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1. 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。
2. 电路设计
首先过零检测电路如下。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:
3. 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。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);
- }
- }
- }
复制代码
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 */
- }
复制代码
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。
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