一、前言

在有可控硅應用的電路中，攻城獅們往往遇到各種各樣的問題，可控硅開通電流尖峰過大，整機EMI難整改……如果電路中有了過零檢測電路，可控硅過零開通，這些問題就能迎刃而解。另外，在移相調光，調速，調功率時，AC 過零點可以作為脈寬控制的參考點。因此過零檢測有著廣泛的應用。

看似簡單的過零檢測線路，有時卻也會困擾我們攻城獅們，過零檢測完全採集不到信號？過零信號不準？

二、半波整流過零分析

過零信號一般用NPN三極管來檢測，當AC電壓過零時，三極管基極電壓低於0.7V，三極管截止，從而集電極為高電平，MCU檢測到上升沿即為過零信號。

在小家電應用中，很多情況下輸入用半波整流，為了過Surge，二極管的耐壓往往選取比較大，一般用兩顆二極管1N4007串聯，串聯常用如下兩種電路結構，第一種N和GND直接相連，第二種N和GND有二極管隔開，兩種結構對過零檢測是否成功有著很大關係。

圖1

圖2

1.N和GND直接相連在BUCK電路中的應用

此種電路結構N和過零檢測的地GND相連，任何時候，L對GND（N）都是AC輸入電壓。對於過零檢測線路，在正半周，三級管導通，Vzc為低電平；在負半周，三極管Vbe被鉗在-0.7V，處於截止狀態，Vzc為高電平。過零檢測線路在整個交流週期內都能夠準確的檢測到輸入交流電壓，因此過零檢測OK。

下圖為實測波形：兩種波形分別為Vac和Vzc。

2.N和GND二極管隔開在BUCK電路中的應用

此種情況下，N和GND被D2隔開，因為輸入電解電容的儲能原因，D1 D2不是一直導通。當D1,D2導通，即AC對輸入電解電容充電時，L對GND電壓為確定值，在D1,D2截止時，L 對GND電壓為不定狀態，所以三極管的基極檢測不到準確的過零電壓信號，過零信號檢測FAIL。

下圖為實測波形：兩種波形分別為Vac和Vzc。

因此，在有過零檢測的線路且輸入為半波整流時,需採用N和GND直接相連，避免被二極管隔開，這樣過零檢測電路才能夠準確的檢測到交流電壓，過零信號才能夠準確。

三、全波整流過零分析

當整流電路為橋式全波整流時， N和GND沒有直接相連，被整流橋二極管隔開，只有橋式整流二極管導通時，L/N對於GND電壓才是確定狀態，其他截止期間電壓都為不定狀態，那麼橋式整流如何檢測過零信號呢？

方法1：整流橋和輸入電容之間增加二極管

加了二極管D17後，過零檢測採樣點被D17和輸入電解電容隔開，過零採樣的電壓對於GND為饅頭波，可以準確的檢測過零信號，過零檢測OK。

下圖為實測波形：兩種波形分別為Vac和Vzc。

方法2：採用兩顆二極管採樣

上述電路可以準確的檢測過零信號，但是在較大功率電路中，D17的損耗會較大，會降低整個系統的效率。那怎麼樣提高效率呢？可以用下面的電路。

此種電路在輸入的正負半周，輸入對GND都不會出現不定電壓狀態，可以很好的檢測過零信號，過零檢測OK。

以下為實測波形：

方法3：採用光耦採樣

此種電路用在需要AC交流輸入和MCU電氣隔離的系統中，用光耦採樣過零信號。可以很好的採集過零信號，過零檢測OK。

下圖為實測波形：

此種電路結構需要注意R4電阻的取值，R4電阻過大，光耦開啟延時，會影響過零採集精度；電阻過小時，待機功耗又會過高，所以需要折中考慮取值。待機要求較高時，光耦可以選擇高CTR系列，從而增大R4電阻，減小待機損耗。

四、最後

從上面的分析和實測結果可以看出，要能夠正確的檢測過零信號，在整個輸入交流週期內，過零檢測電路採集輸入電壓都要為確定狀態，避免出現上述的不定電壓狀態，一旦出現不定電壓狀態，過零檢測Fail。過零信號的元器件的參數選取還影響待機功耗和採樣精度等性能，因此需綜合考慮。

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