在日常的電子電路設(shè)計(jì)和應(yīng)用場景中，零點(diǎn)電壓檢測技術(shù)是一項(xiàng)極為關(guān)鍵的電子技術(shù)，它也被簡稱為過零檢測。過零檢測主要用于對交流電信號的零點(diǎn)電壓進(jìn)行檢測。

過零檢測指的是在交流系統(tǒng)里，在一個交流周期中，當(dāng)波形從正半周向負(fù)半周或者從負(fù)半周向正半周轉(zhuǎn)換，經(jīng)過零位時，系統(tǒng)能夠檢測出這個過零位，并產(chǎn)生對應(yīng)的信號輸出。在實(shí)際應(yīng)用時，當(dāng)二端口電壓從正電壓變?yōu)?0 或者從負(fù)電壓變?yōu)?0 的時刻，會輸出相應(yīng)的電平或者脈沖，電平和脈沖的上升沿或者下降沿可以表征交變電壓過零點(diǎn)的位置和時刻。通常在過零點(diǎn)的位置，電源噪聲相對較低。
過零檢測的作用十分顯著。它主要用于檢測追蹤交流電的正半波和負(fù)半波交變過零點(diǎn)的位置和時刻。通過過零點(diǎn)檢測，能夠獲得交變電壓的相位、頻率、抖動等瞬時和長期變化信息。過零檢測在控制、調(diào)制、保護(hù)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。例如，在大功率電源接入時，可避免打火，抑制電弧，防止瞬間高溫；也可作為簡單的同步時鐘源，同步控制信號的輸出。在電力載波通訊、功率設(shè)備和家電接入切換等領(lǐng)域，交流過零點(diǎn)檢測電路都發(fā)揮著重要作用。在智能開關(guān)、智能通斷器產(chǎn)品中，應(yīng)用過零檢測技術(shù)可以在零電壓時刻進(jìn)行通斷，從而抑制開機(jī)浪涌電流，抑制電弧和瞬間高溫，達(dá)到保護(hù)繼電器觸點(diǎn)等器件的目的；在智慧照明領(lǐng)域，調(diào)光設(shè)備應(yīng)用過零檢測技術(shù)，從零點(diǎn)開始控制交流電導(dǎo)通角的大小，實(shí)現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)；在工業(yè)控制領(lǐng)域，可進(jìn)行同步信號輸出判斷，實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度調(diào)節(jié)。此外，過零檢測通常還用于電力載波通信和其他電力電子設(shè)備，實(shí)現(xiàn)過零點(diǎn)通信、相位識別、逆相序判別、零火線反接、臺區(qū)識別、掉電檢測等功能。
過零檢測電路的原理是基于電壓比較器。它的輸入信號就是需要進(jìn)行過零檢測的來源信號。其工作原理是先對輸入信號進(jìn)行整流和濾波，然后將其與一個基準(zhǔn)電平進(jìn)行比較。當(dāng)輸入信號通過零點(diǎn)時，輸出信號會發(fā)生跳變，這個跳變就是過零點(diǎn)。一般會利用二極管導(dǎo)通和光耦隔離特性進(jìn)行過零檢測來改變輸出狀態(tài)。

下面為大家分析比較目前業(yè)內(nèi)常用的過零檢測電路案例。

方案 1：過零脈沖輸出，分離器件。該類電路采用二極管和穩(wěn)壓二極管構(gòu)成整流濾波部分，輸出過零點(diǎn)脈沖信號。其主要特點(diǎn)包括半周期儲能、過零脈沖輸出，功耗較低，大約 30mW - 50mW，但檢測精度中等，一般約 30us 左右，抗擾度一般，容易被過零點(diǎn)附近噪聲干擾造成抖動或重復(fù)輸出，一致性一般，受溫度影響和外圍器件影響因素多，且外圍器件較多。

方案 2：電平輸出，分離器件。此類電路采用分離器件搭建，最終輸出電平信號，交流電過零時輸出低電平，交流電未過零時輸出高電平。其特點(diǎn)是過零電平輸出，但需要對輸出進(jìn)行整形，功耗高，大約 60mW - 100mW，檢測精度低，通常偏差大于 200us 以上，抗擾能力差，一致性差，光耦影響大，不過所需外圍器件少，成本低。

方案 3：脈沖輸出，采用專門的過零檢測芯片，比如 GS1102。該類電路采用專門的過零檢測芯片搭建，電路一致性高，抗干擾性好，檢測精度高，最終輸出過零脈沖信號。具有半周期儲能、過零脈沖輸出的特點(diǎn)，功耗極低，大約 10mW - 20mW，檢測精度高，偏差 < 10us，內(nèi)部遲滯，高抗擾度，閾值溫度偏差小，基本與外圍器件無關(guān)，一致性高，且外圍器件極少。