CN105027376B - 具有指示器开关的整流器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可以在功率转换系统中使用的具有指示器开关电路的整流器。该具有指示器开关电路的整流器可以被配置为将交流线路电压整流并且输出代表该交流线路电压中的故障条件的指示器信号。该具有指示器开关电路的整流器可以包括存储电容器和检测电容器，该存储电容器被配置为在交流线路电压的第一半周期期间通过交流线路电压被充电，该检测电容器被配置为在交流线路电压的第二半周期期间通过该存储电容器被充电。耦合到该检测电容器的一个开关可以被配置为基于该检测电容器两端的电压来生成指示器信号。该指示器信号可以被提供到控制器以响应于故障条件的检测来禁止该功率转换系统的运行。

Description

具有指示器开关的整流器
相关申请的交叉引用
本申请要求享有2013年3月15日提交的第61/799,159号美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请以整体引用的方式纳入本文。
发明背景
技术领域
本公开内容总体涉及一种功率转换系统，且更具体地，涉及一种用于检测交流(ac)线路电压从功率转换系统的输入移除的电路。
背景技术
许多电子装置，诸如蜂窝电话、膝上计算机等，使用直流(dc)电来运行。功率转换器用于将来自常规壁式插座的交流电转变成可以被大多数电子装置用作电源的直流电。一般，这些功率转换器采用使功率开关在接通(ON)状态和断开(OFF)状态之间切换的控制器来控制递送到功率转换器的输出的功率的量。
在一些实例中，该控制器可以包括检测控制器和/或功率转换器的故障条件(例如，过压条件、低压条件等)的保护电路系统，并且响应于故障条件可以使得从功率转换器的输入移除功率转换器的交流输入信号。在此情况下，功率转换器可以包括检测电路以向控制器指示交流输入信号何时被移除。尤其是，当交流输入信号被移除时，该检测电路可以向控制器提供指示器信号以关闭功率转换器。
通常，检测电路包括耦合到功率转换器的输入的电阻元件。虽然所述电路可以有效地检测交流输入信号的移除，但是它们也会因电阻元件连续耗散功率而消耗大量功率。具体地，在无负载条件下，检测电路消耗的功率的量可以是功率转换器的总功率预算的大部分。
此外，一些功率转换器可以在单相三线功率转换系统中使用。即，该功率转换系统除了包括两线系统中一般包括的线路端子和中性端子以外，还可以包括第三端子。此第三端子可以用作保护接地线，其仅在一些故障条件期间(例如，当系统中存在短路电流时)传导电流。具有既可以在两线功率系统中起作用又可以在三线功率系统中起作用以检测交流输入信号的移除的检测电路可以是期望的。
附图说明
参考以下附图描述本公开内容的非限制性且非穷举性的实施方案，其中在各个视图中相同的参考数字指示相同的部分，除非另有说明。
图1是例示了一个包括具有指示器开关的整流器的示例功率转换系统的示意性框图。
图2是一个示意电路图，例示了可以在图1的功率转换系统中使用的一个具有指示器开关的示例整流器和一个示例EMI滤波器。
图3示出了在正常运行期间对应于图1的功率转换系统的输入处的信号和图2的具有指示器开关的整流器的多个信号的示例波形。
图4示出了例示在故障条件期间图2的具有指示器开关的整流器的运行的示例波形。
图5是例示了可以在图1的功率转换系统中使用的另一个示例的具有指示器开关的整流器的示意性电路图。
具体实施方式
在下文的描述中，阐明了许多具体细节以提供对本发明的透彻理解。然而，本领域普通技术人员将明了，实施本发明不必须采用这些具体细节。在另一些情况下，为了避免使本发明模糊，没有详细描述众所周知的材料或方法。
在本说明书全文中提到的“一个实施方案”、“一实施方案”、“一个实施例”或“一实施例”意指，关于该实施方案或实施例描述的具体特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，在本说明书全文中多个地方出现的短语“在一个实施方案中”、“在一实施方案中”、“一个实施例”或“一实施例”未必全都指相同的实施方案或实施例。此外，所述具体特征、结构或特性可以在一个或多个实施方案或实施例中以任何合适的组合和/或子组合被组合。具体特征、结构或特性可被包括在集成电路、电子电路、组合逻辑电路或提供所描述的功能的其他合适的部件内。此外，应理解，这里提供的图是出于向本领域普通技术人员说明的目的，并且这些图不一定按比例绘制。
