基于单片机的晶闸管触发电路设计
晶闸管触发电路设计
摘要为了控制晶闸管的导通，必须在控制级至阴极之间加上适当的触发信号（电压及电流），完成此任务的就是触发电路。
本课题针对晶闸管的触发电路进行设计，其电路的主要组成部分由触发电路，交流电路，同步电路等电路环节组成。
有阻容移相桥触发电路、正弦波同步触发电路、单结晶体触发电路、集成UAA4002、KJ004触发电路。
包括电路的工作原理和电路工作过程以及针对相关参数的计算。
关键词：晶闸管；触发电路；脉冲；KJ004目录第1章绪论 (1)第2章课程设计的方案 (1)2.1 概述 (1)2.2 系统组成整体结构 (2)2.3 设计方案 (2)第3章电路设计 (4)3.1 UAA4002集成芯片构成的触发器 (4)3.2 阻容移相桥触发电路 (5)3.3正弦波同步触发电路 (6)3.4单结晶体管触发电路 (8)3.5集成KJ004触发电路 (9)第4章课程设计总结 (12)参考文献 (14)绪论晶闸管是晶体闸流管的简称，又称为可控硅整流器，以前被简称为可控硅。
在电力二极管开始得到应用后不久，1956年美国贝尔实验室发明了晶闸管，到1957年美国通用电气公司开发出世界上第一只晶闸管产品，并在1958年达到商业化。
由于其开通时刻可以控制，而且各方面性能均明显胜过以前的汞弧整流器，因而立即受到普遍欢迎，从此开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代，其标志就是以晶闸管为代表的电力半导体器件的广泛应用，有人称之为继晶体管发明和应用之后的又一次电子技术革命。
自20世纪80年代以来，晶闸管的地位开始被各种性能更好的全控型器件取代，但是由于其所能承受的电压和电流容量仍然是目前电力电子器件中最高的，而且工作可靠，因此在大容量的应用场合仍然具有比较重要的地位。
20世纪80年代以来，信息电子技术与电力电子技术在各自发展的基础上相结合而产生了一代高频化、全控型、采用集成电路制造工艺的电力电子器件，从而将电力电子技术又带入一个崭新时代。
基于单片机的晶闸管触发器的设计
基于单片机的晶闸管触发器的设计1 引言晶闸管也叫可控硅整流器．是目前工业应用中最为广泛的大功率变换器件。
晶闸管在烧结炉、电弧炉等整流场合主要采用移相触发控制，即通过调节晶闸管导通时刻的相位实现控制输出。
传统的晶闸管触发器采用模拟控制电路，无法克服其固有缺点。
数字式控制电路与模拟式相比，主要优点是输出波形稳定和可靠性高，但其缺点是电路比较复杂，移相触发角较大时控制精度不高。
随着单片机技术的发展，由单片机组成的控制电路的优势越明显，除具有与数字式触发电路相同的优点外，更因其移相触发角通过软件计算完成，触发电路结构简单，控制灵活，温漂影响小，控制精度可通过软件补偿，移相范围可任意调节等特点，目前已获得业界的广泛认可。
以三相桥式全控整流电路为例，介绍应用单片机组成晶闸管触发器硬件电路的设计，以及软件实现移相触发脉冲控制的方法。
2 单片机触发器的组成单片机控制的晶闸管触发器主要由同步信号检测、CPU硬件电路、复位电路和触发脉冲驱动电路4部分组成，如图l所示。
CPU通过检测电路获知触发信号，依据所要控制的电路要求，通过编程实现预定的程序流程，在相应时间段内通过单片机I/O端输出触发脉冲信号，复位电路可保证系统安全可靠的运行。
3 移相触发脉冲的控制原理相位控制要求以变流电路的自然换相点为基准，经过一定的相位延迟后，再输出触发信号使晶闸管导通。
