电压感测电路及其方法技术

在一个实施例中，电压感测电路接收交流输入信号，并形成表示所述交流输入信号的整流输出电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及电子仪器，更具体地涉及形成半导体器件和结构的方法。
技术介绍
过去，半导体工业利用各种方法和电路制造电压感测电路。电压感测电路通常接收输入电压，并形成作为输入电压的校正表示的输出电压。电压感测电路也产生表示输入信号的零交叉的零交叉信号。通常，需要在多个电源下运行的几个运算放大器来产生电路的电压感测。提供多个电源以运行电压感测电路增加了电压感测电路的成本。因此，希望具有不需要多个电源的电压感测电路。附图说明图1示意性图示了根据本专利技术的电压感测电路的部分实施例；图2示意性图示了根据本专利技术的包括图1的电源系统的半导体器件的放大平面图。为了说明的简单和简洁，附图中的部件没有必要按比例绘制，并且在不同的附图中相同的参考标号表示相同的部件。因此，为了说明的简单，删去已知步骤和部件的说明和细节。如这里使用，电流承载电极表示承载电流通过器件的器件的部件，如MOS晶体管的源极或漏极，或者双极晶体管的发射极或集电极，或者二极管的阴极或阳极，以及控制电极表示控制电流通过器件的器件的部件，如MOS晶体管的栅极，或者双极晶体管的基极。具体实施例方式图1示意性图示了电压感测系统10，其包括在单电源电压下运行的电压感测电路70。系统10接收电源输入11和电源返回12之间的单运行电压。系统10也接收电压输入端13和14之间的交流(ac)输入电压，并形成输出端18和返回12之间的整流输出电压。输出电压通常具有全波整流波形。输出电压是输入电压的整流表示。系统10也在零交叉(ZC)输出上形成零交叉(ZC)信号。ZC信号基本上在端13和14上的输入电压的每个零交叉处进行转变。系统10包括电路70、输入电阻器21、输入电阻器20和输出电阻器61。电阻器20、21和61通常在电路70的外部。如将在下面进一步看到，电阻器20、21和61的值确定电路70的增益。因此，电阻器20、21和61通常在电路70的外部，以便于选择电阻器的值。然而，在一些实施例中，电阻器20、21和61的一个或全部可以是电路70的一部分。电路70包括输入11、返回12、第一信号输入15、第二信号输入16、信号输出17和输出19。电路70也包括具有连接电流反射镜的晶体管22和28的第一电流反射镜29，具有连接电流反射镜的晶体管24和27的第二电流反射镜25，具有连接电流反射镜的晶体管34和36的第三电流反射镜35，具有连接电流反射镜的晶体管32和39的第四电流反射镜40，具有连接电流反射镜的晶体管43和44的第五电流反射镜45，共基-共射连接的晶体管48，以及连接栅极跟随器的晶体管49和50。电路70的其它部分包括在电流反射镜29和25之间串联连接的晶体管23，在电流反射镜35和40之间串联连接的晶体管33，参考产生器或参考53，比较器54，电流源57，以及二极管58。电流源57提供偏置二极管58的电流。二极管58用于钳制以固定施加到晶体管23和33的基极的电压的值，如将在下面进一步看到。施加到端13和14的电压通常是AC电压，如线电压或家用电压。该输入电压的峰值通常从一些国家的约一百二十(120)伏变化到其它国家的约二百二十(220)伏。电路70具有两个并联输入结构，来处理施加到端13和14的电压。第一输入结构处理在输入13上接收的电压并包括晶体管23和电流反射镜29和25。第二输入结构处理在输入16上接收的电压并包括晶体管33和电流反射镜35和40。两个输入结构在公共节点37耦合在一起。两个输入结构的每一个将施加到相应输入的电压转变成表示在端13和14的相应端上的输入电压的值的电流。为了形成该电流转变，在交流输入电压的正和负循环的每一个期间将输入15和16钳制到参考电压。将跨二极管58形成的电压施加到晶体管23和33的基极，这些晶体管用于提供在输入电压的交流循环的一部分期间的参考电压，如将在下面进一步看到。如果施加到输入13的电压在交流循环的正部分中，正电压通过电阻器21连接到输入15。