具体实施方式

出于简洁和说明性目的，本文主要参考其示范实施例来描述本发明的原理。但是，本领域技术人员将容易地认识到，相同的原理可等效地应用于所有类型的交流电源故障检监测装置和/或交流电源故障检监测方法，并且可以在其中实施这些相同的原理，以及任何此类变化不背离本专利申请的真实精神和范围。而且，在下文描述中，参考了附图，这些附图图示特定的示范实施例。在不背离本发明的精神和范围的前提下可以对这些实施例进行电、机械、逻辑和结构上的更改。此外，虽然本发明的特征是结合若干实施/实施例的仅其中之一来公开的，但是如针对任何给定或可识别的功能可能是期望和/或有利的，可以将此特征与其他实施/实施例的一个或多个其他特征进行组合。因此，下文描述不应视为在限制意义上的，并且本发明的范围由所附权利要求及其等效物来定义。

尽管阐述本发明的广义范围的数值范围和参数是适合的，但是特定示例中阐述的数值是尽可能精确地进行报告的。然而，任何数值固有地包括因其相应测试测量中常见的标准离差必然导致的某些误差。而且，本文公开的所有范围应理解为涵盖其中包括的任何以及所有子范围。在被使用的情况下，术语“第一”、“第二”等不一定表示任何顺序或优先级关系，而是可以用于更将元件、时间、信号等各种对象清晰地进行彼此区分。

附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或者在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或者在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

图1所示为按照本发明一实施例的交流电源故障检监测装置的结构示意图；图2所示图1所示实施例的交流电源故障检监测装置在交流电源未发生掉电故障的情况下的检测原理示意图；图3所示图1所示实施例的交流电源故障检监测装置在交流电源发生掉电故障的情况下的检测原理示意图。以下结合图1至图3示例地说明本公开一实施例的交流电源故障检监测装置及其监测原理。

如图1所示，交流电源故障检监测装置（以下简称为“监测装置”）主要地包括对应于交流电源90而设置的光耦检测电路10、以及对应于光耦检测电路10而设置的故障监测模块30。故障监测模块30具体可以通过例如MCU实现，但是应当理解，其也可以通过其他各种类型的控制器、微处理器等实现。被监测的交流电源90可以是具有例如如图2所示的交流波形，其具有过零点以及如图2所示的对应每个过零点的（T₂-T₁）的过零区段，交流波形例如可以但不限于是正玄波形，交流电源90的具体波形、频率、电压大小等不是限制性的。

在一实施例中，光耦检测电路10包括第一光耦110和第二光耦120，它们相互反向地从交流电源90接入交流信号，光耦110或120也可以称为光耦合器或光电耦合器。具体地，第一光耦110和第二光耦120可以分别采用完全相同的器件；第一光耦110和第二光耦120相互反向的并行设置在交流电源90的零线和火线之间，例如第一光耦110的正负输入端（例如对应发光器件的一端）分别接零线和火线、第二光耦120的正负输入端分别接火线和零线。

具体如图1所示，第一光耦110的对应发光器件的一端的输入回路上，可以设置二极管D₁₁和电阻R₁₁,第二光耦120的对应发光器件的一端的输入回路上，可以设置二极管D₂₁和电阻R₂₁,二极管D₁₁和二极管D₂₁也是相互反向地布置；第一光耦110和第二光耦120的输出端可以分别独立地设置并独立输出相应的电信号；对应第一光耦110的输出端布置低压电源V_CC和分压电阻R₁₂，第一光耦110的输入端的发光器件导通时，第一光耦110的输出端可以生成并输出高电平信号（例如如图2所示的脉冲方波信号3011），第一光耦110的输入端的发光器件关断时，第一光耦110的输出端将输出低电平信号或0电平信号；对应第二光耦120的输出端布置低压电源V_CC和分压电阻R₂₂，第二光耦120的输入端的发光器件导通时，第二光耦120的输出端可以生成并输出高电平信号（例如如图2所示的脉冲方波信号3021，第二光耦120的输入端的发光器件关断时，第二光耦120的输出端将输出低电平信号或0电平信号。

故障监测模块30可以与光耦检测电路10的第一光耦110和第二光耦120的输出端耦接以接收其输出信号来判断交流电源90是否发生掉电故障。如图1所示，第一光耦110的输出端直接耦接至故障监测模块30的其中一输入端口301（例如引脚PIN301），第二光耦120的输出端直接耦接至故障监测模块30的又一输入端口302（例如引脚PIN302）。因此，第一光耦110和第二光耦120的输出端都可以不经由例如电容来与故障监测模块30连接，其输出信号可以快速响应地输入至故障监测模块30。

