220V交流电如何过零检测

需要说明的是，这里的过零检测指的是在交流回路的中的过零检测，对于我们最常接触的交流电就是我们使用的220V的市电了。

1、什么是过零检测

在交流回路中，电压随时间的变化是正弦波，当波形由正半周向负半周转换或者由负半周向正半周转换时，经过x坐标的点就是过零点。所谓 过零检测，就是对过零点进行检测，判断交流电是否到达这个点 ，如下图所示：

1.1 为何需要过零检测

为什么需要过零检测，简单来说就是：为了让使用交流电的系统更加安全稳定，同时方便对系统进行控制。

我们知道交流电的电压是在一直变化的，如果我们的用电系统开关的时候都处于电压高点，那么这个时候的电流也会对应的比较大，忽然间打开关短对系统会造成一定的 “冲击”，有时候也会产生一些电弧火花，就是所谓的浪涌，这样存在安全隐患，在一些带大功率负载的交流回路中，风险会更大。如果我们系统能够知道每次过零点的时间，在这个时候去进行开关控制，那么可以使得系统安全稳定。另外，我们通过检测交流电信号的过零点，可以实现交流电电子设备的开关控制、电流采样和保护功能，在调光开关/调光器、电机调速产品中，可从零点开始控制交流电导通角的大小，实现调光灯具亮度、电机速度的调节。

2、如何做过零检测

首先要明白，我们做过零检测，最直观的是检测什么？ 实际上就是电压。电压变成0的时候，就是零点。如何检测，我这里直接先告诉大家，从结果来看，最常见的过零检测电路有如下两种方式：

第一种，过零点时候电路末端会输出脉冲，如下图：

第二种，过零点的时候，电路末端电平会发生变化，如下图：

当然 ，直接ADC采样也是一种方式，但是相对前面这两种用得不多。

2.1 光耦

说到光耦之于220V交流的应用，之前分享过一个电路：

当时的需求只是需要检测是否有220V交流电信号存在，使用了双向光耦，其中右边输出的地方特意加了一个2.2uF的电容防止过零点时候电压突变。我们稍微变通一下，电路变成如下，是不是理论上就能够产生下图所示的输出:

当然，如果我们做一下整流，也可以使得输出脉冲信号，如下图：

2.2 比较器/运放

对于比较器以及后面的三极管而言，我们一般来说需要先降压，然后进行处理，是比较妥当的一种方式，比如下面图的示例：

上面的设计是脉冲，通过R22， R21控制小于Vcc/101电压的时候 (如果VCC为3.3V ，阀门大概在0.03V) , 输出S2会输出一个高电平信号，因为时间很短，所以结果为脉冲。

当然大家也可以把比较器的负输出端连接GND ，也就是0V ，然后+输入端连接降压后但是不整流的输入（220V的交流变成低压的交流），这样输出S2就能形成方波输出，但是不整流需要额外注意一些问题。

2.3 三极管/MOS管

对于三极管和MOS管来说，与上面的比较器也是类似的，直接上个示意图：

需要说明的是，通过三极管或者MOS管判断的输出脉冲，会比上面使用比较器的脉冲会宽一些。三极管0.7V就导通了，MOS管可能会更大一些，比如有些1.0V左右就导通了。

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