設計目標

設計の説明

このゼロ クロス検出器の回路は、AC 入力がゼロ クロスのリファレンス電圧と交差するとき、コンパレータの出力状態が変化します。コンパレータの反転入力をゼロ基準電圧に設定し、減衰した入力を非反転入力に印加する方法で、この仕様を実現します。分圧器 R₁ および R₂ は、入力 AC 信号を減衰させます。ダイオード D₁ は、非反転入力がコンパレータの負の入力同相制限を下回らないことを保証するために使用されます。ゼロ クロス検出は多くの場合、電源制御回路に使用されます。

デザイン ノート

1. 低速の入力信号のために望ましくない遷移が発生しないよう、多少のヒステリシスを使用します。
2. 入力同相範囲の広いコンパレータを選択します。
3. TLV7011 の位相反転保護機能により、入力が入力同相制限を超過した場合の位相反転を防止できます。
4. 入力が負の入力同相制限値を下回った場合にコンパレータを保護するため、ダイオードを使用します。

設計手順

1. 入力信号のピーク値を計算します。
   ${\text{V}}_{\text{p}}{\text{ = V}}_{\text{RMS}}\text{ × }\sqrt{2}\text{ = 340V}$
2. 340V の入力信号をコンパレータの正の同相範囲内 (3.4V) に減衰させるため、抵抗分圧器を選択します。
   $\text{340V × G = 3.4V}$
   $\text{G = 0.01}\frac{\text{V}}{\text{V}}$
   $\left(\frac{{\text{R}}_2}{{\text{R}}_{\text{1}}{\text{+R}}_{\text{2}}}\right)\text{ = 0.01}$
3. R₁ に 1MΩ を、R₂ に 10kΩ (最も近い 1% 値) を選択します。
4. 非反転入力の負の電圧を制限するため、ダイオード D₁ を選択します。定格 0.3V のツェナー ダイオードを使います。
5. AC 商用電源のリーク電流を計算し、リーク電流の設計目標である 500µA 未満を満たしているかどうかをチェックします。
   ${\text{I}}_{\text{ac}}\text{ = }\frac{{\mathrm{V}}_{\text{p}}}{{\text{R}}_{\text{1}}}\text{ = 340μA}$

設計シミュレーション

過渡シミュレーション結果

設計の参照資料

テキサス・インスツルメンツ、SBOMAP5 シミュレーション、回路ファイル

設計で使用されているコンパレータ

設計の代替コンパレータ