過零檢測器——有效保護(hù)敏感電子設(shè)備

發(fā)表時間：2021-09-17 08:35:49
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電源控制系統(tǒng)如何承受高涌流？這似乎是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。盡管如此，這正是過零檢測器 (ZCD) 派上用場的地方。

通過過零檢測，信號波形的轉(zhuǎn)換將無縫發(fā)生。因此，交叉檢測器電路對于需要時間間隔的系統(tǒng)很重要。

我們將詳細(xì)說明過零檢測器的工作原理。此外，我們將解釋創(chuàng)建交叉檢測器電路的簡單方法。因此，請繼續(xù)閱讀以獲取見解。

1. 過零檢測器原理

過零檢測器在電力控制系統(tǒng)的電路網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行。它有助于比較器輸出波形的轉(zhuǎn)換。當(dāng)交流信號達(dá)到零參考電壓時會發(fā)生這種情況。因此，設(shè)備會延遲時間。目的是保護(hù)電路免受高輸入信號電流的影響。

2. 基本過零檢測器電路說明

首先，這是過零檢測器電路的圖示。

圖 1：過零檢測器的電路圖說明。

上面的串聯(lián)電路圖顯示了一個簡單的交叉檢測器電路。在組裝過程中，將輸入信號連接到運(yùn)算放大器的反相端子。對于同相端，通過輸入電阻將其接地。

當(dāng)輸入信號與參考電壓不同時，設(shè)備會進(jìn)行識別。您應(yīng)該將參考電壓設(shè)置為 0。因此，每次發(fā)生這種情況時，輸出信號的飽和電平都會發(fā)生變化。

圖 2：電路板

在運(yùn)算放大器的同相端施加輸入信號。在這種情況下，電壓參考電平為零。系統(tǒng)會將運(yùn)算放大器輸入端的正弦波與電壓參考進(jìn)行比較。

每一次，正弦波的相位都會從負(fù)移到正，反之亦然。

讓我們考慮輸入信號的每種可能情況。

以輸入端存在正正弦信號的情況為例。比較器將輸入信號與參考電壓電平進(jìn)行比較。因此，這種情況的等式是：

V輸出= V參考– V輸入信號

因此，假設(shè)您有 0V 參考電壓，我們可以將 V Reference等同于零。因此，等式將變?yōu)椋?nbsp;

V輸出= 0 – V輸入信號

因此，輸出波形信號的電壓將具有負(fù)飽和。檢查這個最終方程：

V輸出= – V輸入信號

因此，正脈沖產(chǎn)生負(fù)輸出波形。

另一方面，考慮存在負(fù)正弦信號的情況。同樣，比較器會將輸入信號與參考電壓電平進(jìn)行比較。

因此，方程將再次為 V輸出= V參考 – V輸入信號。

當(dāng)我們將方程中的 = V Reference替換為零時，我們將獲得，

V輸出= 0 –（V輸入信號）

因此，V輸出= + V輸入信號

在這種情況下，輸出波形信號將具有正飽和度。

因此，過零檢測器有效地將輸入信號轉(zhuǎn)換為相反符號的輸出波形。如果輸入信號為負(fù)，則交叉電路將其轉(zhuǎn)換為正，反之亦然。

3.如何制作過零檢測電路？

圖 3：正弦波

您可以輕松設(shè)計(jì)過零檢測器。此外，您可以將此電路用于各種應(yīng)用。

以下是此電路所需的組件：

一個 6V齊納二極管

兩個 100K 電阻

IC 741 比較器

您必須確保連接來自橋式整流器的輸入交流電。此外，在該電路中，IC 741 用作比較器。您應(yīng)該提供 12V 的電源電壓。

此外，請確保將同相引腳連接到 1N4148 二極管。另一方面，您應(yīng)該將反相引腳連接到選擇的輸入信號。

請注意，電路的輸出波形將與輸入信號相反。因此，該電路遵循傳統(tǒng)的過零檢測器的原理。

當(dāng)輸入引腳上有正電流時，設(shè)備會檢測到這一點(diǎn)。當(dāng)參考電壓為零時，輸出波形會發(fā)生變化。當(dāng)您連接相反的電流時，會發(fā)生相反的情況。在這種情況下，輸出將為正。

4. 過零檢測器的應(yīng)用

過零檢測器電路有廣泛的應(yīng)用。您可以在頻率計(jì)數(shù)器等電子設(shè)備中找到它們。此外，您還會在電力電子電路中找到它們。

圖 4：電子元件的 3D 插圖

以下是交叉電路的一些典型應(yīng)用：

ZCD 作為相位計(jì)

當(dāng)您有兩個電壓時，您可以使用 ZCD 作為相位計(jì)來確定相位角。ZCD 將首先獲得正負(fù)循環(huán)中的連續(xù)脈沖。然后，它將測量第一個正弦波電壓脈沖的時間間隔的電壓。它將對另一個正弦波的電壓脈沖重復(fù)該過程。

因此，時間間隔將給出輸入信號電壓之間的相位差。您可以使用相位計(jì)測量 0 度到 360 度的正弦波。

ZCD 作為時間標(biāo)記生成器

考慮圖 1 中過零檢測器的比較器電路圖。如果輸入引腳是正弦波，則輸出信號將是方波發(fā)生器。因此，它將創(chuàng)建一個串聯(lián)電路。

此外，請考慮時間常數(shù)相對于周期較小的情況。在這種情況下，電阻器上的電壓可以是正脈沖。此外，它可以是負(fù)脈沖。通過二極管向限幅電路施加電壓。它只產(chǎn)生正脈沖的負(fù)載電壓。因此，您會將過零檢測器的正弦波轉(zhuǎn)換為正脈沖。這個結(jié)果的前提是一個網(wǎng)絡(luò)電路和一個限幅電路。