本发明涉及一种可以在功率转换系统中使用的具有指示器开关电路的整流器。该具有指示器开关电路的整流器可以被配置为将交流线路电压整流并且输出代表该交流线路电压中的故障条件的指示器信号。该具有指示器开关电路的整流器可以包括存储电容器和检测电容器，该存储电容器被配置为在交流线路电压的第一半周期期间通过交流线路电压被充电，该检测电容器被配置为在交流线路电压的第二半周期期间通过该存储电容器被充电。具有指示器开关电路的整流器还可以包括被耦合到该检测电容器的半导体开关(例如，晶体管)，该半导体开关被配置为基于该检测电容器两端的电压来在接通状态和断开状态之间切换以生成指示器信号。在一个实施例中，该开关可以被配置为响应于该检测电容器两端的电压减小到代表交流线路电压中的故障条件的检测阈值电压以下而切换到接通状态。响应于该故障条件的检测，可以向控制器提供指示器信号以禁止功率转换系统的运行。
图1是例示了一个包括具有指示器开关的整流器130的示例功率转换系统100的示意性框图。功率转换系统100总体可以包括EMI滤波器120、具有指示器开关的整流器130、功率转换器140、控制器150、感测电路160和负载170。功率转换系统100可以被配置为从在线路输入端子L106和中性输入端子N104之间接收的未经调节的交流线路电压VAC101(也被称作线路信号或交流输入电压)向负载170递送输出电压VOUT142和输出电流IOUT144。在一些实施例中，功率转换系统100可以是单相两线系统。在一些实施例中，功率转换系统100可以是单相两线系统。在一些实施例中，交流线路电压VAC101可以包括周期性交流线路电压。
功率转换系统100的EMI滤波器120可以被耦合以接收交流线路电压VAC101并且输出交流线路电压VAC101的经滤波的形式。EMI滤波器120可以包括一个或多个由电感器和/或电容器组成的滤波器。在一些实施例中，EMI滤波器120的内部节点之一可以被耦合到接地端子G102，接地端子G102可以充当用于功率转换系统100的保护接地线。因此，功率转换系统100可以是单相三线系统。
具有指示器开关的整流器130可以被耦合以从EMI滤波器120接收经滤波的形式的交流线路电压VAC101并且输出对应于经整流的形式的交流线路电压VAC101的经整流的电压。该经整流的电压可以被输出在具有指示器开关的整流器130的输出端子两端。具有指示器开关的整流器130的一个输出端子可以被耦合到参考接地148，该参考接地148可以代表具有指示器开关的整流器130、控制器150的所有电压以及功率转换器140的输入侧上的所有电压可以对照着被测量或参考的最低电压或电势。具有指示器开关的整流器130还可以包括被耦合以输出指示器信号154的检测端子156。具有指示器开关的整流器130可以被配置为将指示器信号154的值调整成代表故障条件，所述故障条件诸如，例如，交流线路电压VAC101被从功率转换系统100的输入移除或交流线路电压VAC101在输入阈值以下达阈值时间长度等，如基于来自EMI滤波器120的经滤波的形式的交流线路电压VAC101(并且因此基于交流线路电压VAC101)确定的。
功率转换器140可以被耦合以接收由具有指示器开关的整流器130输出的经整流的电压输出。功率转换器140可以向负载170提供输出电压VOUT142和输出电流IOUT144。功率转换器140可以包括许多已知的功率转换器拓扑(诸如，反激、降压、升压和正激拓扑)中的一个。在所例示的实施例中，功率转换器140的输出端子中的一个可以被耦合到输出接地146。在此实施例中，输出接地146可以代表功率转换器140的输出侧上的所有电压可以对照被测量或参考的最低的电压或电势。在一个实施例中，输出接地146可以不同于参考接地148。在另一个实施例中，输出接地146可以与参考接地148相同。此外，功率转换器140可以包括一个功率开关(未示出)，该功率开关被耦合到能量转移元件(未示出)以控制从功率转换器140的输入到输出的能量转移。在一个实施例中，功率转换器140可以包括作为能量转移元件的一个耦合的电感器和作为功率开关的一个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。该功率开关可以在接通状态(例如，允许电流传导的状态)和断开状态(例如，阻止电流传导的状态)之间切换以控制通过该耦合的电感器从功率转换器140的输入到输出转移的能量的量。功率转换器140还可以包括电容器(未示出)，诸如，输入平滑电容器和输出平滑电容器、箝位电路系统(未示出)，以及其它已知的电路元件。
