過零檢測簡介

過零檢測電路在電子產品中是常見的電路，常用來測量關于 AC 電源零點、電源頻率和相關相角等參數。主要應用于對 AC 電源類參數之測量和控制的產品中，其中典型應用有：電源開關時序控制 (比如馬達控制、照明、加熱器等控制)、電功率和功率因素調整、相線控制等產品，特別在家電領域得到更廣泛地應用。過零檢測的作用為，當電網電壓經過正弦波的零點時，電路會產生一個脈沖信號給到單片機的中斷口，然后單片機做相應的處理。

如上圖，交流電每經過零點，過零檢測電路都會產生一個脈沖。

應用場合：

1. 在一些需要給馬達類器具調功調速的場合，單片機中斷口通過檢測過零信號，能識別到電網電壓的過零點，通過調整可控硅導通角的大小，從而來調整馬達的速度。現實中通過調整可控硅的導通角來調速的例子很多，常見的吊扇就是通過調整可控硅導通角來調速的。但吊扇一般使用的是阻容的方式來調整可控硅的導通角，而并不是使用過零信號。

2. 在某些使用可控硅做為負載控制開關的場合，需要控制可控硅在交流電的過零點開通，這樣能防止可控硅開通時電流尖峰過大，這樣對減少可控硅開通時的應力以及EMC都有好處。

3. 某些需要檢測電網頻率的場合，可以使用單片機的內振來計數單位時間內中斷口檢測到的過零信號數量來判斷電網頻率，因為50HZ和60HZ的電網，單位時間內AC電源過零點的數量是不同的。

4. 在某些需要精確計時的場合，利用過零信號不失為一個好方法，前提是硬件和軟件的濾波要處理好，如果處理的好，計時的精度會比單片機內振的精度要高，在一些對成本要求高的場合，避免了使用外部晶振，減少成本。當然前提是電路中本來已有過零檢測電路。接著來說怎么實現通過過零信號計時的，例如按上面第3點描述的，在判斷了電網頻率后，可使用過零信號計數的方式來計時，假設當前電網頻率為50HZ,每當中斷口檢測計數到50個下降沿的過零信號，即為1秒，如此計數，用來計時。

5. 可通過過零信號檢測來實現系統掉電保護，如中斷口在規定的時間內未檢測到過零信號，單片機即判定為設備掉電，單片機立即將需要保存的重要數據存入存儲器中，這要求單片機的Vcc供電電容要足夠大，以給單片機足夠的時間往存儲器中寫入保存數據。當然系統掉電保護有很多種方案，這只是其中一種，現在很多單片機都支持低電壓檢測LVD功能，如下圖：

具體過零檢測電路方案：

常見方案有隔離和非隔離兩種，先講非隔離。

R8為限流電阻，D3的作用是交流電負半周時，防止Q1的發射結反向擊穿，D3將發射結反向電壓鉗位為0.7V

R2和R7為限流電阻，R12的作用為分壓電阻，交流電負半周時，將Q3發射結反向電壓限制在安全值以下，保護Q3

通過鉗位二極管產生過零脈沖信號

方案3 過零信號波形

過零信號被鉗位為最高峰值為5.6V，最低峰值為-0.6V的方波。

以下是隔離方案

光耦隔離方案，D7作用為保護光耦，防止光耦內部發光管反向擊穿，R17和C3組成濾波電路，使過零信號更干凈

變壓器隔離方案

以上是我總結的部分常用過零檢測電路方案，朋友們如果有其它好的方案也請分享下。

審核編輯：湯梓紅