单火线电子开关和负载特性检测和控制方法

摘要

一种单火线电子开关和负载特性检测和控制方法，单火线电子开关包括开关执行装置和电流电压过零检测模块，其为电压过零检测和电流过零检测的共用模块；还包括电流采样电阻；所述电流采样电阻和开关执行装置串联后，再与电流电压过零检测模块并联后，连接负载接入单火线电网络。该单火线电子开关的负载特性检测和控制方法，具体步骤为：负载关闭时过零输出信号的是电压过零信号，负载导通时过零输出信号的是电流过零信号；负载关闭时，检测交流电周期；电子开关在电压过零时导通；开关关断和导通前后，通过检测前后两个上升沿或下降沿的间隔，进而得出过零输出信号的过零波形的相位差；并根据过零波形的相位差判定负载种类。

权利要求

1.一种单火线电子开关，包括开关执行装置和控制装置，其特征在于：还包括电流电压过零检测模块，其为电压过零检测和电流过零检测的共用模块；单火线电子开关还包括电流采样电阻；所述电流采样电阻和开关执行装置串联后，再与电流电压过零检测模块并联后，连接负载后接入交流电网；所述控制装置根据电流电压过零检测模块的过零输出信号，采用前切相和/或后切相控制。

2.如权利要求1所述的单火线电子开关，其特征在于，所述电流电压过零检测模块在负载关闭时输出的信号是电压过零信号，负载导通时输出的信号是电流过零信号。

3.一种用于如权利要求1所述的单火线电子开关的负载特性检测和控制方法，其特征在于，包括以下步骤：断开开关执行装置，关闭负载，检测交流电周期；

在电压过零时，闭合开关执行装置，导通单火线电子开关；

在所述单火线电子开关关断和导通前后，所述电流电压过零检测模块通过检测前后两个上升沿或下降沿的间隔，进而得出过零输出信号的过零波形的相位差；

并根据过零波形的相位差判定负载种类。

4.如权利要求3所述的单火线电子开关负载特性检测和控制方法，其特征在于，根据过零波形的相位差判定负载种类，具体判断方法为：若流经负载的电流滞后负载两端电压0-

90°，则负载为感性负载；若流经负载的电流超前负载两端电压0-90°，则负载为容性负载；

若流经负载的电流与负载两端电压同相位，则负载为阻性负载。

5.如权利要求3所述的单火线电子开关负载特性检测和控制方法，其特征在于：所述检测过零输出信号的过零波形的相位差，在开关导通的多个周期后再进行检测。

6.如权利要求3-5任意一项所述的单火线电子开关负载特性检测和控制方法，其特征在于，检测交流电周期和前后两个上升沿或下降沿的间隔，具体包括以下步骤：

1)断开开关执行装置，关闭负载；

2)检测过零输出信号，并通过检测连续两个上升沿或下降沿的间隔，得到交流电周期T；

3)检测上升沿或下降沿，同时闭合开关执行装置，打开负载，此时的时间记为T0；

4)延时n个周期，n＝0,1,2…；延时后的时间记为T1；

5)负载接通后，检测下一个上升沿或下降沿，时间值记为T2；

6)计算开关执行装置闭合前后两个上升沿或下降沿的间隔ΔT＝T2–T1。

7.如权利要求3-5任意一项所述的单火线电子开关负载特性检测和控制方法，其特征在于：检测出负载的负载特性后，如果判定负载为容性，用后切相方法控制；如果判定为感性负载，用前切相方法控制；对于阻性负载，用前切相和/或后切相方法控制。