控制器150可以被耦合以使用控制信号152控制功率转换器140，以将输出量U0158(例如，输出电压VO142和/或输出电流IO144)调节到期望的水平。在一些实施例中，控制信号152可以被耦合以控制功率转换器140的功率开关在接通状态和断开状态之间切换，从而调节功率转换器140在负载170的两端产生的输出量U0158。控制器150还可以被耦合到参考接地148并且接收来自具有指示器开关的整流器130的指示器信号154和来自感测电路160的反馈信号UFB162。反馈信号UFB162可以是通过感测电路160基于输出量U0158生成的。控制器150可以被配置为基于反馈信号UFB162和指示器信号154输出控制信号152。例如，控制器150可以基于输出量U0158的值调整控制信号152以使得功率转换器140从功率转换器140的输入向输出转移更多或更少的能量。此外，控制器150可以被配置成响应于指示器信号154来调整控制信号152以在某一个时间段内禁用功率转换器140并且阻止对输出量158的调节。例如，如上所述，具有指示器开关的整流器130可以响应于故障条件减小指示器信号154的值，所述故障条件诸如，例如，从功率转换系统100的输入移除交流线路电压VAC101或交流线路电压VAC101在输入阈值以下达阈值时间长度。在一些实施例中，端子156可以被耦合以在控制器150的旁路端子处提供提示器信号154。在一个实施例中，可以从该旁路端子给控制器150供电。具体地，该旁路端子可以被耦合到一个从交流线路电压VAC101周期性地充电的电容器。当该电容器充电到某一电平时，存储在该电容器上的能量可以提供足够的功率以运行控制器150。响应于发生故障条件，具有指示器开关的整流器130可以减小指示器信号154的值(例如，到接地)，从而使耦合到该旁路端子的电容器放电并且因此禁用控制器150。在另一些实施例中，控制器150可以被配置为响应于具有减小的值的指示器信号154调整控制信号152以使得功率转换器140关闭(例如，进入复位状态)或阻止功率转换器140的功率开关的切换。具有指示器开关的整流器130可以将指示器信号154维持在低值(使得功率转换器140保持禁用)直到交流线路电压VAC101被再次施加到功率转换系统100的输入或以其它方式消除了故障条件。
图2是一个示意电路图200，例示了可以用于实施具有指示器开关的整流器130的一个具有指示器开关的示例整流器230和可以用于实施EMI滤波器120的一个示例EMI滤波器220。
EMI滤波器220可以被耦合以接收交流线路电压VAC101并且向具有指示器开关的整流器230输出经滤波的形式的交流线路电压VAC101。以此方式，EMI滤波器220可以减小交流线路电压VAC101中的噪声并且因此，平滑提供到具有指示器开关的整流器230的输入的信号。EMI滤波器220可以包括耦合到一个耦合的电感器(也被称作变压器)的电容器C1。该耦合的电感器还可以被耦合到串联耦合的电容器C2和C3。在一些实施例中，电容器C2和C3之间的节点可以被耦合到接地端子G102，该接地端子G102可以充当保护接地线。
具有指示器开关的整流器230可以被耦合以在其输入端子处接收通过EMI滤波器220输出的经滤波的形式的交流线路电压VAC101，输出对应于经整流的形式的交流线路电压VAC101的经整流的电压，并且调整在检测端子156处输出的指示器信号。具体地，当交流线路电压VAC101在输入阈值(例如，代表正常运行条件的值)以上时，在检测端子156处的指示器信号可以处于高值并且保持不变。然而，当交流线路电压VAC101被移除或减小到输入阈值(例如，代表故障条件的值)以下长达大于阈值时间长度时，可以通过将指示器信号拉低到参考接地148来调整该指示器信号。在一些实施例中，该指示器信号可以与图1中所示的指示器信号154相同并且可以被直接提供给控制器150。替代地，在另一些实施例中，可以在将指示器信号提供给控制器150之前使其反相。在再一些实施例中，指示器信号可以经由提供隔离的电路元件(例如，光耦合器等)被提供给控制器150。
具有指示器开关的整流器230可以包括耦合到具有指示器开关的整流器230的输入端子的高阻抗电路。该高阻抗电路可以包括耦合到二极管D1的存储电容器C4232。存储电容器C4232和二极管D1二者都可以被耦合在具有指示器开关的整流器230的输入端子之间。在运行中，存储电容器C4232可以通过在交流线路电压VAC101为正的时间的至少一部分期间(例如，在交流线路电压VAC101的正半周期的一部分期间)充电来存储从交流线路电压VAC101接收的能量。存储电容器C4232可以在交流线路电压VAC101为负的时间的至少一部分期间(例如，在交流线路电压VAC101的负半周期的一部分期间)放电。
