一种降压与过零检测电路

开垦者

整体原理图



先说阻容降压部分，R8、C2、D2、D3、ZD1、ZD2构成常见阻容降压电路，交流电经过半波整流阻容降压后，在两个稳压管ZD1、ZD2两端形成11.2V左右的直流电压（这个电压是提供给后面的12V继电器使用的）。阻容降压电路交流电的正负半周的电流流向分别如下：

交流电正半周电流流向



交流电负半周电流流向



负半周时，D2为C2提供交流通路，D3起到隔离单向截止的作用。阻容降压电路还是比较简单的，下面讲系统电源的供电电路。单片机系统供电为5V，Q2和ZD2组成5V稳压电路，Q2的发射极电压跟随基极电压，基极电压被钳位在5.6V。所以相对于GND1这个参考电位来说，Q2发射极电压为6.3V，因为Q2发射极的电压约为0.7V。我们知道ZD1,ZD2两端的电压为11.2V。根据原理图，稳压管ZD1、ZD2支路是和Q2、EC2这两个器件串联后的支路并联在一起的。

分别是下图的支路1和支路2：



支路1的电压为已知的11.2V。支路2中Q2的集电极和发射极的电压为上面已知的6.3V。可得知EC2上面的电压为11.2-6.3=4.9V。至此，我们明白了单片机VCC电压是如何产生。以下图片电流流向很好的说明了VCC是如何产生的。



最终EC2上的电位差为4.9V

下面来讲讲过零检测电路，在该方案中，过零检测信号是用来给单片机计时用的，一般来说，只要过零检测电路滤波做的好，软件处理的好，计时精度还是能让人满意的。一般情况下会比单片机的内震计时精度要高。D1、R2、R6、Q1组成过零检测电路，交流电正半周时，Q1会导通，交流电的负半周时，Q1会截止。这样在单片机的PA6口就能检测到一个高低跳变的方波，在交流电经过零点的时刻，波形会跳变（波形如下），电网频率是固定的，也就是说每个周期内交流电经过零点的次数是固定的，根据这个道理，计数一定时间内的过零点的数量就能准确的算出经过了多少周期。以上，单片机就是通过这个方法来计时的。



方波为过零信号，正弦波为交流电波形



交流电正半周时的电流通路



交流电负半周时的电流通路，此时Q1截止

上图中D1的作用为，在交流电的负半周时，防止Q1的发射结反向击穿，因为三极管的发射结的反向耐压一般只有几伏。加入D1后，负半周时，发射极会被D1给钳位为0.7V，从而保证了Q1发射结的安全。

这电路巧妙的地方，用两个稳压二极管人为的制造了两个电压，一个大概5v，一个大概12V，Q2的作用是利用稳压管稳住基极电压来稳住发射级电压，和一个稳压管相比，最大的作用是增加电流。