在实际应用中，自然换相点通过同步信号给出，再按同步电压过零检测的方法在CPU中实现同步，并由CPU控制软件完成移相计算，按移相要求输出触发脉冲。
图2为三相桥式全控整流电路，触发脉冲信号输出的时序也可由单片机根据同步信号电平确定，当单片机检测到A相同步信号时，输出脉冲时序通常采用移相触发脉冲的方法，即用一个同步电压信号和一个定时器完成触发脉冲的计算。
这在三相电路对称时是可行的。
因为三相完全对称，各相彼此相差120°，电路每隔60°换流一次，且换流的时序事先已知。
电路电子——晶闸管的触发电路设计
脉冲前沿由V4导通时刻确定，脉冲宽度与反向充电回路时间 常数R11C3有关。 电路的触发脉冲由脉冲变压器TP二次侧输出，其一次绕组接 在V8集电极电路中。
二、同步电压为锯齿波的触发电路
4) 双窄脉冲形成环节 内双脉冲电路
V5、V6构成“或”门
当V5、V6都导通时，V7、V8都截止，没有脉冲输出。 只要V5、V6有一个截止，都会使V7、V8导通，有脉冲输出。
二、同步电压为锯齿波的触发电路
2) 锯齿波的形成和脉冲移相环节
锯齿波电压形成的方案较多，如采用自举式电路、恒流 源电路等；本电路采用恒流源电路。
图8 同步电压为锯齿波的触发电路
恒流源电路方案，由V1、V2、V3和C2等元件组成
V1、VS、RP2和R3为一恒流源电路
二、同步电压为锯齿波的触发电路
锯齿波是由开关V2管来控制的。
1. 电源接通：E通过Re对C充电， 时间常数为ReC
2. Uc增大，达到 UP ，单结晶体管 导通，C通过R1放电
3. Uc减少，达到Uv，单结晶体管截
止，ｕR1 下降，接近于零
4. 重复充放电过程
图5 单结晶体管自激振荡电路
Re的值不能太大或太小，满足电路振荡的Re的取值范围
一、 单结晶体管触发电路
图6 晶体管同步触发电路
一、 单结晶管由第一个脉 冲触发导通，后面的脉冲不 起作用。
改充电变速Re度的，大达小到，调可节改α变角电的容目
的。 削波的目的：增大移相范围，
使输出的触发脉冲的幅度基本 一样。
一、 单结晶体管触发电路
实际应用中，常用晶体管Ｖ2代替电位器Re，以便实现
第一个脉冲由本相触发单元的uco对应的控制角 产生。
单片机在晶闸管触发电路中的应用探讨
单片机在晶闸管触发电路中的应用探讨作者：周宇来源：《数字技术与应用》2013年第08期摘要：21世纪，伴随着计算机技术的高速发展，计算机的衍生品也在快速的繁衍，这其中的代表作就是单片机。
单片机最主要的应用在晶闸管触发电路中，单片机被广泛应用于各个电器控制元件中，对电路控制系统发生了天翻地覆的变化起着重要的作用。
本文主要从单片机和晶闸管的概念入手，详细介绍了单片机的几种应用，单片机的晶闸管触发电路，具有高集成度、智能化、体积小、安全、迅速、可靠稳定等优点，日后必然会广泛应用到各行各业。
关键词：单片机晶闸管触发电路中图分类号：TN344 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）08-0069-02在经济高速发展的今天，电力行业占据着举足轻重的地位。
2008年南方暴雪灾害和汶川大地震中，电力行业的重要性已经得以充分体现，没有电现代社会不会有任何文明。
如何安全有效的利用电力成为大家竞相发展的方向，这其中电力控制系统就又显得尤为重要。
很多国际知名的电力公司的控制系统均采用晶闸管触发系统控制，这其中最主要的元件就是单片机的广泛应用。
由高度集成的单片机组成的触发控制系统避免了元件多、故障率高和智能化低的缺点。