具有指示器开关的整流器230还可以包括耦合在该高阻抗电路和具有指示器开关的整流器230的输出端子之间的全波桥式整流器。该全波桥式整流器可以包括二极管D2、D3、D4、D5和电容器C5。二极管D2、D3、D4和D5可以生成经整流的电压并且电容器C5可以平滑该经整流的电压以生成恒定的或在非零值处接近恒定的经整流的电压，诸如，交流线路电压VAC101的峰值电平。
具有指示器开关的整流器230还可以包括用于确定何时移除交流线路电压VAC101或交流线路电压VAC101何时在输入阈值以下达阈值时间长度的检测电容器C7。检测电容器C7可以周期性地接收能量并且因此在交流线路电压VAC101为负的时间的至少一部分期间(例如，在交流线路电压VAC101的负半周期的一部分期间)充电。可以监测在检测电容器C7的一端(节点N2)处的电压以确定该电压是否下降到检测阈值以下，检测阈值可以指示交流线路电压VAC101被移除或减小到输入阈值以下长达大于阈值时间长度。具有指示器开关的整流器230还可以包括在节点N2处耦合在检测电容器C7两端的电阻器R2。这样，可以通过与节点N2相关联的RC时间常量(例如，电阻器R2的值和检测电容器C7的值)至少部分地确定阈值时间长度。在一些实施例中，存储电容器C4232的电容可以小于检测电容器C7的电容。
具有指示器开关的整流器230还可以包括耦合在参考接地148和存储电容器C4232的一端(二极管D1的阳极和存储电容器C4232之间的节点)之间的辅助电路。该辅助电路可以包括辅助电容器C6234、二极管D6、二极管D8和电阻器R1。
具有指示器开关的整流器230还可以包括耦合在辅助电容器C6234和检测电容器C7之间的二极管D7。在此配置中，在交流线路电压VAC101的正半周期期间，辅助电路的二极管D8可反向偏置，阻止存储电容器C4232和辅助电路之间的电流传导(例如，能量转移)。然而，二极管D7可以被正向偏置并且传导电流，从而允许辅助电容器C6234和检测电容器C7通过电阻器R1和R2放电。结果，节点N2处的电压可以在此期间减小。当辅助电容器C6234和电容器C7正在放电时，存储电容器C4232可以通过交流线路电压VAC101充电。换言之，存储电容器C4232的一端(节点N1)处的电压相对于参考接地148可以增加。在交流线路电压VAC101的负半周期期间，二极管D8可以被正向偏置，允许电流在存储电容器C4232和辅助电路之间传导(例如，允许能量转移)。二极管D7还可以被正向偏置并且传导电流。结果，在之前的交流线路电压VAC101的正半周期期间存储在存储电容器C4232两端的能量可以转移到辅助电容器C6234和检测电容器C7。换言之，在交流线路电压VAC101的负半周期期间，存储电容器C4232可以通过辅助电容器C6234、检测电容器C7和电阻器R2放电(使得节点N1处的电压相对于参考接地148减小)。检测电容器C7可以用存储电容器C4232提供的电流充电。因此，在交流线路电压VAC101的负半周期的至少一部分期间，节点N2处的电压可以增加。因为从高阻抗电路对检测电容器C7充电，所以可以减小具有指示器开关的整流器230的功率消耗。
具有指示器开关的整流器230还可以包括P沟道MOSFET Q1 236作为耦合到检测电容器C7(在节点N2处)的半导体开关。其他已知半导体装置，诸如双极结型晶体管(BJT)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、或者对于具有指示器开关的整流器230适当修改的类似装置也可以被用作半导体开关。通过节点N2处的电压可以至少部分地确定晶体管Q1236的状态(例如，接通/断开)。由晶体管Q1236传导的电流的量(并且因此，检测端子156处的指示器信号的值)可以取决于晶体管Q1236的状态。
在运行中，当交流线路电压VAC101被施加到具有指示器开关的整流器230的输入时，节点N2处的电压可以足够大(例如，大于检测阈值)，使得晶体管Q1236的源栅电压可以小于晶体管Q1236的阈值电压。在这些条件下，晶体管Q1236可以处于断开状态并且不可以传导电流，从而保持指示器信号不变。当交流线路电压VAC101被移除或在输入阈值以下长达至少阈值时间长度时，节点N2处的电压可以下降到检测阈值以下，使得晶体管Q1236的源栅电压变得大于晶体管Q1236的阈值电压。在这些条件下，晶体管Q1236可以处于接通状态并且可以传导电流，从而驱动指示器信号下降到参考接地148。换言之，在正常运行期间晶体管Q1236不可以传导电流并且仅可以在故障条件期间在短暂的时间段内传导电流。这可以减小晶体管Q1236消耗的能量并且从而降低具有指示器开关的整流器230的功率消耗。
