CN102598540B - 电气隔离器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电气隔离器电路，包括：包括光隔离器的发射器的输入级；及输出级，所述输出级包括：光隔离器的接收器；在接收器和输出级的功率轨间与接收器串联的有源电路；连接到有源电路的输出的第一电阻、及应用到有源电路的预定电压的输入，所述输出级可配置成，产生在第一电阻器上的变化的输出电压，以响应到所述输入级的高压AC信号的输入。理想的输出级可用于将接收器上的电压钳位在预定电压的电平，从而允许负载电阻器和可变输出电阻器的阻值增加，而考虑到转换要求，时间常数却没有增加到不能接受。

Description

电气隔离器
技术领域
本发明涉及用于提供从高压电路隔离低压电路且同时提供从高压电路到低压电路的模拟信号的耦合的低功率电气隔离器。
背景技术
电源电压供电的消费类产品，例如多媒体家庭网络节点，为了安全起见，需要有电源电路和低电压电路间的电气隔离。尽管存在电气隔离，也往往需要穿过电源电压电路和低电压电路间的电气隔离屏障传达信号。位置(例如来自低电压侧的电源电压信号上的零交叉点)的确定，是涉及从高电压侧到低电压侧的信号的传达的这样的需要的一个示例。电源电压信号信号上的位置的确定可发现，例如，在提供与电源电压周期同步上的应用。与电源电压周期的同步可用于在多种网络化产品(例如多媒体家庭网络节点)中和其间提供同步通信。电源电压信号上的位置的确定，还可发现在检测电源的相位变化上的应用，以确定干线电源是否可能失败。例如，如果干线电源的相位在二十四小时的平均上存在大于2％的偏差，则供电失败的可能性会增加。然后，可以采用预防措施，例如，连接不间断电源。
图1示出了用于从电源电压电路传达信号到低压电路且同时保持电源电压电路和低压电路间的隔离的电气隔离器电路10。电气隔离器10包括具有红外发光二极管(LED)14和光电晶体管16的光隔离器12。与LED14串联的电阻器18可限制通过LED14的电流。负载电阻器20与光电晶体管16在光电晶体管和正极电线间串联。电容器，电容器22，代表连接到光电晶体管的输出24的电路的寄生电容。在使用时，高压AC信号通过输出26应用到电隔离器电路，从而使LED14进行工作。LED发出的光由光电晶体管接收，光电晶体管产生电流，电流流过负载电阻器，从而在输出24提供相应的电压。图2中示出了代表性的高电压AC信号28和来自零交叉检测器的相应输出电压30，所述零交叉检测器将来自输出24的电压信号作为其输入。
图1中的电气隔离器电路的缺点是其在低压侧和高压侧(尤其明显)的高功耗问题。输出24的时间精度取决于隔离器电路10的切换速度，隔离器电路10的转换速度是由电阻器20和电容器22的RC时间常数确定的。电阻器20的最大值由给定负载和所需的精度确定。电阻器20的最大值和所需的电压幅度反过来确定所需的最小光电晶体管的电流Ic。基于光隔离器的电流传输比(CTR)、且注意到光电晶体管电流Ic，可确定LED正向电流If。对于高压信号，大部分电压是跨电阻器18而下降的。典型的光隔离器的期望的功耗为0.5瓦，而电阻器20和电阻器18的功耗也是0.5瓦。如果正向电流被降低至减小功耗的显著程度，那么不仅光电晶体管上的电流会降低，而且光隔离器的电流传输比也会降低。这些影响的结合会导致输出摆幅的更加显著的减小，从而会使电阻器20的增加成为必要，这会反过来在相应量上降低隔离器电路的转换速度。因此，图1中的电气隔离器电路给出了功耗和转换速度间的不可接受的折衷方案。
根据已知电隔离器电路的上述提到的问题，构思了本发明。
因此，本发明的目标是提供改进的电气隔离器电路，用于从高压电路隔离低压电路，且同时提供从高压电路到低压电路的信号的耦合。
