原创输出分别与干线的两个半周期同步的电路

 2013-7-9 20:27  908 15 15 分类: 模拟

经常有这种情况，要在交流电源干线强大的干扰下去测量微弱的信号。如果不能过滤排除干扰信号，可以做两次时间上分开的连续测量，间隔时间为干线半周期的奇数倍，然后计算两次测量的平均值，从而得出可靠的结果。在连续的测量中，干扰信号的极性相反，平均之后相互抵消。如果对多个连续测量对做平均，结果将更加准确。也可以不计算干线的半周期，你会发现，如果能找到一种电路，它的两个输出能与干线的奇半周期或偶半周期同步，那它迟早能派上用场。图1的电路提供了两个独立且光隔离的输出，ISO1和ISO2用于与期望的干线半周期同步。图2给出了仿真结果(使用免费版本的TI NA-TI)。电路可接受80V~240V的交流干线输入，耗电在1mA以下。

输出ISO1和ISO2的脉冲时长不到1ms。可以调整电容器C1，使得输出ISO1和ISO2的下降沿精确对齐干线的零交越点。从D1~D5的所有二极管均为小信号型1N4148或者其它类似二极管。电路工作原理如下：在干线的正半周期内，C3通过R1A、R1B、D1和D5、D3、R2B与R2A充电。充电的有效时间常数τ大约为4 3 ms。C3仅在该半周期聚集一些电荷。一旦干线的电压低于C3上存储的电压(这发生在半周期即将结束之前)，充电停止，电流开始从C3经过R3流入Q5的基极，使其导通。这使得C3通过光耦OC1中的LED放电，并在电路的输出ISO1产生一个脉冲。在负半周期，动作重复，只有这个时候用D4和D2对C2进行充电。当负半周期接近结束时，R4用于激活Q5。通过增加时间常数，可以将输出脉冲的持续时间缩短至大约600μs，即增加电阻R1和R2或者电容器C2和C3的值，但这也会缩小可接受的输入电压范围。具体的仿真情况表明，250V交流电连接到输入时，C2和C3上的最大电压小于5V；对于电容器来说，额定电压为10V就足够了。另外，C1上的最大电压小于交流10V，二极管的反向电压小于6V。流经光耦LED的最高电流小于8mA。暴露于干线的元件只有输入电阻R1A、R1B、R2A和R2B。它们的阻值相等，因此每个需要承担25%的干线电压。从搭建电路测得的数据表现出了与仿真结果很好的相关性。图3给出了信号输出。图4显示了零交越的定时细节，以及C1取三个不同值时的相应输出脉冲。