雙向晶閘管過零檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

引言

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(dòng)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(diǎn)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(hào)加載到可控硅的控制極。為減小驅(qū)動(dòng)功率和可控硅觸發(fā)時(shí)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(cè)電路。

1 過零檢測(cè)電路

電路設(shè)計(jì)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(gè)交流電的周期輸出一個(gè)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(shí)，光電耦合器的兩個(gè)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(hào)，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(shí)器累計(jì)移相時(shí)間，然后發(fā)出雙向可控硅的同步觸發(fā)信號(hào)。過零檢測(cè)電路A、B 兩點(diǎn)電壓輸出波形如圖2 所示。

2 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(dòng)器，也屬于光電耦合器的一種，用來驅(qū)動(dòng)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(hào)時(shí)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(shí)，由于電源電壓超前負(fù)載電流一個(gè)相位角，因此，當(dāng)負(fù)載電流為零時(shí)，電源電壓為反向電壓，加上感性負(fù)載自感電動(dòng)勢(shì)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(gè)RC阻容吸收電路，實(shí)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。

3 結(jié)束語

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(shí)踐證明工作安全、可靠。本文重點(diǎn)介紹了過零檢測(cè)、觸發(fā)電路。至于軟件設(shè)計(jì)比較簡單，當(dāng)過零檢測(cè)電路檢測(cè)到過零時(shí)產(chǎn)生中斷請(qǐng)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，限于篇幅，在這里就不再贅述。