本发明的进一步的目标是提供包括光隔离器的改进的电气隔离器电路，用于从高压电路隔离低压电路，且同时提供从高压电路到低压电路的信号的耦合。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种电气隔离器电路，所述电气隔离器电路包括：
输入级，所述输入级包括光隔离器的发射器，所述输入级用于接收高电压AC信号；及
输出级，所述输出级在可低电压工作，所述输出级包括：所述光隔离器的接收器；在所述接收器和所述输出级的功率轨之间与所述接收器串联的有源电路；以及连接到所述有源电路的输出的第一电阻器和应用在所述有源电路的输入的预定电压，所述输出级可配置成，产生在第一电阻器上的变化的输出电压，以响应到所述输入级的高电压AC信号的输入。
使用中，到所述有源电路的所述输入的预定电压的应用可保持所述接收器上的电压充分恒定。所述输出级可配置成，使接收器上的电压在所述预定电压上保持充分恒定。因此，由所述负载电阻和所述负载电容构造的电极的影响大体上被消除，从而允许负载电阻增加，而注意到切换要求，时间常数却没有增加到一个不能接受的程度。因此，可增加输入电阻以减小流过LED的正向电流If，从而降低功耗。关于所述变化的输出电压上的影响，所述输出级可配置成，使所述变化的输出电压电平移位对应所述预定电压的电压。
更具体的，所述有源电路和所述接收器处于高侧配置(high sideconfiguration)中。因此，所述有源电路可在所述接收器和所述输出级的正功率轨间串联。
或者或此外，所述有源电路具有第一和第二输入，所述第一输入形成接收器和有源电路的串联的电连接，所述第二输入接收所述预定的电压。
或者或此外，所述有源电路的阻抗低于所述接收器的阻抗。更具体地，所述接收器的阻抗至少比所述有源电路的阻抗高两倍。更具体地，所述接收器的阻抗至少比所述有源电路的阻抗高五倍，例如，高十倍。
在第一构成中，所述有源电路包括有源负载晶体管。更具体地，所述接收器是光电晶体管，且所述有源负载晶体管和第一电阻器处于共源共栅(cascode)(或共栅)组态中，在所述共源共栅(或共栅)组态中，所述第一电阻器作为电阻性负载进行工作。
在第二构成中，所述有源电路包括具有电气连接到所述接收器的输出(例如，集电极或发射极，其中接收器是光电二极管)的第一输入和连接到预定电压的第二输入的差分放大器，第一电阻器连接在所述差分放大器的输出和所述第一输入之间。所述差分放大器包括在运算放大器中。更具体地，所述差分放大器的所述第一输入是反相输入。
或者或此外，所述有源电路用于在饱和状态下工作。因此，所述不同的输出电压具有数字信号的形式或具有一般的方波形式。
更具体地，所述电气隔离器电路进一步包括双稳态电路，例如锁存器，和从所述有源电路提供到所述双稳态电路的输入的输出。因此，所述双稳态电路可用于提供数字信号，所述数字信号生效时，可提供零交叉信息。
或者或此外，所述输出级可配置成，使所述变化的输出电压为模拟输出电压，和使所述电气隔离器电路进一步包括信号确定电路，所述信号确定电路电气连接到所述有源电路的所述输出，且可用于确定模拟输出电压上的位置。例如，所述有源电路包括运算放大器，所述运算放大器可配置成不在饱和状态下工作以提供模拟输出电压，即，既不是数字形式也不是一般方波形式的电压。
更具体地，所述信号确定电路可被配置用于，作为电压电平过零检测器(voltage level crossing detector)进行工作。
