專利名稱：用于開關式回掃電源的交流線電壓測量系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型總體上涉及一種使用在開關電源的隔離側所檢測到的峰間電壓來確定交流輸入電壓的方法和系統(tǒng)。
背景技術：
在技術領域中，開關電源已廣為人知。術語“開關電源”來源于在控制供給電路負載功率的電源的電路拓撲中使用開關。為了使用來自墻壁電源插座的交流輸入電壓，大批的電子應用采用開關電源。然而，許多當今的電子應用需要將來自標準美國電源插座的110V，60Hz常規(guī)低頻正弦曲線交流電源的交流輸入電壓變換成希望得到的具體應用所需的直流電壓、電流和/或波形。另外，開關電路拓撲可以包括變壓器、電感器或者二者的組合，以使用若干已知電路中的一個降壓電路(buck)、升壓電路(boost)、降壓-升壓電路、正向電路、半橋電路、全橋電路或回掃電路，來將交流輸入電壓轉換成具體應用所需的需用功率。
圖1示出了連接到常規(guī)開關回掃電源10上的交流電源5，例如在美國使用的110V，60Hz標準輸出口、在外國使用的任何標準輸出口、或者任何其它電源。開關回掃電源10包括交流濾波器11、全橋或半橋整流電路12、電容器13、回掃變壓器14、二極管16、電容器18和開關19。交流電源5連接到交流濾波器11。交流濾波器11連接到橋式整流電路12。橋式整流電路12連接到電容器13的一側。另外，電容器13的一側連接到回掃變壓器14的輸入端?；貟咦儔浩?4包括一組圍繞鐵芯(未示出)形成的繞組，初級線圈20和次級線圈22。電容器13的一側連接到回掃變壓器14的初級線圈20的一側。初級線圈20的另一側連接到開關19的一側。開關19的另一側連接到電容器13的另一側。電容器13的另一側連接到橋式整流電路12的另一側?；貟咦儔浩?4的次級線圈22的一側連接到二極管16的正極端子。二極管16的負極端子連接到電容器18的正極側，電容器18的負極側連接到次級線圈22的另一側。
在運行中，交流電源5輸出交流輸入電壓給電源10。交流濾波器11消除去往和來自交流輸入電壓的波動并將該交流輸入電壓輸送給橋式整流電路12。橋式整流電路12是包括以四方形結構設置的二極管的全波整流器。橋式整流電路12將交流輸入電壓轉換成直流正電壓。在接收到該直流正電壓之后，電容器13將該直流正電壓轉化成幾乎恒定電平的直流電壓。該恒定電平的直流電壓通過打開和閉合開關19，以電壓脈沖的形式施加于回掃變壓器14上?；貟咦儔浩?4的操作出現(xiàn)在打開和閉合開關19的循環(huán)的兩種狀態(tài)下，通常稱為充電和放電階段。打開和閉合開關19的循環(huán)控制輸送給回掃變壓器14的功率量和提供給回掃變壓器14負載的功率量。閉合開關19表示“接通”時間或者充電階段。打開開關19表示“斷開”時間或者放電階段?！敖油ā钡健皵嚅_”時間的循環(huán)將恒定電平直流電壓切分成脈沖，從而導致電流脈沖流過變壓器14；因此，電流脈沖被施加到回掃變壓器14。
在循環(huán)的充電階段，將電流脈沖施加到回掃變壓器14。與直接將能量從初級線圈20傳遞到次級線圈22的典型變壓器不同，回掃變壓器14在初級線圈20中得到電流并且將能量存儲在鐵芯中。鐵芯包括用于存儲能量的離散氣隙或者分布式間隙。當能量存儲在鐵芯的間隙中時，形成磁場。在變壓器14的隔離側，二極管16阻止電流從回掃變壓器14流到電容器18。在電壓的極性發(fā)生改變使鐵芯的磁場衰減之前，能量被存儲在鐵芯中。
打開開關19后，電壓的極性改變，放電階段開始。形成并維持鐵芯磁場的電流在充電階段期間變?yōu)榱?，使鐵芯磁場衰減。鐵芯磁場的衰減引起反向磁通量變化，并感應出反向高壓，出現(xiàn)在回掃變壓器14中。該高壓稱為感應反沖電壓，也稱為回掃電壓。回掃變壓器14釋放漏電感、存儲在氣隙中的能量，并在鐵芯中重新建立磁場。由于電壓極性的改變，電流流過二極管16并對電容器18充電。回掃變壓器14繼續(xù)釋放電流至電容器18中，直到磁場完全消失或者開關19再次閉合。開關19閉合后，電壓的極性反轉；因此，循環(huán)再次開始。
