使用光学耦合隔离器的低功率电流电压感测的系统和方法技术方案

本申请描述的是使用光学耦合隔离器的低功率电流电压感测的系统和方法。在各种实施例中，光耦合器取代在常见设计中使用的笨重的变压器。在实施例中，光学耦合隔离器用作功率栅极以减少功耗。通过选择适当的光电晶体管和可调整偏置电阻器以将光电二极管的正向电流在功能上设置得尽可能小以减少电池放电同时为光学晶体管提供充足的增益，可以获得进一步功率节省。在某些实施例中，可以选择偏置电压点处于光电二极管的接通电压。在实施例中，可以通过调整可以由微控制器控制的功率栅控控制信号的频率调整电压和电流传感器的功耗。实施例可以用来产生提供小的形状因子、高测量准确度、可靠性和持久性的低成本替代方案。

System and Method of Low Power Current and Voltage Sensing Using Optical Coupled Isolator

This application describes a system and method for low power current and voltage sensing using an optical coupling isolator. In various embodiments, optical couplers replace bulky transformers used in common designs. In an implementation, the optical coupling isolator is used as a power gate to reduce power consumption. Further power savings can be achieved by choosing appropriate phototransistors and adjustable bias resistors to minimize the forward current of photodiodes in function so as to reduce battery discharge and provide sufficient gain for optical transistors. In some embodiments, the bias voltage point can be selected to be on-voltage of the photodiode. In the implementation example, the power consumption of the voltage and current sensor can be adjusted by adjusting the frequency of the power grid control signal which can be controlled by the microcontroller. Embodiments can be used to generate low-cost alternatives that provide small shape factors, high measurement accuracy, reliability and durability.

【技术实现步骤摘要】
使用光学耦合隔离器的低功率电流电压感测的系统和方法相关申请的交叉引用本申请根据35USC§119(e)要求于2017年6月25日提交的、标题为“SystemsandMethodsforLow-PowerCurrent&VoltageSensingUsinganOpticallyCoupledIsolator”并且将KarlWang列为专利技术人的美国临时专利申请62/524,609号(案卷编号20136-2150P)的优先权权益。前述专利文献全部内容并且为全部目的通过引用合并在此。
本专利技术一般地涉及传感器，并且尤其涉及使用光学耦合隔离器进行低功率电流和电压感测的系统和方法。
技术介绍
智能仪表电压和电流传感系统需要高电压与低电压域之间的电气电路隔离。实现电气隔离的一种常见方法是使用变压器。使用变压器监控电压或者电流的一个缺点在于例如通过非常靠近计量设备放置强磁铁而饱和变压器铁芯，电压和电流传感电路容易被篡改。使用变压器的设计的另一个缺点在于这种设计倾向于易受电磁干扰，这消极地影响测量准确度。考虑到计量设备的无处不在，采用具有低功耗的设计，使得设备可以延长时间段操作，由此减本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用低功率来感测高电压电路中的电压或电流的方法，所述方法包括：使用耦合在低电压电路和高电压电路之间的第一光耦合器来激活耦合在所述低电压电路和所述高电压电路之间的第二光耦合器；以及所述第二光耦合器响应于被激活而在所述低电压电路中产生电流，该电流代表所述高电压电路中的电流。

【技术特征摘要】
2017.06.25 US 62/524,609;2017.09.28 US 15/719,3121.一种使用低功率来感测高电压电路中的电压或电流的方法，所述方法包括：使用耦合在低电压电路和高电压电路之间的第一光耦合器来激活耦合在所述低电压电路和所述高电压电路之间的第二光耦合器；以及所述第二光耦合器响应于被激活而在所述低电压电路中产生电流，该电流代表所述高电压电路中的电流。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一光耦合器作为使电流能够流过所述第二光耦合器的功率栅控开关来操作。3.根据权利要求1所述的方法，还包括经由偏置电阻器调整光源的正向电流以在所述光源的导通电压下操作所述光源。4.根据权利要求1所述的方法，还包括根据施加到所述第一光耦合器的栅控电压停用所述第一光耦合器，以降低所述第二光耦合器的功耗。5.一种使用低功率来感测高电压电路中的电压或电流的系统，所述系统包括：高电压电路和低电压电路；以及耦合在所述高电压电路和所述低电压电路之间的第一光耦合器以及第二光耦合器，所述第一光耦合器激活所述第二光耦合器，所述第二光耦合器响应...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·L·王，
申请(专利权)人：国际科技大学基金会，
类型：发明
国别省市：美国,US