单片机控制可控硅调压原理与实现

单片机控制可控硅调压原理与实现

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/zhang062061/article/details/114987009

本文详细介绍了如何使用单片机控制可控硅实现交流电压调压。文章从可控硅的基本原理出发，逐步讲解了过零检测电路的设计、驱动电路的实现以及具体的程序代码，适合对嵌入式系统和电子控制感兴趣的读者深入学习。

可控硅简介

可控硅，也叫晶闸管，广泛应用于交流控制系统中，可实现小功率控制大功率设备。可控硅分单向可控硅和双向可控硅，双向可控硅在结构上相当于两个单向可控硅反向连接，可以实现双向导通。以BTA41为例，其电路符号及封装如下：

G极为控制极，当G极有正向（或负向）脉冲时，双向可控硅导通，直到交流信号过零点时关断，如下图所示。因此，要通过单片机控制输出电压，首先需要检测交流信号的过零点，然后延时一定时间后，输出一个脉冲，使可控硅导通。延时时间越长，导通时间越短，输出电压越低。

电路设计

过零检测电路

过零检测电路如下图所示。原理比较简单，由一个整流桥和光耦组成。

输出波形如下图所示。上方为整流桥输出的波形，下方为光耦输出的波形。光耦输出端直接接单片机IO口即可。

可控硅驱动电路

可控硅驱动一般采用专用的光耦，该光耦内部集成了小功率的可控硅，用于驱动外部大功率的可控硅。电路如下：

程序设计

首先使能外部中断和一个定时器，定时器打开溢出中断。初始化部分可参考之前的公众号文章。外部中断用于检测过零点，定时器用于控制导通角和输出脉冲。

调压过程

单片机外部中断被触发后（检测到过零点），根据要输出的电压，计算导通角（延时时间），通过定时器设置延时时间，开启定时器溢出中断。定时时间到后输出一个脉冲，控制可控硅导通。程序如下：

外部中断函数：

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin){       
    ac_flag = 0;       
    if(VoltFan != 0)       
    {              
        if(VoltFan > 220)//大于220V 直接导通              
        {                     
            HAL_GPIO_WritePin(DOUT2_GPIO_Port,DOUT2_Pin,GPIO_PIN_SET);              
        }              
        else              
        {                     
            ac_delay = ac_delay_us[VoltFan/5];//查表获得延时时间                     
            __HAL_TIM_SET_AUTORELOAD(&htim2,ac_delay);//设置定时器延时时间                     
            __HAL_TIM_ENABLE_IT(&htim2,TIM_IT_UPDATE);                     
            __HAL_TIM_ENABLE(&htim2);              
        }       
    }}

定时器中断函数：

void TIM2_IRQHandler(void){  
    /* USER CODE BEGIN TIM2_IRQn 0 */  
    /* USER CODE END TIM2_IRQn 0 */  
    //HAL_TIM_IRQHandler(&htim2);  
    /* USER CODE BEGIN TIM2_IRQn 1 */       
    if (__HAL_TIM_GET_IT_SOURCE(&htim2, TIM_IT_UPDATE) != RESET)       
    {              
        if(ac_flag == 0)              
        {                     
            ac_flag = 1;                     
            HAL_GPIO_WritePin(DOUT2_GPIO_Port,DOUT2_Pin,GPIO_PIN_SET);//输出脉冲                     
            __HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim2, TIM_IT_UPDATE);                     
            __HAL_TIM_SET_AUTORELOAD(&htim2,100);//设置定时时间100us（脉冲宽度）              
        }              
        else if(ac_flag == 1)              
        {                     
            HAL_GPIO_WritePin(DOUT2_GPIO_Port,DOUT2_Pin,GPIO_PIN_RESET);//100us时间到 关闭脉冲                     
            __HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim2, TIM_IT_UPDATE);                     
            __HAL_TIM_DISABLE(&htim2);              
        }       
    }  
    /* USER CODE END TIM2_IRQn 1 */}

可控硅的触发脉冲一般在20~50us即可，感性负载脉冲宽度需要加大，一般不小于100us。

程序中延时时间是预先计算好通过查表获得的。计算方法通过计算sinx的积分获得，可参考下表。