更具体地，所述信号确定电路被配置用于对所述模拟输出电压与参考电压进行比较。所述参考电压可以是某一电平，以使得所述信号确定电路可用于确定所述模拟输出信号上的与零交叉点对应的位置。所述参考电压可对应应用于所述有源电路的输入的预定电压，以至于所述信号确定电路可作为零交叉检测器进行工作。所述电气隔离器电路可用于根据所述输出电压的值调整所述信号确定电路的参考电压。因此，当所述高压AC信号的RMS电压发生改变时，或在校准期间，所述参考电压会发生改变以补偿电气设备参数变化。
或者或此外，所述第一电阻器包括可变电阻器，且所述电气隔离器电路包括用于根据所述变化的输出电压改变所述可变电阻器的阻值的增益反馈电路。所述增益反馈电路用于根据所述变化的输出电压的值改变所述可变电阻器的阻值，所述变化的输出电压的值，例如峰值，可由模拟到数字转换器或峰值检测电路确定。使用中，所述可变电阻器和所述增益反馈电路可用于调节应用于所述输入级的高压AC信号的RMS电压中的变化，或在校准期间，以补偿电气设备参数变化。例如，如果高电压信号从90VRMS增加到240VRMS，所述不同的输出电压的值，例如，峰值，可被确定，且所述增益反馈电路可用于降低所述可变电阻的阻值。当所述高压AC信号的RMS电压发生改变时，所述可变电阻器和所述增益反馈电路可提供替代以调整所述信号确定电路的参考电压。
或者或此外，本发明上下文中的低压可以是根据国际电工委员会定义的标准的小于50VRMS的电压或小于120V的DC电压。更具体地，所述低压信号可以是小于15伏的DC电压，例如12伏的电压。更具体地，所述低电压信号是5伏或更小的DC电压。或者或此外，本发明上下文中的高压AC信号可以是根据国际电工委员会定义的标准的50VEMS或更大的AC电压。或者或此外，所述输入级可用于接收小于500HZ的频率的高压AC信号，例如，国内电源的50HZ或60HZ的频率，或国外电源的400HZ的频率。
在一种构成中，所述电气隔离器电路包括信号确定电路，所述信号确定电路包括比较器，所述比较器的第一输入接收所述变化的输出电压，所述比较器的第二输入提供参考电压。所述参考电压可，例如，设置在特定的电压电平以确定所述变化的输出电压从小于1.5伏增加到大于1.5伏的过程中超过1.5伏的时间。根据过零点和所述变化的输出电压超过所述参考电压的点之间的已知时间段，所述电气隔离器电路可用于确定高电压AC信号上的零交叉点。所述参考电压设置在与零电压相对应的电平，所述比较器可起到过零检测器的作用。
在另一种构成中，所述电气隔离器电路包括信号确定电路，所述信号确定电路包括模拟到数字转换器和数字处理电路(例如，嵌入在微处理器中)，所述模拟到数字转换器和数字处理电路可分别用于转换所述变化的输出电压到数字值和对所述数字值与参考值进行比较。所述参考值对应参考电压，例如，1.5伏，或对应零交叉功能所需的零电压。
或者或此外，所述输入级进一步包括第二电阻器，所述发射器和第二电阻电气串联。所述第二电阻器的电阻可被选择以限制通过所述发射器的电流。
或者或此外，所述发射器包括发光二极管(LED)。所述LED可以是红外LED。
或者或此外，所述接收器包括光电检测器，例如光电晶体管。
或者或此外，所述输出级包括与所述接收器并联的电流源，所述电流源用于提供相反方向的电流到所述接收器。所述电流源可用于补偿流过光电晶体管的暗电流。所述电流源是可变的，且所述电气隔离器电路进一步包括用于根据从所述有源电路的输出接收的信号控制所述可变电流源的反馈电路。在所述高压AC信号的周期的一部分中，所述反馈电路可生效，例如，在所述光电晶体管关闭时的高电压AC信号的负周期内。因此，所述变化的电流源和所述反馈电路可用于补偿流过所述光电晶体管的暗电流的变化。
或者或此外，所述输入级包括与所述发射器并联的二极管。所述发射器包括LED，所述二极管和LED是阳极到阴极电气连接的。使用中，例如，由于所述发射器上的电源电压的应用，所述二极管可用于降低所述发射器的损坏的可能性。