為檢測施加到隔離開關電源(isolated switching power supply)輸入側的交流輸入電壓中的變化，需要一種關聯(lián)隔離開關電源輸出側的輸出電壓(例如回掃變壓器的二次側)和交流輸入電壓的方法和系統(tǒng)。通過檢測交流輸入線電壓中的變化，系統(tǒng)可以使損害整個系統(tǒng)功能的狀況減到最少，例如由于交流輸入電壓降低而鎖定轉子的狀況、由于交流輸入電壓升高而引起的錯接(mis-wire)和過電壓狀況。

發(fā)明內容
根據(jù)本實用新型的一個實施方案，提供了一種用于確定隔離開關電源輸出側的交流輸入電壓的方法和系統(tǒng)，該方法包括檢測電源輸出側的在輸出側的電路拓撲中峰間電壓與交流輸入電壓相互關聯(lián)的位置處的峰間電壓。交流輸入電壓由所檢測的峰間電壓確定。
實施上述用于確定交流輸入電壓的方法的系統(tǒng)包括交流電源、隔離開關電源、轉換模塊和采樣模塊。交流電源連接到開關電源。開關電源連接到轉換模塊，轉換模塊連接到采樣模塊。
交流電源提供交流輸入電壓給開關電源的輸入側。開關電源將交流輸入電壓轉化成相關的峰間電壓。轉換模塊檢測開關電源輸出側的在輸出側的電路拓撲中峰間電壓與交流輸入電壓相互關聯(lián)的位置處的峰間電壓。峰間電壓被檢測出之后，采樣模塊基于峰間電壓確定交流輸入電壓。
通過下面提供的詳細描述，本實用新型的更多應用領域將變得清楚。但是應該理解在示出本實用新型的優(yōu)選實施方式的時候，這些詳細描述和具體實例只是出于解釋說明的目的，而不是旨在限制本實用新型的范圍。


通過下面的詳細描述和附圖會更加全面的理解本實用新型，其中圖1是連接到110V，60Hz標準輸出口的常規(guī)隔離開關電源的電路圖；圖2是與在回掃變壓器的隔離側所測量的電壓輸出相比的示范性交流輸入電壓的圖解表示；圖3是說明用于確定隔離開關電源中的交流輸入電壓的方法的流程圖；圖4是根據(jù)本實用新型的用于實現(xiàn)使用在隔離開關電源輸出側檢測到的峰間電壓來確定交流輸入電壓的方法的系統(tǒng)的示意性框圖；圖5是描述用于將峰間電壓轉化成恒定直流正電壓的轉換模塊的一個優(yōu)選實施方式的框圖；圖6是實現(xiàn)本實用新型轉換模塊的優(yōu)選實施方式的示范性電路的圖示；和圖7是實現(xiàn)本實用新型轉換模塊可替代實施方式的示范性電路的圖示。
具體實施方式
下面對優(yōu)選實施方式的描述實際上只是舉例說明，絕不是旨在限制本實用新型及其應用或使用。
本文描述的本實用新型滿足了監(jiān)控開關電源隔離側中交流輸入電壓的需要，在開關電源隔離側交流輸入電壓被施加到開關電源的輸入側。在開關電源隔離側監(jiān)控交流輸入電壓，提供了低成本并且有效的方法及系統(tǒng)，用來在制造或者安裝過程中，保護需要將來自電源端子的功率急變、斷路或者短路和錯接的110V，60Hz標準輸出口轉換成電源的電器用具和/或者電路。此外，本實用新型檢測可能對系統(tǒng)中其它的部件或者子系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響的低或高的交流輸入電壓。而且，本實用新型收集關于將可用于提高產(chǎn)量的電器用具的壽命考慮在內的交流輸入電壓的電壓電平的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。此外，如果發(fā)生交流輸入電壓運轉中斷，本實用新型確定并記錄控制將保持自供電的時間量。
本實用新型的一些實施方案利用了如圖1所示的常規(guī)開關回掃電源10的具體參數(shù)。電源10的具體參數(shù)是從回掃變壓器14釋放的感應反沖電壓VNeg和關于電容器18的輸出正電壓VPos。為了進一步理解本實用新型，給出下列等式用來表示VNeg和VPos是如何計算和得到的。
在設計電源10的變壓器14時，使用已知等式 (等式1)
其中，VSec為從次級線圈22輸出的電壓，VPri為施加到初級線圈20的電壓。這種關系可以表示為等式2

(等式2)回掃變壓器14的次級線圈22的輸出電壓為感應反沖電壓VNeg。因此在等式2中，可以用VNeg代替VSec，如在等式3中所示