8.如权利要求6所述的单火线电子开关负载特性检测和控制方法，其特征在于：延时的周期数n的最佳取值范围为0-100的整数，对应延时时间为0-2秒。

9.如权利要求6所述的单火线电子开关负载特性检测和控制方法，其特征在于：还包括通过时间窗口滤波，判断过零输出信号是否有效。

10.如权利要求9所述的单火线电子开关负载特性检测和控制方法，其特征在于，通过时间窗口滤波，判断过零输出信号是否有效，具体包括以下步骤：

1)检测过零输出信号上升沿或下降沿，此时的时间记为T3；

2)检测下一个过零输出信号上升沿或下降沿，此时的时间记为T4；

3)判断T4-T3是否满足：阈值4

4)如果满足阈值，则过零输出信号有效，将T4赋值给T3；如果不满足阈值，则过零输出信号无效，返回3)检测过零输出信号上升沿或下降沿；

5)等待下一个周期，从2)开始重复执行。

11.如权利要求10所述的单火线电子开关负载特性检测和控制方法，其特征在于：阈值

4的范围为0到0.1*T，阈值5的范围为0.9*T到T。

12.如权利要求6所述的单火线电子开关负载特性检测和控制方法，其特征在于：还包括在单火线电子导通后，检测电压过零信号，以确保单火线电子开关基于稳定的电压过零信号导通或关断。

13.如权利要求12所述的单火线电子开关负载特性检测和控制方法，其特征在于，在单火线电子导通后，检测电压过零信号的具体步骤为：

1)检测过零检测的上升沿或下降沿，将该时刻设为Tzx；

2)判断ΔT是否大于等于T/2；

3)如果ΔT≥T/2:电压过零点Tzvx＝Tzx+T/2-ΔT；

4)如果ΔT

5)等待下一个周期，从1)开始重复执行。

14.如权利要求3所述的单火线电子开关负载特性检测和控制方法，其特征在于，当过零输出信号太弱或过零输出信号丢失时，进一步通过以下步骤再生过零信号：

1)从周期开始的时间，等待1个周期T+1个延迟时间Td；判断是否检测到有效的过零检测信号；

2)如果检测到有效的过零信号，则返回：过零时间点为本次检测到的过零时间点，并从步骤1)重新开始执行；

3)如果没有检测到有效的过零信号，则返回：过零时间点即为上一次的过零时间点加1个周期，并从步骤1)重新开始执行。

15.如权利要求14所述的单火线电子开关负载特性检测和控制方法，其特征在于：延迟时间Td的范围为0-0.1*T。

说明书

单火线电子开关和负载特性检测和控制方法

技术领域

[0001] 本发明属于低压电器技术领域，具体涉及一种电子开关，尤其涉及一种单火线电子开关、单火线电子调光器(电子开关的一种)的电路结构，以及负载特性检测和控制方法。

背景技术

[0002] 1.过零检测在使用继电器的开关，特别是零火线开关中的作用

[0003] 目前采用继电器作为执行机构的电子开关，对于大功率负载特别是容性负载和感性负载，因其冲击电流大，如果未做过零开关，继电器触点容易打火，拉弧，导致触点发热、粘连，继电器寿命不长。

[0004] 有些电子开关做了电压过零检测，未做电流过零检测，在电压过零点导通,电压过零点关断.该方式用于阻性负载没问题,但是对于容性或感性负载，因电流相位超前或滞后于电压相位，且其功率因数越小，相位差越大，因此在继电器在电压过零时动作，流经继电器的电流并未过零，还存在电流，因此继电器只做电压过零动作处理并不能减缓触点拉弧。如果电流相位差为90度，电压过零点反而是电流最大点，更加剧了触点拉弧现象，反而降低了继电器寿命。

[0005] 有的电子开关有做电压和电流过零检测，可通过电压过零和电流过零的相位差，判定负载是感性、容性或阻性。

[0006] 图1所示为现有零火线电子开关内的一种电压电流过零检测电路。电压过零检测电路和电流过零检测电路为独立的两部分电路。电压过零检测电路的输入接到火线(Live)和零线(Neutral)，输出电压过零检测信号ZX_V；电流过零检测电路包含电流过零检测模块和电流采样电阻RS，RS与负载RL串联，流过RS的电流与流过负载RL电流相等。电流过零检测模块的输入端接电流采样电阻的两端，输出电流过零检测信号ZX_C。

[0007] 这种电子开关通过分别检测电压过零信号ZX_V和电流过零信号ZX_C,控制继电器在电压过零信号ZX_V过零点吸合，再控制继电器在电流过零信号ZX_C过零点释放。如此，继电器吸合瞬间没有电压，不会有冲击电流；继电器释放瞬间没有电流，不会有反向冲击电压。因此无论继电器吸合还是释放，都不会出现拉弧，可显著延长继电器寿命。