或者或此外，所述输出级包括与所述发射器串联的二极管。所述发射器包括LED，所述二极管和LED是阳极到阴极电气连接的。使用中，所述二极管可限制所述LED上的反向偏压，以使LED仅发射所述高压AC信号的一部分，从而降低所述输出级的功耗。
或者或此外，所述发射器包括两个背靠背LED(back to back LED)。使用中，所述背靠背LED可提供所述高压AC信号的全波发射。
所述电气隔离器电路可集成在与包括所述电气隔离器电路的电路相同的集成电路芯片中，例如，家庭网络节点的电路组成部分。
根据本发明的第二方面，提供一种电气隔离器电路，所述电隔离器电路包括：
输入级，所述输入级包括隔离器的发射器，所述输入级用于接收高压AC信号；及
输出级，所述输出级在低电压工作，所述输出级包括：所述隔离器的接收器；在所述接收器和所述输出级的功率轨之间与所述接收器串联的有源电路；以及连接到所述有源电路的输出的第一电阻器和应用在所述有源电路的输入的预定电压，所述输出级可配置成，产生在第一电阻器上的变化的输出电压，以响应到所述输入级的高压AC信号的输入。
更具体地，所述隔离器包括光隔离器。
本发明的第二方面的其它实施例包括本发明的第一方面的一个或多个特征。
附图说明
通过下面的具体描述，本发明的其它特征和优点将是显而易见的，对本发明的具体描述将以示例和参考附图的方式给出。
图1是已有电气隔离器电路的电路图；
图2是图1中的电气隔离器电路的输入和输出电压的图形表示；
图3是根据本发明的电气隔离器电路的第一实施例的部分电路图；
图4是根据本发明的电气隔离器电路的第二实施例的部分电路图；
图5A是图4中的电气隔离器电路的输入和输出电压的图形表示；
图5B是当放大器在饱和状态下工作时图4中的电气隔离器电路的输入和输出电压的图形表示；
图6是根据本发明的电气隔离器电路的第三实施例的电路图；
图7是根据本发明的电气隔离器电路的第四实施例的电路图；
图8是根据本发明的、用于校准的电气隔离器电路的电路图；
图9A、9B和9C是第一到第四实施例中的任意一个的输入级的三种不同的替代形式。
具体实施方式
图3示出了根据本发明的电气隔离器电路40的第一实施例。与图1中的已有电路相同的是，电气隔离器电路40也包括具有红外发光二极管(LED)44和光电晶体管46的光隔离器42。输入电阻器(输入电阻)48与LED串联，用于限制流经LED的电流。高压AC信号应用于输入电阻器48和LED44的阴极之间的输入58。电气隔离器电路还包括场效应晶体管50(其构成有源电路)在光电晶体管46和高边共栅配置中的正功率轨之间与负载电阻器52串联。场效应晶体管和负载电阻器间的电气连接定义输出连接54，而参考电压(其构成预定电压)应用于场效应晶体管的栅极56。尽管未在图3中示出，电隔离器电路40还包括零交叉检测器，用于检测输出54上的信号上的位置，所述信号上的位置对应应用于电隔离器电路40的输入58的高压AC信号上的零交叉。所述零交叉检测器将在下面参照图6进行描述。
图4示出了根据本发明的电气隔离器电路60的第二实施例。与图1中的已有电路相同的是，电隔离器电路60也包括具有红外发光二极管(LED)64和光电晶体管66的光隔离器62。输入电阻器68与LED串联，用于限制流经LED的电流。高电压AC信号应用于输入电阻器68和LED的阴极之间的输入69。电气隔离器电路60还包括运算放大器70(其构成有源电路)，运算放大器70具有与参考电压(其构成预定电压)相关的同相输入72(其构成第一输入)，和反相输入74(其构成第二输入)，反相输入74电气连接到可变输出电阻76的一端和光电晶体管66的集电极。可变输出电阻器76的另一端连接到运算放大器的输出77。运算放大器70和光电晶体管66处于高侧配置中。
