立创开源 | 高压可控硅驱动控制板

最新推荐文章于 2025-10-17 15:53:44 发布
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#硬件工程

本博客分享了一款应用于耐高压可控硅强弱电隔离控制的电路设计，核心采用了脉冲触发变压器KMB529-101和NE555定时器。通过NE555产生1KHz脉冲，结合单片机控制，实现了可控硅的通断。电路中还包含了LED指示，便于观察工作状态。所有硬件原理图与PCB设计已在立创硬件开源平台开源。

本设计电路主要应用于耐高压可控硅的强弱电隔离控制

该设计硬件电路原理图与PCB均在立创硬件开源平台全部开源，有需要的可以去了解：

硬件原理图

（一）硬件介绍

（1）可控硅触发变压器KMB529-101，其触发方式为脉冲触发，且有一定频率要求，需注意！

（2）为了使上面所提到的可控硅触发器触发可控硅实现通断、需设计脉冲发生电路，此处采用NE555设计该电路，使之产生1KHz频率，其外围电路如下所示，经过仿真及示波器测量，其可以实现所需频率的脉冲。

（3）同时，为了可以通过单片机方便控制，做了以下电路与NE555脉冲发生电路相连接，当单片机给出高电平时，NE555不产生脉冲，可控硅触发器不工作，可控硅不导通；当单片机给出低电平时，NE555产生脉冲，可控硅触发器工作，可控硅导通；已实现既定功能。同时增设了LED显示，可以清楚的知道哪一组被触发

