[发明专利]信号电平交点检测器电路及其集成电路

说明书

技术领域

本发明涉及信号电平交点检测器电路，尤其但并不限于用于干线电压供电的消费产品中。

背景技术

为了安全，干线电压供电的消费产品(例如多媒体家庭网络节点)需要将干线电压电路和低电压电路之间电气隔离。除了电气隔离，通常还需要穿过干线电压电路和低电压电路之间的电气隔离屏障传递信号。对低电压侧干线电压信号上的时间位置(例如零交点)的确定是从高电压侧向低电压侧传递信号所包含的需求的一个例子。干线电压信号上的位置的确定在提供与干线电压周期的同步时得到应用。与干线电压周期的同步可以用于在多个联网产品(如多媒体家庭网络节点)的低电压电路间提供同步的通信。更特别的例子是ISP(系统间连接协议)的规定，它提供了基于不同通信协议工作的设备间的协作。ISP包括，在干线电压信号的每次预设数量的零交点时打开窗口，并发送确认符号，确认符号后跟随有用于提供协作的控制数据。干线电压信号上的位置的确定还在监视干线电源的相位变化以确定干线电源是否故障时得到应用。例如，若每24小时干线电源平均变化超过2％，那么电源很可能出现故障。然后可以采取预防性措施，例如采用不可间断的供电电源。根据一个更简单的应用，干线电压信号上的位置的确定可以用于确定干线电压信号是50Hz还是60Hz。在另一应用中，干线电压信号上位置的确定还可以用于采取通信信道来优化信道容量。更特别地，干线电压信号位置确定可以作为根据各种噪声特征(如功率电平和预期信噪比)将干线电压周期划分成各个部分的基础，不同部分中，在不同的通信链路进行监视和比较。然后，根据对噪声特征的比较修改信道。

图1示出了一种已知电气隔离器电路10，该电路10将信号从干线电压电路传向低电压电路的同时保持干线和低电压电路间的隔离以便随后的零交点检测。电气隔离器电路10包括具有红外光发光二极管(LED)14和光电晶体管16的光隔离器12。与LED串联的电阻Rin 18限制流过LED的电流。负载电阻Rout 20在光电晶体管和正输电线之间与光电晶体管16串联。电容Cload22表示与光电晶体管的输出24连接的电子电路的寄生电容值。在使用时，高电压AC信号通过输入26进入电气隔离器电路从而使LED14工作。LED发射的光由光电晶体管接收，并产生在光电晶体管中流动的电流，该电流进一步流过负载电阻从而在输出24提供相应的电压。图2示出了代表性高电压AC信号28以及将来自输出24的电压信号作为自己的输入的零交点检测器的相应输出电压30。图2中，高电压AC信号28和相应输出电压30没有按比例。更特别地，例如，高电压AC信号28可以是230Vrms，输出电压30可以是3.3V。

包含图1所示电气隔离器电路的零交点检测器的缺点是它在低电压侧以及特别是高电压侧具有高功耗。输出24的时间精度依赖于隔离器电路10具备的切换由Rout和Cload的RC时间常数确定的切换速度的速度。可以根据给定负载和预期精度确定Rout的最大值。Rout的最大值和所需电压摆幅反过来确定最小的所需光电晶体管电流Ic。然后根据考虑到光电晶体管电流Ic的光隔离器的电流传输比(CTR)确定LED前向电流If。对于高电压信号，大部分电压在Rin处丢失。对于典型的光隔离器和典型的Rout和Rin值，预期的功耗为0.5瓦特。若大幅减小前向电流If来减小功耗，不仅光电晶体管电流相应减小，光隔离器的电流传输比也将减小。这些效果共同作用将更大程度地减小输出摆幅，从而需要增加Rout，但反过来又会相应程度地减小隔离器电路的切换速度。因此，包含图1所示电气隔离器电路的零交点检测器不能在功耗和切换速度间折中。

本发明根据已知零交点检测器电路的上述问题进行了改进。

因此，本发明的目的是提供一种包含DC隔离器电路的信号电平交点检测器电路，例如零交点检测器电路。

本发明的另一个目的是提供一种包含DC隔离器电路的信号电平交点检测器电路，用于检测高电压AC信号何时穿过预设信号电平。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种信号电平交点检测器电路，包括：

包含至少第一输入和至少第一电容的DC隔离器，所述第一输入被配置用于接收高电压AC信号，所述第一电容的第一极板与所述第一输入电气连接；以及

工作在低电压的检测器电路，所述检测器具有至少第一检测器输入，所述第一检测器输入与所述第一电容的第二极板电气连接，所述低电压检测器电路用于根据所述第一输入上的高电压AC信号与预设信号电平的交点提供输出信号的改变。