Представлены способ и схемы для выделения сигналов, отвечающих моменту пересечения нуля сетевым напряжением. Для этого использовано выделение экстремумов сигналов, полученных при аддитивном смешивании на резистивном смесителе выпрямленных двухполупериодным выпрямителем импульсов отрицательной полярности с постоянным напряжением положительной полярности. Полученные таким образом остроконечные пики, вершины которых совпадают с переходом сетевого напряжения через ноль, выделяются компаратором. Приведенные устройства и его модификации способны работать в диапазонах изменения сетевого напряжения от 70 до 520 В. Показано также устройство, работающие по принципу синхронного выпрямления, способное работать в диапазоне частот от 50 Гц до 50 кГц.
Вопрос выделения момента перехода сетевого напряжения через ноль остается остро актуальным и в настоящее время, поскольку касается надежности работы устройств силовой электроники. Электронных схем, относящихся к этой тематике, известно немало, и все они имеет свои индивидуальные особенности. Далее рассмотрим еще один вариант выделения импульсов, отвечающих моменту пересечения сетевым напряжением нулевой отметки.
 | |
| Рисунок 1. | Устройство выделения момента перехода сетевым напряжением нулевого значения. |
На Рисунке 1 показана схема выделения таких импульсов. Сетевое напряжение через разделительный трансформатор Т1, имеющий коэффициент трансформации 20:1:1, подается на две идентичные вторичные обмотки. Напряжение с первой из них выпрямляется диодом VD1 1N4148. Конденсатор C1 сглаживает выпрямленное напряжение. Со второй обмотки напряжение поступает на диодный мост VD2–VD5. Выпрямленное диодным мостом напряжение отрицательной полярности, а также напряжение постоянного тока с конденсатора C1 смешиваются на резистивном смесителе R1–R3. Результат такого смешивания представлен на Рисунке 2.
 | |
| Рисунок 2. | Динамика процессов на выходе резистивного смесителя R1–R3 и выходных импульсов, снимаемых с компаратора DA1.1, при сетевом напряжении 230 В. |
Импульсы, регистрируемые на резисторе R3, имеют ярко выраженную остроконечную форму, пики которой отвечает моменту пересечения сетевым напряжением нулевой отметки. Эти пики несложно выделить с использованием компаратора DA1.1. Потенциометр R5 позволяет регулировать ширину выходных импульсов.
Устройство способно работать при изменении сетевого напряжения в пределах от 70 до 520 В, напряжение питания компаратора при этом меняется с 4.2 до 35.5 В. Работоспособность устройства при изменении сетевого напряжения обусловлена пропорциональностью изменения смешиваемых напряжений, поскольку стабилизация этих напряжений отсутствует. По мере понижения сетевого напряжения ширина выходных импульсов возрастает и, при необходимости, может быть откорректирована регулировкой потенциометра R5.
Еще одно устройство, Рисунок 3, является модификацией предыдущего. Отличие заключается в использовании промежуточной дифференцирующей цепочки C2R5, которая позволяет обострить пики сигналов, снимаемых с резистивного смесителя и, тем самым, получить более узкие сигналы, приуроченные к моменту пересечения сетевым напряжением нулевой отметки.
 | |
| Рисунок 3. | Устройство выделения момента перехода сетевым напряжением нулевого значения с использованием дополнительной дифференцирующей цепочки C2R5. |
Индикатор пересечения нуля сетевым напряжением, Рисунок 4, также использует способ получения остроконечных управляющих импульсов за счет смешивания постоянного напряжения положительной полярности с импульсами выпрямленного переменного тока отрицательной полярности. Эти напряжения поступают на диод Шоттки VD6 1N5817 и затем на неинвертирующий вход компаратора DA1.1. Инвертирующий вход этого компаратора соединен с общей шиной питания. Таким образом, компаратор переключает свое состояние лишь в том случае, если напряжение на его неинвертирующем входе превысит напряжение нуля.
 | |
| Рисунок 4. | Индикатор пересечения нуля сетевым напряжением с использованием диода Шоттки. |
На Рисунке 5 приведены диаграммы, характеризующие изменение напряжения питания компаратора во времени, напряжения на катоде диода Шоттки VD6, вид импульсов выходного напряжения, а также изменение сетевого напряжения во времени.
 | |
| Рисунок 5. | Динамика электрических процессах в различных точках устройства, приведенного на Рисунке 4. Масштабы сигналов для: UC1 и UВЫХ 10 В/кл.; UVD6 1 В/кл.; UСЕТИ 200 В/кл. |
Следующее из устройств, Рисунок 6, выполнено на основе синхронного двухполупериодного выпрямителя на элементах DA1.1, DA1.2 микросхемы TLC339, а также DA2.1, DA2.2 микросхемы MAX4754А. В остальном принцип работы устройства, Рисунок 6, отвечает описанному ранее, Рисунок 1.
 | |
| Рисунок 6. | Устройство выделения момента пересечения нуля сетевым напряжением с использованием синхронного двухполупериодного выпрямителя. |
Напряжение на вторичной обмотке трансформатора Т1 не должно превышать 3 В. Устройство, Рисунок 6, может работать по меньшей мере в частотном диапазоне от 50 Гц до 50 кГц.