交流电力线双向过零检测芯片制造技术

本发明专利技术提供交流电力线双向过零检测芯片

【技术实现步骤摘要】
交流电力线双向过零检测芯片、电路及方法


[0001]本专利技术涉及交流电力线过零信号检测
，具体涉及交流电力线双向过零检测芯片
、
电路及方法
。

技术介绍

[0002]在电力电表测量系统中，在交流马达各种应用场景下，都需要测量交流电力线的过零点，来实现相对应电路的换相
、
校正
、
测量识别等功能
。
当前，为实现交流电力线双向过零信号检测，一种方法为采用三极管的基极和发射极的导通压降或者光耦的导通压降来实现，该方法存在过零点电压检测不准确
、
批量离散性大
、
电路功耗大而达不到电网要求的
10mW
等缺陷；另一种方法为采用两路单向过零检测电路来实现，该方法虽然采用成熟的单向过零检测芯片，但是在三相电系统中需要用六路单向过零检测电路来实现三线的双向过零检测功能，存在
PCB
板设计面积大
、
电路复杂度高
、
生产制造成本高等的缺陷
。
[0003]申请号为
202110166126.6
的中国专利技术专利申请公开了一种双向过零检测电路和方法，检测电路包括：正到负过零检测模块，负到正过零检测模块，光耦模块；当所述交流电信号处于非过零点时，向储能电容进行充电，开关管断开，光耦模块无输出；当所述交流电信号处于过零点时，储能电容进行放电，开关管导通，储能电容的能量传递给光耦模块，光耦模块开启，触发过零检测信号；正到负过零点和负到正过零点的储能电容放电时间不同
。
该电路只有少量分立器件和一个光耦组成，节约
PCB
空间，降低成本；过零检测信号输出只有一根信号，节约
MCU
的
IO
资源；功耗低；通过脉冲宽度的差异可以判断过零的方向；检测范围宽；检测精度高
。
但是该检测电路：（1）
L
线与
N
线压差小于
VD1
稳压管的稳压电压加
VD2
的正向导通电压时，就会判断交流电过零，进而导致判断结果和实际过零点之间存在几十
us
的误差，而且该误差会随着交流电力线电压的不同而变化导致无法进行误差修正；（2）电容放电电流可控性差，当电流值较小时，特别是在高温光耦
CTR
过低时，存在信号无法传递的可能，导致过零信号检测失效；（3）电容放电开始时的放电电流较小，随着放电电流的逐步增大才会使得光耦工作将信号传递出去，使得信号的传递具有延时，且该延时在常温和高温下差异明显，不可控
。

