單片機(jī)VCC電壓是如何產(chǎn)生 降壓與過零檢測電路設(shè)計(jì)原理圖

整體原理圖

先說阻容降壓部分，R8、C2、D2、D3、ZD1、ZD2構(gòu)成常見阻容降壓電路，交流電經(jīng)過半波整流阻容降壓后，在兩個穩(wěn)壓管ZD1、ZD2兩端形成11.2V左右的直流電壓（這個電壓是提供給后面的12V繼電器使用的）。阻容降壓電路交流電的正負(fù)半周的電流流向分別如下：

交流電正半周電流流向

交流電負(fù)半周電流流向

負(fù)半周時(shí)，D2為C2提供交流通路，D3起到隔離單向截止的作用。阻容降壓電路還是比較簡單的，下面講系統(tǒng)電源的供電電路。

單片機(jī)系統(tǒng)供電為5V，Q2和ZD2組成5V穩(wěn)壓電路，Q2的發(fā)射極電壓跟隨基極電壓，基極電壓被鉗位在5.6V。所以相對于GND1這個參考電位來說，Q2發(fā)射極電壓為6.3V，因?yàn)镼2發(fā)射極的電壓約為0.7V。我們知道ZD1,ZD2兩端的電壓為11.2V。根據(jù)原理圖，穩(wěn)壓管ZD1、ZD2支路是和Q2、EC2這兩個器件串聯(lián)后的支路并聯(lián)在一起的。

分別是下圖的支路1和支路2：

支路1的電壓為已知的11.2V。支路2中Q2的集電極和發(fā)射極的電壓為上面已知的6.3V。可得知EC2上面的電壓為11.2-6.3=4.9V。至此，我們明白了單片機(jī)VCC電壓是如何產(chǎn)生。以下圖片電流流向很好的說明了VCC是如何產(chǎn)生的。

最終EC2上的電位差為4.9V

下面來講講過零檢測電路，在該方案中，過零檢測信號是用來給單片機(jī)計(jì)時(shí)用的，一般來說，只要過零檢測電路濾波做的好，軟件處理的好，計(jì)時(shí)精度還是能讓人滿意的。一般情況下會比單片機(jī)的內(nèi)震計(jì)時(shí)精度要高。D1、R2、R6、Q1組成過零檢測電路，交流電正半周時(shí)，Q1會導(dǎo)通，交流電的負(fù)半周時(shí)，Q1會截止。這樣在單片機(jī)的PA6口就能檢測到一個高低跳變的方波，在交流電經(jīng)過零點(diǎn)的時(shí)刻，波形會跳變（波形如下），電網(wǎng)頻率是固定的，也就是說每個周期內(nèi)交流電經(jīng)過零點(diǎn)的次數(shù)是固定的，根據(jù)這個道理，計(jì)數(shù)一定時(shí)間內(nèi)的過零點(diǎn)的數(shù)量就能準(zhǔn)確的算出經(jīng)過了多少周期。以上，單片機(jī)就是通過這個方法來計(jì)時(shí)的。

方波為過零信號，正弦波為交流電波形

交流電正半周時(shí)的電流通路

交流電負(fù)半周時(shí)的電流通路，此時(shí)Q1截止

上圖中D1的作用為，在交流電的負(fù)半周時(shí)，防止Q1的發(fā)射結(jié)反向擊穿，因?yàn)槿龢O管的發(fā)射結(jié)的反向耐壓一般只有幾伏。加入D1后，負(fù)半周時(shí)，發(fā)射極會被D1給鉗位為0.7V，從而保證了Q1發(fā)射結(jié)的安全。

這電路巧妙的地方，用兩個穩(wěn)壓二極管人為的制造了兩個電壓，一個大概5v，一個大概12V，Q2的作用是利用穩(wěn)壓管穩(wěn)住基極電壓來穩(wěn)住發(fā)射級電壓，和一個穩(wěn)壓管相比，最大的作用是增加電流。

編輯：黃飛