根据正常的设计实践，运算放大器70的第一级包括差分放大器。所述电气隔离器电路的配置是这样的，运算放大器在光电晶体管和正功率轨间与光电晶体管串联，例如，电气路径被定义成从光电晶体管的集电极到差分放大器(包括在运算放大器中)的反相输入，直到从差分放大器的一个脚到正功率轨。电隔离器电路60还包括与光电晶体管并联的可变电流源78，用于提供反向的源电流到光电晶体管的电流，电气隔离器电路60还包括反馈电路80，用于从运算放大器的输出77接收电压和根据接收的电压控制流经可变电流源78的电流。开关82位于反馈电路80的输出端。如上所述，可变电流源78、反馈电路和开关82用于补偿光隔离器暗电流。尽管未在图中显示，电气隔离器电路60还包括零交叉检测器，用于检测输出77的信号上的位置，所述信号上的位置对应应用于电气隔离器电路60的输入69的高电压AC信号上的零交叉点。所述零交叉检测器将在下面参照图6进行描述。
现在参照图5A对图3和图4中的电气隔离器电路40和60的工作进行描述。高压AC信号，例如240VRMS的电源电压信号，应用于电隔离器电路40、60的输入58、69。除了由于电隔离器电路40、60的低压侧上的有源电路50、70的工作会导致低得多的正向电流流经LED44、64外，光隔离器42、62以参照图1所描述的方式进行工作。更具体地，15μA RMS的正向电流(即，高压侧电流)流过图3和4中的电气隔离器电路40、60，而2mA RMS的正向电流(即，高压侧电流)流过图1中的电气隔离器电路。
在图3和4中的电气隔离器电路40和60中的每个中，图1中的已有电气隔离器电路的负载电阻20被替换成有源电路，用于将光电晶体管46、66上的电压固定在参考电压。在图3的电路中，有源电路是场效应管50，而在图4的电路中，有源电路是运算放大器70。作为对流经LED的电流的响应、流经光电晶体管的电流会通过图3中的电路的负载电阻器52和图4中的电路的可变输出电阻器76。光电晶体管46、66上的电压的钳位可大大消除由图1中的负载电阻器20和负载电容器22构成的电极的影响，从而可在不增加考虑到开关要求的时间常数到不可接受的程度的情况下，增加负载电阻器52和可变输出电阻器76的值。因此，可增加输入电阻器48、68的值以减小流经LED的正向电流If，从而降低功耗。
图5A中的更低的那个曲线图表示应用在电气隔离器电路40、60的输入58、69上的电源电压信号90。图5A中的更高的那个图是电气隔离器电路40、60的输出54、77上的电压信号，半波部分92代表作为对高压AC信号的耦合的响应而由光隔离器42、62加在负载电阻52或可变输出电阻76上的可变电压，而电压偏移94代表由参考电压提供的电平移位。回到图4中的电路，光隔离器暗电流的补偿依靠可变电流源78、反馈电路和开关82实现。开关82这样工作，在应用于电隔离器电路的高压AC信号的负周期内关闭，而在高压AC信号的正周期内开启。因此，仅当光隔离器关闭且暗电流在光电晶体管66中流动时，反馈电路80可用于改变可变电流源78的电流。以“不工作”(“onthe fly”)的方式改变可变电流源78的电流，可补偿变化的温度等导致的暗电流中的变化。
图5B示出了，当放大器70在饱和状态下工作时，图4中的电气隔离器电路的输入96和输出98的图形表示。如图5B所示，放大器70在饱和状态下的工作可使得放大器输出电压98呈现一般的方波路径，以响应到电气隔离器电路的输入的高压AC信号96的应用。放大器的输出电压98被输入到锁存器或类似的这样的电路，以提供适合进行数字处理的规则数字信号。因此，当放大器70在饱和状态下工作时，在不使用比较器或模拟到数字转换器的情况下，图4中的电路可提供数字输出信号，所述数字信号可被处理以获取零交叉信息，这些将在下面参照图6，7，8进行描述。
