電源控制(zhi)系(xi)統(tong)如何(he)承(cheng)受(shou)高湧(yong)流(liu)？這(zhe)似乎是(shi)壹(yi)項艱巨的(de)任務。盡管(guan)如此(ci)，這(zhe)正是(shi)過(guo)零(ling)檢(jian)測(ce)器(qi) (ZCD) 派上用場(chang)的(de)地(di)方(fang)。 

通(tong)過(guo)過(guo)零(ling)檢(jian)測(ce)，信(xin)號波形(xing)的(de)轉換(huan)將無縫發生。因(yin)此(ci)，交叉檢(jian)測(ce)器(qi)電路對於(yu)需(xu)要(yao)時(shi)間間隔(ge)的(de)系(xi)統(tong)很重要。  

我(wo)們(men)將(jiang)詳(xiang)細說(shuo)明(ming)過(guo)零(ling)檢(jian)測(ce)器(qi)的(de)工作原(yuan)理。此(ci)外，我(wo)們(men)將(jiang)解(jie)釋(shi)創(chuang)建交叉檢(jian)測(ce)器(qi)電路的(de)簡單(dan)方(fang)法。因(yin)此，請(qing)繼(ji)續(xu)閱讀以(yi)獲(huo)取(qu)見解(jie)。 

1. 過(guo)零(ling)檢(jian)測(ce)器(qi)原(yuan)理

過(guo)零(ling)檢(jian)測(ce)器(qi)在電力(li)控(kong)制(zhi)系(xi)統(tong)的(de)電路(lu)網(wang)絡中(zhong)運行(xing)。它有(you)助(zhu)於(yu)比(bi)較器輸(shu)出(chu)波形的(de)轉換(huan)。當交(jiao)流信(xin)號達(da)到(dao)零(ling)參(can)考(kao)電(dian)壓(ya)時(shi)會(hui)發生這(zhe)種情(qing)況(kuang)。因此(ci)，設備會(hui)延遲(chi)時(shi)間。目(mu)的(de)是保護電路(lu)免(mian)受(shou)高輸(shu)入信(xin)號電流(liu)的(de)影(ying)響。 

2. 基本過(guo)零(ling)檢(jian)測(ce)器(qi)電路說明(ming)

首先(xian)，這(zhe)是過(guo)零(ling)檢(jian)測(ce)器(qi)電路的(de)圖示。 

圖 1：過(guo)零(ling)檢(jian)測(ce)器(qi)的(de)電路(lu)圖說明(ming)。

上面(mian)的(de)串(chuan)聯(lian)電路(lu)圖顯示了(le)壹(yi)個簡單(dan)的(de)交叉檢(jian)測(ce)器(qi)電路。在組裝過(guo)程中，將(jiang)輸(shu)入信(xin)號連接(jie)到運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)的(de)反相端子。對(dui)於(yu)同相端，通(tong)過(guo)輸(shu)入電(dian)阻(zu)將其(qi)接(jie)地(di)。 

當(dang)輸(shu)入信(xin)號與參(can)考(kao)電(dian)壓(ya)不同時(shi)，設備會(hui)進行識別。您應該(gai)將參(can)考(kao)電(dian)壓(ya)設置為(wei) 0。因(yin)此(ci)，每次(ci)發生這(zhe)種情(qing)況(kuang)時(shi)，輸出(chu)信(xin)號的(de)飽和(he)電(dian)平(ping)都(dou)會(hui)發生變(bian)化(hua)。

圖 2：電路(lu)板(ban)

在運算放(fang)大(da)器(qi)的(de)同相端施加(jia)輸(shu)入信(xin)號。在這(zhe)種情(qing)況(kuang)下(xia)，電壓(ya)參(can)考(kao)電(dian)平(ping)為(wei)零(ling)。系(xi)統(tong)會(hui)將運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)輸(shu)入端的(de)正弦(xian)波與電壓參(can)考(kao)進行比(bi)較。 

每壹(yi)次(ci)，正弦(xian)波的(de)相位(wei)都(dou)會(hui)從負(fu)移(yi)到(dao)正(zheng)，反(fan)之(zhi)亦(yi)然。 