(等式3)接下來，為了計算施加到回掃變壓器14的初級線圈20的電壓VPri，需要考慮交流濾波器11和橋式整流電路12兩端的電壓降。為確定VPri，可以從交流輸入電壓VACRMS減去交流濾波器11和橋式整流電路12兩端的電壓降，如等式4所示。
VPri＝VACRMS-VdropACFilter-VdropBridgeRectifier(等式4)其中，VdropACFilter表示交流濾波器11兩端的電壓降，VdropBridgeRectifier表示橋式整流電路12兩端的電壓降。
通過將等式3中的VPri替換成等式4中所示的它的當量，得到等式5

(等式5)基于上述等式，表1提供了示范性交流輸入電壓VACRMS與計算的和測量的回掃電壓VNeg的比較。


表一使用表1中的上述數(shù)值，圖2提供了VACRMS與測量的回掃電壓VNeg的比較的圖解表示。
接下來計算關于電容器18的輸出正電壓VPos。當回掃變壓器14釋放能量時，電流流過二極管16并對電容器18充電。當電容器18(VCC)充電時，二極管16降低一個正電壓降Vdropdiode16。因此，如等式6所示計算VPos|VPos|＝VCC+Vdropdiode16(等式6)其中，VCC為由電容器18輸出的電壓，Vdropdiode16為二極管16兩端的正電壓降。
本實用新型利用感應反沖電壓VNeg和與電容器18有關的輸出正電壓VCC來形成被稱為峰間電壓的參數(shù)中的VPos。以下等式說明了這種關系VP-P＝|VPos|+|VNeg|(等式7)因此，在開關回掃電源10的隔離側檢測到峰間電壓VP-P。
圖3示出了用于確定隔離開關電源輸出側的交流輸入電壓的方法50。方法50從步驟52開始，該步驟檢測電源輸出側的在電路拓撲中峰間電壓與施加到電源的交流輸入電壓相互關聯(lián)的位置處的峰間電壓。峰間電壓包括負脈沖和正電壓脈沖。在步驟54，峰間電壓的負脈沖和正脈沖被組合形成直流正電壓脈沖。形成直流正電壓脈沖后，在步驟56使用分壓電路，使直流正電壓脈沖降低并按比例分成降低的直流正電壓脈沖。降低的直流正電壓脈沖與施加到電源輸入側的交流輸入電壓成比例。接下來，在步驟58中，降低的直流正電壓脈沖被轉換成恒定的直流正電壓。在轉換降低的直流正電壓脈沖以后，在步驟60，測量該恒定的直流正電壓。測量出恒定的直流正電壓后，在步驟62，基于該恒定的直流正電壓確定交流輸入電壓。
參照圖4，進一步描述用于實現(xiàn)方法50的示范性系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括交流電源102、隔離開關電源10、轉換模塊104、采樣模塊106以及操作模塊108。交流電源102，例如110V，60Hz標準輸出口，連接到隔離開關電源10上?；貟唛_關電源10包括回掃電路(例如圖1中所示的回掃變壓器14)。電源10連接到轉換模塊104。轉換模塊104連接到采樣模塊106，其可以包括，例如，微控制器。
在本說明書中使用時，術語“模塊”是指執(zhí)行一個或者多個軟件或者固件程序的專用集成電路(ASIC)、電子電路、處理器(共享的、專用的或者分組的)和存儲器、組合邏輯電路，和/或提供上述功能的其它適當?shù)牟考?br> 交流電源102將交流輸入電壓103傳送給電源10。接收到交流輸入電壓103后，電源10產(chǎn)生峰間電壓105，其被傳送給轉換模塊104。轉換模塊104檢測該峰間電壓105并將其變換成與施加到電源10的輸入側的交流輸入電壓103成比例的恒定直流正電壓107。參照圖5，轉換模塊104的優(yōu)選配置包括充電模塊110、降壓模塊112和調整器模塊114。電源10連接到充電模塊110。充電模塊110連接到降壓模塊112。降壓模塊112連接到調整器模塊114。調整模塊114連接到采樣模塊106。采樣模塊106又連接到操作模塊108。
當檢測到峰間電壓105時，充電模塊110合并負脈沖和正脈沖，形成直流正電壓脈沖111。充電模塊110將該直流正電壓脈沖傳送給降壓模塊112。
