(电路设计)过零检测电路探讨.docx
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1、过零检测电路是一个常见的应用,其中运算放大器用作比较器。它常被用来 追踪正弦波形的变化,比如从正到负或从负到正的过零点电压的情况。它同样被 可被用作方波生成器。过零检测电路还有许多应用,比如标志信号发生器,相位 计和频率计等。过零检测电路可以用很多方法来设计,比如使用晶体管,使用运 算放大器或是光耦IC等。该文中我们将使用运算放大器来打造一个过零检测电 路,正如上面所说,此处的运算放大器用作比较器。过零检测电路的理想波形如下从上图中可以看出当正弦波形过零时,运算放大器会从正转负或是从负转 正。这就是过零检测器如何检测波形过零的。如你所见,输出波形为一个方波, 所以过零检测器也被成为方波生成电路
2、。所需元器件运算放大器(LM741)变压器(23OV到12V)9V电源电阻(10k 3)面包板导线示波器电路图230V电源给到一个12-0-12V的变压器,它的相位输出连接到运算放大器的 二号引脚,零线与电池的接地端短接。电池的征集引脚与运算放大器的第7号引 脚相连(VCc)。过零检测电路的原理在过零检测电路中,运算放大器的非反向引脚与地相连,从而作为参考电压, 而一个正弦波输入(Vin)则输入运算放大器的反向引脚,如电路图说是。随后 输入电压与参考电压作比较。此处可以使用大部分运算放大器的IC,这里我们 用的是LM741.现在,我们来考虑正弦波的正半轴。我们知道当非反向引脚端的电压要低于反向
3、 引脚时,运算放大器的输出为低或处于反向饱和状态。因此,我们会看到一个负 电压的波形。再来看正弦波的负半轴,非反向引脚(参考电压)的电压大于反向引脚(输 入电压),所以运算放大器的输出为高或正向饱和状态。因此,我们会看到一个 正电压的波形,如下图所示。使用光耦的过零检测电路我们上面提到设计过零检测电路有许多方式。以下电路中我们使用了光耦来 实现同样的过零检测电路。通过观察输出电压你可以发现每当输入交流波过零 时,输出波形为高。5个常用过零检测电路方案(有隔离和非隔离)过零检测电路在电子产品中是常见的电路,常用来测量关于AC电源零点、 电源频率和相关相角等参数。主要应用于对AC电源类参数之测量和
4、控制的产 品中,其中典型应用有:电源开关时序控制(比如马达控制、照明、加热器等控制)、电功率和功率 因素调整、相线控制等产品,特别在家电领域得到更广泛地应用。过零检测的作 用为,当电网电压经过正弦波的零点时,电路会产生一个脉冲信号给到单片机的 中断口,然后单片机做相应的处理。如上图,交流电每经过零点,过零检测电路都会产生一个脉冲。应用场合:1 .在一些需要给马达类器具调功调速的场合,单片机中断口通过检测过零 信号,能识别到电网电压的过零点,通过调整可控硅导通角的大小,从而来调整 马达的速度。现实中通过调整可控硅的导通角来调速的例子很多,常见的吊扇就 是通过调整可控硅导通角来调速的。但吊扇一般使
5、用的是阻容的方式来调整可控 硅的导通角,而并不是使用过零信号。2 .在某些使用可控硅做为负载控制开关的场合,需要控制可控硅在交流电 的过零点开通,这样能防止可控硅开通时电流尖峰过大,这样对减少可控硅开通 时的应力以及EMC都有好处。3 .某些需要检测电网频率的场合,可以使用单片机的内振来计数单位时间 内中断口检测到的过零信号数量来判断电网频率,因为50HZ和60HZ的电网, 单位时间内AC电源过零点的数量是不同的。4 .在某些需要精确计时的场合,利用过零信号不失为一个好方法,前提是 硬件和软件的滤波要处理好,如果处理的好,计时的精度会比单片机内振的精度 要高,在一些对成本要求高的场合,避免了使
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