具有指示器开关的整流器230还可以包括齐纳部件VR1,齐纳部件VR1具有耦合在节点N2和参考接地148之间的检测电容器C7两端的一个或多个齐纳二极管。在交流线路电压VAC101的负半周期的至少一部分期间，当通过来自存储电容器C4232的电流对检测电容器C7充电时，齐纳部件VR1可以将节点N2处的电压箝位在相对于参考接地148的某一电平(例如，15V)处。节点N2处的电压的箝位可以防止对晶体管Q1236的损害，否则如果允许晶体管Q1236的栅极和漏极之间的电压差超过栅漏击穿电压，则可能发生对晶体管Q1236的损害。
图2中所例示的具有指示器开关的整流器既可以在两线功率转换系统中起作用又可以在三线功率转换系统中起作用。在两线功率转换系统中，不管如何从功率转换系统的输入移除交流线路电压(例如，不管是线路输入端子L 106和中性输入端子N 104中只有一个从交流线路电压脱离耦合还是两个输入端子都从交流线路电压脱离耦合)，在交流线路电压的正半周期期间，存储电容器C4232不从交流线路电压接收能量。因此，在交流线路电压的负半周期期间，检测电容器C7不从存储电容器C4232接收能量。因此，节点N2处的电压减小到检测阈值以下，使得晶体管Q1236切换到接通状态并且从而减小指示器信号以向控制器150指示交流线路电压已被移除。
在三线功率转换系统中，诸如功率转换系统100中，当从该功率转换系统的输入移除交流线路电压使得线路输入端子L 106或中性输入端子N 104中的任一个从交流线路电压脱离耦合时，存储电容器C4232仍可以在交流线路电压的正半周期期间接收能量。作为一个实施例，可以以中性输入端子N 104与交流线路电压脱离耦合这样的方式移除该交流线路电压。在此情况下，当检测电容器C7在放电时存储电容器C4232仍在交流线路电压的正半周期期间接收能量，因为存在一个从线路输入端子L 106到接地端子G 102的电流闭合路径。然而，在交流线路电压的负半周期期间，二极管D8保持反向偏置并且检测电容器C7继续放电。这样，节点N2处的电压减小到检测阈值以下，使得晶体管Q1236切换到接通状态并且从而减小指示器信号以向控制器150指示交流线路电压被移除。以此方式，具有指示器开关的整流器230可以检测两线功率转换系统和三线功率转换系统中的交流线路电压的移除。
根据上文的描述，根据应用，部件值的许多不同的组合可以被用来提供期望的性能。在一个实施例中，部件可以被选择以具有近似下面的值：C4＝220pF、C5＝4.4μF、C6＝47nF、C7＝47nF、R1＝3MΩ、R2＝6MΩ、D1和D8的击穿电压＝50V、D6和D7的击穿电压＝100V、VR1的反向击穿电压＝15V、并且Q1的阈值电压＝2V。在一个实施例中，当如上选择部件时，具有指示器开关的整流器230可以检测到在功率转换系统100的输入处存在70VAC或更大的交流线路电压。
图3示出了在正常运行期间对应于功率转换系统100的输入处的信号和具有指示器开关的整流器230的多个信号的示例波形300。波形302可以代表施加到功率转换系统100的输入的示例线路电压VAC(例如，交流线路电压VAC101)，波形304可以代表在具有指示器开关的整流器230的节点N1处的示例信号VN1(例如，节点N1处的电压)，并且波形306可以代表在具有指示器开关的整流器230的节点N2处的示例信号VN2(例如，节点N2处的电压)。波形302可以是具有周期TAC310的周期性正弦信号，周期TAC310也可以被称作线路周期。波形304和306还可以是与波形302具有相同周期的周期性信号。
如图3中所示，在线路电压VAC的线路周期期间，波形304可以在信号电平VB和VA之间变化。在线路的正半周期的至少一部分期间(例如，当交流线路电压VAC101为正时)，诸如时间点t0和t1之间，波形304从信号电平VB到信号电平VA的增加(例如，在时间点t0处开始)可以对应节点N1处的电压VN1通过被交流线路电压VAC101充电的存储电容器C4232引起的增加。信号电平VA可以对应于波形302的峰值电平(因此，交流线路电压VAC101的峰值电平)。波形304可以在时间点t1和t2之间保持恒定在信号电平VA处，这是由于作为交流线路电压VAC101开始从峰值电平减小的结果二极管D1反向偏置，从而阻止存储电容器C4232放电。在时间点t0和t2之间的时间长度期间(线路周期的正半周期)，二极管D8可以被反向偏置并且可以阻止在存储电容器C4232和辅助电路之间的电流传导。然而，二极管D7可以被正向偏置并且传导电流，从而允许辅助电容器C6234和检测电容器C7通过电阻器R1和R2放电。结果，节点N2处的电压VN2可以如波形306所示在时间点t0和t2之间从信号电平VC减小到信号电平VD。