接收到直流正電壓脈沖111后，降壓模塊112將直流正電壓脈沖111按比例縮減成降低的直流正電壓脈沖113。降壓模塊112將降低的直流正電壓脈沖113按比例縮減成可接受的電壓電平，以使降低的直流正電壓脈沖113可以由采樣模塊106通過通常的數(shù)字I/O端口和/或任何模擬或數(shù)字檢測電路來測量和/或檢測。降低的直流正電壓脈沖113與施加到電源10的輸入側的交流輸入電壓103VACRMS成比例。然后，降壓模塊112將降低的直流正電壓脈沖113傳送給調整器模塊114。
在調整器模塊114，降低的直流正電壓脈沖113被轉換成恒定的直流正電壓107。調整器模塊114保持和維持降低的直流正電壓脈沖113，以使降低的直流正電壓脈沖113被變換成恒定的直流正電壓107。為了維持恒定的直流正電壓107，調整器模塊114將降低的直流正電壓脈沖113存儲和釋放到采樣模塊106中。在釋放降低的直流正電壓脈沖113時，調整器模塊114阻止電流返回降壓模塊112。另外，調整器模塊114降低恒定的直流正電壓107中的波動。
采樣模塊106測量恒定的直流正電壓107。然而，在測量恒定的直流正電壓107之前，采樣模塊106通過將通常的數(shù)字I/O端口旋轉到使電流匯入地面的輸出端，使調整器模塊114放電。然后，采樣模塊106將恒定的直流正電壓107乘以預定的因數(shù)，以便于確定施加到電源10的輸入側的交流輸入電壓103，VACRMS。對采樣模塊106進行校準，以確定峰間電壓不與交流輸入電壓關聯(lián)的情況在可接受的范圍內。如果采樣模塊106計算出超出交流輸入電壓的范圍，則采樣模塊106設置指示器109，例如設置標記作為信號以將故障狀態(tài)告知用戶。另外，采樣模塊106將指示器109和/或計算出的交流輸入電壓109傳送給操作模塊108以進行預定的處理。
接收到指示器109和/或交流輸入電壓109后，操作模塊108運行以存儲和檢索與交流輸入電壓109相關的將可以用于提高產(chǎn)量和診斷目的的電器工具的壽命考慮在內的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。統(tǒng)計數(shù)據(jù)包括但不局限于根據(jù)每個具體值登記時間計算出的交流輸入電壓109、從預先存儲的交流輸入電壓到新計算出的交流輸入電壓109的變化率、與每個具體值的登記時間一起的低電壓具體值、與每個具體值的登記時間一起的高電壓的具體值、以及與每個具體值的登記時間一起的斷電具體值。該操作模塊可以關閉系統(tǒng)、子系統(tǒng)或者部件，以使由于計算出的交流輸入電壓109過高或者過低(例如，由于低電壓狀況而“關閉”電動機)而產(chǎn)生的對系統(tǒng)、子系統(tǒng)或者部件的傷害或者損壞最小化。而且，如果發(fā)生斷電，操作模塊確定并存儲關于控制保持自供電時間量的數(shù)據(jù)。
圖6示出了系統(tǒng)100中使用的用于確定變壓器14隔離側中的交流輸入電壓的轉換模塊104的示范性電路示意圖。峰間電壓源118連接到第一電容器120的一側。峰間電壓源118為電源10的次級輸出22，其交流輸入電壓是從交流電源102接收到的。第一電容器120的另一側連接到第一二極管122的正極端子。第一二極管122的負極端子連接到第一電阻器124的一側。第一電阻器124的另一側連接到第二電阻器126的一側。另外，第一電阻器124的另一側連接到第二二極管128的正極端子。第二二極管128的負極端子連接到第二電容器130的一側。第二電容器130的另一側連接到第二電阻器126的另一側，其同時接地。另外，第二電容器130的一側連接到第三電阻器132的一側，其中第三電阻器130的一側還連接到第二二極管128的負極端子。第三電阻器132的另一側連接到采樣模塊106，例如，微控制器。此外，第三二極管134的負極端子連接到第一電容器120的另一側。第三二極管134的正極端子接地。
使用圖6中所示的電路圖，可用等式8來計算恒定直流正電壓VOutVOut={[|VP-P|-Vdropdiode122]R2R1+R2}-Vdropdiode132]]>(等式8)其中，VP-P為峰間電壓，Vdropdiode122為第一二極管122兩端的電壓降，Vdropdiode132為第二二極管128兩端的電壓降。此外，R1為第一電阻器124的值，R2為第二電阻器126的值。
