過零檢測簡介

過零檢測電路在電子產(chǎn)品中是常見的電路，常用來測量關(guān)于 AC 電源零點(diǎn)、電源頻率和相關(guān)相角等參數(shù)。主要應(yīng)用于對 AC 電源類參數(shù)之測量和控制的產(chǎn)品中，其中典型應(yīng)用有：電源開關(guān)時序控制 (比如馬達(dá)控制、照明、加熱器等控制)、電功率和功率因素調(diào)整、相線控制等產(chǎn)品，特別在家電領(lǐng)域得到更廣泛地應(yīng)用。過零檢測的作用為，當(dāng)電網(wǎng)電壓經(jīng)過正弦波的零點(diǎn)時，電路會產(chǎn)生一個脈沖信號給到單片機(jī)的中斷口，然后單片機(jī)做相應(yīng)的處理。

如上圖，交流電每經(jīng)過零點(diǎn)，過零檢測電路都會產(chǎn)生一個脈沖。

應(yīng)用場合：

1. 在一些需要給馬達(dá)類器具調(diào)功調(diào)速的場合，單片機(jī)中斷口通過檢測過零信號，能識別到電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)，通過調(diào)整可控硅導(dǎo)通角的大小，從而來調(diào)整馬達(dá)的速度?，F(xiàn)實(shí)中通過調(diào)整可控硅的導(dǎo)通角來調(diào)速的例子很多，常見的吊扇就是通過調(diào)整可控硅導(dǎo)通角來調(diào)速的。但吊扇一般使用的是阻容的方式來調(diào)整可控硅的導(dǎo)通角，而并不是使用過零信號。

2. 在某些使用可控硅做為負(fù)載控制開關(guān)的場合，需要控制可控硅在交流電的過零點(diǎn)開通，這樣能防止可控硅開通時電流尖峰過大，這樣對減少可控硅開通時的應(yīng)力以及EMC都有好處。

3. 某些需要檢測電網(wǎng)頻率的場合，可以使用單片機(jī)的內(nèi)振來計(jì)數(shù)單位時間內(nèi)中斷口檢測到的過零信號數(shù)量來判斷電網(wǎng)頻率，因?yàn)?0HZ和60HZ的電網(wǎng)，單位時間內(nèi)AC電源過零點(diǎn)的數(shù)量是不同的。

4. 在某些需要精確計(jì)時的場合，利用過零信號不失為一個好方法，前提是硬件和軟件的濾波要處理好，如果處理的好，計(jì)時的精度會比單片機(jī)內(nèi)振的精度要高，在一些對成本要求高的場合，避免了使用外部晶振，減少成本。當(dāng)然前提是電路中本來已有過零檢測電路。接著來說怎么實(shí)現(xiàn)通過過零信號計(jì)時的，例如按上面第3點(diǎn)描述的，在判斷了電網(wǎng)頻率后，可使用過零信號計(jì)數(shù)的方式來計(jì)時，假設(shè)當(dāng)前電網(wǎng)頻率為50HZ,每當(dāng)中斷口檢測計(jì)數(shù)到50個下降沿的過零信號，即為1秒，如此計(jì)數(shù)，用來計(jì)時。

5. 可通過過零信號檢測來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)掉電保護(hù)，如中斷口在規(guī)定的時間內(nèi)未檢測到過零信號，單片機(jī)即判定為設(shè)備掉電，單片機(jī)立即將需要保存的重要數(shù)據(jù)存入存儲器中，這要求單片機(jī)的Vcc供電電容要足夠大，以給單片機(jī)足夠的時間往存儲器中寫入保存數(shù)據(jù)。當(dāng)然系統(tǒng)掉電保護(hù)有很多種方案，這只是其中一種，現(xiàn)在很多單片機(jī)都支持低電壓檢測LVD功能，如下圖：

具體過零檢測電路方案：

常見方案有隔離和非隔離兩種，先講非隔離。

R8為限流電阻，D3的作用是交流電負(fù)半周時，防止Q1的發(fā)射結(jié)反向擊穿，D3將發(fā)射結(jié)反向電壓鉗位為0.7V

R2和R7為限流電阻，R12的作用為分壓電阻，交流電負(fù)半周時，將Q3發(fā)射結(jié)反向電壓限制在安全值以下，保護(hù)Q3

通過鉗位二極管產(chǎn)生過零脈沖信號

方案3 過零信號波形

過零信號被鉗位為最高峰值為5.6V，最低峰值為-0.6V的方波。

以下是隔離方案

光耦隔離方案，D7作用為保護(hù)光耦，防止光耦內(nèi)部發(fā)光管反向擊穿，R17和C3組成濾波電路，使過零信號更干凈

變壓器隔離方案

以上是我總結(jié)的部分常用過零檢測電路方案

審核編輯：湯梓紅