AT89C2051單片機的晶閘管觸發電路設計

自晶閘管被用作開關元件以來，其觸發電路經過了晶閘管分離元件階段和集成電路階段后進入了單片機嵌入階段。使用以單片機為核心的觸發電路雖然避免了前兩個階段元件多、故障率高和低智能化的缺點，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電路，具有高集成度、智能化、體積小、安全、迅速、可靠穩定等優點，今后必將被廣泛應用。文中以晶閘管投切電容器為例來詳細說明觸發電路的工作原理。

1 觸發電路的硬件設計

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 觸發電路的軟件設計

軟件設計采用中斷服務程序的方法。脈沖寬度和間隔采用軟件延時方法來定時。程序設計簡單，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。

實驗電路由觸發電路、一組反并聯晶閘管、一組串聯電容、DC 24 V和DC 5 V開關電源各一個連接而成。實建電路如圖4所示。其中DC 24 V電源提供觸發板工作電壓，DC 5V電源模擬控制器投切信號。為觀察方便，筆者在一個電容器上并聯了指示燈，具體如圖4所示。

正確連接電路，檢查無誤后打開24V直流電源，觸發電路中L1指示燈被點亮，單片機正常工作；打開AC220 V電源，使晶閘管兩極帶電；打開5V電源，使觸發板開始工作，此時L2、L3、L4指示燈全部被點亮，并聯電容上的指示燈也被點亮，證明觸發電路觸發晶閘管導通。

用示波器觀察脈沖變壓器觸發信號如圖5所示。

經觀察觸發脈沖前沿陡度達1～2A/μs，觸發電流為晶閘管最大觸發電流的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電路成功的實現了對晶閘管迅速、可靠的觸發，已成功的應用于電力系統無功補償、濾波裝置中，其智能、安全、可靠的優點通過了工業現場惡劣環境的檢驗，具有很好的應用前景。