在運行中，第一電容器120通過第三二極管134從峰間電壓VP-P的負脈沖VNeg充電。當峰間電壓開始變成負的時，第三二極管134是正向偏置的，第一二極管122是反向偏置的，以使第一電容器120充電至接近負脈沖VNeg的峰值。然而，當峰間電壓VP-P超過負脈沖VNeg的峰值時，第三二極管134變成反向偏置或者斷開，因為第三二極管134的負極被第一電容器120的電荷保持在接近VNeg的峰值。另外，由于在負脈沖VNeg期間第一二極管122維持反向偏置或者“斷開”，所以第一電容器不放電。因此，第一電容器120保持的電荷近似等于負脈沖減去第三二極管134兩端的電壓降。
當峰間電壓VP-P循環(huán)至正脈沖VPos時，第一電容器120上存儲的電荷被加到正脈沖VPos上。第一電容器120實質上是作為與峰間電壓VP-P串聯(lián)的電池?，F(xiàn)在，第一二極管122變成正向偏置或者“接通”，并且第三二極管134保持反向偏置或者“斷開”，因此，第一電容器120不再通過第三二極管134接地。然而，第一電容器120通過峰間電壓源接地。通過經(jīng)由峰間電壓源接地，第一電容器120上所存儲的電荷被加到正脈沖Vpos上。第一電容器120給峰間電壓VP-P的正脈沖VPos稍微充電；然而，由于開關19的切換時間周期比第一電容器120的充電時間常數(shù)小得多，所以正電荷可以被忽略。充電時間常數(shù)是第一電容器120充電所需的時間量。通常，串聯(lián)RC電路的充電時間常數(shù)是等于電阻和電容乘積的時間間隔，如等式9所示て＝RC(等式9)其中，て表示時間常數(shù)，C表示電容值，R是與C串聯(lián)的總電阻。因此，圖6中的第一電容器120的充電時間常數(shù)可以定義為如等式10所示。
て＝(R124+R126)·C120(等式10)其中，R124是第一電阻器124的電阻值，R126是第二電阻器126的電阻值，C126是第一電容器120的電容值。在峰間電壓VP-P的正脈沖VPos期間，第一電容器120的任何充電都只能造成錯誤。另外，開關19的切換時間周期表示的是圖1中開關19“接通”到“斷開”時間的總和。因此，開關19的切換時間周期必須顯著小于充電時間常數(shù)。所以，負脈沖和正脈沖被組合以形成第一電阻器124和第二電阻器126兩端的直流正電壓脈沖。
而且，在峰間電壓的正脈沖VPos期間，第一二極管122變成正向偏置或者接通，在第一電阻器124和第二電阻器126兩端形成直流正電壓脈沖。第一電阻器124與第二電阻器126組合形成分壓電路。分壓電路使直流正電壓脈沖降低成降低的直流正電壓脈沖。降低的直流正電壓脈沖與施加到電源10的輸入側的交流輸入電壓成比例縮減。降低的直流正電壓脈沖經(jīng)過第二二極管128并對第二電容器130進行充電。第二電容器130將降低的直流正電壓脈沖變換成接近恒定的直流正電壓。當?shù)诙娙萜?30從降低的直流正電壓脈沖充電時，降低的直流正電壓脈沖被維持并變換成接近恒定的直流正電壓。另外，在峰間電壓VP-P的負脈沖VNeg期間，第二二極管128阻止第二電容器130放電。
通過將采樣模塊106的常規(guī)數(shù)字I/O端口旋轉到使電流匯入地面的輸出端，采樣模塊106使第二電容器130通過第三電阻器132放電。第二電容器130放電以后，采樣模塊106等待第二電容器130再充入新的值，然后測量新的恒定直流正電壓。采樣模塊106將新的恒定的直流正電壓乘以預定的因數(shù)，以確定施加到電源10的交流輸入電壓VACRMS。
為了更好地理解有關圖6中轉換模塊104的一個優(yōu)選實施方式的詳細電路，在表2中提供了以下示范性的元件數(shù)值；然而，可以通過按比例縮放的方法將元件數(shù)值變成更適宜的數(shù)值。

表2此外，表3示出了當基于表1所列的示范性交流輸入電壓使用上述示范性元件數(shù)值時的示范性恒定直流正電壓。

表三在轉換模塊104的一個可替代實施方式中(圖7)，轉換模塊104檢測電源10的輸出側的峰間電壓。更具體地，轉換模塊104確定峰間電壓是否低于預定的閥值，其中該閥值表示與電源10有關的故障情況。