[0008] 2.单火线开关过零检测及负载自动适应

[0009] 现有单火线开关采用MOS管，可控硅等功率开关控制每周期通断，通过每周期关断功率开关来获取电源，主要拓扑结构如图2A-2C所示，其中图2A为采用MOS管的单火线开关，图2B采用双向可控硅的单火线开关，图2C采用2个可控硅的单火线开关；

[0010] 图中，RL为负载，SW在单火线开关中主要为继电器，也有很多单火线开关没有SW；Q1，Q2主要为MOS管；Q3为双向可控硅；Q4和Q5为2个反向并联的可控硅。

[0011] 负载为电容性负载时，流经电容的电流由关系式I＝C·du/dt决定。如果采用后切相方式，由于在电压较高情况下开关导通，电容在导通瞬间电压不能突变，因此电容有较大的冲击电流，容易引起开关发热或损坏。

[0012] 如果负载为电感性负载时，开关断开时电感产生的反向电压由关系式U＝L·di/dt决定。如果采用前切相方式，由于开关断开时还有电流，电感在开关断开时会有反向电压尖峰，容易引起电路损坏。

[0013] 因此，为提高负载适应性，需要检测负载特性为感性还是容性，或者是阻性，从而选择采用前切相方式或采用后切相方式。

[0014] 单火线开关在检测负载特性时存在困难：由于单火线开关是接在图2中负载和火线之间，而不是直接接在交流电源两端，因此在继电器导通的情况下只能检测电流过零，不能检测电压过零，因此无法通过过零信号得到负载电流与电压的相位关系。

[0015] 现有技术中的问题和缺陷

[0016] 目前这类电子开关，特别是零火线开关，电压过零检测和电流过零检测采用分别独立的电路，电路复杂。

[0017] 现有单火线开关在继电器导通的情况下只能检测电流过零，不能检测电压过零。本发明所采用的方法可以在单火线开关中不仅能检测电流过零，还可以检测电压过零。

[0018] 现有技术中，电流过零检测电路需要增加RS采样电阻，电路复杂，并且在电流较大时功耗较大。本发明利用半导体开关或继电器等器件的内阻，可以省去采样电阻，减小电路复杂度，并降低功耗。

[0019] 对于现有检测负载特性的方法主要有几种，具体分析如下：

[0020] 1)外加一个电压同步信号，使用AD检测电流或采用电流过零检测电路，得到电压和电流相位关系。该方式需要外加电压同步信号，电路和接线比较复杂；如果使用AD检测电流的方式得到过零信号，需要采样较多的点，占用单片机资源。

[0021] 2)不检测负载特性，直接采用PWM方式控制，调节PWM占空比可以控制负载电压。该方式同样存在电容性负载冲击电流大，电感性负载冲击电压大的问题。

[0022] 3)利用电感的反向电压特性，通过检测反向压降来检测是否为电感负载。例如，中国专利CN101371622B及CN101405923B采用该方法，通过检测反向压降来检测是否为电感负载，从而自动选择采用前切相方式还是后切相方式工作。该方法所需要的电路包括滤波器，峰值检测器，比较器，信号发生器，累加器，电路较复杂，而本方法不需要专门的信号发生器来检测电感负载，电路更加简单。

[0023] 4)现有技术中还提供了一些方法如下：例如，中国专利申请CN102687380A只是界定了调光器的最大亮度和最小亮度，并不能根据负载为阻性或容性或感性自动调整切相方式，并且由于可控硅只能采用后切相方式，因此并没有解决电容性负载冲击电流大的问题。台湾专利TW200806084A用于降低调光器接电感负载时的电压尖峰，可以检测电流过零，但是不能检测电压过零，并不能解决电容性负载冲击电流大的问题。

发明内容

[0024] 本发明针对现有技术中单火线开关在检测负载特性时存在的困难和缺点，本发明提供一个过零检测装置实现电压过零和电流过零检测，该电路简单，成本低。

[0025] 本发明的一个方面，提供一种单火线电子开关，包括开关执行装置和控制装置，还包括电流电压过零检测模块，其为电压过零检测和电流过零检测的共用模块；单火线电子开关还包括电流采样电阻；所述电流采样电阻和开关执行装置串联后，再与电流电压过零检测模块并联后，连接负载后接入交流电网；所述控制装置根据电流电压过零检测模块的过零输出信号，采用前切相和/或后切相控制。所述交流电网即110V或220V的市电。

