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家電過零檢測怎么選?

芯朋微電子 ? 來源:YXQ ? 2019-06-26 10:55 ? 次閱讀

在有可控硅應用的電路中,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,在移相調光,調速,調功率時,AC 過零點可以作為脈寬控制的參考點。因此過零檢測有著廣泛的應用。

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

半波整流過零分析

過零信號一般用NPN三極管來檢測,當AC電壓過零時,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。

在小家電應用中,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構,第一種N和GND直接相連,第二種N和GND有二極管隔開,兩種結構對過零檢測是否成功有著很大關系。

圖1

圖21.N和GND直接相連在BUCK電路中的應用

此種電路結構N和過零檢測的地GND相連,任何時候,L對GND(N)都是AC輸入電壓。對于過零檢測線路,在正半周,三級管導通,Vzc為低電平;在負半周,三極管Vbe被鉗位在-0.7V,處于截止狀態(tài),Vzc為高電平。過零檢測線路在整個交流周期內都能夠準確的檢測到輸入交流電壓,因此過零檢測OK。

下圖為實測波形:兩種波形分別為Vac和Vzc。

2.N和GND二極管隔開在BUCK電路中的應用

此種情況下,N和GND被D2隔開,因為輸入電解電容的儲能原因,D1 D2不是一直導通。當D1,D2導通,即AC對輸入電解電容充電時,L對GND電壓為確定值,在D1,D2截止時,L 對GND電壓為不定狀態(tài),所以三極管的基極檢測不到準確的過零電壓信號,過零信號檢測FAIL。

下圖為實測波形: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,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確的檢測到交流電壓,過零信號才能夠準確。

全波整流過零分析

當整流電路為橋式全波整流時, 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通時,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,可以準確的檢測過零信號,過零檢測OK。

下圖為實測波形:兩種波形分別為Vac和Vzc。

方法2:采用兩顆二極管采樣

上述電路可以準確的檢測過零信號,但是在較大功率電路中,D17的損耗會較大,會降低整個系統(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半周,輸入對GND都不會出現(xiàn)不定電壓狀態(tài),可以很好的檢測過零信號,過零檢測OK。

以下為實測波形:

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。可以很好的采集過零信號,過零檢測OK。

下圖為實測波形:

此種電路結構需要注意R4電阻的取值,R4電阻過大,光耦開啟延時,會影響過零采集精度;電阻過小時,待機功耗又會過高,所以需要折中考慮取值。待機要求較高時,光耦可以選擇高CTR系列,從而增大R4電阻,減小待機損耗。

從上面的分析和實測結果可以看出,要能夠正確的檢測過零信號,在整個輸入交流周期內,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。過零信號的元器件的參數(shù)選取還影響待機功耗和采樣精度等性能,因此需綜合考慮。

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原文標題:【干貨】一篇講透,家電過零檢測怎么選?

文章出處:【微信號:chipown,微信公眾號:芯朋微電子】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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