構(gòu)成高精度交流電源ZCD的雙晶體管電路
2007/10/10 14:47:33 電源在線網(wǎng)
使用110V/230V交流電源的許多應(yīng)用需要一個(gè)ZCD（過(guò)零檢測(cè)）電路來(lái)獲取交流線路電壓，例如，同步開(kāi)關(guān)負(fù)載。一種ZCD方法是使用一個(gè)較大的限流電阻或電阻分壓器來(lái)檢測(cè)控制器I/O針腳的交流電壓。然而，無(wú)論I/O針腳是處于 TTL 還是施密特觸發(fā)器模式，ZCD有一個(gè)依賴(lài)I/O針腳閥值漂移及電源線路轉(zhuǎn)換速率的延遲。例如，假定有一個(gè)230V 50Hz的交流系統(tǒng)電壓和一個(gè)100的分壓器，則，230V/100=2.3V。再假定I/O針腳在1V觸發(fā)。此觸發(fā)電平表明1V×100=100V ，它關(guān)系到230V交流電源。因此，由 100=230×sin(2×p×50×t) 得出一個(gè)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)晶體管的一個(gè)低成本高效的ZCD。直接來(lái)自?xún)蓚�(gè)交流電源，電源網(wǎng)絡(luò)由C1、C2、D1、D2和R1構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)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(bǔ)償基射極的空隙，Q2起一個(gè)二極管的作用阻斷交流的正向半周期。為了提高效率，檢測(cè)器必須在較高的電壓下檢測(cè)到交流電源周期。此要求需要對(duì)多種晶體管作選擇。Q2和Q1是
低噪聲小信號(hào) BC549B 晶體管，集電極到發(fā)射極電壓極限為30V。對(duì)于這樣的選擇，必須要將電壓從230V 衰減到30V。（對(duì)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(shí)現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)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(guò)R4上升到0.6V左右。Q2起到簡(jiǎn)單的二極管作用。因此，當(dāng)周期電壓大于0V時(shí)，Q2形成反向偏置并阻斷任何電流。在0V時(shí)Q2形成正向偏置，但在基極發(fā)射極結(jié)點(diǎn)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(shí)飽和，輸出電壓較低。在交流的負(fù)向周期，當(dāng)交流電壓小于0V時(shí)，Q2中通過(guò)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(huì)阻斷Q1，并使輸出電壓升高。注意Q1的基極電壓可以達(dá)到低于Q2 -30V，可以增加箝位二極管D3來(lái)避免Q1結(jié)電壓高于-1V。
圖1顯示了使用兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)晶體管的一個(gè)低成本高效的ZCD。直接來(lái)自?xún)蓚�(gè)交流電源，電源網(wǎng)絡(luò)由C1、C2、D1、D2和R1構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)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(bǔ)償基射極的空隙，Q2起一個(gè)二極管的作用阻斷交流的正向半周期。為了提高效率，檢測(cè)器必須在較高的電壓下檢測(cè)到交流電源周期。此要求需要對(duì)多種晶體管作選擇。Q2和Q1是
低噪聲小信號(hào) BC549B 晶體管，集電極到發(fā)射極電壓極限為30V。對(duì)于這樣的選擇，必須要將電壓從230V 衰減到30V。（對(duì)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(shí)現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)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(guò)R4上升到0.6V左右。Q2起到簡(jiǎn)單的二極管作用。因此，當(dāng)周期電壓大于0V時(shí)，Q2形成反向偏置并阻斷任何電流。在0V時(shí)Q2形成正向偏置，但在基極發(fā)射極結(jié)點(diǎn)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(shí)飽和，輸出電壓較低。在交流的負(fù)向周期，當(dāng)交流電壓小于0V時(shí)，Q2中通過(guò)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(huì)阻斷Q1，并使輸出電壓升高。注意Q1的基極電壓可以達(dá)到低于Q2 -30V，可以增加箝位二極管D3來(lái)避免Q1結(jié)電壓高于-1V。
聲明：本信息內(nèi)容的真實(shí)性未經(jīng)電源在線網(wǎng)證實(shí)，僅供參考。編輯：shadowhao 來(lái)源：模擬與無(wú)源器件