在運行中，電源10產(chǎn)生峰間電壓。轉換模塊104檢測峰間電壓是否低于預定閥值。如果轉換模塊檢測峰間電壓低于預定閥值，則轉換模塊104傳送給采樣模塊106恒定的直流正電壓。該恒定的直流正電壓被按比例縮減，以使該電壓可以被采樣模塊106的輸入端子接收。恒定的直流正電壓表示電源10沒有故障情況。另外，當轉換模塊檢測峰間電壓高于閥值時，轉換模塊104將恒定的直流正電壓匯入地下，因此采樣模塊106接收到表示電源10故障情況的低信號。
圖7提供了轉換模塊104一個可替代實施方式的示意圖。如圖7所示，峰間電壓源118連接到第一電阻器140的一側。穩(wěn)壓二極管142的正極端子連接到第一電阻器140的另一側。穩(wěn)壓二極管142的負極端子連接到第二電阻器144的一側。第一二極管146的正極端子連接到第二電阻器144的一側和穩(wěn)壓二極管142的負極端子。此外，第一二極管146的正極端子連接到第一晶體管148的基極端子。第二電阻器144的另一側、第一二極管146的負極端子和第一晶體管148的發(fā)射極端子接地150。第一晶體管148的集電極端子連接到第三電阻器152的一側。第三電阻器152的另一側連接到第二二極管154的正極端子。第二二極管154的負極端子連接到峰間電壓源118。第二二極管154的正極端子和第三電阻器152的另一側連接到第一電容器156的一側。第一電容器156的另一側接地150。第二電容器158的一側連接到第一晶體管148的集電極端子。第二電容器158的另一側連接到第三二極管160的負極端子和第四電阻器162的一側。第三二極管160的正極端子接地150。第四電阻器162的另一側連接到第二晶體管164的基極端子。第二晶體管164的發(fā)射極端子接地150。第二晶體管164的集電極端子連接到第三電容器166的一側。第二晶體管164的集電極端子還連接到第五電阻器168的一側。第五電阻器168的另一側連接到直流電源170的正極端子。直流電源170的負極端子接地150。此外，第三電容器166的另一側接地150。第二晶體管164的集電極連接到采樣模塊106的輸入端子，例如，微控制器的常規(guī)數(shù)字I/O端口。
在運行中，直流電源170通過第五電阻器168將恒定的直流正向電壓107傳送給采樣模塊106。被檢測到之后，峰間電壓105經(jīng)過第一電阻器140到達穩(wěn)壓二極管142。當峰間電壓105超過預定閥值時，穩(wěn)壓二極管142使電流流過第一晶體管148的發(fā)射極基極結。預定閥值和穩(wěn)壓二極管142的選擇，是基于待檢測的具體交流線電壓的應用需求進行選擇的。電流流過第一晶體管148的發(fā)射極基極結后，第一晶體管148“接通”，并通過第四電阻器162將輸出信號傳送給第二晶體管164。第二晶體管164被“接通”，提供通過第五電阻器168的路徑，將恒定的直流正向電壓從直流電源170匯入地面150。采樣模塊106接收到低電壓或者零電壓后，采樣模塊106設置指示來通知用戶關于交流輸入電壓103的故障狀態(tài)。另一方面，如果峰間電壓105低于預定閥值，則第一晶體管148保持“斷開”；因此，第二晶體管164保持“斷開”，并且采樣模塊106接收到恒定的直流正電壓107。
為了進一步理解本實用新型的可替代轉換模塊104的可替代實施方式，下表提供了示范性的元件數(shù)值。

表4雖然以上描述是參照包含回掃變壓器的開關隔離電源(switchingisolated power supply)進行的，但是很容易理解，本實用新型更廣泛的實施方案適用于其它類型的開關電源，例如，降壓電路、升壓電路、降壓-升壓電路、正向電路、半橋或者全橋電路。另外，包含有電感器的開關電源也可以利用本實用新型的更廣泛的實施方案。
本實用新型的描述只是在實質上示例性的，因此，不脫離本實用新型要旨的各種變體應當包含在本實用新型的范圍之內。這些變體不應被認為脫離了本實用新型的精神和范圍。