这种控制系统可实现高分辨率的数字触发，大大减小了出现误触发的几率，提高运行的安全可靠性能。
据单片机做成的晶闸管触发电路系统具有各种优势，减少了以往控制系统的误操作的几率，能够使设备安全的运行，今后势必会发展到人们日常生活的各个方面。
1 单片机及晶闸管的主要内容单片机到底是什么东西呢？多数人会感觉很陌生，对其一无了解，感觉包含很高深的理论。
其实单片机无非就是一个电脑，只不过是缩小版的。
但是麻雀虽小，五脏却是俱全的。
单片机也有和电脑很多相同的部件，例如CPU，内存，还有用于记录指令的存储单元。
用户可以根据自身的特殊需要而设计一个单片机系统，其实就是一个围绕单片机芯片而组建的计算机应用系统，这就是单片机应用系统。
单片机驱动晶闸管电路
单片机驱动晶闸管电路晶闸管是一种常用的电子元件，具有方便控制电流的特点，广泛应用于各种电气控制系统中。
而单片机是一种微型计算机，具有高集成度、低功耗等优点，可以实现对各种外部设备的控制。
本文将介绍如何使用单片机来驱动晶闸管电路，实现对电流的控制。
一、晶闸管的原理和特性晶闸管是一种具有双向导通特性的电子器件，可以控制电流的通断。
它由四个层的PNPN结构组成，当施加一个正向电压时，晶闸管会进入导通状态；当施加一个反向电压时，晶闸管处于阻断状态。
晶闸管的导通状态只需要一个触发脉冲即可实现，而且导通后会一直保持，直到外部电源断开或者施加一个反向电压。
二、单片机的原理和特性单片机是一种集成度很高的微型计算机，内部包含了CPU、存储器、输入输出端口等功能模块。
它可以通过编程控制各种外部设备，实现各种功能。
单片机具有工作稳定、功耗低、体积小等特点，非常适合用于电气控制系统中。
三、单片机驱动晶闸管电路的设计为了实现单片机对晶闸管的控制，需要设计一个合适的电路。
首先，需要给晶闸管提供适当的触发脉冲，使其进入导通状态。
通常可以使用单片机的IO口输出一个高电平信号作为触发脉冲，通过一个电阻和一个电容器构成的触发电路，控制触发脉冲的宽度和频率。
还需要设计一个电源电路，将单片机和晶闸管连接在一起。
单片机和晶闸管的工作电压一般是不同的，需要通过适当的电平转换电路将其连接起来。
同时，为了保护单片机和晶闸管不受电压的干扰，还需要添加适当的滤波电路和保护电路。
需要编程控制单片机的IO口输出高低电平，实现对晶闸管的控制。
通过调整触发脉冲的宽度和频率，可以实现对电流的精确控制。
同时，还可以通过添加传感器等外部设备，实时监测电流大小，实现闭环控制。
四、应用实例单片机驱动晶闸管电路在实际应用中非常广泛。
比如，可以用于交流电调光系统、交流电压调节系统、交流电动机控制系统等。
通过单片机的编程控制，可以实现对电流的精确控制，提高系统的稳定性和可靠性。
单片机驱动晶闸管电路
单片机驱动晶闸管电路单片机驱动晶闸管电路是现代电子技术领域中一种常见的电路应用。
晶闸管是一种可控硅，具有开关功能，可以通过控制信号来控制电流的通断。
单片机作为一种微型计算机，具有处理和控制能力，可以通过编程来控制晶闸管电路的工作。
在晶闸管电路中，晶闸管的控制极连接到单片机的输出引脚，通过改变输出信号的高低电平来控制晶闸管的导通和截止。
当单片机输出高电平时，晶闸管处于导通状态，电流可以通过晶闸管流过；当单片机输出低电平时，晶闸管处于截止状态，电流无法通过晶闸管。
通过改变输出信号的高低电平和控制信号的频率，可以实现对晶闸管的精确控制。
单片机驱动晶闸管电路的应用非常广泛。
