少元件的零交叉檢測(cè)器用電量低

有很多電路展示了使用50Hz和60Hz電線的零交叉檢測(cè)器的工作原理。雖然電路有很多種，但是大多數(shù)都有不足之處。本例中展示的電路可使用少量的通用元件來(lái)提供更高的性能，且耗電量低。

在圖1所示電路的VO處產(chǎn)生了一段波形，其上升沿與線電壓VAC的零交叉點(diǎn)相一致。該電路很容易修改，這樣電路中就可以產(chǎn)生與VAC保持同步的下降沿波形。

該電路的運(yùn)作方式如下：在VAC的零交叉點(diǎn)上，通過(guò)電容器和HCPL-4701光耦合器LED的電流要滿足方程式1。方程式2是弧度每秒與赫茲之間的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換公式，也解釋了vi(t)的來(lái)歷。方程式3和4是方程式1的簡(jiǎn)式。因?yàn)橥ㄟ^(guò)LED的電壓接近于一個(gè)常量，該值在時(shí)間方面的變量趨近于0。

通過(guò)LED的電流峰值為電容器C的函數(shù)。C的取值需滿足以下條件：時(shí)間為起始時(shí)間(t=0)，滿足所給的最小供給電壓值，并且強(qiáng)度需要超過(guò)光耦合器的觸發(fā)閾值。在HCPL-4701中，IF(ON)=40μA。

二極管D1不僅允許電容器放電，而且還可阻止LED上的反向電壓。HCPL-4701的最大反向輸入電壓為2.5V。

當(dāng)ic(t)<0(圖2)時(shí)，電阻器R1在每個(gè)vi(t)循環(huán)的后段釋放出電容器中儲(chǔ)存的能量。R1的最大值受到以下因素的限制：電容器、供應(yīng)電壓峰值(VAC-PEAK)以及通過(guò)與AC電壓零交叉點(diǎn)(圖2)相關(guān)的LED電流上升沿的可接受最大時(shí)延。R1的最小值取決于R1中可允許的最大功耗([VAC-RMS]2/R1)，可依據(jù)實(shí)際情況取折中值。

表1展示了通過(guò)LED電流上升沿的時(shí)延(tDELAY)以及R1取三種不同值時(shí)所對(duì)應(yīng)的功耗。需要注意的是，與VAC零交叉點(diǎn)對(duì)應(yīng)的VO上升沿的時(shí)延必須包含光耦合器的傳播時(shí)延。HCPL-4701的傳播時(shí)延為70μs。[!--empirenews.page--]

基于上述信息，可以得到下列C與R1的實(shí)際取值：

VAC=230VRMS±20%(圖3)：C=0.5nF/400V(MKT-HQ370金屬化聚酯膜，MKT系列)，R1=560kΩ/0.25W，tDELAY=114μs(與VAC零交叉點(diǎn)相關(guān)的VO上升沿時(shí)延)，P≈100mW(AC線纜平均功率)。

VAC=115VRMS±20%(圖4)：C=1nF/200V，R1=220kΩ/0.25W，tDELAY=130μs(與VAC零交叉點(diǎn)相關(guān)的VO上升沿時(shí)延)，P≈65mW(AC線纜平均功率)。

80VRMS~280VRMS的運(yùn)行狀態(tài)下：C=1nF/400V,R1=330kΩ/0.25W。各個(gè)取值的經(jīng)驗(yàn)值為VAC=267VRMS、C1=1nF、R1=220kΩ(圖5)。

注意：在已通電設(shè)備上對(duì)該電路進(jìn)行臺(tái)架測(cè)試時(shí)，請(qǐng)絕對(duì)小心。在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)請(qǐng)遵循相關(guān)指南。