（二）成品展示

左边接线为可控硅上的红白线

立创开源|USB电流电压表面板
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可控硅驱动光耦：电力控制领域的精准调控专家​
最新发布
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宁静致远的博客
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zxm8513优快云博客
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qq_42036175的博客
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简介 ST-Link的硬件，官方推出了三大版本：V1、V2和V3。在官方TN1235ST-LINK衍生产品概述中有详细的说明，因篇幅原因就不展开来讲了，下面贴上一张官方手册的介绍。 ST-Link/V2：支持STM32和STM8调试，不带虚拟串口，TB上卖的大多是这种，目前手头还有好几个这个版本的ST-Link。后面会使用这个版本进行烧录。 ST-LinkV2-1: 仅支持STM32调试，带虚拟串口和虚拟U盘下载，目前ST官方的Nucleo系列评估板上面板载的ST-Link就是这个版本。 本项目制作的
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ESP8266开发板，结构紧凑且功能强大，有USB供电和电池供电两种选择，十分方便。
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双向可控硅触发电路图一： 为了提高效率，使触发脉冲与交流电压同步，要求每隔半个交流电的周期输出一个触发脉冲，且触发脉冲电压应大于4V，脉冲宽度应大于20us.图中BT为变压器，TPL521-2为光电耦合器，起隔离作用。当正弦交流电压接近零时，光电耦合器的两个发光二极管截止，三极管T1基极的偏置电阻电位使之导通，产生负脉冲信号，T1的输出端接到单片机80C51的外部中断0的输入引脚，以引起中断。在中断服务子程序中使用定时器累计移相时间，然后发出双向可控硅的同步触发信号。过零检测电路A、B两点电压输出波形如图2所示。 双向可控硅触发电路图二： 电路如图3所示，图中MOC3061为光电耦合双向可控硅驱动器，也属于光电耦合器的一种，用来驱动双向可控硅BCR并且起到隔离的作用，R6为触发限流电阻，R7为BCR门极电阻，防止误触发，提高抗干扰能力。当单片机80C51的P1.0引脚输出负脉冲信号时T2导通，MOC3061导通，触发BCR导通，接通交流负载。另外，若双向可控硅接感性交流负载时，由于电源电压超前负载电流一个相位角，因此，当负载电流为零时，电源电压为反向电压，加上感性负载自感电动
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本文主要为单片机双向可控硅触发电路图，下面一起来学习一下
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<think>嗯，我现在需要帮用户查找关于双向可控硅控制电路的设计资料或方案，包括图解。首先，用户引用了四篇资料，我需要从中提取有用的信息。先看看这些引用内容。引用[1]提到过零系列光隔离三端双向可控硅驱动器，用于连接低电流直流控制电路和交流功率负载，比如微处理器控制120V-380V的单相或三相负载。这里的关键是光隔离驱动器的经济性和简单性，这可能对用户的设计有用，特别是隔离保护部分。引用[2]详细讨论了单片机控制晶闸管的方案，特别是三相桥式全控整流电路的应用。用户提到功率较大的情况（比如22KW电机）适合用三相桥式，而小功率用单相。不过用户的问题是关于双向可控硅的控制电路，虽然三相桥式通常用普通晶闸管，但双向可控硅更多用于交流调压，比如单相控制。这里需要区分整流和调压的应用场景。用户可能需要的是调压而非整流，所以引用[2]中的单片机触发方案可能适用，但需要调整成双向可控硅的控制。引用[3]提到基于单片机的设计实例，比如智能插座等，这些可能包含可控硅应用，但具体内容未详细描述，所以参考价值有限。不过提醒我可以建议用户参考这类实际案例的设计资料。引用[4]详细解释了可控硅调功电路原理，使用阻容移相和双向触发二极管（DIAC）来触发双向可控硅。这里的关键是移相触发，通过改变可调电阻来调整导通角，从而调节功率。还提到仿真图片，可惜用户没提供图解。这段信息非常相关，因为用户需要设计控制电路，特别是调压或调功方案。用户明确询问双向可控硅的控制电路设计，需要图解，所以需要整理出典型的电路结构和工作原理。考虑到光耦隔离、触发方式（过零触发还是移相触发）、单片机控制的可能性，以及保护电路（如RC吸收回路和熔断器）。接下来，用户可能的应用场景是什么？家用电器调光、调速或加热控制？引用中提到电机功率22KW，但三相系统更可能用普通晶闸管。双向可控硅通常用于单相交流负载，比如电风扇调速、电炉控温等。所以设计方案应侧重单相，过零触发适合电阻性负载避免干扰，移相触发则适用感性或容性负载，但需注意换向问题。需要结合引用[4]的移相触发原理，说明如何用阻容网络和DIAC触发，同时加入光耦隔离（如MOC3063）实现单片机控制。过零触发部分可引用[1]的光隔离驱动器，减少干扰。还要注意保护电路的设计，如RC缓冲和保险丝。图解部分可能无法直接提供，但可以描述各组成部分和信号流向，并建议用户查阅相关器件的数据手册或应用笔记（如ST的AN437）获取详细电路图。此外，单片机生成延时脉冲或利用过零检测IC（如H11AA1）来同步触发时机。总结下来，用户需要的是设计双向可控硅控制电路的方案，主要包括隔离驱动、触发方式（移相或过零）、保护电路，以及可能的单片机接口。结合用户引用的资料，分模块解释并提供示例框图，引用关键部分如阻容移相[^4]和光隔离驱动器[^1]，并推荐实际设计资源[^3]。</think> 根据您的需求，结合技术资料和典型设计方案，以下是双向可控硅控制电路的设计核心要点及方案图解说明： ### 一、基础控制方案（阻容移相触发） **电路原理图示意：** ``` 交流输入 → [熔断器] → [负载] → [双向可控硅T1/T2] ↑ [RC网络] → [双向触发二极管] ↑ [可调电阻] ``` **工作流程：** 1. **移相触发**：交流电通过可调电阻R和电容C组成RC充电网络（如引用[4]所述） 2. **触发导通**：当电容电压达到双向触发二极管（DIAC）的转折电压（通常30-50V）时，DIAC导通，向可控硅门极输出脉冲 3. **功率调节**：调节R值改变电容充电速度→控制导通角θ→调整负载平均功率 4. **过零关断**：电流过零时可控硅自动关断（每半周需重新触发） > 注：此方案简单但精度低，适用电阻性负载（如加热器调温）[^4] --- ### 二、光耦隔离驱动方案（推荐单片机控制） **电路拓扑：** ``` 单片机 → [光耦隔离驱动器] → [双向可控硅] → [负载] ↑ [过零检测电路] ``` **关键模块设计：** 1. **隔离驱动芯片**（如MOC3063）： - 内置过零检测和LED触发光耦 - 驱动电流仅需5-15mA - 电气隔离电压≥5000V [^1] 2. **单片机控制逻辑**： ```c while(1){ if(需要功率输出){ GPIO_Set(DRIVER_PIN); // 触发光耦驱动器 delay(触发脉冲宽度); // 通常≥50μs GPIO_Reset(DRIVER_PIN); } } ``` 3. **过零检测电路**： - 使用H11AA1光耦采集交流过零点 - 输出方波信号接入单片机外部中断 - 实现精确的相位控制时序[^2] --- ### 三、高级方案：三相可控硅桥式控制（大功率应用） **适用场景：** > 电机功率≥4kW时（如您提到的22kW电机），推荐三相全控桥（引用[2]） **设计特点：** - 6只晶闸管组成全桥 - 单片机生成6路触发脉冲 - 同步变压器获取相位基准 - 采用脉冲变压器/光纤隔离驱动 **触发时序图：** ``` A相： |---|---|___... (脉冲间隔120°) B相：___|---|---|... C相：___...___|---| ``` --- ### 四、保护电路设计（必备） 1. **RC缓冲电路**： - T1/T2间并联100Ω+0.1μF串联网络 - 抑制dV/dt防止误触发 2. **快速熔断器**： - 额定电流≥可控硅ITSM的60% 3. **压敏电阻**： - 并联在交流输入端 - 吸收电网浪涌电压 --- ### 图解设计建议 1. **过零触发应用电路**（加热控制）： ![MOC3063典型电路](https://www.onsemi.com/pub/Collateral/MOC3063M-D.PDF) *(来源：安森美数据手册)* 2. **移相触发波形**： ![相位控制波形](https://www.st.com/resource/en/application_note/an437-how-to-drive-a-triac-safely-stmicroelectronics.pdf) *(来源：ST应用笔记AN437)* > 推荐参考资料： > - ST应用笔记《AN437：双向可控硅驱动设计指南》 > - 晶闸管经典著作《SCR Manual》第7版 > - 立创开源平台搜索“可控硅控制”获取完整PCB工程
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