过零检测电路的设计

一般做法

对于以过零信号为基准，通过可控硅调压的静电除尘电源的稳定可靠运行，市电过零信号检测的准确及可靠稳定起到了至关重要的作用。

常电的市电过零检测电路如下图：

图1. 常见的市电过零检测电路

我的做法

我通过深入的分析，发现常用的通过光耦隔离检测过零信号的电路存在抗干扰能力差的缺陷，可能导致过零点位置不对而可控硅错误触发，输出电压抖动的情况。

为了克服这些缺降陷，我自己设计了下图的过零检测电路，

图2. 本人设计的过零检测电路

我通过以下两个手段提高抗干扰能力：

精心计算输入端的低通滤波电路参数，在保证导通角的可调范围的前提下，达到最佳的滤波效果，同时软件通过进入中断的时间差，过滤无效的干扰脉冲，综合考虑最坏情况下滤波电路导致的延时以及其它异常情况，确保不发生误触发。

通过加入正反馈，设计迟滞比较电路。迟滞的一个很大好处就是，输入的噪声如果在迟滞区间内，那么输出就不会翻转。而图1以光耦的导通电压作为临界电压，若交流输入端有噪声来回多次穿越光耦导通电压时，输出端即受到干扰，其正负状态产生不正常转换，如下图：

图3. 干扰杂波穿透参考电压导致过零波形的干扰

抗干扰分析

采用multisim软件进行仿真分析，电路如下：

图4.仿真电路

比较器的滞回电压为-80mV~+80mV，只要经过低通滤波的最终送到比较器输入端的干扰信号的幅度峰-峰值小于160mV，检测电路输出的过零信号就不会有脉冲干扰。

图5. 不同频率最大允许的杂波的幅度

即使是频率为20K，幅度峰峰值为8.48V的干扰信号，检测电路也能完美过滤。

所输出的过零信号不会引入干扰脉冲。

图6. 我设计的检测电路，注入干扰信号时的输出波形

相比之下，采样光耦实现的过零检测电路，只需要在市电输入信号中注入频率为20kHz，幅度峰峰值为566mV的干扰信号，输出的过零信号就能看到干扰脉冲。

图7. 常见的过零检测电路，注入干扰信号时的输出波形

本文来源头条号物联网全栈开发

审核编辑：汤梓红