220V交流电的电压大小是随时间的变化而不断变化的,一个周期的时间是0.02秒,在各种控制电路中为了实现调压、调光、调温或调速的目的,需要-个基准点作为起点,这个起点就是交流电源电压为0时的瞬间。过零检测就是要在交流电压为0时向控制电路发出一个信号,称为过零信号。

       豆浆机中的电机如果采用全压启动,则启动力矩很大,豆浆机易倾倒,豆浆也可能飞洒出来。因此,在制豆浆的不同阶段,对电机的转速也有不同的要求,所以它需要有软启动和调速功能。图1是豆浆机常用的过零检测电路:220V交流电源经桥式整流后没有直接接滤波电容C1,所以A点是一个脉动直流电压,脉动频率是100Hz。该脉动电压经R1限流后接光耦的发光管,在脉动电压为0V时发光管截止,接收端光电三极管也截止,这时过零信号是高电平。由于发光管的导通电压很低(1.1V左右),所以脉动电压稍有上升发光管就导通了,光电三极管也导通,这时过零信号为低电平,直到脉动电压又回0V时,过零信号才又变为高电平。因为在脉动电压的一个周期内,光耦绝大部分时间处于导通状态,所以过零高电平信号是一个很窄的矩形脉冲,控制芯片依据这个脉冲出现的时间来控制电机的速度。

      液晶电视PFC电路也有一个过零检测电路,如图2所示,它由PFC升压电感上的副绕组来检测,当PFC电感上的电压为0时,副绕组感应电压也为0,这个信号送控制芯片作为过零信号,英文缩写ZCD。这个过零信号和上述豆浆机过零信号作用有所不同,它是为了让开关管的起始工作点和输入的脉动电压同步,以提高电路的功率因数。许多开关电源芯片也有ZCD引脚,以检测开关变压器副绕组上的感应电压,让开关管在开关变压器中电流为0时才导通,以避免大电流冲击,降低开关管功耗和减小电磁干扰。

      一种洗衣机的过零检测电路如图3,该洗衣机220V交流电源和低压部分没有隔离元件,低压+5V和AC220V是连通的,过零信号直接从AC220V取样,经取样电阻R1、R2降压由zD稳压管钳位为6V矩形波,由于220V交流电压负半周时稳压管正向导通,导通电压仅0.7V,所以一个周期内只有一个正向矩形波,矩形波的上升沿是一个过零信号,下降沿又是一个过零信号。由于稳压管的反向击穿曲线比较缓,所以这个脉冲的二个角是圆的。由于矩形脉冲较宽,在6V稳压管上可以测到2V左右的直流电压。

      空调的室内风机也需要调速,一种过零检测电路如图4,它是用三极管来检测的,脉动电压低于0.6V时Q1截止,过零检测信号输出高电平,平时为低电平。e如果过零检测电路出故障,控制芯片检测不到过零信号会停止工作或发出故障代码。在图1或图4电路中,因为光耦或三极管绝大部分时间处于导通状态,所以用万用表直流挡测过零信号只有一个很低的直流电平,实测约0.18V ,如果电压>1V或为0,则过零信号肯定有问题,一般R1阻值变大或开路情况较多见。