Circuito de detección de cruce por cero y método para la detección de cruce por cero.

Un circuito de detección de cruce por cero, que comprende:

un comparador (207),

que está configurado para producir una señal de salida que es indicativa de eventos de cruce por cero en una forma de onda de corriente alterna (CA) de entrada; y

circuitería, que está configurada para alimentar al comparador (207) con primeras y segundas tensiones de carriles (Vcc; Vee), para aumentar progresivamente las tensiones de carriles durante intervalos de tiempo que se derivan de la forma de onda de CA de entrada a fin de alimentar el comparador con valores diana de las tensiones de carriles en proximidad de tiempo a los eventos de cruce por cero, aplicar tensiones de carriles progresivamente mayores al comparador solo en una proximidad de tiempo predefinida a los eventos de cruce por cero, y eliminar una o más de tensiones de carriles del comparador fuera de la proximidad de tiempo predefinida.

Circuito de detección de cruce por cero y método para la detección de cruce por cero

La presente invención se refiere en general a circuitos electrónicos, y en particular a métodos y dispositivos para la detección de cruce por cero.

La detección de los puntos de cruce por cero de formas de onda de corriente alterna (CA) que es útil en varias aplicaciones, tales como control de motores de CA, atenuadores basados en microprocesadores y Comunicaciones de línea de potencia (PLC). Diversas técnicas y diseños de circuitos para la detección de cruce por cero se conocen en la técnica. Por ejemplo, la Publicación de Solicitud de Patente WO 2010/118495 describe un circuito de detección de cruce por cero que incluye un comparador para detectar un cruce por cero de una forma de onda de corriente alterna en el que el carril de potencia se puede ajustar en función de la señal de entrada.

Por ejemplo, la Publicación de Solicitud de Patente de Estados Unidos 2008/0157822 describe un circuito de detección de puntos de cruce por cero que incluye una entrada de línea caliente, una entrada de línea neutra, una primera salida del punto de cruce por cero y un primer acoplador óptico. El primer acoplador óptico incluye un primer diodo emisor de luz (LED) y un primer transistor óptico. La entrada de línea caliente y entrada de línea neutra se conectan respectivamente a los dos terminales del primer LED. Un emisor del primer transistor óptico se conecta a tierra. Un colector del primer transistor óptico se conecta a un suministro de potencia de corriente continua (CC). El colector del primer transistor óptico se conecta también a la primera salida del punto de cruce por cero.

Como otro ejemplo, la Publicación de Solicitud de Patente de Estados Unidos 2011/0279163 describe un circuito detector de cruce de nivel de señal que incluye un aislador de CC y un circuito detector. El aislador de CC tiene al menos una primera entrada, que se puede operar para recibir una señal de CA de alta tensión, y al menos un primer condensador, una primera placa del primer condensador conectada eléctricamente a la primera entrada. El circuito detector se puede operar a una baja tensión y tiene al menos una primera entrada del detector, la primera entrada del detector conectada eléctricamente a una segunda placa del primer condensador, pudiendo el circuito detector de baja tensión operarse para proporcionar un cambio en la señal de salida en función de una señal de CA de alta tensión en la primera entrada que cruza un nivel de señal predeterminado. El detector de cruce del nivel de señal puede tener un solo extremo o ser diferencial.

La Publicación de Solicitud de Patente de Estados Unidos 2008/0309379 describe un circuito de cruce por cero que incluye un elemento de circuito de salida de señal para el registro de una señal claramente definida, y en una realización un elemento circuito de aislamiento que coopera con el elemento de salida de señal, y un elemento de circuito que induce retardo que coopera con el elemento de salida de señal para aplicar un retardo de tiempo sustancialmente constante a la señal. El elemento que induce retardo incluye un circuito de interruptor y un circuito de retardo. El circuito del interruptor inicia el tiempo de retardo mediante el circuito de retardo después de que se alcanza una tensión de activación. El circuito de retardo de tiempo se adapta de manera que el retardo de tiempo equivale a un periodo de tiempo requerido para que la tensión de activación cambie a cero con el fin de cruzar sustancialmente la tensión cero a medida que transcurre el retardo de tiempo.

La descripción anterior se presenta como una visión general de la técnica relacionada en este campo y no debe interpretarse como una admisión de que cualquier información que contiene constituye la técnica anterior contra la presente solicitud de patente.

