中該第一導線及該第二導線更包括有複數子導線，用以增強磁場強度。
11. 如請求項4所述之漏電流偵測裝置，更包含獨立的一第三導線及一第四導線，用於多線電源應用。
12. 如請求項11所述之漏電流偵測裝置，其中該磁性感測器更包括有一第一磁性感測器以及一第二磁性感測器。
13. 如請求項1所述之漏電流偵測裝置，其中該磁性感測器具有用以感測一第一軸向磁場的一第一磁性感測器以及用以感測一第二軸向磁場之一第二磁性感測器，及相對應增加之一第三導線以及一第四導線，並近垂直或平行于該第一導線與該第二導線。
14. 如請求項13所述之漏電流偵測裝置，其係更包括有一第二磁場集中元件，該第一磁場集中元件以及該第二磁場集中元件相接近該第二磁性感測器。
15. 如請求項13所述之漏電流偵測裝置，其中該第一磁性感測器整合在一第一晶片內，該第二磁性感測器，整合在一第二晶片內，該第一磁性感測器以及該第二磁性感測器分別對應不同量程範圍需求。
16. 如請求項1所述之漏電流偵測裝置，其係更包括有一電流偵測器，其中該電流偵測器更包括有： 一第五導線，產生一第五磁場； 一第六導線，產生一第六磁場，該第六導線設置於該第五導線一側；以及 一第三磁性感測器，設置於該第五磁場與該第六磁場交會的區域，用以偵測該第五磁場與該第六磁場； 其中，該第一導線與該第五導線相連接，且該第一導線與該第二導線的電流流動方向相同，該第二導線與該第六導線相連接，且該第五導線與該第六導線的電流流動方向相反。
17. 如請求項8所述之漏電流偵測裝置，其中該磁性感測器更包括有用以感測外在干擾磁場量之一第一磁性感測器與一第二磁性感測器，設置於該第一屏蔽結構與該第二屏蔽結構之間，其中感測外在干擾磁場量之該第一磁性感測器與該第二磁性感測器分別位於該磁性感測器之兩側，用以扣除外在干擾磁場量。
18. 如請求項17所述之漏電流偵測裝置，其中該磁性感測器更包括有用以感測外在干擾磁場量之複數個該第一磁性感測器與複數個該第二磁性感測器，用以計算製程公差歸零。
19. 如請求項1所述之漏電流偵測裝置，更包括有一第一屏蔽結構設置於該第一導線、該第二導線、該第一磁場集中元件以及該磁性感測器之週邊，其中該磁性感測器更包括有一第一磁性感測器與一第二磁性感測器，其中對應該第一磁性感測器以及該第二磁性感測器的該第一屏蔽結構厚度不相同或額外增加屏蔽材料。
20. 如請求項1所述之漏電流偵測裝置，其中該第一導線更包括有一第一子導線以及一第二子導線，該第二導線更包括有一第三子導線以及一第四子導線，該磁性感測器更具有用以感測第二軸向磁場的一第一磁性感測器以及一第二磁性感測器，該第一磁性感測器設置於該第一子導線與該第二子導線之間，該第二磁性感測器設置於該第三子導線與該第四子導線之間，該第一子導線與該第三子導線電性連接，該第二子導線與該第四子導線電性連接，用以屏蔽外界磁場干擾。
21. 如請求項1所述之漏電流偵測裝置，其中該磁性感測器含有複數個，用於損害備份修復與錯誤分析。
22. 如請求項1所述之漏電流偵測裝置，其中更包括有一自我檢測線路，該自我檢測線路可通過獨立電流產生磁場，確認該漏電流偵測裝置正常與否。
23. 如請求項1所述之漏電流偵測裝置，其中該磁性感測器更具有一第一磁性感測元件、一第二磁性感測元件、一第三磁性感測元件、一第四磁性感測元件以惠斯同電橋配置。