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雙向晶閘管的過零檢測電路該如何設(shè)計?

發(fā)布時間:2012-11-28 責(zé)任編輯:easonxu

【導(dǎo)讀】雙向可控硅是一種功率半導(dǎo)體器件,也稱雙向晶閘管,在單片機(jī)控制系統(tǒng)中,可作為功率驅(qū)動器件,由于雙向可控硅沒有反向耐壓問題,控制電路簡單,因此特別適合做交流無觸點開關(guān)使用。


雙向可控硅接通的一般都是一些功率較大的用電器,且連接在強(qiáng)電網(wǎng)絡(luò)中,其觸發(fā)電路的抗干擾問題很重要,通常都是通過光電耦合器將單片機(jī)控制系統(tǒng)中的觸發(fā)信號加載到可控硅的控制極。為減小驅(qū)動功率和可控硅觸發(fā)時產(chǎn)生的干擾,交流電路雙向可控硅的觸發(fā)常采用過零觸發(fā)電路。過零觸發(fā)是指在電壓為零或零附近的瞬間接通。由于采用過零觸發(fā),因此上述電路還需要正弦交流電過零檢測電路。

過零檢測電路

電路設(shè)計如圖1 所示,為了提高效率,使觸發(fā)脈沖與交流電壓同步,要求每隔半個交流電的周期輸出一個觸發(fā)脈沖,且觸發(fā)脈沖電壓應(yīng)大于4V ,脈沖寬度應(yīng)大于20us.圖中BT 為變壓器,TPL521 - 2 為光電耦合器,起隔離作用。當(dāng)正弦交流電壓接近零時,光電耦合器的兩個發(fā)光二極管截止,三極管T1基極的偏置電阻電位使之導(dǎo)通,產(chǎn)生負(fù)脈沖信號,T1的輸出端接到單片機(jī)80C51 的外部中斷0 的輸入引腳,以引起中斷。在中斷服務(wù)子程序中使用定時器累計移相時間,然后發(fā)出雙向可控硅的同步觸發(fā)信號。過零檢測電路A、B 兩點電壓輸出波形如圖2 所示。

電壓輸出波形
圖2:電壓輸出波形

過零觸發(fā)電路

電路如圖3 所示,圖中MOC3061 為光電耦合雙向可控硅驅(qū)動器,也屬于光電耦合器的一種,用來驅(qū)動雙向可控硅BCR 并且起到隔離的作用,R6 為觸發(fā)限流電阻,R7 為BCR 門極電阻,防止誤觸發(fā),提高抗干擾能力。當(dāng)單片機(jī)80C51 的P1. 0 引腳輸出負(fù)脈沖信號時T2 導(dǎo)通,MOC3061 導(dǎo)通,觸發(fā)BCR 導(dǎo)通,接通交流負(fù)載。另外,若雙向可控硅接感性交流負(fù)載時,由于電源電壓超前負(fù)載電流一個相位角,因此,當(dāng)負(fù)載電流為零時,電源電壓為反向電壓,加上感性負(fù)載自感電動勢el 作用,使得雙向可控硅承受的電壓值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電源電壓。雖然雙向可控硅反向?qū)?,但容易擊穿,故必須使雙向可控硅能承受這種反向電壓。一般在雙向可控硅兩極間并聯(lián)一個RC阻容吸收電路,實現(xiàn)雙向可控硅過電壓保護(hù),圖3 中的C2 、R8 為RC 阻容吸收電路。
 

過零觸發(fā)電路
圖3:過零觸發(fā)電路
 

雙向可控硅過零觸發(fā)電路主要應(yīng)用于單片機(jī)控制系統(tǒng)的交流負(fù)載控制電路,可以控制電爐、交流電機(jī)等大功率交流設(shè)備,經(jīng)過實踐證明工作安全、可靠。本文重點介紹了過零檢測、觸發(fā)電路。至于軟件設(shè)計比較簡單,當(dāng)過零檢測電路檢測到過零時產(chǎn)生中斷請求,只要在中斷服務(wù)程序中通過單片機(jī)80C51 的P1. 0 引腳發(fā)出觸發(fā)脈沖即可觸發(fā)雙向可控硅導(dǎo)通。
 

 
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