ゼロクロス回路とは何ですか？

ゼロクロス回路は、正弦波、または交流（AC）の自然な形式の振幅が0ボルトの瞬間を検出し、その制御回路に信号を送信する電気回路です。 白熱灯やヒーターなどの抵抗負荷を保護するための高サージ電流の防止、および電子回路への電磁干渉を生成する高サージ電流の防止に非常に役立ちます。 ゼロクロス回路は、サイクル中に電力線電圧を2回検出し、電源スイッチをオンにする前に瞬時の電力線電圧がゼロであることを確認します。 ゼロクロス回路がなければ、スイッチは急激な高サージ電流を引き起こすピーク電圧レベルで動作する可能性があります。 さらに、ゼロクロス回路は、AC負荷から十分な早さでAC負荷がオンになり、AC電源から全電力が得られるようにすることもできます。

電気機械式リレー回路は、メインからのAC電源がゼロのときにリレー接点が低抵抗を達成するのに十分な速さで閉じることができないため、ゼロ交差回路の恩恵を受けません。これがリレードライバがゼロ相を検出しない理由です。 一方、半導体スイッチは非常に高速にスイッチングできるため、これらのデバイスはゼロクロス回路からの信号の恩恵を受けます。 シリコン制御整流器（SCR）は、通常のダイオードとほとんど同じように動作する電子パワースイッチですが、通常のダイオードとは異なり、SCRは順方向伝導が発生する前にトリガー信号を必要とします。 トリガーイベントが発生すると、電流が保持電流を超えている間、SCRが「オン」にラッチします。 パワーダイオードブリッジを使用すると、SCRは双方向モードで動作し、完全なAC電力をAC負荷に切り替えることができます。

交流用のトライオード（トライアック）は、ACアプリケーション用の3端子半導体スイッチで、両方向に電流を流すため、電気機械式リレーに非常によく似ています。 トライアックトリガーも双方向であり、電圧がゼロ位相になるたびにトライアックをトリガーするため、SCR制御とは異なります。 トライアックトリガーの提供を簡素化するように設計された光アイソレータデバイスがあります。 光アイソレータは、主電源回路を制御回路から分離することにより安全性を促進します。 ゼロクロス検出を処理するゼロクロスファイア光アイソレータもあります。

ゼロクロス回路は、リアクティブ負荷では少し複雑になります。 抵抗負荷には、同相の電圧と電流があります。 誘導性または容量性の非抵抗負荷のトリガー電圧を処理するには、位相角回路が必要です。 たとえば、ACモーターは、これらのデバイスの界磁および回転子巻線に使用される巻線のため、誘導性です。

誘導性負荷のAC負荷電圧が電流を導きます。 ゼロクロス回路では、対象となるゼロクロスは、入力電圧を基準にして遅延させる必要がある電流です。 ほとんどの誘導性負荷補償回路は、負荷の電流遅延に等しい角度だけ遅延した制御電圧をゼロクロス回路に提供します。