家电过零检测怎么选?

在有可控硅应用的电路中，攻城狮们往往遇到各种各样的问题，可控硅开通电流尖峰过大，整机EMI难整改……如果电路中有了过零检测电路，可控硅过零开通，这些问题就能迎刃而解。另外，在移相调光，调速，调功率时，AC 过零点可以作为脉宽控制的参考点。因此过零检测有着广泛的应用。

看似简单的过零检测线路，有时却也会困扰我们攻城狮们，过零检测完全采集不到信号？过零信号不准？本文将为您解开迷惑!

半波整流过零分析

过零信号一般用NPN三极管来检测，当AC电压过零时，三极管基极电压低于0.7V，三极管截止，从而集电极为高电平，MCU检测到上升沿即为过零信号。

在小家电应用中，很多情况下输入用半波整流，为了过Surge，二极管的耐压往往选取比较大，一般用两颗二极管1N4007串联，串联常用如下两种电路结构，第一种N和GND直接相连，第二种N和GND有二极管隔开，两种结构对过零检测是否成功有着很大关系。

图1

图21.N和GND直接相连在BUCK电路中的应用

此种电路结构N和过零检测的地GND相连，任何时候，L对GND（N）都是AC输入电压。对于过零检测线路，在正半周，三级管导通，Vzc为低电平；在负半周，三极管Vbe被钳位在-0.7V，处于截止状态，Vzc为高电平。过零检测线路在整个交流周期内都能够准确的检测到输入交流电压，因此过零检测OK。

下图为实测波形：两种波形分别为Vac和Vzc。

2.N和GND二极管隔开在BUCK电路中的应用

此种情况下，N和GND被D2隔开，因为输入电解电容的储能原因，D1 D2不是一直导通。当D1,D2导通，即AC对输入电解电容充电时，L对GND电压为确定值，在D1,D2截止时，L 对GND电压为不定状态，所以三极管的基极检测不到准确的过零电压信号，过零信号检测FAIL。

下图为实测波形：两种波形分别为Vac和Vzc。

因此，在有过零检测的线路且输入为半波整流时,需采用N和GND直接相连，避免被二极管隔开，这样过零检测电路才能够准确的检测到交流电压，过零信号才能够准确。

全波整流过零分析

当整流电路为桥式全波整流时， N和GND没有直接相连，被整流桥二极管隔开，只有桥式整流二极管导通时，L/N对于GND电压才是确定状态，其他截止期间电压都为不定状态，那么桥式整流如何检测过零信号呢？

方法1：整流桥和输入电容之间增加二极管

加了二极管D17后，过零检测采样点被D17和输入电解电容隔开，过零采样的电压对于GND为馒头波，可以准确的检测过零信号，过零检测OK。

下图为实测波形：两种波形分别为Vac和Vzc。

方法2：采用两颗二极管采样

上述电路可以准确的检测过零信号，但是在较大功率电路中，D17的损耗会较大，会降低整个系统的效率。那怎么样提高效率呢？可以用下面的电路。

此种电路在输入的正负半周，输入对GND都不会出现不定电压状态，可以很好的检测过零信号，过零检测OK。

以下为实测波形：

方法3：采用光耦采样

此种电路用在需要AC交流输入和MCU电气隔离的系统中，用光耦采样过零信号。可以很好的采集过零信号，过零检测OK。

下图为实测波形：

此种电路结构需要注意R4电阻的取值，R4电阻过大，光耦开启延时，会影响过零采集精度；电阻过小时，待机功耗又会过高，所以需要折中考虑取值。待机要求较高时，光耦可以选择高CTR系列，从而增大R4电阻，减小待机损耗。

从上面的分析和实测结果可以看出，要能够正确的检测过零信号，在整个输入交流周期内，过零检测电路采集输入电压都要为确定状态，避免出现上述的不定电压状态，一旦出现不定电压状态，过零检测Fail。过零信号的元器件的参数选取还影响待机功耗和采样精度等性能，因此需综合考虑。