在线路周期的负半周期期间(例如，当交流线路电压VAC101为负时)，诸如在时间点t2和t4之间，二极管D8可以被正向偏置，允许电流在存储电容器C4232和辅助电路之间传导。二极管D7也可以被正向偏置并且传导电流。结果，在之前的交流线路电压VAC101的正半周期期间存储在存储电容器C4232两端的能量可以通过辅助电容器C6234、检测电容器C7和电阻器R2放电，如由在时间点t2和t4之间从信号电平VA减小到信号电平VB的波形304所示。在线路周期的负半周期期间当存储在存储电容器C4232中的能量被转移到辅助电容器C6和检测电容器C7时，节点N2处的电压VN2可以增加，如由在时间t2和t3之间从信号电平VD增加到信号电平VC的波形306所示。如先前所提到的，齐纳部件VR1可以将电压箝位在相对于参考接地148的某一电平处。在一个实施例中，信号电平VC可以代表箝位电平。这样，节点N2处的电压VN2在线路周期的负半周期期间达到箝位信号电平之后可以保持不变。即，波形306可以从信号电平VD增加到信号电平VC直到时间点t3并且可以在时间点t3和t4之间保持恒定。
具有指示器开关的整流器230可以被配置成使得在正常运行期间节点N2处的电压VN2总是大于检测阈值(例如，信号电平VD大于检测阈值)。换言之，在正常运行期间节点N2处的电压VN2和晶体管Q1236的源极端子处的电压之间的差可以总是小于晶体管Q1236的阈值电压(并且因此，晶体管Q1236可以处于断开状态)。通过与节点N2相关联的RC时间常量(例如，电阻器R2和检测电容器C7的值)可以至少部分地确定信号电平VD。
图4示出例示了在故障条件期间具有指示器开关的整流器230的运行的示例波形400。波形402可以代表示例线路电压VAC(例如，VAC101)，该线路电压VAC是具有周期TAC410的周期性正弦信号并且包括当其电压下降到零伏的时间段。故障条件可以对应于从功率转换系统100的输入移除交流线路电压VAC101或交流线路电压VAC101在输入阈值以下达长于阈值时间长度。当波形402被施加到具有指示器开关的整流器230的输入时，波形406可以代表节点N2处的示例信号VN2。
在时间点t0和t2之间的时间可以代表在波形402为正时(例如，在时间点t1处)当发生故障条件时具有指示器开关的整流器230的运行。如所示，波形406可以在时间点t0和t1之间在电压窗VWIN之内变化。在时间点t1处，波形402下降到零伏并且保持在那个电平直到时间点t2。这可以对应于在时间点t1和t2之间从具有指示器开关的整流器230的输入移除交流线路电压VAC101。这可以使得节点N2处的电压VN2继续减小到检测阈值以下，如通过减小到检测阈值电平VTH以下的波形406所示。
在时间点t3和t5之间的时间可以代表在波形402为负时(例如，在时间点t4处)在发生故障条件时具有指示器开关的整流器230的运行。如所示，波形406可以在时间点t3和t4之间在电压窗VWIN之内变化。在时间点t4处，波形402下降到零伏并且保持在那个电平直到时间点t5。这可以对应于在时间点t4和t5之间从具有指示器开关的整流器230的输入移除交流线路电压VAC101。这可以使得节点N2处的电压VN2继续减小到检测阈值以下，如由减小到检测阈值电平VTH以下的波形406所示。
在图4中所示的两个实施例中，当节点N2处的电压VN2在检测阈值VTH以上时，晶体管Q1236可以保持处于断开状态。结果，检测端子156处的指示器信号可以被保持恒定在高值处。当节点N2处的电压VN2减小到检测阈值VTH以下时，晶体管Q1236可以开始传导电流，从而驱动指示器信号下降到参考接地148。以此方式，具有指示器开关的整流器230可以向控制器150指示交流线路电压VAC101中发生故障条件(例如，交流线路电压VAC101已经被移除或已经减小到输入阈值以下长达大于阈值时间长度)。
图5是一个示意性电路图500，例示了可以用于实施具有指示器开关的整流器130的另一个示例的具有指示器开关的整流器530。具有指示器开关的整流器530的部件可以被耦合并且可以以类似于图2中的具有指示器开关的整流器230的那些方式起作用。然而，高阻抗电路中的存储电容器C4532的位置和二极管D1的位置可以被切换成使得存储电容器C4532可以在交流线路电压VAC101为负的时间的至少一部分期间通过交流线路电压VAC101充电并且可以在交流线路电压VAC101为正的时间的至少一部分期间通过辅助电容器C6534、检测电容器C7和电阻器R2放电。结果，辅助电容器C6534和检测电容器C7可以在交流线路电压VAC101的正半周期的至少一部分期间被充电并且可以在交流线路电压VAC101的负半周期期间通过电阻器R1和R2被放电。晶体管Q1536可以被耦合到检测电容器C7(在节点N2处)并且可以以类似于上文关于晶体管Q1236所描述的方式起作用。
