監控交流線路的隔離電路

　圖1中的電路提供一個低成本的隔離交流線路監控器，它可測量交流線路電壓，并有其它獨特的能力。對電路的分析很簡單：當交流輸入V_IN對零線為正時，將其應用到由R₁、R₂、D₁及光耦合器IC₁的LED組成的網絡中。當電壓足夠高使齊納二極管D₁和光耦合器中二極管導通時，電流就會流經此網絡。二極管對的導通電壓為啟動電壓V_E。齊納二極管的反向擊穿電壓為47V，光耦合器的LED的正向電壓為1.2V，使啟動電壓達到48.2V。任何低于此值的電壓都會使光耦合器輸出升高。當電壓超過啟動電壓時，光耦合器中的晶體管飽和，將輸出拉低。輸出在輸入電壓降到啟動電壓之前繼續保持低值。

　　產生的輸出為一個有固定時間t_TOTAL的方波，它會根據輸入電壓高于啟動電壓的時間長短而改變。如果輸出的電壓從120V變化到到144V，產生的方波波形會加寬，如果電壓下降，脈沖寬度也減小。為了得到計算此電路的公式，可以將輸入波形視為余弦函數。由于在零時間處輸入電壓達到峰值，此時光耦合器電路導通，輸出電壓較低。輸出電壓保持低值，直到輸入電壓低于啟動電壓。下列公式可計算這種變化出現的時間：
　　　　　　V_E=V_IN×cos(2×p×f×t_ON).

　　由于余弦函數以零為對稱點，時間t_ON為輸出脈沖較高時的總時間的一半。由于微處理器定時器端口經常采集時間，最簡單的利用脈沖寬度計算輸入電壓的方法，是用總時間來替換導通時間，就可以解出公式，求得輸入電壓，其結果為所測量的光耦合器脈沖寬度輸出的函數。

　　可以用軟件或將脈沖寬度轉換為輸入電壓的查尋表來完成此公式。切記輸入電壓為峰值交流電壓，如果有必要，必須將其轉換成RMS值。由于輸出頻率與占空比無關，可將此電路用作時鐘線路。輸出為恒定的60Hz，可以用作計時。由于占空比沿時間偏移實際的零交叉，如果根據輸入電壓將此時間外插到零交叉，還能將其用作零交叉負載驅動。

　　在此電路中還要注意其他一些設計原則。當交流輸入變為負時，D₂保護光耦合器中的二極管。在某些情況下，由于流過網絡的反向漏電保證了LED不會超過其最大的反向電壓，所以光耦合器二極管不受任何影響。然而，采用對二極管進行旁路是對使用二極管的光耦合器電壓進行鉗位的最佳途徑。增加此二極管并非有利無害，雖然可將電路中靜態電流增加一倍以上，但由于將此電流施加到交流線路上，就要考慮輸入電路中的電阻的能量消耗及功耗。

　　如果需要更準確地估計輸入電壓，還有一些選項可提高電路的功能。這種變動的主要來源為齊納二極管電壓5%的容差。5%的電壓波動對輸入電壓大小的估計會形成較大的誤差。規定一個更精確的二極管或校定每個電路板（可應用一個已知的輸入電壓并將該值儲存在內存中作為固定校定），可提高該電路的整個精度。