在有可控硅應(yīng)用的電路中，攻城獅們往往遇到各種各樣的問題，可控硅開通電流尖峰過大，整機(jī)EMI難整改……如果電路中有了過零檢測電路，可控硅過零開通，這些問題就能迎刃而解。另外，在移相調(diào)光，調(diào)速，調(diào)功率時(shí)，AC 過零點(diǎn)可以作為脈寬控制的參考點(diǎn)。因此過零檢測有著廣泛的應(yīng)用。

看似簡單的過零檢測線路，有時(shí)卻也會(huì)困擾我們攻城獅們，過零檢測完全采集不到信號(hào)？過零信號(hào)不準(zhǔn)？本文將為您解開迷惑!

半波整流過零分析

過零信號(hào)一般用NPN三極管來檢測，當(dāng)AC電壓過零時(shí)，三極管基極電壓低于0.7V，三極管截止，從而集電極為高電平，MCU檢測到上升沿即為過零信號(hào)。

在小家電應(yīng)用中，很多情況下輸入用半波整流，為了過Surge，二極管的耐壓往往選取比較大，一般用兩顆二極管1N4007串聯(lián)，串聯(lián)常用如下兩種電路結(jié)構(gòu)，第一種N和GND直接相連，第二種N和GND有二極管隔開，兩種結(jié)構(gòu)對過零檢測是否成功有著很大關(guān)系。

圖1

圖21.N和GND直接相連在BUCK電路中的應(yīng)用

此種電路結(jié)構(gòu)N和過零檢測的地GND相連，任何時(shí)候，L對GND（N）都是AC輸入電壓。對于過零檢測線路，在正半周，三級管導(dǎo)通，Vzc為低電平；在負(fù)半周，三極管Vbe被鉗位在-0.7V，處于截止?fàn)顟B(tài)，Vzc為高電平。過零檢測線路在整個(gè)交流周期內(nèi)都能夠準(zhǔn)確的檢測到輸入交流電壓，因此過零檢測OK。

下圖為實(shí)測波形：兩種波形分別為Vac和Vzc。

2.N和GND二極管隔開在BUCK電路中的應(yīng)用

此種情況下，N和GND被D2隔開，因?yàn)檩斎?a target="_blank">電解電容的儲(chǔ)能原因，D1 D2不是一直導(dǎo)通。當(dāng)D1,D2導(dǎo)通，即AC對輸入電解電容充電時(shí)，L對GND電壓為確定值，在D1,D2截止時(shí)，L 對GND電壓為不定狀態(tài)，所以三極管的基極檢測不到準(zhǔn)確的過零電壓信號(hào)，過零信號(hào)檢測FAIL。

下圖為實(shí)測波形：兩種波形分別為Vac和Vzc。

因此，在有過零檢測的線路且輸入為半波整流時(shí),需采用N和GND直接相連，避免被二極管隔開，這樣過零檢測電路才能夠準(zhǔn)確的檢測到交流電壓，過零信號(hào)才能夠準(zhǔn)確。

全波整流過零分析

當(dāng)整流電路為橋式全波整流時(shí)， N和GND沒有直接相連，被整流橋二極管隔開，只有橋式整流二極管導(dǎo)通時(shí)，L/N對于GND電壓才是確定狀態(tài)，其他截止期間電壓都為不定狀態(tài)，那么橋式整流如何檢測過零信號(hào)呢？

方法1：整流橋和輸入電容之間增加二極管

加了二極管D17后，過零檢測采樣點(diǎn)被D17和輸入電解電容隔開，過零采樣的電壓對于GND為饅頭波，可以準(zhǔn)確的檢測過零信號(hào)，過零檢測OK。

下圖為實(shí)測波形：兩種波形分別為Vac和Vzc。

方法2：采用兩顆二極管采樣

上述電路可以準(zhǔn)確的檢測過零信號(hào)，但是在較大功率電路中，D17的損耗會(huì)較大，會(huì)降低整個(gè)系統(tǒng)的效率。那怎么樣提高效率呢？可以用下面的電路。

此種電路在輸入的正負(fù)半周，輸入對GND都不會(huì)出現(xiàn)不定電壓狀態(tài)，可以很好的檢測過零信號(hào)，過零檢測OK。

以下為實(shí)測波形：

方法3：采用光耦采樣

此種電路用在需要AC交流輸入和MCU電氣隔離的系統(tǒng)中，用光耦采樣過零信號(hào)。可以很好的采集過零信號(hào)，過零檢測OK。

下圖為實(shí)測波形：

此種電路結(jié)構(gòu)需要注意R4電阻的取值，R4電阻過大，光耦開啟延時(shí)，會(huì)影響過零采集精度；電阻過小時(shí)，待機(jī)功耗又會(huì)過高，所以需要折中考慮取值。待機(jī)要求較高時(shí)，光耦可以選擇高CTR系列，從而增大R4電阻，減小待機(jī)損耗。

從上面的分析和實(shí)測結(jié)果可以看出，要能夠正確的檢測過零信號(hào)，在整個(gè)輸入交流周期內(nèi)，過零檢測電路采集輸入電壓都要為確定狀態(tài)，避免出現(xiàn)上述的不定電壓狀態(tài)，一旦出現(xiàn)不定電壓狀態(tài)，過零檢測Fail。過零信號(hào)的元器件的參數(shù)選取還影響待機(jī)功耗和采樣精度等性能，因此需綜合考慮。