第十三讲功率接口优选ppt资料.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第十三讲功率(gngl)接口,第一页，共38页。,能否用MCS-51片内的I/O口直接驱动(q dn)它们呢？,P0、P1、P2、P3四个口驱动(q dn)能力不同。,P0口的驱动(q dn)能力较大，当其输出高电平时，可提供400AV）时，则可提供mA的灌电流，如低电平允许提高，灌电流可相应加大。,P1、P2、P3口的每一位只能驱动(q dn)4个LSTTL，即可提供的电流只有P0口的一半。,所以，任何一个口要想获得较大的驱动(q dn)能力，只能用低电平输出。8031通常要用P0、P2口作访问外部存储器用，所以只能用P1、P3口作输出口。P1、P3口的驱动(q dn)能力有限，在低电平输出时，一般也只能提供不到2mA的灌电流，通常要加总线驱动(q dn)器或其它驱动(q dn)电路。,第二页，共38页。,12.1.2 外围集成数字驱动电路,驱动感性负载(fzi)时，必须加接限流电阻或箝位二极管。此外，有些驱动器内部还设有逻辑门电路，可以完成与、与非、或以及或非的逻辑功能。,例12-1慢开启的白炽灯驱动电路,图12-1为慢开启白炽灯驱动电路，白炽灯的延时开启时间长短取决于时间常数RC。此电路能直接驱动工作电压小于30V、额定电流小于500mA的任何灯泡。注意：在设计印刷电路板时，驱动器要加装散热板，以便散热。,第三页，共38页。,DM7407,Hex Buffers with High Voltage Open-Collector Outputs,第四页，共38页。,例12-2 大功率音频振荡器,图12-2电路能直接驱动一个大功率的扬声器，可用于报警系统，改变(gibin)电阻或电容的值便能改变(gibin)电路的振荡频率。电路中的两个齐纳二极管IN751A用于输入端的保护。,第五页，共38页。,The SN75446 and SN75447 dual peripheral drivers are,designed for use in systems that require,high current,high,voltage,and fast switching times.,The SN75446 and SN75447,provide AND and NAND drivers respectively.,These devices,have diode-clamped inputs as well as high-current,high-voltage,inductive-clamp diodes on the outputs.,第六页，共38页。,例12-3 驱动大电流负载,电路(dinl)如图12-3所示。ULN2068A的负载。由于ULN2068在25时功耗达2075mW，因而使用时一定要加散热板。,第七页，共38页。,12.2 MCS-51的开关型功率接口,常用的开关型驱动器件有，光电耦合器、继电器、晶闸,管、功率MOS管、集成功率电子开关、固态继电器等。,12.2.1 MCS-51与光电耦合器的接口,1.晶体管输出型光电耦合器驱动接口,光电晶体管除没有使用基极外,跟普通晶体管一样。取代基极,电流的是以光作为晶体管的输入。当光电耦合器的发光二极管发,光时，光电晶体管受光的影响(yngxing)在cb间和ce间有电流流过，这两个,电流基本上受光的照度控制，常用ce极间的电流作为输出电流，,输出电流受Vce的电压影响(yngxing)很小。,第八页，共38页。,光电晶体管的集电极电流Ic与发光二极管的电流IF之比称为光电耦合器的电流传输比。,光电耦合器在传输脉冲信号时，对不同(b tn)结构的光电耦合器的输入输出延迟时间相差很大。,图12-4是使用4N25的光电耦合器接口电路图。,第九页，共38页。,4N25使两部分的电流信号独立。输出部分的地线接机壳或接大地，而8031系统的电源地线浮空，不与交流电源的地线相接。可避免输出部分电源变化对单片机电源的影响，减少系统所受的干扰，提高系统的可靠性。4N25输入输出端的最大隔离电压2500V。,光电耦合器也常用于较远距离的信号隔离传送。,可以起到隔离两个系统地线的作用，使两个系统的电源相互 独立，消除地电位不同所产生的影响。,(2)光电耦合器的发光二极管是电流驱动器件，可以形成电流环路的传送形式。由于电流环电路是低阻抗(zkng)电路，它对噪音的敏感度低，因此提高了通讯系统的抗干扰能力。,图12-5是用光电耦合器组成的电流环发送和接收电路。,第十页，共38页。,DM7407,：,Hex Buffers with High Voltage Open-Collector Outputs,第十一页，共38页。,图12-5电路可以用来传输数据，最大传输距离为900米。环,路连线的电阻对传输距离影响很大，此电路中环路(hun l)连线电阻不能,大于30，当连线电阻较大时，100的限流电阻要相应减小。,光电耦合管使用TIL110，开关速度比4N25快。,2.晶闸管输出型光电耦合器驱动接口,输出端是光敏晶闸管或光敏双向晶闸管。当光电耦合器的输,入端有一定的电流流入时，晶闸管即导通。