技术实现思路

[0004]为解决以上技术问题中的至少一个，本专利技术提供了交流电力线双向过零检测芯片
、
电路及方法
。
[0005]本专利技术的第一方面提供一种交流电力线双向过零检测芯片，包括
L
输入引脚
、N
输入引脚
、
地引脚和输出引脚，还包括电压比较器
、
计时器
、
驱动器和
MOS
开关，其中：所述电压比较器被配置为对交流电力线零火线的电压进行比较，并输出比较信号；所述计时器被配置为接收所述电压比较器输出的比较信号，并根据所述比较信号的变化开始不同时长的计时；
所述驱动器被配置为接收所述计时器的不同时长的计时信号并形成不同时长的第一驱动信号；根据所述电压比较器输出的比较信号形成第二驱动信号；根据所述第一驱动信号和所述第二驱动信号驱动所述
MOS
开关导通，形成过零信号
。
[0006]优选的是，所述计时器在所述电压比较器输出的比较信号由低电平变化为高电平的时刻开始
T1
时长的计时；在所述电压比较器输出的比较信号由高电平变化为低电平的时刻开始
T2
时长的计时；所述
T1≠T2
，所述计时器计时
T1
时长内以及计时
T2
时长内，产生第一使能信号
。
[0007]上述任一方案优选的是，所述
T2=M*T1
，其中
M≥2
或者
0<M≤0.5。
[0008]上述任一方案优选的是，所述电压比较器输出的比较信号每次由低电平变化为高电平或者从由高电平变化为低电平时，均会产生持续时间为
T3
的第二使能信号，所述
T3
的取值小于
T1
以及
T2
的取值
。
[0009]上述任一方案优选的是，所述驱动器包括第一电流源
、
第二电流源和电流镜，所述第一电流源和所述第二电流源均作为所述电流镜的输入电流，所述电流镜的输出端和所述
MOS
开关的栅极连接
。
[0010]上述任一方案优选的是，所述第一使能信号用于使能所述第一电流源，进而所述驱动器形成第一驱动信号；所述第二使能信号用于使能所述第二电流源，进而所述驱动器形成第二驱动信号；所述第一驱动信号和所述第二驱动信号均作用于所述
MOS
开关的栅极
。
[0011]上述任一方案优选的是，所述驱动器包括驱动电阻和短路开关，所述驱动电阻设置于所述
MOS
开关的漏极和所述输出引脚之间，所述短路开关和所述驱动电阻连接，用于短路部分所述驱动电阻
。
[0012]上述任一方案优选的是，所述驱动器将所述第一使能信号作为第一驱动信号，所述第一驱动信号作用于所述
MOS
开关的栅极；所述第二使能信号用于使能所述短路开关，进而所述驱动器形成第二驱动信号，所述第二驱动信号作用于所述
MOS
开关的漏极
。
[0013]上述任一方案优选的是，所述交流电力线双向过零检测芯片还包括交流整流桥堆，所述交流整流桥堆的输入端分别和所述
L
输入引脚
、N
输入引脚连接，输出端分别和所述地引脚
、
输出引脚连接
。
[0014]上述任一方案优选的是，所述交流电力线双向过零检测芯片还包括稳压管，所述稳压管设置于所述交流整流桥堆的输出端之间
。
[0015]本专利技术的第二方面提供一种交流电力线双向过零检测电路，包括所述交流电力线双向过零检测芯片
。
[0016]优选的是，所述交流电力线双向过零检测电路还包括限流分压电阻，所述限流分压电阻设置于交流电力线
L
线和所述
L
输入引脚之间
。
[0017]上述任一方案优选的是，所述交流电力线双向过零检测电路还包括光耦模块，所述光耦模块包括充放电电阻
、
初级充放电电容
、
光耦
、
次级充放本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种交流电力线双向过零检测芯片，包括
L
输入引脚
、N
输入引脚
、
地引脚和输出引脚，其特征在于：还包括电压比较器
、
计时器
、
驱动器和
MOS
开关，其中：所述电压比较器被配置为对交流电力线零火线的电压进行比较，并输出比较信号；所述计时器被配置为接收所述电压比较器输出的比较信号，并根据所述比较信号的变化开始不同时长的计时；所述驱动器被配置为接收所述计时器的不同时长的计时信号并形成不同时长的第一驱动信号；根据所述电压比较器输出的比较信号形成第二驱动信号；根据所述第一驱动信号和所述第二驱动信号驱动所述
MOS
开关导通，形成过零信号
。2.
如权利要求1所述的交流电力线双向过零检测芯片，其特征在于：所述计时器在所述电压比较器输出的比较信号由低电平变化为高电平的时刻开始
T1
时长的计时；在所述电压比较器输出的比较信号由高电平变化为低电平的时刻开始
T2
时长的计时；所述
T1≠T2
，所述计时器计时
T1
时长内以及计时
T2
时长内，产生第一使能信号
。3.
如权利要求2所述的交流电力线双向过零检测芯片，其特征在于：所述
T2=M*T1
，其中
M≥2
或者
0<M≤0.5。4.
如权利要求2所述的交流电力线双向过零检测芯片，其特征在于：所述电压比较器输出的比较信号每次由低电平变化为高电平或者从由高电平变化为低电平时，均会产生持续时间为
T3
的第二使能信号，所述
T3
的取值小于
T1
以及
T2
的取值
。5.
如权利要求4所述的交流电力线双向过零检测芯片，其特征在于：所述驱动器包括第一电流源
、
第二电流源和电流镜，所述第一电流源和所述第二电流源均作为所述电流镜的输入电流，所述电流镜的输出端和所述
MOS
开关的栅极连接
。6.
如权利要求5所述的交流电力线双向过零检测芯片，其特征在于：所述第一使能信号用于使能所述第一电流源，进而所述驱动器形成第一驱动信号；所述第二使能信号用于使能所述第二电流源，进而所述驱动器形成第二驱动信号；所述第一驱动信号和所述第二驱动信号均作用于所述
MOS
开关的栅极
。7.
如权利要求4所述的交流电力线双向过零检测芯片，其特征在于：所述驱动器包括驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：江辉华，李瑛，
申请(专利权)人：钰泰半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：