[0026] 根据本发明的最佳实施例，所述电流电压过零检测模块在负载关闭时输出的信号是电压过零信号，负载导通时输出的信号是电流过零信号。

[0027] 本发明的另一方面，提供一种单火线电子开关负载特性检测和控制方法包括以下步骤：负载关闭时，检测交流电周期；电子开关在电压过零时导通；开关关断和导通前后，通过检测前后两个上升沿或下降沿的间隔，进而得出过零输出信号的过零波形的相位差；并根据过零波形的相位差判定负载种类。

[0028] 根据本发明的最佳实施例，根据过零波形的相位差判定负载种类，具体判断方法为：若流经负载的电流滞后负载两端电压0-90°，则负载为感性负载；若流经负载的电流超前负载两端电压0-90°，则负载为容性负载；若流经负载的电流与负载两端电压同相位，则负载为阻性负载。

[0029] 根据本发明的最佳实施例，所述检测过零输出信号的过零波形的相位差，在开关导通的多个周期后再进行检测。

[0030] 根据本发明的最佳实施例，检测交流电周期和前后两个上升沿或下降沿的间隔，具体包括以下步骤：1)断开开关执行装置，关闭负载；2)检测过零输出信号，并通过检测连续两个上升沿或下降沿的间隔，得到交流电周期T；3)检测上升沿或下降沿，同时闭合开关执行装置，打开负载，此时的时间记为T0；4)延时n个周期，n＝0,1,2…；延时后的时间记为T1；5)负载接通后，检测下一个上升沿或下降沿，时间值记为T2；6)计算开关执行装置闭合前后两个上升沿或下降沿的间隔ΔT＝T2–T1。

[0031] 根据本发明的最佳实施例，检测出负载的负载特性后，如果判定负载为容性，用后切相方法控制；如果判定为感性负载，用前切相方法控制；对于阻性负载，用前切相和/或后切相方法控制。

[0032] 延时的周期数n的最佳取值范围为0-100的整数，对应延时时间为0-2秒。

[0033] 根据本发明的最佳实施例，还包括通过时间窗口滤波，判断过零输出信号是否有效。具体包括以下步骤：1)检测过零输出信号上升沿或下降沿，此时的时间记为T3；2)检测下一个过零输出信号上升沿或下降沿，此时的时间记为T4；3)判断T4-T3是否满足：阈值4

[0034] 其中，阈值4的范围为0到0.1*T，阈值5的范围为0.9*T到T。

[0035] 根据本发明的最佳实施例，还包括在单火线电子导通后，检测电压过零信号，以确保单火线电子开关基于稳定的电压过零信号导通或关断。具体步骤为：1)检测过零检测的上升沿或下降沿，将该时刻设为Tzx；2)判断ΔT是否大于等于T/2；3)如果ΔT≥T/2:电压过零点Tzvx＝Tzx+T/2-ΔT；4)如果ΔT

[0036] 根据本发明的最佳实施例，当过零输出信号太弱或过零输出信号丢失时，进一步通过以下步骤再生过零信号：1)从周期开始的时间，等待1个周期T+1个延迟时间Td；判断是否检测到有效的过零检测信号；2)如果检测到有效的过零信号，则返回：过零时间点为本次检测到的过零时间点，并从步骤1)重新开始执行；3)如果没有检测到有效的过零信号，则返回：过零时间点即为上一次的过零时间点加1个周期，并从步骤1)重新开始执行。