讓我(wo)們(men)考(kao)慮(lv)輸(shu)入信(xin)號的(de)每種可能情(qing)況(kuang)。 

以輸(shu)入端存在正正弦(xian)信(xin)號的(de)情(qing)況(kuang)為(wei)例。比(bi)較器將(jiang)輸(shu)入信(xin)號與參(can)考(kao)電(dian)壓(ya)電平進行比(bi)較。因此(ci)，這(zhe)種情(qing)況(kuang)的(de)等(deng)式是(shi)：  

V輸(shu)出(chu)= V參(can)考(kao)– V輸(shu)入信(xin)號

因此(ci)，假(jia)設(she)您有 0V 參(can)考(kao)電(dian)壓(ya)，我(wo)們(men)可(ke)以(yi)將(jiang) V Reference等(deng)同於零(ling)。因(yin)此，等(deng)式將(jiang)變(bian)為(wei)：  

V輸(shu)出(chu)= 0 – V輸入信(xin)號

因此(ci)，輸出(chu)波(bo)形(xing)信(xin)號的(de)電壓(ya)將具有(you)負(fu)飽和(he)。檢(jian)查(zha)這(zhe)個最終(zhong)方(fang)程： 

V輸出(chu)= – V輸(shu)入信(xin)號

因此(ci)，正脈(mai)沖(chong)產(chan)生負(fu)輸出(chu)波形(xing)。 

另壹(yi)方(fang)面(mian)，考(kao)慮存在負(fu)正弦(xian)信(xin)號的(de)情(qing)況(kuang)。同樣，比(bi)較器會(hui)將輸(shu)入信(xin)號與參(can)考(kao)電(dian)壓(ya)電平進行比(bi)較。 

因此(ci)，方(fang)程將再(zai)次(ci)為(wei) V輸(shu)出(chu)= V參(can)考(kao) – V輸(shu)入信(xin)號。

當我(wo)們(men)將(jiang)方(fang)程中的(de) = V Reference替換(huan)為(wei)零(ling)時(shi)，我(wo)們(men)將(jiang)獲(huo)得(de)，

V輸出= 0 –（V輸入信(xin)號）

因此(ci)，V輸出(chu)= + V輸(shu)入信(xin)號

在這(zhe)種情(qing)況(kuang)下(xia)，輸出(chu)波(bo)形(xing)信(xin)號將具有(you)正(zheng)飽和(he)度(du)。 

因(yin)此(ci)，過(guo)零(ling)檢(jian)測(ce)器(qi)有效地(di)將(jiang)輸(shu)入信(xin)號轉換(huan)為(wei)相反(fan)符號的(de)輸出(chu)波形。如果(guo)輸入信(xin)號為(wei)負(fu)，則交(jiao)叉電(dian)路將(jiang)其(qi)轉換(huan)為(wei)正(zheng)，反(fan)之(zhi)亦(yi)然。 

3.如何(he)制作過(guo)零(ling)檢(jian)測(ce)電(dian)路？

圖 3：正弦(xian)波

您可以輕(qing)松設(she)計(ji)過(guo)零(ling)檢(jian)測(ce)器(qi)。此外，您可(ke)以(yi)將(jiang)此電(dian)路用(yong)於(yu)各(ge)種應用(yong)。 

以下(xia)是此(ci)電(dian)路(lu)所需的(de)組件(jian)： 

壹(yi)個 6V齊納二極管(guan)

兩個 100K 電阻(zu) 

IC 741 比(bi)較器

您(nin)必(bi)須確保連接(jie)來(lai)自橋(qiao)式整流器的(de)輸入交(jiao)流(liu)電(dian)。此外，在該(gai)電路(lu)中(zhong)，IC 741 用作比(bi)較器。您(nin)應該(gai)提供(gong) 12V 的(de)電源電壓(ya)。 

此外(wai)，請(qing)確(que)保將同相引腳連接(jie)到 1N4148 二極管(guan)。另(ling)壹(yi)方(fang)面(mian)，您(nin)應該(gai)將反(fan)相引腳連接(jie)到選(xuan)擇的(de)輸入信(xin)號。 

