Procházíte nulou? Detektory ROHM v tom jedou s vámi

Jestli nás matematika něčemu naučila, tak to určitě bylo „nepřehlížet nuly“. Ve výkonové elektronice je situace podobná, zvláště pokud máme u střídavých průběhů za úkol správně detekovat průchody právě v bodech s nulovým napětím. K nule by se ostatně měla blížit i samotná spotřeba takových obvodů. Zde již ale nastává problém, protože s tradiční součástkovou základnou dosahujeme něčeho podobného jen stěží – a navíc i s řadou dalších omezení.

S optočleny se rozlučte

Pryč jsou doby, kdy u bílé techniky zajišťovala jediné spojení s okolním světem elektrická zásuvka, nebo např. přívod vody. Současná technika potřebuje v chytré domácnosti doslova „žít“, a tudíž i komunikovat – např. prostřednictvím rozhraní Wi-Fi. Musí být připravená kdykoli reagovat na povely, takže je nakonec neustále „pod proudem“ a spotřebovává přitom drahocennou energii. Tím však přidělává starosti vývojářům, kteří musí výrazně omezovat odběr i v pohotovostních režimech.

A tady se již konečně potkáváme s výše nadhozenými požadavky na sledování průchodů nulou pro zajištění efektivního způsobu řízení celé řady systémů vybavených nejen motory, ale také mikrokontroléry.

Co když ale klasickým zapojením optočlenu své návrhy v klidovém stavu zatěžujeme hned z celé jedné poloviny? Výslednou spotřebu kompletního zapojení v režimu standby, která se může např. u pračky v modelové situaci vyšplhat hodně přes jeden watt, již proto nemusíme vůbec obhájit a bude nutné sáhnout po něčem úplně jiném. Ve společnosti ROHM v takovém případě slibují dodatečné navýšení pouze o jednu setinu wattu [1]. Jak je to možné?

Výhody na více frontách

Klíč k zásadnímu snižování odběru sledujeme na obr. 1 – v blokovém schématu zapojení s obvody řady BM1ZxxxFJ, zde konkrétně 102 FJ, resp. 103 FJ. Nových součástek pro detekci průchodu nulou máme pro střídavá napětí celkem šest a žádná z nich přitom nevyžaduje vnější galvanické oddělení s optoelektronickými prvky. Kromě zásadního snížení spotřeby si navíc polepšíme i s kratší rozpiskou součástek, protože se rázem zbavujeme spousty rezistorů, kapacit, diod nebo též tranzistoru. S optočleny se také pojila menší spolehlivost v důsledku ujíždění a zhoršování parametrů s postupujícím časem a v neposlední řadě také výraznější zpoždění, které je navíc funkcí vstupního střídavého napětí. Novinky se přitom vyrovnaně drží na ±50 μs, případně jsou na tom ještě lépe. Efektivnímu způsobu řízení již proto nemusí stát v cestě ani odlišné rozvodné soustavy v různých zemích světa (100 až 230 V).

Jednotlivé členy rodiny detekčních obvodů [2] odlišujeme z hlediska výstupních průběhů (pulzy či hrany) a také zpoždění, které si dokážeme vnějším rezistorem i přizpůsobit, přesně jak to zachycuje obr. 2. Další rozdíly se kromě způsobu zapouzdření dotýkají též vstupní části s usměrňovacími diodami a filtračními kondenzátory nebo možnosti monitorování stejnosměrného napětí. Prvky ustojí 600 V a teploty až do +105 °C.