参见图2，在交流电源90从正方向经由过零点向相反的负方向正常变换过程中（也即没发生掉电故障），鉴于第一光耦110的开启电压要求，第一光耦110会在对应早于过零点T₀之前的第一时间点T₁因交流电源90的电压下降导致被关断或截止而输出第一信号3011b（例如第一信号3011b为脉冲方波信号3011的下降沿3011b）；同样，鉴于第一光耦110的开启电压要求，第二光耦120会在对应晚于过零点T₀之后的第二时间点T₂因交流电源90的电压上升导致被导通而输出第二信号3021a（例如第二信号3021b为脉冲方波信号3021的上升沿3021a）。由于第一光耦110的开启电压通常相对交流电源90非常低，因此，（T₂-T₁）的过零区段的时间间隙通常非常短，例如2ms左右，即T₂-T₀=1ms，T₀-T₁=1ms。对应第一时间点T₁和第二时间点T₂之间的时间段可以定义未间隙时段T_2-1，其例如可以为2ms。

将理解，在交流电源90从负方向经由过零点向正方向正常变换过程中，第二光耦120将输出类似于第一光耦110的第一信号，即下降沿3021b，第一光耦110将输出类似于第二光耦110的第二信号，即上升沿3011a。

参见图3，在交流电源90发生掉电故障（例如在正向阶段的T₁₀时间点发生掉电故障）的情况下，第一光耦110因掉电导致被关断而输出第一信号3011b（例如第一信号3011b为脉冲方波信号3011’的下降沿3011b）。将理解，在交流电源90 在负向阶段发生掉电故障的情况下，第二光耦120同样会因掉电导致被关断而输出下降沿信号。

继续参见图1，故障监测模块30 被配置为利用第一光耦110的正常关断和第二光耦120的正常导通之间的间隙时段T_2-1来判断掉电故障是否发生。

在一实施例中，故障监测模块30 被配置为：响应于第一信号3011b的接收（例如接收如图1所示的下降沿3011b或如图2所示的下降沿3011b）被触发开始计时以至于在计时大于或等于间隙时段T_2-1的第三时间点T₃（如图3所示）采集第二光耦120的输出信号，以及基于该采集到的输出信号与第二信号3021a或第二信号3021a对应导致的电平（例如低电平或0电平）的比较结果来确定交流电源990是否发生掉电故障，其中，间隙时段T_2-1 对应于第二时间点T₂减去第一时间点T₁的时间长度，也即，间隙时段T_2-1对应等于交流电源90处于正常情况下的时间点T₂与T₁的时间间隙。

通过以上计时，可以实现按预定延时进行所述采集，在图3中，该预定延时具体体现为第三时间点T₃与第一信号3011b的接收时间点（例如T₁或T₁₀）之间的时间间隙，其可以等于间隙时段T_2-1，也可以稍微大于间隙时段T_2-1，例如比间隙时段T_2-1大至多不超过1ms。

在一实施例中，故障监测模块30可以被配置为：响应于第一信号3011b的接收被触发开始计时以至于在计时等于间隙时段T_2-1的第三时间点T₃采集第二光耦120的输出信号（如图3所示），在该采集到的输出信号不同于第二信号3021a时（例如采集到的输出信号不是上升沿信号），确定第一信号3011b的接收是因交流电源90在发生掉电故障而导致的，从而确定交流电源90在如图3所示的时间点T₁₀发生了掉电故障；在该采集到的输出信号基本与第二信号3021a相同时（例如采集到的输出信号是上升沿信号），确定第一信号3011b的接收是因交流电源90在过零时间段内正常变换而导致的（如图2所示），从而确定交流电源90未发生掉电故障。

在又一实施例中，故障监测模块30可以被配置为：响应于第一信号3011b的接收被触发开始计时以至于在计时大于间隙时段T_2-1的第三时间点T₃采集第二光耦120的输出信号，例如间隙时段T_2-1等于2ms的情况下，从时间点T₁₀或T₁延迟3ms后进行采集；在该采集到的输出信号不同于第二信号3021a对应导致的电平时（例如采集到的输出信号不是高电平），确定第一信号3011b的接收是因交流电源90在发生掉电故障而导致的，从而确定交流电源90在如图3所示的时间点T₁₀发生了掉电故障；在该采集到的输出信号基本与第二信号3021a对应导致的电平相同时（例如采集到的输出信号是高电平信号），确定第一信号3011b的接收是因交流电源90在过零时间段内正常变换而导致的（如图2所示），从而确定交流电源90未发生掉电故障。其中，第三时间点T₃可以相对时间点T₁或T₁₀延时大于间隙时段T_2-1但大的程度不超过1毫秒的时间点，示例地，如果间隙时段T_2-1等于2ms，那么第三时间点T₃可以相对接收第一信号3011b的时间点T₁或T₁₀延时2.5ms至3ms。

