220V交流電的電壓大小是隨時間的變化而不斷變化的,一個周期的時間是0.02秒,在各種控制電路中為了實(shí)現(xiàn)調(diào)壓、調(diào)光、調(diào)溫或調(diào)速的目的,需要-個基準(zhǔn)點(diǎn)作為起點(diǎn),這個起點(diǎn)就是交流電源電壓為0時的瞬間。過零檢測就是要在交流電壓為0時向控制電路發(fā)出一個信號,稱為過零信號。
豆?jié){機(jī)中的電機(jī)如果采用全壓啟動,則啟動力矩很大,豆?jié){機(jī)易傾倒,豆?jié){也可能飛灑出來。因此,在制豆?jié){的不同階段,對電機(jī)的轉(zhuǎn)速也有不同的要求,所以它需要有軟啟動和調(diào)速功能。圖1是豆?jié){機(jī)常用的過零檢測電路:220V交流電源經(jīng)橋式整流后沒有直接接濾波電容C1,所以A點(diǎn)是一個脈動直流電壓,脈動頻率是100Hz。該脈動電壓經(jīng)R1限流后接光耦的發(fā)光管,在脈動電壓為0V時發(fā)光管截止,接收端光電三極管也截止,這時過零信號是高電平。由于發(fā)光管的導(dǎo)通電壓很低(1.1V左右),所以脈動電壓稍有上升發(fā)光管就導(dǎo)通了,光電三極管也導(dǎo)通,這時過零信號為低電平,直到脈動電壓又回0V時,過零信號才又變?yōu)楦唠娖健R驗(yàn)樵诿}動電壓的一個周期內(nèi),光耦絕大部分時間處于導(dǎo)通狀態(tài),所以過零高電平信號是一個很窄的矩形脈沖,控制芯片依據(jù)這個脈沖出現(xiàn)的時間來控制電機(jī)的速度。
液晶電視PFC電路也有一個過零檢測電路,如圖2所示,它由PFC升壓電感上的副繞組來檢測,當(dāng)PFC電感上的電壓為0時,副繞組感應(yīng)電壓也為0,這個信號送控制芯片作為過零信號,英文縮寫ZCD。這個過零信號和上述豆?jié){機(jī)過零信號作用有所不同,它是為了讓開關(guān)管的起始工作點(diǎn)和輸入的脈動電壓同步,以提高電路的功率因數(shù)。許多開關(guān)電源芯片也有ZCD引腳,以檢測開關(guān)變壓器副繞組上的感應(yīng)電壓,讓開關(guān)管在開關(guān)變壓器中電流為0時才導(dǎo)通,以避免大電流沖擊,降低開關(guān)管功耗和減小電磁干擾。
一種洗衣機(jī)的過零檢測電路如圖3,該洗衣機(jī)220V交流電源和低壓部分沒有隔離元件,低壓+5V和AC220V是連通的,過零信號直接從AC220V取樣,經(jīng)取樣電阻R1、R2降壓由zD穩(wěn)壓管鉗位為6V矩形波,由于220V交流電壓負(fù)半周時穩(wěn)壓管正向?qū)ǎ瑢?dǎo)通電壓僅0.7V,所以一個周期內(nèi)只有一個正向矩形波,矩形波的上升沿是一個過零信號,下降沿又是一個過零信號。由于穩(wěn)壓管的反向擊穿曲線比較緩,所以這個脈沖的二個角是圓的。由于矩形脈沖較寬,在6V穩(wěn)壓管上可以測到2V左右的直流電壓。
空調(diào)的室內(nèi)風(fēng)機(jī)也需要調(diào)速,一種過零檢測電路如圖4,它是用三極管來檢測的,脈動電壓低于0.6V時Q1截止,過零檢測信號輸出高電平,平時為低電平。e如果過零檢測電路出故障,控制芯片檢測不到過零信號會停止工作或發(fā)出故障代碼。在圖1或圖4電路中,因?yàn)楣怦罨蛉龢O管絕大部分時間處于導(dǎo)通狀態(tài),所以用萬用表直流擋測過零信號只有一個很低的直流電平,實(shí)測約0.18V ,如果電壓>1V或?yàn)?,則過零信號肯定有問題,一般R1阻值變大或開路情況較多見。