構成高精度交流電源ZCD的雙晶體管電路
發布時間：2010-11-14 12:15
發布者：designer
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使用110V/230V交流電源的許多應用需要一個ZCD（過零檢測）電路來獲取交流線路電壓，例如，同步開關負載。一種ZCD方法是使用一個較大的限流電阻或電阻分壓器來檢測控制器I/O針腳的交流電壓。然而，無論I/O針腳是處于 TTL 還是施密特觸發器模式，ZCD有一個依賴I/O針腳閥值漂移及電源線路轉換速率的延遲。例如，假定有一個230V 50Hz的交流系統電壓和一個100的分壓器，則，230V/100=2.3V。再假定I/O針腳在1V觸發。此觸發電平表明1V×100=100V ，它關系到230V交流電源。因此，由 100=230×sin(2×p×50×t) 得出一個1.43ms的延遲，它代表半周期的14.3%，這是很大的誤差。 圖1顯示了使用兩個標準晶體管的一個低成本高效的ZCD。直接來自兩個交流電源，電源網絡由C1、C2、D1、D2和R1構成一個簡單的半波整流器，為ZCD供電。Q1與交流電源電壓ZCD切換。為了補償基射極的空隙，Q2起一個二極管的作用阻斷交流的正向半周期。為了提高效率，檢測器必須在較高的電壓下檢測到交流電源周期。此要求需要對多種晶體管作選擇。Q2和Q1是 低噪聲小信號 BC549B 晶體管，集電極到發射極電壓極限為30V。對于這樣的選擇，必須要將電壓從230V 衰減到30V。（對于BC546晶體管，可以將電壓從230V衰減到80V。）因此，分壓比為 30V/230V=13.4%，分壓電阻的值為 R2/(R3+R2)=13.4/100，或 R3=6.46×R2。R2和R3必須足夠大，以實現限流作用。R3的正常值為820kΩ，意味著 820kΩ/6.46=126.9kΩ或120kΩ，即最接近標準值的電阻。有了這些值，Q2就可以阻斷230V×R2/(R2+R3)=29.3V。該電壓小于晶體管的最大額定電壓30V。 在交流正半周期，Q1的基極電壓通過R4上升到0.6V左右。Q2起到簡單的二極管作用。因此，當周期電壓大于0V時，Q2形成反向偏置并阻斷任何電流。在0V時Q2形成正向偏置，但在基極發射極結點上保持0.6V的VBE。因此，連接到Q1基極的Q2集電極或基極，保持0.6V的電壓。Q1在正向周期時飽和，輸出電壓較低。在交流的負向周期，當交流電壓小于0V時，Q2中通過電流。因此，連接到Q2集電極的Q1基極電壓降到0.6V 以下，這會阻斷Q1，并使輸出電壓升高。注意Q1的基極電壓可以達到低于Q2 -30V，可以增加箝位二極管D3來避免Q1結電壓高于-1V。 |
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