例如，可以将其用于交流电调光控制系统中，通过控制晶闸管的导通角来改变电流的大小，从而实现对灯光的调节。
此外，还可以将其用于电机控制系统中，通过控制晶闸管的导通时间和截止时间，来控制电机的转速和方向。
在变频器、功率逆变器等电源系统中，也可以利用单片机驱动晶闸管电路来实现对电流和电压的精确控制。
在设计单片机驱动晶闸管电路时，需要注意以下几点。
首先，要根据晶闸管的参数和工作要求选择合适的单片机型号和工作电压。
其次，需要编写相应的程序代码，通过单片机的IO口输出合适的信号来控制晶闸管。
在编程过程中，需要注意控制信号的频率和占空比的设定，以确保晶闸管的稳定工作。
此外，还需要注意电路的保护措施，如增加过流保险丝、过压保护电路等，以防止电路损坏。
单片机驱动晶闸管电路是一种常见且实用的电路应用，可以通过单片机的控制来实现对晶闸管的精确控制。
通过合理设计和编程，可以将其应用于各种电子设备和系统中，提高系统的性能和稳定性。
希望本文对读者们理解和应用单片机驱动晶闸管电路有所帮助。
基于单片机的晶闸管触发电路研究
基于单片机的晶闸管触发电路研究【摘要】基于单片机的晶闸管触发器无疑是现在的热门触发装置。
它具有诸多优点，温漂小，可靠性高，便于智能化控制等。
三相可控整流电路的控制量可以很大，输出电压脉动较小，易滤波，控制滞后时间短，因此在工业中几乎都是采用三相可控整流电路。
【关键词】单结晶体管；触发电路；移相；同步1.引言基于单片机的晶闸管触发器无疑是现在的热门触发装置。
它具有诸多优点，温漂小，可靠性高，便于智能化控制等。
三相可控整流电路的控制量可以很大，输出电压脉动较小，易滤波，控制滞后时间短，因此在工业中几乎都是采用三相可控整流电路。
在电子设备中有时也会遇到功率较大的电源，例如几百瓦甚至超过1—2kw的电源，这时为了提高变压器的利用率，减小波纹系数，也常采用三相整流电路。
另外由于三相半波可控整流电路的主要缺点在于其变压器二次侧电流中含有直流分量，为此在应用中较少。
而采用三相桥式全控整流电路，可以有效的避免直流磁化作用。
虽然三相桥式全控整流电路的晶闸管的数目比三相半波可控整流电路的少，但是三相桥式全控整流电路的输出电流波形便得平直，当电感足够大时，负载电流波形可以近似为一条水平线。
在实际应用中，特别是小功率场合，较多采用单相可控整流电路。
当功率超过4KW时，考虑到三相负载的平衡，因而采用三相桥式全控整流电路。
在本电路中的电机的功率为22KW，因此，采用三相桥式全控整流电路来实现。
2.系统硬件电路整套系统的硬件电路主要由主回路和微处理器控制电路组成。
其中主回路包括同步信号产生电路和触发脉冲信号驱动电路以及带阻容吸收装置的三相全控桥式整流电路。
三相全控桥式整流电路是由一组共阴极接法的三相半波整流电路（共阴极的晶闸管依次为T1、T3、T5）各一组共阳接法的三相半波相控整流电路（共阳极组的晶闸管依次为T6、T4、T2）串联组成的。
为了分析方便，把交流电源的一具周期由六个自然换流点划分为六段，共阳极组的自然换流点（α=0°）在ωt1、ωt3、ωt5、时刻，分别触发T1、T3、T5晶闸管，同理可知共阳极组的自然换流点（α=0°）在ωt2、ωt4、ωt6时刻，分别触发T2、T4、T6晶闸管。
晶闸管的触发电路
晶闸管TSC的触发电路1. 介绍晶闸管投切电容器的原理和快速过零触发要求晶闸管投切电容器组的关键技术是必须做到电流无冲击。
晶闸管投切电容器组的机理如图一所示，信息请登陆:输配电设备网当电路的谐振次数n为2、3时，其值很大。
