[發明專利]測量高壓AC信號的方法以及電路

有效

• 申請號: 201110122671.1
• 申請日: 2011-05-12
• 公開（公告）號: CN102288802A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 巴勒特·伊恩;哈蘭德·韋爾;赫維茨·伊弗雷姆·大衛·喬納森
• 申請（專利權）人: 吉歌網絡有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R15/06
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 蔡曉紅;鄒秋菊

技術領域

本發明涉及測量高壓AC信號的方法及用于測量高壓AC信號的電壓測量電路。

背景技術

現有技術中通常采用電容分壓器電路來測量AC電壓。在這樣一個已知電路中，串聯在一起的第一、第二和和第三電容器構成電容器鏈，選擇電容器的電容值以將施加在電容器鏈上的AC電壓的電平降低到與低壓電子電路一致的最中心電容器(the?centre-most?capacitor)上的電壓電平。例如，低壓電子電路可包括模數轉換器和之后的數字處理電路。因此，第一至第三電容器的值例如被選擇為可將電容器鏈上的230Vrm電壓擺動降低到在最中心電容器上的大約3V的電壓擺動。

本發明人意識到用于測量AC電壓的電容分壓器電路中所存在的缺陷(當電容分壓器電路中的電容器構成印刷電路板的一部分時)。更具體地說，本發明人意識到當電容器的極板由印刷電路板的導電層定義、且電容器的電介質由印刷電路板的非導電部分所定義時所引發的缺陷。

因此，本發明的目的在于提供一種改進的測量高壓AC信號的方法，所使用的電壓測量電路包括電容分壓器電路，其中電容分壓器電路中的電容器構成印刷電路板的一部分。

本發明的另一目的在于提供一種改進的電壓測量電路，用于測量高壓AC信號，該電壓測量電路包括電容分壓器電路，其中電容分壓器電路中的電容器構成印刷電路板的一部分。

發明內容

本發明提供一種改進的測量高壓AC信號的方法，所使用的電壓測量電路包括電容分壓器電路和補償電路；

所述電容分壓器電路包括：第一和第二輸入端，以及第一、第二和第三電容器；所述第一電容器的第一極板電連接于所述第一輸入端，所述第一電容器的相對的第二極板電連接于所述第三電容器的第一極板，所述第二電容器的第一極板電連接于所述第二輸入端，所述第二電容器的相對的第二極板電連接于所述第三電容器的第二極板；所述第一、第二和第三電容器中的每一電容器的極板由印刷電路板的導電層定義，所述第一、第二和第三電容器中的每一電容器的電介質由印刷電路板的非導電部分定義；

所述補償電路具有可配置的轉移函數(transfer?function)并包括輸入端以及輸出端，其中所述輸入端電連接于所述第三電容器的第一和第二極板之間；

所述方法包括：

在所述電容分壓器電路的第一和第二輸入端之間施加已知電壓信號；

測量所述第三電容器的第一和第二極板之間的電壓；

確定轉移函數，用于改變所測量的電壓，使其符合于第三電容器的第一和第二極板之間基于第一、第二和第三電容器的相對的理想阻抗的期望電壓；

使用所確定的轉移函數配置所述補償電路；及

使用所述電壓測量電路測量高壓AC信號，使得所述補償電路根據所確定的轉移函數改變其輸入端所接收的電壓，并在其輸出端提供改變后的電壓。

在使用中，已知電壓信號被施加在電容分壓器電路的第一和第二輸入端，并測量第三電容器的第一和第二極板之間的電壓。將所測得的電壓與基于第一至第三電容器的相對的理想阻抗的期望電壓相比較，并根據該比較確定轉移函數。例如當在第一和第二輸入端施加230Vrm信號時，可能期望在第三電容器上獲得4V的信號。當第一和第二輸入端施加230Vrm信號時，可能在第三電容器上測得3.2V的信號。因此，可以確定轉移函數使得補償電路對其輸入端接收的電壓施加1.25的增益，以在其輸出端提供改變后的4V電壓。如上所提及，可以對第一至第三電容器的阻抗值進行選擇以實現期望的電壓分配。但是，印刷電路板制造過程中的許多變化中的一個或多個將導致第一至第三電容器的實際阻抗值偏離實現期望的電壓分配的理想值。這些變化與以下有關：用于定義電容器極板的金屬面積；用于定義電容器的電介質的印刷電路板的非導電部分的介電常數；用于定義電容器的電介質的印刷電路板的非導電部分的厚度。本發明人意識到這些變化很容易出現，例如，因為印刷電路板的制造包括在不同的階段形成電容器的電介質和極板對，要精確地匹配電容器的電介質和極板對是一個難題。另外，本發明人還意識到要控制印刷電路板的非導電部分的介電常數以使電容器與電容器之間精確匹配是困難的。

更具體地，所述方法包括依照單獨一個施加的已知電壓確定轉移函數，相應地測量第三電容器的第一和第二極板之間的電壓。這樣，轉移函數可用于單獨地對所測量的高壓AC信號施加增益。該單獨的一個施加的已知電壓可以是最大電壓或接近最大電壓，例如230Vrm。