图6是电气隔离器电路100的电路图，电气隔离器电路100包括图3或图4中的电气隔离器电路，以及模拟到数字转换器/比较器102和模拟到数字转换器104。如前一段所述，当图4中的放大器70没有工作在饱和状态下时，需要用到模拟到数字转换器/比较器。回到图6，读者的注意力被引向图3和4的电路的描述，图6利用在图4中使用的标号标示相同的组件。模拟到数字转换器/比较器102和模拟到数字转换器104中的每个从有源电路70连接到输出。数字转换器/比较器102用于作为比较器进行工作。其中数字转换器/比较器102具有比较器本身的构成，有源电路的输出与参考电压进行比较，所述参考电压的值被选择成与应用在电气隔离器电路的输入69上的高压AC信号上的电压电平相对应，所述高压AC信号从零交叉点偏移已知的时间量(即，时间偏移)。因此，随着高压AC信号跨越电压电平，电隔离器电路的输出上的相应的电压跨越参考电压，从而导致比较器转换且登记(register)高压AC信号的零交叉；由于时间偏移已知，因此可确定所述零交叉的时间位置。其中数字转换器/比较器102具有模拟到数字转换器的形式，所述模拟到数字转换器对有源电路70的输出上的电压进行采样，转换采样值到数字值，且对采样的数字值与数字值形式的参考电压进行比较(例如，通过微处理器和相关电路(未显示))，从而登记高压AC信号的零交叉。如上所述，零交叉的登记可，例如，用于提供低压电路与电源电压周期的同步，从而反过来在多个网络化的产品的低压电路之间和其中提供同步通信。或者，零交叉的登记可用于检测电源的变化的相位以确定电源供电否会可能失败。图6中的电隔离器电路100中的模拟到数字转换器104用于对有源电路70的输出进行采样并将其转换，以提供用于分析目的的数字形式的输出，例如，用于诊断目的的曲线型式(curve profiling)。或者，模拟到数字转换器104可用于在校准过程中调整由数字转换器/比较器102使用的参考电压的电平，以考虑电气隔离器电路中的电子设备的参数变化或考虑应用于电气隔离器电路的输入上的高压AC信号的RMS电压电平的变化。更具体地，例如，高压AC信号的RMS电压从90VRMS增加到240VRMS，模拟到数字转换器的输出用于增加由数字转换器/比较器102使用的参考电压的电平，以至于增加的电平与应用于电气隔离器电路的高压AC信号上的零交叉点对应(考虑时间偏移)。
图7是电气隔离器110的电路图。电气隔离器110包括图3或4中的电气隔离器电路，以及模拟到数字转换器/比较器112和增益反馈电路114。读者的注意力被引向图3和4的电路的描述，图7利用在图4中使用的标号标示相同的组件。模拟到数字转换器112连接到有源电路70的输出，增益反馈电路114的输入连接到模拟到数字转器112的输出。增益反馈电路114的输出连接到有源电路70的可变输出电阻器76(见图4)。使用中，模拟到数字转换器112和增益反馈电路114用于改变可变输出电阻器76的电阻值，以改变有源电路的输出信号(关于由模拟到数字转换器/比较器112使用的参考电压)的形式，从而提供对应用于电气隔离器的输入的高压AC信号中的零交叉的登记。需要改变可变输出电阻器76的电阻值以考虑电气隔离器中的电子设备的参数变化或考虑应用于电隔离器电路的输入上的高压AC信号的RMS电压电平的变化。如上一段所述，可变输出电阻器76的变化的电阻值可提供替代以调整由数字转换器/比较器使用的参考电压的电平。
