設(shè)計(jì)目標(biāo)

設(shè)計(jì)說明

當(dāng)交流輸入超過過零基準(zhǔn)電壓時(shí)，過零檢測器電路會(huì)改變輸出狀態(tài)。此設(shè)計(jì)采用單芯片解決方案，通過反相和同相數(shù)字輸出對交流正弦波進(jìn)行過零檢測。該電路是通過將比較器反相輸入接地并將鉗位正弦波施加到同相輸入來創(chuàng)建的。輸入電壓由 R1 和一對反并聯(lián)二極管進(jìn)行鉗制。在這種情況下會(huì)使用二極管代替衰減器來盡可能提高過零附近的輸入壓擺率，從而降低輸出延遲。該電路用于控制電路中的交流線路過零檢測以降低待機(jī)模式和關(guān)閉模式下的功耗。

設(shè)計(jì)說明

1. 該電路必須能夠處理隔離柵上的 750V 工作電壓
2. IN+ 端的最大輸入電壓必須為 ±1V
3. 需要反相和同相輸出
4. 流經(jīng) R1 的最大電流為 100μA ±10%
5. 將成串的每個(gè)電阻的工作電壓限制為最大 100V ±10%
6. 輸入交流電源電壓為 120V_RMS，通過修改元件可輕松適應(yīng)更高的交流電壓。有關(guān)詳細(xì)信息，請參閱替代設(shè)計(jì)一節(jié)
7. 確保交流過零處的遲滯電壓不超過 ±30mV

設(shè)計(jì)步驟

1. 確定理想的 R1 電阻值。最大峰值輸入電壓為 120V_RMS × √2 = 170V_PK。請注意，二極管 D1 的正向電壓接近于零，不包括在該計(jì)算中。
   $R1=\frac{170\mathrm{?}{V}_{PK}}{100\mathrm{ }\mathrm{\mu }A}=1\mathrm{.}70\mathrm{ }M\mathrm{?}$
2. 將 R1 分為 3 個(gè)相等的電阻，確保符合每個(gè)電阻 ≤ 100V 的設(shè)計(jì)限制：
   $R1=\frac{1.70\mathrm{ }M\mathrm{?}}{3}=566\mathrm{.}66\mathrm{ }k\mathrm{?}$
3. 使用模擬工程師計(jì)算器查找 R1 的標(biāo)準(zhǔn) E96 1% 電阻值。最接近的電阻值為 569k?。
4. 選擇反并聯(lián)二極管。選擇可提供至少 ±350mV 正向電壓且通過 R1 提供 100μA 電流的二極管。
5. 可選 – 在 VINP 引腳上設(shè)計(jì)由 R2 和 C1 定義的低通濾波器。頻率響應(yīng)定義為：
   $F_C=\frac{1}{2\pi \times R2\times C1}$

修改的設(shè)計(jì)

以下原理圖顯示了使用 AMC23C10 實(shí)現(xiàn)的修改設(shè)計(jì)。

AMC23C10 使用電容隔離技術(shù)提供 1000V 的工作電壓。VDD1 的電壓源額定電壓范圍為 3V 至 27V，通過 LDO 在內(nèi)部進(jìn)行控制。VDD2 的額定電壓范圍為 2.7V 至 5.5V。正常運(yùn)行時(shí)的輸入電壓范圍為 ±1V。OUT1 上的邏輯輸出為漏極開路，可與連接到 VDD1 的上拉電阻配合使用。OUT2 為推挽式輸出，無需外部上拉電阻。

設(shè)計(jì)仿真

測得的響應(yīng)

以下各圖顯示了使用 AMC23C10 隔離式比較器測得的過零檢測電路響應(yīng)。曲線 1 是捕獲的輸入，而曲線 2 和 3 顯示的分別是 OUT1 和 OUT2。在輸入的上升沿和下降沿測量時(shí)，輸入過零和輸出轉(zhuǎn)換之間的延遲不超過 220ns。

設(shè)計(jì)參考資料

有關(guān) TI 綜合電路庫的信息，請參閱模擬工程師電路手冊。

德州儀器 (TI)，AMC23C10 具有雙路輸出的快速響應(yīng)、增強(qiáng)型隔離式比較器 數(shù)據(jù)表

設(shè)計(jì)中采用的隔離式比較器

230VAC 輸入的替代設(shè)計(jì)