[0037] 延迟时间Td的范围为0-0.1*T。

附图说明

[0038] 图1为现有零火线电子开关内的一种电压电流过零检测电路；

[0039] 图2A-2C为单火线开关主要拓扑结构；其中图2A为采用MOS管的单火线开关，图2B采用双向可控硅的单火线开关，图2C采用2个可控硅的单火线开关；

[0040] 图3为本发明的单火线电子开关原理框图；

[0041] 图4为本发明的单火线电子开关一最佳实施例电路图；

[0042] 图5为本发明的单火线电子开关最佳实施例的过零电路图；

[0043] 图6为感性负载波形图；

[0044] 图7为容性负载波形图；

[0045] 图8为检测T和ΔT流程图；

[0046] 图9为负载特性判断及负载自适应控制流程图；

[0047] 图10为时间窗口滤波方法流程图；

[0048] 图11为电压过零时间点计算方法流程图；

[0049] 图12为获取最接近当前时间的电压过零信号流程图；

[0050] 图13为过零信号再生流程图；

[0051] 图14A为前切相示意图，图14B为后切相示意图。

具体实施方式

[0052] 以下参考附图，给出了本发明的可选实施方式的具体描述。

[0053] 1.过零检测装置

[0054] 图3为本发明的单火线电子开关总体构成框图。其中，RL为负载；RS为电流采样电阻；SW为开关执行装置；电压电流过零检测模块是电压过零检测和电流过零检测的共用模块。

[0055] 如图中所示，RL可以是纯阻性的白炽灯、电热丝、地暖等；也可以是感性的电动机、电风扇、自镇流荧光灯等；也可以是容性的荧光灯、CFL、LED、电子变压器低压卤素灯等。ZX为输出过零信号。

[0056] 开关执行装置SW可以是继电器，MOS管等，也可以是继电器和MOS管的串联。RS可以是小阻值的电流采样电阻，MOS管的导通电阻、继电器的接触电阻等。

[0057] 控制电路根据电流电压过零检测模块的过零输出信号，采用前切相和/或后切相控制。

[0058] 图4为本发明的一个最佳实施例，其中Q1，Q2为MOS管；MOS驱动电路可以是三级管分立元件或MOS驱动芯片；继电器驱动电路同样可以是三级管分立元件或H桥驱动芯片；继电器K1可以是普通常开继电器或磁保持继电器。Q1、Q2的导通电阻和K1的接触电阻构成采样电阻，相当于图3的RS；Q1，Q2和K1共同构成开关，相当于图3的SW；单片机，MOS驱动电路，继电器驱动电路构成控制电路。单片机根据电压及电流过零检测电路输出的过零信号，通过继电器驱动电路控制继电器吸合和关断，通过MOS驱动电路控制MOS工作在前切相模式和后切相模式。

[0059] 图5所示为本发明的另一个最佳实施例。其中，R1、R2是阻值远大于RL的电阻，提高输入阻抗。RS是阻值很小的电流采样电阻，与负载RL串联，RS两端的电压可反映负载RL电流的大小。U2为比较器。C3、C4与R1、R2组成低通滤波电路。D5、D6、D7、D8是二极管，将输入电压钳位在±0.7V以内以保护运算放大器。Vref为比较参考电压，ZX为输出过零信号。

[0060] 图6和图7为本发明的波形图。当SW未闭合时，由于R1、R2远大于RL，U2检测的是负载RL两端的电压过零，其输出为ZX_V，如图6-7所示，在交流电压正半周输出高电平，在交流电压负半周输出低电平。

[0061] 当SW闭合时，由于RS值远小于RL，交流电压降几乎都在RL上，RS实际是电流采样电阻，RS上的电压变化可反映RL上电流的变化。此时U2检测的是流经RL上的电流过零，在RL电流正半周输出高电平，在RL负半周输出低电平。

[0062] 即，SW闭合前后，ZX信号输出的分别是负载RL上的电压过零波形和流经负载RL的电流过零波形。

[0063] 对于负载RL，当RL为感性特性时，流经RL的电流滞后RL两端电压0-90°；当RL为容性特性时，流经RL的电流超前RL两端电压0-90°；当RL为阻性特性时，流经RL的电流与RL两端电压同相位。

[0064] 这样只需在电压过零的上升沿(或下降沿)处闭合SW，并检测下一个上升沿(或下降沿)，得到两个上升沿(或下降沿)的时间差ΔT，即可根据ΔT值的大小计算出负载RL的电流超前或滞后电压的相位，从而推算出负载RL为阻性，容性，或感性。