现在参考图8对考虑组件特征中的变化，且尤其是光隔离器的增益中的变化(电流传输率(CTR))的校准进行描述。在一批光隔离器中，CTR从设备到设备变化，改变值可达四倍。图8是电气隔离器电路118的电路图，电气隔离器电路118包括图6中给的电气隔离器电路100的组件。因此，图8中的电路的组件由与图6中的电路和图3和4中的电路相同的标号标示。对图8中的组件的构成和功能的说明可参照上面的描述。为了校准图8中的电气隔离器118，对应所需输出电压的预定电压被应用在输入69。放大器70的输出上的电压被采样且由模拟到数字转换器104进行转换以提供数字输出值。然后，数字输出值与对应所需输出电压的存储的数字值进行比较，且根据所述比较，放大器70的增益被调整，从而使放大器70的输出上的电压与所需输出电压充分相同。
图9A到9C示出了上述的电气隔离器电路的输入级的不同配置。图9A中给的输入级包括与光耦合器串联的输入电阻器122，光耦合器包括两个并联的LED124、126，LED124和126是从阴极到阳极连接的。LED124、126提供应用在电隔离器电路的光电晶体管的输入级的高压AC信号的全波耦合。图9B的输入级130包括与包括单个LED134的光耦合器串联的输入电阻器132。二极管136与LED134并联，并且是阳极到阴极配置的，以预防静电放电。图9C的输入级140包括输入电阻器142，输入电阻142与包括单个LED144的光耦合器串联。二极管146与LED144串联，并且是阳极到阴极配置的，以使LED144仅传输高压AC信号的一部分，从而降低输入级140的功耗。
此处论述的实施例是对本发明的例证性说明。由于本发明的这些实施例是参照示例进行描述的，本方法的各种方法和/或具体结构的修改和调整对于本领域的技术人员来说是显而易见的。基于本发明的教导的所有的这样的修改、调整或变化(通过这样的修改、调整或变化，这些教导可促进本领域的技术)被视为落入本发明的精神和范围内。因此，这些说明和附图不应视为限制性的，应理解为，本发明绝不仅局限于所述的实施例。

Claims (30)

1.一种电气隔离器电路，其特征在于，包括：输入级，所述输入级包括光隔离器的发射器；及输出级，所述输出级包括：所述光隔离器的接收器；在所述接收器和所述输出级的功率轨间与所述接收器串联的有源电路；连接到所述有源电路的输出的第一电阻器和应用预定电压到所述有源电路的输入，所述输出级可配置成，产生在第一电阻器上的变化的输出电压，以响应到所述输入级的高电压AC信号的输入；
所述有源电路包括具有电气连接到所述接收器的输出的第一输入和连接到预定电压的第二输入的差分放大器，第一电阻器连接在所述差分放大器的输出和所述第一输入间；
所述输出级配置成，使变化的输出电压为模拟输出电压，和使所述电气隔离器电路进一步包括信号确定电路，所述信号确定电路电气连接到所述有源电路的输出，被配置用于作为电压电平过零检测器进行工作，以及用于对模拟输出电压与参考电压进行比较；
其中，所述信号确定电路包括模拟到数字转换器/比较器，所述模拟到数字转换器/比较器对所述有源电路的输出上的电压进行采样，转换采样值到数字值，且对采样的数字值与数字值形式的参考电压进行比较，从而登记高电压AC信号的零交叉。
2.根据权利要求1所述的电气隔离器电路，其特征在于，所述输出级可配置成，使接收器上的电压在所述预定电压上保持充分恒定。
3.根据权利要求1所述的电气隔离器电路，其特征在于，所述输出级可配置成，使所述变化的输出电压电平移位成对应所述预定电压的电压。
4.根据权利要求1所述的电气隔离器电路，其特征在于，所述有源电路和所述接收器处于高侧配置中。
5.根据权利要求1所述的电气隔离器电路，其特征在于，所述有源电路具有第一和第二输入，所述第一输入形成接收器和有源电路的串联的电连接，所述第二输入接收所述预定的电压。
6.根据权利要求1所述的电气隔离器电路，其特征在于，所述有源电路的阻抗低于所述接收器的阻抗。
7.根据权利要求6所述的电气隔离器电路，其特征在于，所述接收器的阻抗至少是所述有源电路的阻抗的两倍。
