輸出分別與干線的兩個半周期同步的電路

經(jīng)常有這種情況，要在交流電源干線強大的干擾下去測量微弱的信號。如果不能過濾排除干擾信號，可以做兩次時間上分開的連續(xù)測量，間隔時間為干線半周期的奇數(shù)倍，然后計算兩次測量的平均值，從而得出可靠的結(jié)果。在連續(xù)的測量中，干擾信號的極性相反，平均之后相互抵消。如果對多個連續(xù)測量對做平均，結(jié)果將更加準(zhǔn)確。也可以不計算干線的半周期，你會發(fā)現(xiàn)，如果能找到一種電路，它的兩個輸出能與干線的奇半周期或偶半周期同步，那它遲早能派上用場。

圖1的電路提供了兩個獨立且光隔離的輸出，ISO1和ISO2用于與期望的干線半周期同步。圖2給出了仿真結(jié)果(使用免費版本的TI NA-TI)。電路可接受80V~240V的交流干線輸入，耗電在1mA以下。

輸出ISO1和ISO2的脈沖時長不到1ms。可以調(diào)整電容器C1，使得輸出ISO1和ISO2的下降沿精確對齊干線的零交越點。從D1~D5的所有二極管均為小信號型1N4148或者其它類似二極管。電路工作原理如下：在干線的正半周期內(nèi)，C3通過R1A、R1B、D1和D5、D3、R2B與R2A充電。充電的有效時間常數(shù)τ大約為4 3 ms。C3僅在該半周期聚集一些電荷。一旦干線的電壓低于C3上存儲的電壓(這發(fā)生在半周期即將結(jié)束之前)，充電停止，電流開始從C3經(jīng)過R3流入Q5的基極，使其導(dǎo)通。這使得C3通過光耦OC1中的LED放電，并在電路的輸出ISO1產(chǎn)生一個脈沖。在負半周期，動作重復(fù)，只有這個時候用D4和D2對C2進行充電。當(dāng)負半周期接近結(jié)束時，R4用于激活Q5。

通過增加時間常數(shù)，可以將輸出脈沖的持續(xù)時間縮短至大約600μs，即增加電阻R1和R2或者電容器C2和C3的值，但這也會縮小可接受的輸入電壓范圍。

具體的仿真情況表明，250V交流電連接到輸入時，C2和C3上的最大電壓小于5V;對于電容器來說，額定電壓為10V就足夠了。另外，C1上的最大電壓小于交流10V，二極管的反向電壓小于6V。流經(jīng)光耦LED的最高電流小于8mA。暴露于干線的元件只有輸入電阻R1A、R1B、R2A和R2B。它們的阻值相等，因此每個需要承擔(dān)25%的干線電壓。

從搭建電路測得的數(shù)據(jù)表現(xiàn)出了與仿真結(jié)果很好的相關(guān)性。圖3給出了信號輸出。圖4顯示了零交越的定時細節(jié)，以及C1取三個不同值時的相應(yīng)輸出脈沖。