[0065] 根据交流电源的周期性可知，ΔT的检测除了开关导通的第一个周期检测，也可以跳过n个周期再检测。跳过n个周期再检测有助于避免灯具在刚启动一段时间内不够稳定影响检测结果。

[0066] 2.检测交流电周期T和两个上升沿(或下降沿)的时间差ΔT的方法。

[0067] 图8是本发明的检测周期T和ΔT的方法流程图。

[0068] 本发明检测交流电周期T和ΔT流程图操作步骤如下：

[0069] 1)断开开关执行装置，关闭负载。

[0070] 2)检测ZX信号，并通过检测连续两个上升沿(或下降沿)的间隔，得到交流电周期T。

[0071] 3)检测上升沿(或下降沿)，同时闭合开关执行装置，负载导通，此时的时间记为T0。

[0072] 4)延时n个周期，n＝0,1,2…。延时后的时间记为T1。

[0073] 5)负载导通后，检测下一个上升沿(或下降沿)，此时的时间值记为T2。

[0074] 6)计算开关执行装置闭合前后两个上升沿(或下降沿)的间隔ΔT＝T2–T1，此时间即为电压过零和电流过零的时间差。

[0075] 7)进一步的，延时的周期n可以是0，表示不延时，在开关导通后的第一个周期就开始计算ΔT，且有T1＝T0，ΔT＝T2–T0。

[0076] 8)进一步的，考虑检测的快速性，延时的周期数n的取值范围为0-100的整数，延时时间为0-2秒。

[0077] 3.负载特性判断方法及负载自适应控制方法

[0078] 图9是本发明负载特性判断及负载自适应控制的流程图(其中检测T和ΔT的方法参照图8的流程和前面的详细步骤描述)。

[0079] 负载特性判断及负载自适应控制的流程说明如下，：

[0080] 1)判断如果ΔT在阈值1范围内，则判定负载RL为感性，采用前切相控制方式。

[0081] 2)判断如果ΔT在阈值2范围内，则判定负载RL为容性，采用后切相控制方式。

[0082] 3)判断如果ΔT在阈值3范围内，则判定负载RL为阻性，采用前切相或后切相控制方式。

[0083] 4)进一步的，作为一个实施例，阈值1可以是0.1*T≤ΔT≤0.25*T，负载RL为感性。

[0084] 5)阈值2可以是0.75*T≤ΔT＜0.9*T，负载RL为容性。

[0085] 6)阈值3可以是0≤ΔT≤0.1*T或0.9*T≤ΔT＜T，负载RL为阻性。

[0086] 在本发明的一个实施例中，即使ΔT不在阈值3的范围内，也不在上述阈值1和阈值2任何一个阈值范围之内，则负载RL也为阻性。

[0087] 4.时间窗口滤波方法

[0088] 进一步的，为防止外界干扰导致误将干扰信号检测为ZX信号，本发明采用时间窗口滤波方法，具体方法如图10(其中检测T和ΔT的方法参照图8的流程和相关步骤的详细描述)。