8.根据权利要求1所述的电气隔离器电路，其特征在于，所述有源电路包括有源负载晶体管。
9.根据权利要求8所述的电气隔离器电路，其特征在于，所述接收器是光电晶体管，且所述有源负载晶体管和第一电阻处于共源共栅配置中，在所述共源共栅配置中，所述第一电阻器作为阻性负载进行工作。
10.根据权利要求9所述的电气隔离器电路，其特征在于，所述差分放大器包括在运算放大器中。
11.根据权利要求10所述的电气隔离器电路，其特征在于，所述差分放大器的所述第一输入是反相输入。
12.根据权利要求1所述的电气隔离器电路，其特征在于，所述有源电路用于在饱和状态下工作。
13.根据权利要求12所述的电气隔离器电路，其特征在于，所述电气隔离器电路进一步包括双稳态电路，和从所述有源电路提供到所述双稳态电路的输入的输出。
14.根据权利要求1所述的电气隔离器电路，其特征在于，所述第一电阻器包括可变电阻器，且所述电气隔离器电路包括用于根据所述变化的输出电压改变所述可变电阻器的阻值的增益反馈电路。
15.根据权利要求14所述的电气隔离器电路，其特征在于，所述增益反馈电路用于根据所述变化的输出电压的值改变所述可变电阻器的阻值，所述变化的输出电压的值由模拟到数字转换器和峰值检测电路中的至少一个确定。
16.根据权利要求1所述的电气隔离器电路，其特征在于，所述输出级在低压工作，所述低压包括小于50VRMS的电压和小于120V的DC电压中的至少一个。
17.根据权利要求16所述电气隔离器电路，其特征在于，低压信号是小于15伏的DC电压。
18.根据权利要求1所述的电气隔离器电路，其特征在于，所述输入用于接收包括50VRMS或更大的AC电压的高压AC信号。
19.根据权利要求1所述的电气隔离器电路，其特征在于，所述输出级用于接收小于500Hz的频率的高压AC信号。
20.根据权利要求1所述的电气隔离器电路，其特征在于，所述电气隔离器电路包括信号确定电路，所述信号确定电路包括比较器，所述比较器的第一输入接收所述变化的输出电压，所述比较器的第二输入提供参考电压。
21.根据权利要求20所述的电气隔离器电路，其特征在于，根据过零点和所述变化的输出电压超过所述参考电压的点之间的已知时限，所述电气隔离器电路可用于确定高电压AC信号上的零交叉点。
22.根据权利要求1所述的电气隔离器电路，其特征在于，所述电气隔离器电路进一步包括信号确定电路，所述信号确定电路包括模拟到数字转换器和数字处理电路，所述模拟到数字转换器和数字处理电路分别用于转换不同的输出电压到数字值和对所述数字值和参考值进行比较。
23.根据权利要求1所述的电气隔离器电路，其特征在于，所述输入级进一步包括第二电阻器，所述发射器和第二电阻器电气串联。
24.根据权利要求1所述的电气隔离器电路，其特征在于，所述发射器包括发光二极管(LED)。
25.根据权利要求1所述的电气隔离器电路，其特征在于，所述接收器包括光检测器。
26.根据权利要求1所述的电气隔离器电路，其特征在于，所述输出级包括与所述接收器并联的电流源，所述电流源用于提供相反方向的电流到所述接收器。
27.根据权利要求26所述的电气隔离器电路，其特征在于，所述电流源是可变的，且所述电气隔离器电路进一步包括用于根据从所述有源电路的输出接收的信号控制所述可变电流源的反馈电路。
28.根据权利要求1所述的电气隔离器电路，其特征在于，所述输出级包括与所述发射器并联的二极管。
29.根据权利要求1所述的电气隔离器电路，其特征在于，所述输出级包括与所述发射器串联的二极管。
30.根据权利要求1所述的电气隔离器电路，其特征在于，所述发射器包括两个背靠背LED。
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