AT89C2051單片機(jī)的晶閘管觸發(fā)電路設(shè)計(jì)

自晶閘管被用作開關(guān)元件以來，其觸發(fā)電路經(jīng)過了晶閘管分離元件階段和集成電路階段后進(jìn)入了單片機(jī)嵌入階段。使用以單片機(jī)為核心的觸發(fā)電路雖然避免了前兩個(gè)階段元件多、故障率高和低智能化的缺點(diǎn)，但可靠性、迅速性和抗干擾性還存在諸多不足。

本設(shè)計(jì)詳細(xì)介紹了一種基于AT89C2051單片機(jī)的晶閘管觸發(fā)電路，具有高集成度、智能化、體積小、安全、迅速、可靠穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，今后必將被廣泛應(yīng)用。文中以晶閘管投切電容器為例來詳細(xì)說明觸發(fā)電路的工作原理。

1 觸發(fā)電路的硬件設(shè)計(jì)

硬件電路以ATMEL公司的AT89C2051單片機(jī)為核心，包括晶閘管過零檢測(cè)電路、控制器投切命令電路、脈沖隔離放大電路等幾部分組成，硬件框圖如圖1所示。

2 觸發(fā)電路的軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)采用中斷服務(wù)程序的方法。脈沖寬度和間隔采用軟件延時(shí)方法來定時(shí)。程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，短小精悍，思路清晰。程序流程圖如圖2所示。

3 性能測(cè)試

為檢驗(yàn)觸發(fā)電路的性能，設(shè)計(jì)了檢測(cè)電路。檢測(cè)電路原理圖如圖3所示。

實(shí)驗(yàn)電路由觸發(fā)電路、一組反并聯(lián)晶閘管、一組串聯(lián)電容、DC 24 V和DC 5 V開關(guān)電源各一個(gè)連接而成。實(shí)建電路如圖4所示。其中DC 24 V電源提供觸發(fā)板工作電壓，DC 5V電源模擬控制器投切信號(hào)。為觀察方便，筆者在一個(gè)電容器上并聯(lián)了指示燈，具體如圖4所示。

正確連接電路，檢查無誤后打開24V直流電源，觸發(fā)電路中L1指示燈被點(diǎn)亮，單片機(jī)正常工作；打開AC220 V電源，使晶閘管兩極帶電；打開5V電源，使觸發(fā)板開始工作，此時(shí)L2、L3、L4指示燈全部被點(diǎn)亮，并聯(lián)電容上的指示燈也被點(diǎn)亮，證明觸發(fā)電路觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通。

用示波器觀察脈沖變壓器觸發(fā)信號(hào)如圖5所示。

經(jīng)觀察觸發(fā)脈沖前沿陡度達(dá)1～2A/μs，觸發(fā)電流為晶閘管最大觸發(fā)電流的2倍，脈沖幅度足夠，電路設(shè)計(jì)十分成功。

4 結(jié)論

基于AT89C2051單片機(jī)的晶閘管觸發(fā)電路成功的實(shí)現(xiàn)了對(duì)晶閘管迅速、可靠的觸發(fā)，已成功的應(yīng)用于電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償、濾波裝置中，其智能、安全、可靠的優(yōu)點(diǎn)通過了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境的檢驗(yàn)，具有很好的應(yīng)用前景。