Una realización que se describe en la presente memoria proporciona un circuito de detección de cruce por cero que incluye un comparador y la circuitería. El comparador se configura para producir una señal de salida que es indicativa de eventos de cruce por cero en una forma de onda de corriente alterna (CA) de entrada. La circuitería se configura para alimentar el comparador con la primera y segunda tensiones de carriles, y para aumentar progresivamente las tensiones de carriles durante intervalos de tiempo que se derivan de la forma de onda de CA de entrada, a fin de alimentar el comparador con valores diana de las tensiones de carriles en proximidad de tiempo a los eventos de cruce por cero.

En algunas realizaciones, la circuitería incluye una suministro de potencia a corto plazo para la producción de las tensiones de carriles, y un circuito de control que se configura para cargar el suministro de potencia a corto plazo durante los períodos de tiempo que preceden a los intervalos de tiempo respectivos, y para hacer que el suministro de potencia a corto plazo aumente las tensiones de carriles durante los intervalos de tiempo. En una realización, la circuitería se configura para consumir la energía del suministro de potencia a corto plazo después de los eventos de cruce por cero.

En una realización divulgada, la circuitería se configura para aplicar tensiones de carriles cada vez mayores al comparador solo en una proximidad de tiempo predefinida a los eventos de cruce por cero, y para eliminar una o más de tensiones de carriles del comparador fuera la proximidad de tiempo predefinida. En otra realización, la circuitería incluye un circuito de compensación, que se configura para compensar errores de temporización en la detección de los eventos de cruce por cero causados por las diferencias en la amplitud de la forma de onda de CA de entrada, mediante la corrección de la forma de onda de CA de entrada proporcionada al comparador.

En otra realización adicional, la circuitería incluye un limitador para proteger el comparador de amplitudes de la forma de onda de CA de entrada. En otra realización adicional, la circuitería incluye un opto-acoplador enganchado, y el comparador se configura para accionar el opto-acoplador enganchado con la señal de salida a fin de Indicar los eventos de cruce por cero.

Adicionalmente se proporciona, de acuerdo con una realización de la presente invención, un circuito de detección de cruce por cero que incluye un comparador y circuitería. El comparador se configura para producir una señal de salida que es indicativa de eventos de cruce por cero en una forma de onda de corriente alterna (CA) de entrada. La circuitería se configura para compensar un error en la detección de los eventos de cruce por cero causado por las diferencias en la amplitud de la forma de onda de CA de entrada, mediante la corrección de la forma de onda de CA de entrada proporcionada al comparador.

En algunas realizaciones, la circuitería se configura para corregir la forma de onda de CA de entrada proporcionada al comparador mediante la adición de una tensión de compensación a la forma de onda de CA de entrada que es proporcional a la amplitud de la forma de onda de CA de entrada. En un realización a modo de ejemplo, la circuitería se configura para cargar un condensador durante un semiciclo negativo de la forma de onda de CA de entrada, y para suministrar la tensión de compensación desde el condensador cargado.

En otra realización, la circuitería se configura para alimentar el comparador con la primera y segunda tensiones de carriles, y para aumentar progresivamente las tensiones de carriles durante intervalos de tiempo que se derivan de la forma de onda de CA de entrada, a fin de alimentar el comparador con valores diana de las tensiones de carriles en proximidad de tiempo a los eventos de cruce por cero. En una realización, la circuitería se configura para activar el comparador solo durante intervalos de tiempo predefinidos que preceden respectivos tiempos esperados de los eventos de cruce por cero.

En una realización divulgada, la circuitería incluye un limitador para proteger el comparador de amplitudes de la forma de onda de CA de entrada. En una realización, la circuitería incluye un opto-acoplador enganchado, y el comparador se configura para accionar el opto-acoplador enganchado con la señal de salida a fin de indicar los eventos de cruce por cero.

