Un circuito zero cross è un circuito elettrico che rileva l’istante in cui un’onda sinusoidale, o il formato naturale della corrente alternata (AC), è a zero volt di ampiezza e invia un segnale al suo circuito controllato. È molto utile per prevenire sovracorrenti elevate per proteggere carichi resistivi come lampade ad incandescenza e riscaldatori e per prevenire sovracorrenti elevate che generano interferenze elettromagnetiche ai circuiti elettronici. Il circuito zero cross rileva la tensione della linea di alimentazione due volte durante il ciclo e si assicura che la tensione istantanea della linea di alimentazione sia zero prima di attivare l’interruttore di alimentazione. Senza il circuito zero cross, l’interruttore potrebbe attivarsi a un livello di tensione di picco che provoca un’improvvisa sovracorrente. Inoltre, il circuito zero cross può anche garantire che il carico CA sia acceso abbastanza presto nel ciclo di tensione per ottenere la piena potenza dall’alimentazione CA.
I circuiti relè elettromeccanici non beneficiano dei circuiti zero cross perché il contatto del relè non può chiudersi abbastanza velocemente da ottenere una bassa resistenza mentre l’alimentazione CA dalla rete è a zero, motivo per cui i driver del relè non rilevano la fase zero. Gli interruttori a semiconduttore, d’altra parte, sono in grado di commutare molto velocemente, quindi questi dispositivi beneficiano del segnale di un circuito zero cross. I raddrizzatori controllati al silicio (SCR) sono interruttori di alimentazione elettronici che si comportano in modo molto simile ai normali diodi, ma a differenza dei normali diodi, gli SCR necessitano di un segnale di trigger prima che avvenga la conduzione diretta. Quando si verifica l’evento di attivazione, l’SCR si aggancia “on” mentre la corrente è al di sopra della sua corrente di mantenimento. Con un ponte a diodi di potenza, un SCR può funzionare in modalità bidirezionale ed essere in grado di commutare la piena potenza CA in carichi CA.
Il triodo per corrente alternata (TRIAC) è un interruttore a semiconduttore a tre terminali per applicazioni CA che è molto simile a un relè elettromeccanico perché conduce correnti in entrambe le direzioni. Si differenzia dal controllo SCR, in quanto anche il trigger TRIAC è bidirezionale, il quale attiva il TRIAC ogni volta che la tensione è a fase zero. Esistono dispositivi di isolamento ottico progettati per semplificare la fornitura di trigger TRIAC. Gli isolatori ottici promuovono la sicurezza separando il circuito di alimentazione principale dal circuito di controllo. Esistono persino isolatori ottici a zero cross-firing che si occupano del rilevamento zero cross.
I circuiti zero cross diventano un po’ complicati con i carichi reattivi. I carichi resistivi avranno tensioni e correnti in fase. Sono necessari circuiti ad angolo di fase per elaborare le tensioni di trigger per carichi non resistivi, che possono essere induttivi o capacitivi. Ad esempio, i motori CA sono induttivi a causa degli avvolgimenti utilizzati per gli avvolgimenti di campo e del rotore di questi dispositivi.
La tensione di carico CA nei carichi induttivi conduce la corrente. In un circuito zero cross, lo zero cross di interesse è la corrente che deve essere ritardata rispetto alla tensione di ingresso. La maggior parte dei circuiti di compensazione del carico induttivo fornirebbe una tensione di controllo al circuito zero cross ritardata di un angolo pari al ritardo di corrente attraverso il carico.