輸出分別與干線(xiàn)的兩個(gè)半周期同步的電路

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

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

輸出ISO1和ISO2的脈沖時(shí)長(cháng)不到1ms?？梢哉{整電容器C1，使得輸出ISO1和ISO2的下降沿精確對齊干線(xiàn)的零交越點(diǎn)。從D1~D5的所有二極管均為小信號型1N4148或者其它類(lèi)似二極管。電路工作原理如下：在干線(xiàn)的正半周期內，C3通過(guò)R1A、R1B、D1和D5、D3、R2B與R2A充電。充電的有效時(shí)間常數τ大約為4 3 ms。C3僅在該半周期聚集一些電荷。一旦干線(xiàn)的電壓低于C3上存儲的電壓(這發(fā)生在半周期即將結束之前)，充電停止，電流開(kāi)始從C3經(jīng)過(guò)R3流入Q5的基極，使其導通。這使得C3通過(guò)光耦OC1中的LED放電，并在電路的輸出ISO1產(chǎn)生一個(gè)脈沖。在負半周期，動(dòng)作重復，只有這個(gè)時(shí)候用D4和D2對C2進(jìn)行充電。當負半周期接近結束時(shí)，R4用于激活Q5。

通過(guò)增加時(shí)間常數，可以將輸出脈沖的持續時(shí)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(huì )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(shí)，C2和C3上的最大電壓小于5V;對于電容器來(lái)說(shuō)，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(xiàn)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(gè)需要承擔25%的干線(xiàn)電壓。

從搭建電路測得的數據表現出了與仿真結果很好的相關(guān)性。圖3給出了信號輸出。圖4顯示了零交越的定時(shí)細節，以及C1取三個(gè)不同值時(shí)的相應輸出脈沖。