式(2)的第三项给出当触发角偏离最佳点时的振荡电流的幅值;式(2)中的第二项给出当偏离最佳予充电值时振荡电流的幅值。
若使电容器电流ic=C*du/dt=0，则du/dt=0，即晶闸管必须在电源电压的正或负峰值触发导通投切电容器组，电容器预充电到峰值电压。
触发电路的功能是：电流无冲击触发;快速投切，20ms的动作。
这个20ms不是得到投切命令到产生动作的时间，而是从停止到再投入动作的时间为20ms。
快速反应时，在平衡补偿电路，不能出现不平衡动作，即有的相有电流，有的没有。
1. 两类晶闸管的触发电路的特点和存在的问题从同步信号的采集上，有两类晶闸管触发电路。
一类为从电网电压取得同步信号，一类为从晶闸管两端取得同步信号。
从电网电压取得同步信号的电路框图如图二：电路中包括同步变压器、同步信号处理电路和功率驱动电路、脉冲变压器隔离电路等。
当得到触发命令后，在投切点产生触发脉冲列，经过脉冲变压器的隔离,推动晶闸管。
同步信号处理电路有滤波处理功能，可以是CMOS等的电子电路组成，也可以是单片机、GAL电路等。
电路中包括相序错判断功能。
信息来自:输配电设备网从电网电压取得同步信号的优点为在主回路没有送电时，给触发命令，可以测量晶闸管的触发脉冲幅度和相位，在主回路得电后，给触发命令，可以放心, TSC为正确的投入工作。
对于TSC电路中的两只晶闸管+一只二极管的“2+1”电路、两只晶闸管+两只二极管的“2+2”电路、三只晶闸管+三只二极管的“3+3”电路,电容器有二极管预充电, 电容器上一直存在直流电压,晶闸管的交直流电压不变,电网电压取得同步信号触发适合。
缺点为电路复杂，对于400V小容量的TSC电路造价高。
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基于AT89C52单片机的晶闸管触发器的设计
2010-09-05 16:24:10 来源:互联网
关键字：AT89C52晶闸管触发器
0 引言
基于单片机的晶闸管触发器无疑是现在的热门触发装置。
它具有诸多优点，温漂小，可靠性高，便于智能化控制等。
一般的触发装置往往只采集一相同步信号，然后经单片机处理送出带有一定导通角α的六路脉冲控制信号，这无疑对三相交流电有一定的误差。
本设计同时采集三相的同步脉冲信号，避免了只检测一相而造成的延时。
同时，系统中的三相全控桥式整流电路采用了阻容吸收装置，避免产生过电压，使系统更加的稳定可靠。
1 系统硬件电路
整套系统的硬件电路主要由主回路和微处理器控制电路组成。
其中主回路包括同步信号产生电路和触发脉冲信号驱动电路以及带阻容吸收装置的三相全控桥式整流电路。
本装置所用AT89C52单片机的定时／计数器，采用12 M晶振定时器方式工作，同步信号产生电路用以将从电网获得的220 V交流电压转换成6个在相位上相差60°的同步脉冲，AT89C52用作接收同步信号和α角，并将α角转换为脉冲延时，从而控制三相全控桥式整流电路的门级，控制输出电流的大小；驱动电路用来将从单片机出来的脉冲信号进行功率放大；带阻容吸收装置的三相全控桥式整流电路实现对输出电流大小的控制并接收过电流、过电压。
1．1 AT89C52主控制电路
主控制电路(图1)充分利用AT89C52内部资源，通过外接12 M晶振和电容来实现时钟电路。
如图1所示，同步信号通过P0．0～P0．2口输入，单片机通过内部软件实现计时和向P1．2～P1．7口输出六路脉冲控制信号。
若程序死循环，即可上电自动复位或人工复位。