權利要求1.一種用于確定開關隔離電源中交流輸入電壓的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括電源，其供應輸入電壓；隔離開關電源，其連接到所述電源，并且運行以接收所述輸入電壓，其中所述隔離開關電源產(chǎn)生與所述輸入電壓相關的峰間電壓；轉換模塊，其連接到所述隔離開關電源，并且運行以檢測所述開關電源輸出側中的在所述輸出側的電路拓撲中所述峰間電壓與所述輸入電壓相互關聯(lián)的位置處的所述峰間電壓；和采樣模塊，其連接到所述轉換模塊，并且運行以從所述檢測到的峰間電壓確定所述輸入電壓。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述峰間電壓包括正脈沖和負脈沖。
3.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述轉換模塊進一步包括充電模塊，其運行以將所述正脈沖和所述負脈沖組合成直流正脈沖電壓。
4.如權利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述轉換模塊進一步包括降壓模塊，其運行以接收所述直流正脈沖電壓，并將所述直流正脈沖電壓按比例縮減成與所述輸入電壓成比例的降低的直流正脈沖電壓。
5.如權利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述轉換模塊進一步包括調整器模塊，其運行以執(zhí)行充電操作，使所述降低的直流正峰值電壓變換成恒定的直流正電壓。
6.如權利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述采樣模塊測量所述恒定的直流正電壓，并基于測量到的恒定直流正電壓確定所述輸入電壓。
7.如權利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述采樣模塊在測量所述恒定的直流正電壓之前使所述調整器模塊放電。
8.如權利要求5所述的系統(tǒng)，進一步包括操作模塊，其連接到所述采樣模塊，并運行以接收計算出的輸入電壓，其中所述操作模塊存儲并檢索所述計算出的輸入電壓。
9.如權利要求5所述的系統(tǒng)，進一步包括操作模塊，其連接到所述采樣模塊，并運行以接收確定的輸入電壓，其中所述操作模塊保護子系統(tǒng)和部件免于過壓狀態(tài)，其中所述操作模塊確定測量的恒定的直流電壓高于預定的最大閥值。
10.如權利要求5所述的系統(tǒng)，進一步包括操作模塊，其連接到所述采樣模塊，并運行以關閉欠電壓狀態(tài)下的系統(tǒng)、子系統(tǒng)和部件，以使損傷最小化并保護所述系統(tǒng)、所述子系統(tǒng)和所述部件，其中所述操作模塊確定測量的恒定的直流電壓低于預定的最小閥值。
11.如權利要求5所述的系統(tǒng)，其中當所述確定的輸入電壓低于所述最小閥值時，所述操作模塊進一步運行以關閉電動機。
12.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述轉換模塊運行以檢測所述隔離開關電源的所述輸出側中的所述峰間電壓進一步包括所述轉換模塊運行以檢測所述隔離開關電源的變壓器的二次側的所述峰間電壓。
13.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述轉換模塊運行以檢測所述隔離開關電源的所述輸出側中的所述峰間電壓進一步包括所述轉換模塊運行以檢測回掃電路、降壓電路、升壓電路、降壓-升壓電路、正向電路、半橋電路和全橋電路的輸出側的所述峰間電壓。
專利摘要本實用新型公開了一種用于確定隔離開關電源的輸出側的交流輸入電壓的方法和系統(tǒng)。本實用新型檢測在輸出側的電路拓撲中峰間電壓與輸入電壓相互關聯(lián)的位置的開關電源輸出側的峰間電壓。從峰間電壓確定交流輸入電壓。
文檔編號G01R19/04GK2916642SQ20062001919
公開日2007年6月27日 申請日期2006年4月24日 優(yōu)先權日2005年5月19日
發(fā)明者P·羅滕巴姆, B·菲格雷多, M·費希爾 申請人:愛默生電氣公司