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过零检测电路是什么(透彻讲解小家电过零检测电路)

福瑞号2022-12-15 23:34:16问答百科103
透彻讲解小家电过零检测电路
作者:智诚电子
日期:于2021年3月24日
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在有可控硅应用的电路中,攻城狮们往往遇到各种各样的问题,可控硅开通电流尖峰过大,整 机EMI难整改……如果电路中有了过零检测电路,可控硅过零开通,这些问题就能迎刃而解。 另外,在移相调光,调速,调功率时,AC 过零点可以作为脉宽控制的参考点。因此过零检测 有着广泛的应用。
看似简单的过零检测线路,有时却也会困扰我们攻城狮们,过零检测完全采集不到信号?过零 信号不准?本文将为您解开迷惑!
一,半波整流过零分析
过零信号一般用NPN三极管来检测,当AC电压过零时,三极管基极电压低于0.7V,三极管截 止,从而集电极为高电平,MCU检测到上升沿即为过零信号。 在小家电应用中,很多情况下输入用半波整流,为了过Surge,二极管的耐压往往选取比较 大,一般用两颗二极管1N4007串联,串联常用如下两种电路结构,第一种N和GND直接相 连,第二种N和GND有二极管隔开,两种结构对过零检测是否成功有着很大关系。
过零检测电路是什么(透彻讲解小家电过零检测电路)-图1
1.N和GND直接相连在BUCK电路中的应用
过零检测电路是什么(透彻讲解小家电过零检测电路)-图2
此种电路结构N和过零检测的地GND相连,任何时候,L对GND(N)都是AC输入电压。对 于过零检测线路,在正半周,三极管导通,Vzc为低电平;在负半周,三极管Vbe被钳位 在-0.7V,处于截止状态,Vzc为高电平。过零检测线路在整个交流周期内都能够准确的检测 到输入交流电压,因此过零检测OK。
下图为实测波形:两种波形分别为Vac和Vzc。
过零检测电路是什么(透彻讲解小家电过零检测电路)-图3
2.N和GND二极管隔开在BUCK电路中的应用
过零检测电路是什么(透彻讲解小家电过零检测电路)-图4
此种情况下,N和GND被D2隔开,因为输入电解电容的储能原因,D1 D2不是一直导通。当 D1,D2导通,即AC对输入电解电容充电时,L对GND电压为确定值,在D1,D2截止时,L 对 GND电压为不定状态,所以三极管的基极检测不到准确的过零电压信号,过零信号检测 FAIL。
下图为实测波形:两种波形分别为Vac和Vzc。
过零检测电路是什么(透彻讲解小家电过零检测电路)-图5
因此,在有过零检测的线路且输入为半波整流时,需采用N和GND直接相连,避免被二极管隔 开,这样过零检测电路才能够准确的检测到交流电压,过零信号才能够准确。
全波整流过零分析
当整流电路为桥式全波整流时, N和GND没有直接相连,被整流桥二极管隔开,只有桥式整 流二极管导通时,L/N对于GND电压才是确定状态,其他截止期间电压都为不定状态,那么 桥式整流如何检测过零信号呢?
方法1:整流桥和输入电容之间增加二极管
过零检测电路是什么(透彻讲解小家电过零检测电路)-图6
加了二极管D17后,过零检测采样点被D17和输入电解电容隔开,过零采样的电压对于GND 为馒头波,可以准确的检测过零信号,过零检测OK。
下图为实测波形:两种波形分别为Vac和Vzc。
过零检测电路是什么(透彻讲解小家电过零检测电路)-图7
方法2:采用两颗二极管采样
上述电路可以准确的检测过零信号,但是在较大功率电路中,D17的损耗会较大,会降低整个 系统的效率。那怎么样提高效率呢?可以用下面的电路。 此种电路在输入的正负半周,输入对GND都不会出现不定电压状态,可以很好的检测过零信 号,过零检测OK。
过零检测电路是什么(透彻讲解小家电过零检测电路)-图8
以下为实测波形:
过零检测电路是什么(透彻讲解小家电过零检测电路)-图9
方法3:采用光耦采样
过零检测电路是什么(透彻讲解小家电过零检测电路)-图10
此种电路用在需要AC交流输入和MCU电气隔离的系统中,用光耦采样过零信号。可以很好的 采集过零信号,过零检测OK。
下图为实测波形:
过零检测电路是什么(透彻讲解小家电过零检测电路)-图11
此种电路结构需要注意R4电阻的取值,R4电阻过大,光耦开启延时,会影响过零采集精度; 电阻过小时,待机功耗又会过高,所以需要折中考虑取值。待机要求较高时,光耦可以选择高 CTR系列,从而增大R4电阻,减小待机损耗。

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