对本发明的所示出的实施例的以上描述，包括摘要中描述的内容，并不旨在是穷举性的或限于所公开的确切形式。尽管出于例示目的在本文中描述了本发明的具体实施方案和实施例，但是在不偏离本发明的较宽泛的精神和范围的前提下，多种等同改型都是可能的。实际上，应理解具体示例的电压、电流、频率、功率范围值、时间等是出于解释目的被提供的，且根据本发明的教导，在其它实施方案和实施例中也可以使用其他值。
得益于上文的详细描述，可以对本发明的实施例做出这些改型。在下面的权利要求中使用的术语不应被解释为将本发明限制到说明书和权利要求书中所公开的具体实施方案。相反，本发明的范围将完全由下面的权利要求确定，所述权利要求应根据既定的权利要求解释原则而被解释。因此本说明书和附图将被认为是示例性的而不是限制性的。

Claims (26)

1.一种整流器电路，包括：
一个输入，待被耦合以接收交流(ac)输入电压；
一个全波桥式整流器，被耦合到所述输入并且被配置为将所述交流输入电压整流以输出经整流的交流输入电压；
一个高阻抗电路，包括被耦合到所述输入的一个阻抗元件，其中所述阻抗元件被配置为在所述交流输入电压的第一半周期的至少一部分期间通过所述交流输入电压被充电；
一个检测电容器，被耦合以在所述交流输入电压的第二半周期的至少一部分期间通过所述阻抗元件被充电；
一个晶体管，被耦合到所述检测电容器并且被配置为基于所述检测电容器两端的电压在接通状态和断开状态之间切换以生成代表所述交流输入电压中的故障条件的指示器信号；以及
一个辅助电路，被耦合在所述高阻抗电路和所述检测电容器之间，其中所述辅助电路被配置为在所述交流输入电压的第一半周期的至少一部分期间阻止电流从所述阻抗元件传导到所述检测电容器，并且其中所述辅助电路被配置为在所述交流输入电压的第二半周期的至少一部分期间允许电流从所述阻抗元件传导到所述检测电容器。
2.根据权利要求1所述的整流器电路，其中所述晶体管被配置为响应于所述检测电容器两端的电压减小到一个检测阈值电压以下而切换到接通状态。
3.根据权利要求2所述的整流器电路，其中所述检测电容器被配置为当所述交流输入电压具有的电压大于或等于输入阈值电压时并且当所述交流输入电压被耦合到所述输入时，将所述检测电容器两端的电压维持在所述检测阈值电压处或所述检测阈值电压以上。
4.根据权利要求2所述的整流器电路，其中所述检测电容器被配置为响应于从所述输入移除所述交流输入电压或响应于所述交流输入电压具有的电压小于输入阀值电压而允许所述检测电容器两端的电压减小到所述检测阈值电压以下。
5.根据权利要求1所述的整流器电路，其中所述晶体管被耦合到一个功率转换器的一个控制器的一个端子，并且其中所述指示器信号包括在所述控制器的所述端子处的电压。
6.根据权利要求5所述的整流器电路，其中所述控制器的所述端子包括一个旁路端子，并且其中所述晶体管被配置为响应于所述检测电容器两端的电压减小到一个检测阈值电压以下而通过切换到接通状态以减小在所述旁路端子处的电压。
7.根据权利要求1所述的整流器电路，其中所述阻抗元件包括电容器，并且其中所述电容器的电容小于所述检测电容器的电容。
8.根据权利要求1所述的整流器电路，其中所述交流输入电压的第一半周期包括所述交流输入电压的一个正半周期，并且其中所述交流输入电压的第二半周期包括所述交流输入电压的一个负半周期。
9.根据权利要求1所述的整流器电路，其中所述交流输入电压的第一半周期包括所述交流输入电压的一个负半周期，并且其中所述交流输入电压的第二半周期包括所述交流输入电压的一个正半周期。
10.一种功率转换系统，包括：
一个输入，待被耦合以接收交流(ac)输入电压；
一个整流器电路，被耦合到所述输入，所述整流器电路包括：
一个全波桥式整流器，被耦合到所述输入并且被配置为将所述交流输入电压整流以输出经整流的交流输入电压；
一个高阻抗电路，包括被耦合到所述输入的一个阻抗元件，其中所述阻抗元件被配置为在所述交流输入电压的第一半周期的至少一部分期间通过所述交流输入电压被充电；
一个检测电容器，被耦合以在所述交流输入电压的第二半周期的至少一部分期间通过所述阻抗元件被充电；
一个晶体管，被耦合到所述检测电容器并且被配置为基于所述检测电容器两端的电压在接通状态和断开状态之间切换以生成代表所述交流输入电压中的故障条件的指示器信号；以及
