基于数字触发器的电源设计

摘  要： 介绍了一种以51系列单片机为核心，以晶闸管为开关器件，输出电压连续可调的直流电源的硬件结构和软件流程。该系统目前已应用在某高校船舶电站模拟实验室，运行效果良好。
关键词： 数字触发器；晶闸管；单片机；连续可调
   　电源技术发展到今天，已融汇了电子、功率集成、自动控制、计算机等多领域的技术[1-3]。早期的线性电源输出可调范围窄，应用范围受到很大的限制，自从20世纪80年代以来，开关电源以其体积小、重量轻、效率高等优点，在邮电通信、军事装备、交通设施等领域得到广泛应用[4]。本文介绍一种以单片机为核心，设计数字触发器以触发晶闸管，通过晶闸管的开通与关断实现电源电压的变化[5]，最终实现输出电压连续可调的直流电源。该电源充分利用了单片机的强大功能，顺应了目前国外直流电源朝着数字化发展的趋势，满足输出电压宽范围、可调的要求，并且该电源在软件和硬件上都有很大的扩展空间，在本电源的基础上稍做变动，就可以应用在许多领域中。
1 可调直流电源的硬件设计
　可调直流电源的硬件原理框图如图1所示。系统硬件部分包括单片机模块、按键设定电压模块、三项半控桥、数字触发模块、数据采集模块、报警模块和显示模块。
   
   1.1 单片机模块
　从经济、实用角度考虑，系统采用AT89S51单片机，它是整个系统的控制核心，对所采集的数据进行处理，并且针对不同的需求向其他模块发出控制信号和指示信号。应用AT89S51实现数字触发器的设计，实现对三相半控桥中三个晶闸管的轮流触发。
1.2 三相半控桥
　由于系统变压器采用Δ/Y接法，所以本设计采用由晶闸管和二极管组成的三相半控桥。为了保证电路的可靠运转，对晶闸管的选择留有充分合理的裕量。电路中均考虑了过电压、过电流情况下电路的保护问题。由于电容两端电压不能突变，所以在晶闸管两端加阻容元件，进行过电压保护。在三相中通过接快速熔断器实现过电流保护。三相半控桥电路如图2所示。