雙向晶閘管過零檢測電路設計

　　雙向可控硅是一種功率半導體器件，也稱雙向晶閘管，在單片機控制系統(tǒng)中，可作為功率驅動器件，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，且連接在強電網(wǎng)絡中，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。

　　1 過零檢測電路

　　電路設計如圖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)脈沖電壓應大于4V ，脈沖寬度應大于20us.圖中BT 為變壓器，TPL521 - 2 為光電耦合器，起隔離作用。當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通，產(chǎn)生負脈沖信號，T1的輸出端接到單片機80C51 的外部中斷0 的輸入引腳，以引起中斷。在中斷服務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。

　　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動器，也屬于光電耦合器的一種，用來驅動雙向可控硅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。當單片機80C51 的P1. 0 引腳輸出負脈沖信號時T2 導通，MOC3061 導通，觸發(fā)BCR 導通，接通交流負載。另外，若雙向可控硅接感性交流負載時，由于電源電壓超前負載電流一個相位角，因此，當負載電流為零時，電源電壓為反向電壓，加上感性負載自感電動勢el 作用，使得雙向可控硅承受的電壓值遠遠超過電源電壓。雖然雙向可控硅反向導通，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，圖3 中的C2 、R8 為RC 阻容吸收電路。

　　3 結束語

　　雙向可控硅過零觸發(fā)電路主要應用于單片機控制系統(tǒng)的交流負載控制電路，可以控制電爐、交流電機等大功率交流設備，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。至于軟件設計比較簡單，當過零檢測電路檢測到過零時產(chǎn)生中斷請求，只要在中斷服務程序中通過單片機80C51 的P1. 0 引腳發(fā)出觸發(fā)脈沖即可觸發(fā)雙向可控硅導通，限于篇幅，在這里就不再贅述。