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一文剖析:家電過零檢測如何選擇?

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文章出處:亞搏電競責任編輯:電源管理芯片人氣:-發表時間:2019-06-28 09:21
  過零檢測指的是在交流系統中,當波形從正半周向負半周轉換時,經過零位時,系統作出的檢測,過零信號一般用NPN三極管來檢測,當AC電壓過零時,三極管基極電壓低于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,可作開關電路或者頻率檢測,家電設備電路過零檢測主要是防止可控硅在非零電壓開啟時產生干擾,影響電器運行。
  
  PN8034芯片集成PFM控制器及650V高雪崩能力智能功率MOSFET,PN8034內置高壓啟動模塊,實現系統快速啟動、超低待機功能,同時該芯片提供了完整的智能化保護功能,包括過流保護,欠壓保護,過溫保護,另外PN8034的降頻調制技術有助于改善EMI特性。
  
  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系。
 
  
  1.N和GND直接相連在BUCK電路中的應用
 
  
  此電路結構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。對于過零檢測線路,在正半周,三級管導通,Vzc為低電平;在負半周,三極管Vbe被鉗位在-0.7V,處于截止狀態,Vzc為高電平。過零檢測線路在整個交流周期內都能夠準確的檢測到輸入交流電壓,因此過零檢測OK。
    (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。
 
  
  (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,需采用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。
  
  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對于GND電壓才是確定狀態,其他截止期間電壓都為不定狀態。那么橋式整流如何檢測過零信號呢?
  
  一、整流橋和輸入電容之間增加二極管
  
  加了二極管D17后,過零檢測采樣點被D17和輸入電解電容隔開,過零采樣的電壓對于GND為饅頭波,可以準確的檢測過零信號,過零檢測OK。
  
  二、采用兩顆二極管采樣  
  整流橋和輸入電容之間增加二極管雖然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。那怎么樣提高效率呢?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。
  
  三、采用光耦采樣
  
  此種電路用在需要AC交流輸入和MCU電氣隔離的系統中,用光耦采樣過零信號。可以很好的采集過零信號,過零檢測OK。
 
  
  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,會影響過零采集精度;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。
  
  過零信號的元器件的參數選取直接影響待機功耗和采樣精度等性能,因此選擇PN8034可以提升系統的可靠性,同時PN8034良好的特性也將提升整機系統的穩定性,降低整機失效率,被廣泛用于外圍元器件極精簡的小功率非隔離開關電源。
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