因为晶体管22配置为二极管，所以晶体管22将输入15钳制在基本上等于晶体管22的发射极(Vbe)电压的电压，通常约0.7伏。这样，施加到端13的电压的值基本上施加在电阻器21上，其引起电流I1流过电阻器21，并流过晶体管22作为电流I2。由于电流反射镜配置，流过晶体管22的电流I2使基本上相等的电流流过晶体管28作为电流I3，其与电流I2基本上相等，并从而与电流I1基本上相等。电流I9施加到晶体管50的发射极，其启动晶体管50，并使电流I3流过晶体管44和50。晶体管44和43的电流反射镜配置感生基本上相等的电流I4流过晶体管43。电流I4施加到晶体管48的发射极，从而使电流I4流过晶体管48，流过输出17，并流过电阻器61作为电流I5。这样，在输出端18和返回12之间的输出电压给出为V＝I5*R61。因为电流I5、I4、I3、和I2都等于I1，则V＝I1*R61。代入I1＝Vin/R21产生V＝Vin*(R61/R21)。其中V＝输出端18和返回12之间的输出电压，Vin＝在端13上的输入电压的值，R61＝电阻器61，以及 R21＝电阻器21。因此，输出电压的值等于输入电压乘以电阻器61和21的比率。如果端13上的电压的值在循环的负部分中，输入电压的负部分施加在电阻器21上并耦合到输入15，并耦合到晶体管23的发射极。晶体管23的基极固定在基本上等于二极管58的电压的电压。因为二极管58是Schottky二极管，所以晶体管23的基极固定在约0.4V的电压。由于晶体管23的Vbe电压降，晶体管23的发射极被钳制在低于返回12上的电压值的约0.3V的电压。这样，电流I1是流出输入15的负电流，并感生基本上相等的电流I6流过晶体管23，从而流过晶体管24，流出输入15。由于晶体管24和27的电流反射镜配置，电流I6使基本上相等的电流I7流过晶体管27，至节点37。电流I7成为I9，并施加到晶体管49的发射极。晶体管49的发射极跟随器配置感生基本上相等的电流I8流过晶体管49，流出输出17，并作为电流I5流过电阻器61。因此，在输入电压循环的负部分期间，输出电压的值给出为V＝I5*R61。因为电流I5、I8、I7、和I6都等于I1，则V＝I1*R61。代入I1＝Vin/R21产生V＝Vin*(R61/R21)。从而，输出电压的值对于输入电压的交流循环的正和负部分相同。对于施加到输入16的电压，第二输入结构的作用基本上等于第一输入结构。晶体管33的作用基本上等于晶体管23，电流反射镜40的作用基本上等于电流反射镜29，以及电流反射镜35的作用基本上等于电流反射镜25。类似于第一输入结构的说明，如果端14上的输入电压在交流循环的正半部分，二极管连接的晶体管32将输入16钳制在Vbe电压，约0.7V，形成电流I11流过晶体管20，以及基本上相等的电流I12流过晶体管32，以及相应的电流I13流过晶体管39。由于反射镜35的电流反射镜配置，电流I13感生基本上相等的电流I17流过晶体管34，至节点37，以及施加到晶体管47的发射极的基本上相等的电流I9。在晶体管49的发射极处的电流I9感生基本上相等的电流I8流过晶体管49。电流I8再次流过输出17，并流过电阻器61作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压感测电路，包括：电压输入端；电压返回端；第一输入和第二输入，耦合以接收交流输入信号；第一电流反射镜，耦合到所述第一输入，以将所述交流输入信号转变为表示所述交流输入信号的第一电流；第二电流反射镜 ，耦合到所述第二输入，以将所述交流输入信号转变为表示所述交流输入信号的第二电流；求和节点，耦合以相加所述第一电流和所述第二电流，并形成第三电流；整流器，耦合以接收所述第三电流，并形成表示所述交流输入信号的整流电流；以及　 　所述电压感测电路的输出，配置为将所述整流电流转变为表示所述交流输入信号的整流电压。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：彼德卡达卡，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]