过零检测电路探讨

电路1的工作过程分解如下：

                     图1-2 电路1的等效电路及工作分解

电路1因借用了系统的整流桥及+5V电源（钳位用）所以器件少电路简单。

将其中一个二极管用达林顿管取代，过零输出电压L_Z不受钳位电压Vcc的限制，考虑电网噪声可以选择增加RC滤波电路，见下图

                       图1-3 达林顿管过零检测电路

这种方式的过零检测时刻是不对称的，下图是将输入电压幅值降低以放大这种不对称现象

                         图1-4 非对称过零检测

如上图所示输出的L_Z信号占空比明显大于50%了。要实现对称性其中的一种方式可以使用正负双电源系统。

下图是采用双达林顿管实现的"对称"过零检测电路，为了突显特征输入电压峰值仍然设置为8V

                           图1-5 双达林顿过零检测电路

在图1-5电路的基极上增加一对地电阻可以实现对过零时刻的微调（超前滞后均可），输入电压峰值设置为310V的仿真结果如下：

                  图1-6 过零点对称可调电路

图1-6电路中的三极管存在一个开启电压1.4V（或普通三极管0.7V、0.3V）当输入电压低于这个值时会发生交越失真，失真比例跟交流输入电压大小有关。调节基极对地电阻可以实现某个输入电压下精准过零判断，但当输入电压条件改变时零点会发生偏移，见下图：

                                图2-1 不同输入电压下的过零点偏移

上图2-1分别列举了260Vac、220Vac、80Vac交流输入条件下的过零点变化情况，要进一步解决这个问题可以用运放替代三极管。

                                     图2-2 差分过零检测电路

图2-2是常见的一种方法先利用差分运放把输入交流电压等比例缩小，再增加一个直流偏置方便后续处理，最后通过一单电源比较器将正弦波整成方波。

这种电路缺点是需要双电源，而最终目的只是要实现过零检测所以没必要整出精准的正弦波，稍作修改后用一单电源比较器就可以实现“差分过零检测”，见下图：

                                                图2-3 单电源比较器实现的过零检测

 因为比较的是L和N线电压只有L>N、L和L=N这三种状态所以不受输入电压大小的影响，又因为用的是比较器（运放）解决了交越失真问题，总之性能还是比较理想的。