微機數字觸發器的研制

摘要：觸發電路是晶閘管整流器的重要組成部分。利用微機技術，采用MCS-8096單片機為控制核心，設計了一種新型的微機數字觸發器，給出了其硬件和軟件詳細的實現方法。

    關鍵詞：晶閘管 數字觸發器 單片機 微機技術

晶閘管整流器裝置在工業中得到了廣泛的應用。晶閘管的觸發控制則是應用中的關鍵環節，觸發電路的控制精度與精定性將直接決定主回路的工作性能。晶閘管的觸發電路，大體上可以分為模擬和數字兩大類。模擬電路由分立元件組成，體積較大，控制精度較低，很難達到標，現在已很少采用；晶閘管觸發信號，本質上是一種離散量，可由數字信號實現。目前已有大量的數字式觸發器產品問世，這些數字觸發器大體由過零檢測器、計數器、脈沖分配器等幾個部分組成。隨著微電子技術的發展特點是微型計算機的廣泛應用，采用以單片機為控制核心設計數字式觸發器，可以大大簡人硬件電路的組成，并可提高觸發器的控制精度，其中觸發角α的分辨率可達0.1°～0.01°，甚至更高。另外由于軟件的可編程性，使微機數字觸發器的調節范圍相當靈活，能滿足多方面的需要。

    MCS-96系列單片機自帶A/D轉換通道，具有高速輸入口HIS和高速輸出口HSO，對于脈沖的檢測和生成極其方便。其中六路并行的高速輸出HSO可以按程序規定的時間去觸發其一事件。當HSO的觸發時刻在內容定址存儲區CAM中確定以后，規定的時間一到，在HSO端口上即可產生觸發脈沖，而且觸發脈沖的上升沿和下降沿產生的時刻可以同時設定。利用HSO的這一特點，能夠很方便地構成晶閘管整流器的觸發電路。

本文以三相全控橋式整流電路為討論的重點，設計觸發器的硬件和軟件。

1 觸發器的硬件設計

微機數字觸發器的硬件電路主要以MCS-8096為控制核心，包括輸入信號預處理電路、同步脈沖產生電路、脈沖的形成與輸出電路、存儲器擴展及附屬電路等幾個部分。硬件框圖如力所示。

1.1 同步脈沖產生電路

在各種晶閘管整流電路中，各晶閘管的觸發脈沖必須與加在晶閘管上的交流主電源電壓有相對固定的相位關系（即各管的觸發時刻與主電源電壓的某一個固定的相位點之間相差一個控制角α），對應這一觸發時刻的脈沖稱為同步脈沖，完成這一任務的電路就是同步脈沖產生電路。數字觸發器根據同步脈沖的不同觸發方式分為絕對觸發和相對觸發方式。所謂絕對觸發方式是指每一觸發脈沖的形成時刻均由同步基準決定，這在三相橋式電路中就需要有六個同步基準交流電壓；而相對觸發方式僅需一個同步基準。當第一個脈沖由同步基準產生后，再以第一個觸發脈沖作為下一個觸發脈沖的基準。在三相橋式電路中，兩相鄰觸發脈沖之間相差60°電角度，但由于電網頻率會在50Hz附近波動，所以必須進行電網周期的跟蹤測量。

    同步脈沖電壓可以用相電壓Ua，也可以用線電壓Uac。當用線電壓Uac作為同步電壓時，同步基準在三相橋式電路中，它的上跳沿正好是α=0°的基準；而當用相電壓Ua作同步電壓時就有-30°的相位差。在本裝置的同步脈沖電路中，以線電壓Uac作為同步電壓。電路如圖2所示。線電壓Uac經降壓后加至LM339組成的電壓比較器，輸出高、低電平等寬的方波，經光電隔離器TIL117及電容、電阻組成的微分電路，形成微分信號，這個微分信號就是同步相位脈沖，

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