[0089] 流程图操作步骤说明如下：

[0090] 1)检测ZX信号上升沿(或下降沿)，此时的时间记为T3。

[0091] 2)检测下一个ZX信号上升沿(或下降沿)，此时的时间记为T4。

[0092] 3)判断T4-T3是否满足：阈值4

[0093] 4)如果满足阈值，ZX信号有效，将T4赋值给T3，并进行相应处理

[0094] 5)如果不满足阈值，ZX信号无效，返回2)检测ZX信号上升沿(或下降沿)[0095] 6)等待下一个周期，从2)开始重复执行。

[0096] 7)进一步的，作为一个实施例，阈值4的范围可以是0到0.1*T，阈值5的范围可以是0.9*T到T。

[0097] 5.电压过零检测方法

[0098] 在得到T和ΔT后，本发明采用图11方法得到电压过零时间点Tzvx(其中检测ΔT和T的方法参照图8的流程和相关步骤的详细描述)。

[0099] 电压过零时间点计算方法流程说明如下：

[0100] 1)检测过零信号上升沿(或下降沿)，将该时刻设为Tzx。

[0101] 2)通过Tzx计算电压过零时间点Tzvx＝Tzx+(1+n)*T/2-ΔT。其中n可以是0和任意正整数。

[0102] 3)等待下一个周期，从1)开始重复执行。

[0103] 特别的，作为一个实施例，可以使用图12的步骤得到最接近当前时间的电压过零时间(其中T和ΔT检测方法参照图8)。

[0104] 图12获取最接近当前时间的电压过零信号流程图，具体流程说明如下：

[0105] 1)检测过零信号上升沿(或下降沿)，将该时刻设为Tzx。

[0106] 2)判断ΔT是否大于等于T/2。

[0107] 3)如果ΔT≥T/2:Tzvx＝Tzx+T/2-ΔT。

[0108] 4)如果ΔT

[0109] 5)等待下一个周期，从1)开始重复执行。

[0110] 前面提到单火线开关的开关关断时为电压过零检测，导通时为电流过零检测。因此，如果负载电流与电压不同相位，则开关导通和关断时过零信号有可能突变。因此，如果设备采用过零信号作为控制基准，会因为开关导通和关断造成过零信号不稳定，过零信号不稳定会反过来影响到开关导通和关断周期不稳定，最终造成负载电压不稳定，或设备不能可靠取电。本发明通过检测电压过零信号，确保了功率开关基于电压过零信号开关，可以解决由于电子开关通断导致的过零信号不稳定的问题。

[0111] 6.过零信号再生方法

[0112] 进一步的，除了回路毛刺等干扰收到假的过零信号，还有可能因为信号太弱或受到干扰造成过零信号丢失，造成采用过零信号作基准的控制出现异常。本发明采用过零信号再生方法解决该问题。

[0113] 如图13所示为过零信号再生流程图(其中T和ΔT检测方法参照图8)。具体流程说明如下：

[0114] 1)检测过零信号上升沿(或下降沿)，将该时刻设为T5；

[0115] 2)等待(或定时)1个周期T+1个延迟时间Td；

[0116] 3)判断是否检测到有效的过零检测信号；

[0117] 4)如果检测到有效的过零信号，则返回信息：过零时间点即为本次检测到的过零时间点；并从步骤1)重新开始执行；

[0118] 5)如果没有检测到有效的过零信号，则返回：过零时间点＝上一次的过零时间点+1个周期，并从步骤1)重新开始执行。

[0119] 进一步的，作为一个实施例，Td的取值范围可以是0-0.1*T。

[0120] 根据上述检测方法检测出负载RL的负载特性后，可针对不同负载特性，做不同控制。对于半导体执行机构的电子开关或调光器，如果判定负载为容性，可用后切相方法；如果判定为感性负载，可用前切相方法；对于阻性负载，则可以前切相，也可以后切相。

[0121] 前切相是指，每个半周期过零时关闭一定时间后导通，如图14A所示。后切相则是指每半个周期过零时导通一定时间后关闭，如图14B所示。

[0122] 本发明的优点

[0123] 1、利用负载闭合前后电路拓扑的改变，自然形成了电压过零检测和电流过零检测模型，通过软件记录并检测开灯瞬间的过零点的相位偏移ΔT，并判断ΔT的值，从而判断出负载的类型。只用一套过零检测电路实现了电压过零检测和电流过零检测，简化了硬件设计复杂度,降低硬件成本。

[0124] 2、通过检测相位偏移ΔT，计算得到电压过零时间，实现了单火线开关的电压过零检测。

[0125] 3、根据检测出的不同负载特性，相应地采用不同的控制策略。

[0126] 4、采用窗口滤波方法和过零信号再生的方法，可提高过零检测的准确性。

[0127] 5、利用执行机构的器件(继电器、MOS管)本身导通电阻，形成采样电阻RS，完成负载闭合时的电流过零检测，可省略采样电阻，简化硬件设计复杂度，降低功耗。

[0128] 尽管为说明目的公开了本发明的较佳实施例和附图，但是熟悉本领域技术的人员，在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，可作各种替换、变化和润饰。因此，本发明不应局限于较佳实施例和附图所公开的内容，本发明的保护范围以所附的权利要求书所界定的范围为准。