請註(zhu)意(yi)，電(dian)路的(de)輸出(chu)波形將與輸入信(xin)號相反(fan)。因此(ci)，該(gai)電路(lu)遵循傳(chuan)統(tong)的(de)過(guo)零(ling)檢(jian)測(ce)器(qi)的(de)原(yuan)理。 

當(dang)輸入引腳上有(you)正電(dian)流(liu)時(shi)，設備會(hui)檢測(ce)到(dao)這(zhe)壹(yi)點(dian)。當(dang)參(can)考(kao)電(dian)壓(ya)為(wei)零(ling)時(shi)，輸出(chu)波(bo)形(xing)會(hui)發生變(bian)化(hua)。當(dang)您連接相反(fan)的(de)電流(liu)時(shi)，會(hui)發生相反(fan)的(de)情(qing)況(kuang)。在這(zhe)種情(qing)況(kuang)下(xia)，輸出(chu)將(jiang)為(wei)正(zheng)。 

4. 過(guo)零(ling)檢(jian)測(ce)器(qi)的(de)應用(yong)

過(guo)零(ling)檢(jian)測(ce)器(qi)電路有廣(guang)泛(fan)的(de)應用(yong)。您可(ke)以在頻率(lv)計數器等(deng)電子設備中找到它(ta)們(men)。此(ci)外(wai)，您(nin)還(hai)會(hui)在電力(li)電(dian)子(zi)電(dian)路中找到它(ta)們(men)。 

圖 4：電子(zi)元件(jian)的(de) 3D 插圖

以下(xia)是交(jiao)叉電(dian)路的(de)壹(yi)些典(dian)型應用(yong)： 

ZCD 作為(wei)相位(wei)計(ji)

當(dang)您有(you)兩個電壓(ya)時(shi)，您可(ke)以(yi)使(shi)用 ZCD 作為(wei)相位(wei)計(ji)來(lai)確定相位(wei)角(jiao)。ZCD 將(jiang)首先(xian)獲得正負(fu)循環(huan)中(zhong)的(de)連續(xu)脈沖(chong)。然後(hou)，它將測(ce)量(liang)第壹(yi)個正弦(xian)波電壓脈沖(chong)的(de)時(shi)間間隔(ge)的(de)電壓(ya)。它將對另壹(yi)個正弦(xian)波的(de)電壓(ya)脈沖(chong)重復(fu)該(gai)過(guo)程。 

因此(ci)，時(shi)間間隔(ge)將(jiang)給(gei)出輸(shu)入信(xin)號電壓(ya)之(zhi)間的(de)相位(wei)差(cha)。您(nin)可以(yi)使(shi)用(yong)相位(wei)計(ji)測(ce)量(liang) 0 度到 360 度的(de)正弦(xian)波。  

ZCD 作為(wei)時(shi)間標(biao)記(ji)生(sheng)成器

考(kao)慮圖 1 中過(guo)零(ling)檢(jian)測(ce)器(qi)的(de)比(bi)較器電(dian)路(lu)圖。如果(guo)輸入引腳是正(zheng)弦(xian)波，則輸出信(xin)號將是(shi)方(fang)波發生器(qi)。因(yin)此，它將(jiang)創(chuang)建壹(yi)個串(chuan)聯(lian)電路(lu)。 

此外(wai)，請考慮時(shi)間常(chang)數相對(dui)於周期較小的(de)情(qing)況(kuang)。在這(zhe)種情(qing)況(kuang)下(xia)，電阻(zu)器上的(de)電壓(ya)可以是正脈沖(chong)。此外(wai)，它可以是負(fu)脈沖(chong)。通(tong)過(guo)二極管(guan)向限(xian)幅(fu)電(dian)路施加(jia)電(dian)壓。它只產(chan)生正(zheng)脈(mai)沖(chong)的(de)負(fu)載(zai)電壓(ya)。因(yin)此(ci)，您會(hui)將過(guo)零(ling)檢(jian)測(ce)器(qi)的(de)正弦(xian)波轉換(huan)為(wei)正(zheng)脈(mai)沖(chong)。這(zhe)個結果(guo)的(de)前提是壹(yi)個網(wang)絡電(dian)路和(he)壹(yi)個限幅(fu)電(dian)路。 

