有很多電路展示了使用50Hz和60Hz電線的零交叉檢測器的工作原理。雖然電路有很多種，但是大多數(shù)都有不足之處。本例中展示的電路可使用少量的通用元件來提供更高的性能，且耗電量低。

在圖1所示電路的VO處產(chǎn)生了一段波形，其上升沿與線電壓VAC的零交叉點相一致。該電路很容易修改，這樣電路中就可以產(chǎn)生與VAC保持同步的下降沿波形。

該電路的運作方式如下：在VAC的零交叉點上，通過電容器和HCPL-4701光耦合器LED的電流要滿足方程式1。方程式2是弧度每秒與赫茲之間的標準轉(zhuǎn)換公式，也解釋了vi(t)的來歷。方程式3和4是方程式1的簡式。因為通過LED的電壓接近于一個常量，該值在時間方面的變量趨近于0。

通過LED的電流峰值為電容器C的函數(shù)。C的取值需滿足以下條件：時間為起始時間(t=0)，滿足所給的最小供給電壓值，并且強度需要超過光耦合器的觸發(fā)閾值。在HCPL-4701中，IF(ON)=40μA。

二極管D1不僅允許電容器放電，而且還可阻止LED上的反向電壓。HCPL-4701的最大反向輸入電壓為2.5V。

當ic(t)<0(圖2)時，電阻器R1在每個vi(t)循環(huán)的后段釋放出電容器中儲存的能量。R1的最大值受到以下因素的限制：電容器、供應(yīng)電壓峰值(VAC-PEAK)以及通過與AC電壓零交叉點(圖2)相關(guān)的LED電流上升沿的可接受最大時延。R1的最小值取決于R1中可允許的最大功耗([VAC-RMS]2/R1)，可依據(jù)實際情況取折中值。

表1展示了通過LED電流上升沿的時延(tDELAY)以及R1取二種不同值時所對應(yīng)的功耗。需要注意的是，與VAC零交叉點對應(yīng)的VO上升沿的時延必須包含光耦合器的傳播時延。HCPL-4701的傳播時延為70μs?；谏鲜鲂畔?，可以得到下列C與R1的實際取值：

VAC=230VRMS±20%(圖3)：C=0.5nF/400V(MKT-HQ370金屬化聚酯膜，MKT系列)，R1=560kΩ/0.25W，tDELAY=114μs(與VAC零交叉點相關(guān)的VO上升沿時延)，P≈100mW(AC線纜平均功率)。

VAC=115VRMS±20%(圖4)：C=1nF/200V、R1=220kΩ/0.25W、tDELAY=130μs(與VAC零交叉點相關(guān)的VO上升沿時延)，P≈65mW(AC線纜平均功率)。

80VRMS~280VRMS的運行狀態(tài)下：C=1nF/400V,R1=330kΩ/0.25W。各個取值的經(jīng)驗值為VAC=267VRMS、C1=1nF、R1=220kΩ(圖5)。

圖5

注意：在已通電設(shè)備上對該電路進行臺架測試時，請絕對小心。在設(shè)計印刷電路板時請遵循相關(guān)指南。