Se proporciona además allí, de acuerdo con una realización de la presente invención, un circuito de detección de cruce por cero que incluye un comparador y circuitería. El comparador se configura para producir una señal de salida que es indicativa de eventos de cruce por cero en una forma de onda de corriente alterna (CA) de entrada. La circuitería se configura para activar el comparador durante intervalos de tiempo que preceden respectivos... [Seguir leyendo]

1. Un circuito de detección de cruce por cero, que comprende:

un comparador (207), que está configurado para producir una señal de salida que es indicativa de eventos de cruce por cero en una forma de onda de corriente alterna (CA) de entrada; y

circuitería, que está configurada para alimentar al comparador (207) con primeras y segundas tensiones de carriles (Vcc; Vee), para aumentar progresivamente las tensiones de carriles durante intervalos de tiempo que se derivan de la forma de onda de CA de entrada a fin de alimentar el comparador con valores diana de las tensiones de carriles en proximidad de tiempo a los eventos de cruce por cero, aplicar tensiones de carriles progresivamente mayores al comparador solo en una proximidad de tiempo predefinida a los eventos de cruce por cero, y eliminar una o más de tensiones de carriles del comparador fuera de la proximidad de tiempo predefinida.

2. El circuito de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la circuitería comprende:

una suministro de potencia a corto plazo (205) para producir las tensiones de carriles (Vcci Vee) para su provisión al comparador (207); y

un circuito de control que está configurado para cargar el suministro de potencia a corto plazo (205) durante períodos de tiempo que preceden a los intervalos de tiempo respectivos, y hacer que el suministro de potencia a corto plazo aumente las tensiones de carriles (Vcc; Vee) durante los intervalos de tiempo.

3. El circuito de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la circuitería está configurada para consumir la energía del suministro de potencia a corto plazo después de los eventos de cruce por cero.

4. El circuito de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la circuitería comprende un circuito de compensación (204), que está configurado para compensar los errores de temporización en la detección de los eventos de cruce por cero causados por las diferencias en la amplitud de la forma de onda de CA de entrada, mediante la corrección de la forma de onda de CA de entrada proporcionada al comparador.

5. El circuito de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el circuito de compensación está configurado para corregir la forma de onda de CA de entrada proporcionada al comparador mediante la adición de una tensión de compensación a la forma de onda de CA de entrada que es proporcional a la amplitud de la forma de onda de CA de entrada.

6. El circuito de acuerdo con la reivindicación 5, en el que al circuito de compensación está configurado para cargar un condensador durante un semiciclo negativo de la forma de onda de CA de entrada y para suministrar tensión de compensación desde el condensador cargado.

7. El circuito de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la circuitería comprende un limitador (206) para proteger el comparador de las amplitudes de la forma de onda de CA de entrada.

8. El circuito de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la circuitería comprende un opto- acoplador enganchado (211), y en el que el comparador se configura para accionar el opto-acoplador enganchado con la señal de salida a fin de indicar los eventos de cruce por cero.

9. Un método para la detección de cruce por cero, que comprende:

operar un comparador (207) para producir una señal de salida que es indicativa de eventos de cruce por cero en

una forma de onda de corriente alterna (CA) de entrada;

alimentar el comparador con primeras y segundas tensiones de carriles; y

aumentar progresivamente las tensiones de carriles durante intervalos de tiempo que se derivan de la forma de onda de CA de entrada, a fin de alimentar el comparador con valores diana de las tensiones de carriles en proximidad de tiempo a los eventos de cruce por cero, en donde las tensiones de carriles progresivamente mayores se aplican al comparador solamente en una proximidad de tiempo predefinida a los eventos de cruce por cero, y una o más de las tensiones de carriles se eliminan del comparador fuera de la proximidad de tiempo predefinida.

10. El método de acuerdo con la reivindicación 9, y que comprende además la compensación de errores de temporización en la detección de los eventos de cruce por cero causados por las diferencias en la amplitud de la forma de onda de CA de entrada, mediante la corrección de la forma de onda de CA de entrada proporcionada al comparador.

11. Un dispositivo de comunicación de la línea de potencia que comprende: el circuito de detección de cruce por cero de acuerdo con la reivindicación 1, en el que se proporciona la forma de onda de corriente alterna (CA) de entrada en una red de la línea potencia, y un circuito de comunicación, que está configurado para intercambiar

señales de comunicación con un dispositivo de comunicación de línea de potencia remota a través de la red de línea de potencia, para recibir la señal de salida del detector de cruce por cero, y sincronizar las señales de comunicación utilizando los eventos de cruce por cero indicadas por la señal de salida.