电路结构非常简单，易于实现。
1．2 三相全控桥式整流电路
经变压器出来的直流电压接通六个晶闸管。
同时经过脉冲隔离驱动电路出来α的带触发角的六路脉冲信号控制门级UT1～UT6。
为了避免产生过电压而造成的不利影响，提高系统的稳定性，本实验采用带阻容吸收装置的三相全控桥式整流电路，如图2所示。
阻容吸收装置利用电容来吸收过电压，将引起过电压的磁场能量变成电场能量储存在变压器中，然后电容通过电阻放电，将能量释放在电阻上。
1．3 同步电路设计
传统的触发电路一般都需要三相同步变压器提供同步信号，在三相全控桥式整流电路中，采用单片机触发的晶闸管，首先要使触发脉冲的自然换相点与三相电源的线电压的过零点同步。
为克服传统的同步变压器接法复杂，调试困难的缺点，采用三个如图3所示的同步电路，每一个电路采集一相同步信号，这样使得误差更小，精度更高。
这三个一样的电路分别接入单片机的P0．0～P0．2。
同步电路主要由过零检测器SF339和光耦隔离组成。
由结构简单、使用方便的SF339从电网中获得的线电压转换成方波信号，再经过光耦隔离，形成触发电路所需的同步信号，其中每个电源周期的过零点输出两个同步脉冲，如图4所示。
这样一个
周期内，三相电源输出6个同步脉冲，这6个同步脉冲信号在相位上相差60°。
同步信号再经过整形输出分别送到AT89C52的三个输入端口P0．0～PO．2．
1．4 触发脉冲驱动电路
六路脉冲控制信号在送入晶闸管控制级之前，必须对其进行放大，因为从AT89C52输出的脉冲信号强度不够驱动晶闸管，此时采用如图5所示的光电耦合集成运放驱动电路。
从单片机来的控制信号经过光电耦合再由集成运放放大，达到晶闸管所需的触发脉冲。
这种方法摒弃了体积较大的脉冲变压器，电路的结构更简化。
2 软件定时与实现
2．1 软件的定时
由于定时器采用AT89C52的自动计数功能，省去了单片机外接定时芯片，简化了设计电路。
采用的晶振为12MHz，分频为12，所以相应的时钟周期为：
即定时计数器的最大值为20000，它对应同步脉冲360°电角度。
为了使电流断续后，能够使晶闸管再次导通，必须对两组中应导通的一对晶闸管同时有触发脉冲，可以有两种方法：宽脉冲触发法和双脉冲触发法。
宽脉冲触发法是使每个脉冲的宽度大于60°，但必须小于120°，一般取80°～100°。
双脉冲触发法是在触发某一号晶闸管时，同时给前一号晶闸管补发一个脉冲，使共阴极组和共阳极组的两个应导通的晶闸管上都有触发脉冲，相当于两个窄脉冲等效的代替大于60°的宽脉冲。
采用宽脉冲触发法的软件实现要比双脉冲触发法更简便。
现取脉冲宽度为90°，因此计数初值N0为：
即第一个脉冲的延迟时间的计数初值为5 000，又从同步信号产生电路获得6个在相位上相差60的脉冲，经过输入α角的延时，从而控制三相全控桥式晶闸管整流电路输出电流的大小，延迟角度α可以通过软件延时来实现，其延迟初值Nα为：
其输出波形原理如图6所示(以α=30°为例)：
2．2 软件的实现
主程序中包括了系统初始化子程序，控制角的输入及计算，同步输入信号的检测，脉冲信号的输出，系统启动、复位或停机的控制。
主程序流程图如图7：
3 结束语
本实验充分利用了AT89C52单片机的内部资源，采用了单片机实现导通α角对电路输出电流的控制，使用单片机内部计数／定时器而省去了一些外围器件，由此使得结构简单。
通过软件实现对晶闸管的控制智能化。
该控制方案简单，使用元件少、实现容易、应用广泛，有很高的实用和推广价值。