合泰单片机交流电过零检测方案

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1、HT46R47对对对对AC过零信号进行检测HT46R47对对对AC过零信号进行检测文件编码：HA0157S简介该应用范例提供一种简单方法来测量关于AC电源零点、电源线频率和相关相角等参数。这种方法就是通过AC电源线外接一个或几个组件直接接HoltekMCU的一个I/OPort，并且电源信号可以是不同频率(50/60Hz)的几百伏特电压。该方法主要应用于对AC电源类参数之测量和控制的产品中，其中典型应用有：电源开关时序控制(比如马达控制、照明、加热器等控制)、电功率和功率因素调整、相线控制等产品，特别在家电领域得到更广泛地应用。在该应用范例中，我们将以HT46R47为母体，利用这种方法制作一款

2、检测AC电源工作频率的DemoBoard。接下来，将详细介绍这种方法的设计过程与注意事项。工作原理该应用电路的一个特点在于在所有HoltekMCU的I/OPin上存在一个保护电路，即在MCUI/OPin上分别接有两个PN结二极管：一个与VDD相接；另一个与VSS相接，如图3所示。这样的设计，可以保护I/OPin免受浪涌电压或者HF-noise的冲击而造成EOS损坏。并且可以直接将高电压信号通过一个或者两个限流电阻接到I/OPin上，这样就可以接成ZCD(ZeroCrossingDetection)电路。通过读取该I/OPin上的信号，就可以控制或者测量来自AC电源之参数，如过零点、相线频率和

3、相角等。这种方法主要应用于使用AC电源之产品上，特别是家用电器。在该应用范例中，我们利用这个原理设计了一款检测AC电源频率的DemoBoard。借此说明这个原理。1HT46R47对对对对AC过零信号进行检测原理方块图与设计过程在该应用范例中，其中最重要部分就是如何设计一个ZCD(ZeroCrossingDetection)过零检测电路。因此，在设计过程中我们应该重点考虑以下几个问题：•主电源电路设计•ZCD限流电阻取值问题•LED输出电路设计原理图该原理图主要包括：EMIfilter对策电路(可选部分，经常用于家电类产品)、阻容式电源电路、零点检测电路和LED输出电路等，如图1所示。N+5V

4、C1C2ZNR?Z1C4C50.47U/275V0.1U/275V5.1VC3D1470U/16V104LF0L1R1R2100uH---400uH51R/2W51R/2W105/275V1N4007R3R4+5V2M2MR5C7U1100K104118PA3/PFDPA4/TMRPA2PA5/INTRSTPA1PA6R8330RPA0PA7/SDA4MHZPB3/AN3OSC2R6Y110KPB2/AN2OSC1+5VLED1R7330RPB1/AN1VDDRSTPB0/AN0RESLED2VSSPD0/SCLC8104HT46R47图1电源电路供给HT46R47的电源是通过阻容降压来获得

5、的，其具体电路由R7、R3、C5、D1、D6、C1和C4构成，如图2所示。在该范例中，所设计之总输入电流一般来说，在一定的工作电源下必须满足最大输出电流。最大输出电流可以通过如下公式计算出：V−VRMSVDDVV−VRMS/22RMSVDD(1)I>I===inoutXC5+R7XC5+R721+R72πC52HT46R47对对对对AC过零信号进行检测其中，V表示AC正弦波电源之RMS电压。RMSV表示一半之V。因为，输出电容C5只工作在半波。RMS/2RMSV表示稳压器电压。VDDX代表C5之电容抗数值。C5从公式(1)来看，只要输出电流Iout小于或者等于(理想状态下)输入电

6、流Iin，其中输出电压会保持不变。由电阻R7和电容C5决定输入电流Iin之大小，需要设计多大之输出电流Iout必须考虑流过电容C5之最大电流。在这里，如果输入电压230VAC/50Hz，那么最大输出电流Iout可以计算得：2305.1−I==34.21mAout12+5151+−62*50*1*10π如果输入电压110VAC/60Hz，那么最大输出电流Iout可以计算得：1105.1−I==19.03mAout12+5151+−62*60*1*10π说明：在实际测得之最大输出电流为31mA(@230VAC/50Hz,C5=1000nF)。一般来说，实际测得之最大输出电

7、流会小于所计算数值。另外，我们在设计最大输出电流时，我们保留一定数值的余量（大约20%）。3HT46R47对对对对AC过零信号进行检测图2电源电路零点检测电路(ZCD)为了同步每一个工作周期，必须给MCU输入一个过零点信号，其中，设计ZCD电路来实现这个功能。零点检测电路它是由外部两个限流电阻R1和R2、一个等效电容(典型值为：5~10pF)和两个内部限幅二极管构成，其等效电路如图3所示。图3ZCD电路4HT