AT89C2051單片機的晶閘管觸發(fā)電路設計

自晶閘管被用作開(kāi)關(guān)元件以來(lái)，其觸發(fā)電路經(jīng)過(guò)了晶閘管分離元件階段和集成電路階段后進(jìn)入了單片機嵌入階段。使用以單片機為核心的觸發(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。

本設計詳細介紹了一種基于AT89C2051單片機的晶閘管觸發(fā)電路，具有高集成度、智能化、體積小、安全、迅速、可靠穩定等優(yōu)點(diǎn)，今后必將被廣泛應用。文中以晶閘管投切電容器為例來(lái)詳細說(shuō)明觸發(fā)電路的工作原理。

1 觸發(fā)電路的硬件設計

硬件電路以ATMEL公司的AT89C2051單片機為核心，包括晶閘管過(guò)零檢測電路、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)電路的軟件設計

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

3 性能測試

為檢驗觸發(fā)電路的性能，設計了檢測電路。檢測電路原理圖如圖3所示。

實(shí)驗電路由觸發(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(kāi)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。為觀(guān)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(wú)誤后打開(kāi)24V直流電源，觸發(fā)電路中L1指示燈被點(diǎn)亮，單片機正常工作；打開(kāi)AC220 V電源，使晶閘管兩極帶電；打開(kāi)5V電源，使觸發(fā)板開(kāi)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)晶閘管導通。

用示波器觀(guān)察脈沖變壓器觸發(fā)信號如圖5所示。

經(jīng)觀(guān)察觸發(fā)脈沖前沿陡度達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，電路設計十分成功。

4 結論

基于AT89C2051單片機的晶閘管觸發(fā)電路成功的實(shí)現了對晶閘管迅速、可靠的觸發(fā)，已成功的應用于電力系統無(wú)功補償、濾波裝置中，其智能、安全、可靠的優(yōu)點(diǎn)通過(guò)了工業(yè)現場(chǎng)惡劣環(huán)境的檢驗，具有很好的應用前景。