[发明专利]一种双向过零检测电路及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及单片机通信及控制领域，特别是涉及一种既可以提供中断过零检测，又可以精确计时的双向过零检测电路及方法。

背景技术

目前，许多计算机控制系统为了实现对大功率负载的控制，采用可控硅调功方式控制负载功率，其中可控硅功率器件的准确触发是一个关键技术。如何实现触发信号和电源信号的同步，确保控制精准，交流电源信号的过零检测是其中关键的关键。现有的过零检测方法大部分采用电阻分压或稳压管取压等方式进行波形转换获得过零点，虽然实现容易，但不能提供精准的双向过零检测信号，不能形成单片机控制系统所需要的准确的中断信号。并且上述方法在波形转换过程中，由于信号不稳定、噪声等因素，会使零点附近发生抖动影响，容易影响把抖动误判为零点，这样将直接影响控制精度。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种可以输出双向过零检测信号，保证相位不出现偏差，并能精确计时的双向过零检测电路。

本发明为解决上述问题所采用的技术方案：

一种双向过零检测电路，包括：输入信号端，提供一个稳定的正弦信号，其频率决定了精确计时的精度；波形转换模块，将输入端信号进行两次转换，先将正弦波形转换为等幅值的方波波形，再将方波波形转换为等幅值的尖脉冲波形；波形分离模块，将尖脉冲波形分离成正向和负向波形，正向波形直接输出为正向过零检测波形；反向处理器，将负向波形处理为反向过零检测波形。其中具体为输入的正弦波信号,经过分压后输入到运算放大器,V_REF=0,当V_ID=V_I-V_REF<0时,V_O=V_OL;当V_ID=V_I-V_REF>0时,V_O=V_OH,即第一个运放为一个过零比较器,输出幅值等同于输入正弦波幅值的方波信号.再经由一个RC微分电路(RC<<T/2)输出一脉冲信号,即为当输入正弦波过零时,单片机所需的中断信号,但单片机需要分别输入当正弦波由负到正的过零信号和由正到负的过零信号。因此,在RC微分电路后加上一个桥式电路,将正向和负向波形分开，正向波形即为正向过零检测波形，负向波形经反向后输出。

所述的双向过零检测电路，所述的波形转换模块，包含两个带通滤波器RC电路，电阻R113和电容C43组成第一个RC电路；R117与C44组成第二个RC电路；输入交流电压或电流正弦信号正向接该带通滤波器的电阻R113，通过电容C43再接地；保护电阻分别为R114和R110，R114接运算放大器LM258的正极，R110一端接电容C43地，一端与运算放大器LM258的负极相连；运算放大器LM258输出分两支，一支接保护电阻R109，同时接电源VCC，另一支接第二个滤波电路的电容C44，经电容C44滤波后再分两路，一路接电阻R117，接地，另一路接后面的波形分离模块。

所述的双向过零检测电路，该波形转换模块还包含与运算放大器并联的电容。

所述的双向过零检测电路，该过零检测电路所包含的运算放大器是双运算放大器。

所述的双向过零检测电路，所述波形分离模块，包括两个保护电阻R111、R112和一个桥式电路，桥式电路包含四个二极管，分别为D23、D24、D25、D26，额定正向工作电流为1A；波形转换模块输同时接两个二极管D23、D24，一支接D23的正极，经D23后，一路通过保护电阻R111，输出正向过零检测波形，一路接D25的负极，再接地；波形转换模块输同时接D24的负极，再分两路，一路通过保护电阻R122到反向处理器，一路接D26的正极，再接地。

所述的双向过零检测电路，所述的反向处理器，包括两个保护电阻R119、R116，一个反向电阻R108，波形分离模块的输出接运算放大器的负极，同时也通过反向电阻R108，接运算放大器的输出，运算放大器的正极接保护电阻R119，再接地；运算放大器的输出接保护电阻R116，输出负向过零检测波形。

所述的双向过零检测电路的方法，输入信号端提供一个稳定的正弦信号，其频率决定了精确计时的精度；波形转换模块将输入信号端的正弦信号进行两次转换，先将正弦波形转换为等幅值的方波波形，再将方波波形转换为等幅值的尖脉冲波形；波形分离模块将尖脉冲波形分离成正向波形和负向波形，正向波形直接输出为正向过零检测波形；反向处理器将负向波形处理为负向过零检测波形。