继续参见图1，故障监测模块30包括计时单元310、故障判断单元320，还可以包括输出单元330；其中，计时单元310例如可以通过计时器实现，其用于记录所第一时间点T₁和第二时间点 T₂ ，以及在响应于如图2或如图3所示的第一信号3011b的接收而被触发进行计时，例如完成延时2ms或延时3ms的计时功能；故障判断单元320可以在计时大于或等于间隙时段T_2-1的第三时间点T₃采集第二光耦120的输出信号，以及基于该采集到的输出信号与第二信号3021a或第二信号3021a对应导致的电平（例如上升沿导致的高电平或下降沿导致的低）的比较结果来确定交流电源90是否发生掉电故障；输出单元330可以在确定交流电源90发生掉电故障的情况下生成并输出相应的表示掉电故障已发生的信号，该信号可以被故障监测模块30输出至相应的模块或部件来告知该掉电故障的发生。

在又一实施例中，故障监测模块30通过另一种方式利用对应第一时间点T₁和所述第二时间点T₂之间的间隙时段T_2-1来判断交流电源90是否发生掉电故障。其中，故障监测模块30可以被配置为：响应于第一信号3011b的接收被触发开始计时并在响应于第二信号3021a的接收而停止该计时，如果在计时的预定时间段内未接收到第二信号3021a或者因未接收到第二信号3021a而导致计时溢出所述预定时间段，则确定交流电源90发生掉电故障，如果该计时被停止且由此获得的计时时段基本等于间隙时段T_2-1，确定交流电源90未发生所述掉电故障；其中，预定时间段可以预先地根据已知的间隙时段T_2-1来确定并可以预先设置在故障监测模块30中，所述预定时间段可以等于间隙时段T_2-1，或者也可以稍微大于间隙时段T_2-1，例如，该预定时间段比间隙时段T_2-1大至多1毫秒，这有利于提高掉电故障检测的快速性。

在该实施例中，故障监测模块30的计时单元310可以响应于所述第一信号3011b的接收被触发开始计时并在响应于第二信号3021a的接收而停止该计时，故障判断单元320被配置为：如果在计时的预定时间段内未接收到第二信号3021a或者因未接收到所述第二信号3021a而导致计时溢出预定时间段，则确定交流电源90发生掉电故障，如果该计时被停止且由此获得的计时时段基本等于间隙时段T_2-1，确定交流电源90未发生所述掉电故障。

以下结合图1至图3简单说明图1所示交流电源故障检测装置的基本工作原理。在交流电源90（例如220V交流市电）未掉电时，如图2所示，引脚301对应的脉冲方波3011的下降沿3011b产生、计时单元310从时间点T₁被触发开始计时，交流市电过零后，引脚302对应的脉冲方波3021的上升沿3021a产生，在时间点T₂计时元310停止计时，计时时段等于间隙时段T_2-1，可以确定交流电源90未发生掉电故障；在交流电源90掉电时，如图3所示，引脚301对应的脉冲方波3011’的下降沿3011b产生、计时单元310从时间点T₁₀被触发开始计时，，计时单元310由于将不能接收到类似如图2所示的上升沿3021a，计时单元310的计时将溢出预定时间段（或因该溢出而产生计时停止），则可以确定交流电源90发生如图3所示的掉电故障。

以上实施例的交流电源故障检测装置利用间隙时段T_2-1基本可以判断交流电源90是否发生掉电故障，不需要进行过多的信号处理，例如不依赖于电容整流，关于间隙时段T_2-1的计时响应速度快，因此，可以快速有效地在线检测出交流电源的掉电故障。

在一实施例中，故障监测模块30的输入端口不经由电容元件地与光耦检测电路10的第一光耦110和第二光耦120的输出端直接耦接，避免了电容延迟，故障检测速度快。

需要理解的是，第一光耦110及其相应的配置与第二光耦120及其相应的配置可以进行彼此对换，相应地，故障监测模块30的配置也可以进行适用性地调整。

以上例子主要说明了本发明的交流电源故障检监测装置。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。