Path: EDNTaiwan電子技術設計 >> 設計實例 >> IC/電路板/系統設計 >> 元件數量少的零交越探測器用電量低
IC/電路板/系統設計 Share print

元件數量少的零交越探測器用電量低

2013年06月01日  | C Castro-Miguens, M Perez Suarez,

Share this page with your friends

有很多電路展示了使用50Hz和60Hz電線的零交越探測器zero-crossing detector)的工作原理。雖然電路有很多種,但是大多數都有不足之處。本文所提供的電路可使用少量的通用零件來提供更高的性能,且耗電量低。

圖 1
圖1 零交越探測器使用的元件少,且耗電量低。V O 信號的上升沿與線電壓V AC 的各零交越點一致。



圖1 所示電路的V O 處產生了一段波形,其上升沿與線電壓V AC 的零交越點相一致。該電路很容易被修改,這樣電路中就可以產生與V AC 保持同步的下降沿波形。

該電路的運作方式如下:在V AC 的零交越點上,通過電容器和HCPL-4701光耦合器LED的電流要滿足方程式1 方程式2 是弧度每秒與赫茲之間的標準轉換公式,也解釋了v i (t)是如何產生的。方程式3 4 方程式1 的簡式。因為通過LED的電壓接近於一個常量,該值在時間方面的變數趨近於0。

equ



流經LED的電流峰值為電容器的函數C。C的取值需滿足以下條件:時間為起始時間(t=0),滿足所給的最小供給電壓值,並且強度需要超過光耦合器的觸發閾值。在HCPL-4701中,I F(ON) =40 μA。

二極體D 1 不僅可以讓電容器放電,而且還可阻止LED上的反向電壓。HCPL-4701的最大反向輸入電壓為2.5V。

圖 2
圖2 v i (t)與I LED (t)之間的關係為R 1 值的函數,顯示了零交越點與LED電流之間的時延。



當i c (t)<0(圖1 )時,電阻器R 1 在每個v i (t)週期的後段釋放出電容器中儲存的能量。R 1 的最大值受到以下因素的限制:電容器、供應電壓峰值(V AC-PEAK )以及通過與AC電壓零交越點(圖2 )相關的LED電流上升沿的可接受最大時延。R 1 的最小值取決於R 1 中可允許的最大功耗([V AC-RMS ]2/R 1 )。可依據實際情況取折中值。

表1



表1 展示了通過LED電流上升沿的時延(t DELAY )以及R 1 取三種不同值時所對應的功耗。需要注意的是,與V AC 零交越點對應的V O 上升沿的時延必須包含光耦合器的傳播時延。HCPL-4701的傳播時延為70微秒。

基於上述的資訊,可以得到下列C與R 1 的實際取值:

. V AC =230V RMS ±20%(圖3 ):C=0.5 nF/400V(MKT-HQ 370金屬化聚酯膜,MKT系列),R 1 =560kΩ/0.25W,t DELAY =114μsec(與V AC 零交越點相關的V O 上升沿時延),P≈100 mW(AC線纜平均功率)。

圖 3
圖3 經驗值為V AC =230V RMS 、C=0.5 nF、R1=560 kΩ。



圖 4
圖4 經驗值為VAC=115VRMS、C=1 nF、R1=220 kΩ。



. V AC =115V RMS ±20%(圖4 ):C=1 nF/200V,R 1 =220 kΩ/0.25W,t DELAY =130 μsec(與V AC 零交越點相關的V O 上升沿時延),P≈65 mW(AC線纜平均功率)。

. 80~280V RMS 的運行狀態下:C=1 nF/400V,R 1 =330 kΩ/0.25W。

圖 5
圖5 經驗值為VAC=267VRMS、C=1 nF、R1=220 KΩ。



各個取值的經驗值為V AC =267V RMS 、C 1 =1 nF、R 1 =220 kΩ(圖5 )。要瀏覽本設計實例的其他經驗值,請參閱本文位於www.edn.com/4408530的網路版本。

注意:在已通電設備上對該電路進行台架測試(bench testing)時,請務必要小心。在設計印刷電路板時請遵循相關指南。




想要免費接收更多的技術設計資訊嗎?

馬上訂閱《電子技術設計》郵件速遞,透過郵箱輕鬆接收最新的設計理念和產品新聞。

為確保您的資訊安全,請輸入右方顯示的代碼.

啟動您的訂閱申請

我們已給您的註冊郵箱發送了確認信,請點擊信中的連結啟動您的訂閱申請。

這將有助於我們很好地保護您的個人隱私同時確保您能成功接收郵件。


添加新評論
遊客 (您目前以遊客身份發表,請 登入 | 註冊)
*驗證碼:

新聞 | 產品 | 設計實例