一个辅助电路，被耦合在所述高阻抗电路和所述检测电容器之间，其中所述辅助电路被配置为在所述交流输入电压的第一半周期的至少一部分期间阻止电流从所述阻抗元件传导到所述检测电容器，并且其中所述辅助电路被配置为在所述交流输入电压的第二半周期的至少一部分期间允许电流从所述阻抗元件传导到所述检测电容器；
一个功率转换器，被耦合以从所述全波桥式整流器接收经整流的交流输入电压；以及
一个控制器，被耦合以从所述晶体管接收所述指示器信号，其中所述控制器被配置为至少部分地基于所述指示器信号控制所述功率转换器。
11.根据权利要求10所述的功率转换系统，其中所述晶体管被配置为响应于所述检测电容器两端的电压减小到检测阈值电压以下来切换到所述接通状态。
12.根据权利要求11所述的功率转换系统，其中所述检测电容器被配置为当所述交流输入电压具有的电压大于或等于输入阈值电压时并且当所述交流输入电压被耦合到所述输入时，将所述检测电容器两端的电压维持在所述检测阈值电压处或所述检测阈值电压以上。
13.根据权利要求11所述的功率转换系统，其中所述检测电容器被配置为响应于从所述输入移除所述交流输入电压或响应于所述交流输入电压具有的电压小于输入阀值电压而允许所述检测电容器两端的电压减小到所述检测阈值电压以下。
14.根据权利要求10所述的功率转换系统，其中所述晶体管被耦合到所述控制器的一个旁路端子，并且其中所述晶体管被配置为响应于所述检测电容器两端的电压减小到检测阈值电压以下而通过切换到所述接通状态来减小所述旁路端子处的电压。
15.根据权利要求10所述的功率转换系统，其中所述阻抗元件包括电容器，并且其中所述电容器的电容小于所述检测电容器的电容。
16.根据权利要求10所述的功率转换系统，其中所述交流输入电压的第一半周期包括所述交流输入电压的一个正半周期，并且其中所述交流输入电压的第二半周期包括所述交流输入电压的一个负半周期。
17.根据权利要求10所述的功率转换系统，其中所述交流输入电压的第一半周期包括所述交流输入电压的一个负半周期，并且其中所述交流输入电压的第二半周期包括所述交流输入电压的一个正半周期。
18.根据权利要求10所述的功率转换系统，还包括一个滤波器，所述滤波器耦合在所述输入和所述整流器电路之间。
19.一种用于在交流(ac)到直流(dc)功率转换系统中使用的电路，所述电路包括：
一个阻抗元件，被耦合到所述电路的一个输入的两端以在交流电压的第一半周期的至少一部分期间存储来自所述输入的两端的交流电压的能量；
一个全波桥式整流器，被耦合到所述输入并且被配置为将所述交流电压整流以输出经整流的交流电压；
一个检测电路系统，被耦合在所述阻抗元件和所述电路的一个输出端子之间，所述检测电路系统包括：
一个检测电容器，被耦合以在所述交流电压的第二半周期的至少一部分期间通过存储在所述阻抗元件上的能量被充电；以及
一个半导体开关，被耦合在所述检测电容器和所述输出端子之间并且被配置为响应于所述检测电容器两端的电压来在接通状态和断开状态之间切换，其中所述半导体开关的切换调整所述输出端子处的信号电平；以及
一个辅助电路，被耦合在所述阻抗元件和所述检测电容器之间，其中所述辅助电路被配置为在所述交流电压的第一半周期的至少一部分期间阻止能量从所述阻抗元件传递到所述检测电容器，并且其中所述辅助电路被配置为在所述交流电压的第二半周期的至少一部分期间允许能量从所述阻抗元件传递到所述检测电容器。
20.根据权利要求19所述的电路，其中所述半导体开关被配置为响应于所述检测电容器两端的电压减小到一个检测阈值电压以下而切换到所述接通状态。
21.根据权利要求20所述的电路，其中所述检测电容器被配置为当所述交流电压具有的电压大于或等于输入阈值电压时并且当所述交流电压被耦合到所述输入时，将所述检测电容器两端的电压维持在所述检测阈值电压处或所述检测阈值电压以上。
22.根据权利要求20所述的电路，其中所述检测电容器被配置为响应于从所述输入移除所述交流电压或响应于所述交流电压具有的电压小于输入阀值电压长达一个预值时间长度而允许所述检测电容器两端的电压减小到所述检测阈值电压以下。
23.根据权利要求19所述的电路，其中所述半导体开关被配置为响应于所述检测电容器两端的电压减小到一个检测阈值电压以下而通过切换到所述接通状态来减小信号电平。
24.根据权利要求19所述的电路，其中所述阻抗元件包括电容器，并且其中所述电容器的电容小于所述检测电容器的电容。
25.根据权利要求19所述的电路，其中所述交流电压的第一半周期包括所述交流电压的一个正半周期，并且其中所述交流电压的第二半周期包括所述交流电压的一个负半周期。
26.根据权利要求19所述的电路，其中所述半导体开关是MOSFET。
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