如何用运放来实现过零检测电路

对于家电行业的硬件工程师来说，对过零检测电路一定很熟悉，因为在驱动晶闸管时，我们需要从220V交流信号转化出一个方波信号作为我们驱动的基准，可以通过光耦或者三极管来搭建过零检测电路，这取决于你是否有隔离的要求，一般来说输入不需要隔离，那么我们一般采用成本更为低廉的三极管来实现。当然用运放也可以实现，今天我们就说一下如何用运放来实现过零检测电路。

那么什么叫过零检测电路呢？具有检测正弦波形从正到负，或从负到正电平变化的能力的运算放大器检测器称为过零检测器。更具体地说，我们可以说它检测到所有交流信号和GND的交叉点。它基本上是一个电压比较器，当输入信号越过参考电压电平的零时，其输出就会发生变化。它也被称为方波发生器，因为所施加的输入信号被过零检测器转换为方波。

过零比较

过零检测器电路图

下图表示使用反相运算放大器搭建的过零检测器电路：

过零检测器电路

这里，输入信号Vi 被提供给运算放大器的反相端，而非反相端通过使用两个电阻器R1和R 2接地。正如我们所看到的，模拟输入信号是在运算放大器的反相端提供的。因此，输出端的信号波形将保持反向极性。

过零检测器的工作

它检测输入信号与参考电压电平，也就是GND相交的位置。对于每一次交叉，输出信号都会发生电平跳变。正如我们已经提到的，参考电平设置为 0 并应用于运算放大器的同相端子。每次输入波形的相位从正变为负或从负变为正时，将施加在运算放大器反相端子上的正弦波与参考电平进行比较，说白了就是一个比较器。

波形

注意事项

1. 选择一个大输入共模范围的比较器，这取决于输入电压。

2. 当输入电压出现异常，大幅度偏离设计输入电压时，应该使用二极管来保护比较器共模输入端口。

3.当我们通过继电器驱动一个交流大电流负载时，由于交流电压在每时每刻都在发生变化，如果我们在峰值电压处断开继电器或者吸合继电器，由于此时电压过高，会导致继电器的吸合或者断开电流比较大，甚至会出现拉弧现象，这对于继电器的触点寿命来说是十分不利的，如果我们的0V电压处开关继电器，则可以大大减小此种影响。另外我们在使用晶闸管来开关负载时，可以通过过零方波信号来提过一个信号基准，因靠此基准来调整驱动信号的占空比。
审核编辑：汤梓红