使用(yong) IC 311 和(he)晶(jing)體管(guan)的(de)過(guo)零(ling)檢(jian)測(ce)器(qi)

圖 5：波形(xing)圖

您還(hai)可以在運算放(fang)大(da)器(qi)比(bi)較器電(dian)路(lu)的(de)設計(ji)中使用過(guo)零(ling)檢(jian)測(ce)器(qi)。我(wo)們(men)在圖 1 中說(shuo)明了(le)這(zhe)種直接應用(yong)。當您(nin)以這(zhe)種方(fang)式使(shi)用(yong)它(ta)時(shi)，它將(jiang)是(shi)壹(yi)個方(fang)波轉換(huan)器。 

此(ci)外，在該(gai)電路(lu)中(zhong)，您可以(yi)使用反相或(huo)同相比(bi)較器作為(wei)過(guo)零(ling)檢(jian)測(ce)器(qi)。盡管(guan)如此(ci)，您必須確保將參(can)考(kao)電(dian)壓(ya)設置為(wei)零(ling)。 

該(gai)電路(lu)的(de)工作原(yuan)理也(ye)類似於其(qi)他(ta)過(guo)零(ling)檢(jian)測(ce)器(qi)應用(yong)。 

因此(ci)，當正輸(shu)入電(dian)壓(ya)過(guo)零(ling)時(shi)，輸出(chu)波(bo)形(xing)將處(chu)於(yu)負(fu)飽和(he)狀(zhuang)態。另(ling)壹(yi)方(fang)面(mian)，當(dang)輸入電(dian)壓(ya)為(wei)負(fu)時(shi)，輸出(chu)波(bo)形(xing)將處(chu)於(yu)正飽和(he)狀(zhuang)態。 

因(yin)此(ci)，波(bo)形(xing)輸入中(zhong)的(de)負(fu)周期將產(chan)生正(zheng)波(bo)形(xing)。同樣，波形輸(shu)入中(zhong)的(de)正周期將產(chan)生負(fu)波形(xing)。 

使用(yong)光(guang)耦(ou)合器的(de)過(guo)零(ling)檢(jian)測(ce)器(qi)

另壹(yi)種使用(yong)過(guo)零(ling)檢(jian)測(ce)器(qi)的(de)方(fang)法是(shi)在光(guang)耦(ou)合器的(de)設計(ji)過(guo)程中。這(zhe)是模(mo)擬(ni)設(she)計(ji)光(guang)耦(ou)合器的(de)圖示。 

圖 6：光(guang)耦(ou)合器圖示

查看(kan)電路(lu)的(de)輸出(chu)波形，它根據輸(shu)入而(er)變(bian)化(hua)。例如，當(dang)輸入信(xin)號達(da)到(dao) 0 時(shi)，輸出(chu)波(bo)形(xing)將上(shang)升(sheng)。每次(ci)輸入信(xin)號到達(da)這(zhe)壹(yi)點(dian)時(shi)都會(hui)發生這(zhe)種情(qing)況(kuang)，如上(shang)例所示。   

結論

簡而(er)言之(zhi)，過(guo)零(ling)檢(jian)測(ce)器(qi)在電源控制(zhi)系(xi)統(tong)中必不可少(shao)。沒(mei)有(you)它(ta)們(men)，就(jiu)可以運行(xing)交(jiao)流循環(huan)電(dian)路(lu)。 

我(wo)們(men)對(dui)其(qi)他(ta)類型的(de)電路(lu)有其(qi)他(ta)見解(jie)。查看(kan)我(wo)們(men)的(de)網(wang)站(zhan)，了(le)解(jie)有關電(dian)路的(de)更多(duo)信(xin)息。此外，如有(you)任何疑問，請(qing)隨時(shi)與我(wo)們(men)聯(lian)系(xi)。