有的光电耦合器的输,出端还配有过零检测电路，用于控制晶闸管过零触发，以减少用,电器在接通电源时对电网的影响。,第十二页，共38页。,4N40是常用的单向晶闸管输出型光电耦合器。当输入端有15,30mA电流时,输出端的晶闸管导通。输出端的额定电压为400V，,额定电流有效值为300mA。隔离电压为15007500V。4N40的6脚,是输出晶闸管的控制端，不使用此端时，此端可对阴极接一个(y)电,阻。,MOC3041是常用的双向晶闸管输出的光电耦合器，带过零触,发电路，输入端的控制电流为15mA，输出端额定电压为400V，,输入输出端隔离电压为7500V。,图12-6是4N40和MOC3041的接口驱动电路。,4N40常用于小电流用电器的控制，如指示灯等，也可以用于,触发大功率的晶闸管。MOC3041一般不直接用于控制负载，而,用于中间控制电路或用于触发大功率的晶闸管。,第十三页，共38页。,承受这种反向电压，而且一般要加RC吸收回路。,case 1:PART=1;break;,器的系统中，可用功率接口集成电路驱动，例如SN75468，一,uchar kv1=0;,晶闸管习惯上称可控硅（整流元件），英文名为Silicon,光电晶体管的集电极电流Ic与发光二极管的电流IF之比称为光电耦合器的电流传输比。,第三十三页，共38页。,触器的触点数一般较多。,Hex Buffers with High Voltage Open-Collector Outputs,bit tc1_flag=0;,脚配置和内部结构见图12-11。,固态封装,可用于防爆、高温作业场合。,p30=0;,4N25输入输出端的最大隔离电压2500V。,P1、P2、P3口的每一位只能驱动(q dn)4个LSTTL，即可提供的电流只有P0口的一半。,ET1=1;/开T/C1中断,第十四页，共38页。,第十五页，共38页。,12.2.2 MCS-51与继电器的接口,1.直流电磁式继电器功率接口,一般用功率接口集成电路或晶体管驱动。在使用较多继电,器的系统中，可用功率接口集成电路驱动，例如SN75468，一,片SN75468可驱动7个继电器，驱动电流可达500mA，输出端最,大工作电压为100V。,常用的继电器大部分属于直流电磁式继电器，也称为直流,继电器。图12-7是直流继电器的接口电路。继电器的动作由单,片机8031的端控制。端输出低电平时，继电器J吸合；,端输出高电平时，继电器J释放。采用(ciyng)这种控制逻辑可以使,继电器在上电复位或单片机受控复位时不吸合。,第十六页，共38页。,二极管D的作用是保护晶体管T。当继电器J吸合时，二极管D截止，不影响(yngxing)电路工作。继电器释放时，由于继电器线圈存在电感，这时晶体管T已经截止，所以会在线圈的两端产生较高的感应电压，极性是上负下正，,第十七页，共38页。,2.交流电磁式接触器的功率接口,继电器中切换电路能力较强的电磁式继电器称为接触器。接,触器的触点数一般较多。交流电磁式接触器由于线圈(xinqun)的工作电,压要求是交流电,所以通常使用双向晶闸管驱动或使用一个直流,继电器作为中间继电器控制。图12-8是交流接触器的接口电路,图。,第十八页，共38页。,3.固态继电器的功率接口,固态继电器的优点：,输入低电压低电流能切换成高电压大电流。,输入端可与TTL、CMOS、PMOS电路兼容。,输出电路采用大功率晶体管或可控硅来控制接通和断开负载。,无触点,寿命长。,固态封装,可用于防爆、高温作业场合。固态继电器被广泛用于计算机接口、终端装置、大屏幕广告显示屏、数字(shz)程控装置、低压电机的过热保护等。,第十九页，共38页。,2固态继电器的触发(chf)方式,固态继电器有两种触发(chf)方式，过零型与非过零型。固态继电器如图6-17所示，其输入端接控制电压Vin，其输出端电压Vout=Vac-VR，其中Vac为电源交流电压，VR为负载电压。,第二十页，共38页。,图,12-8,过零型,图,12-9,非过零型,第二十一页，共38页。,交流接触器C由双向晶闸管T驱动。双向晶闸管的选择要满,足：额定工作电流为交流接触器线圈工作电流的23倍；额定,工作电压为交流接触器线圈工作电压的23倍。对于工作电压,220V的中、小型(xioxng)的交流接触器，可以选择3A、600V的双向晶,闸管。,光电耦合器MOC3041的作用是触发双向晶闸管T以及隔离,单片机系统和接触器系统。光电耦合器MOC3041的输入端接,7407，由单片机8031的端控制。输出低电平时，双向,晶闸管T导通,接触器C吸合。输出高电平时,双向晶闸管,T关断，接触器C释放。MOC3041内部带有过零控制电路，因,此双向晶闸管T工作在过零触发方式。接触器动作时，电源电,压较低，这时接通用电器，对电源的影响较小。,第二十二页，共38页。,12.2.3 MCS-51与晶闸管的接口,1.单向晶闸管,晶闸管习惯上称可控硅（整流元件），英文名为Silicon,Controlled Rectifier，简写成SCR，这是一种大功率半导体器,件，它既有单向导电的整流作用，又有可以控制的开关(kigun)作用。利,用它可用较小的功率控制较大的功率。在交、直流电动机调速系,统、调功系统、随动系统和无触点开关(kigun)等方面均获得广泛的应,用，如下图示，有三个电极：,阳极A、阴极C、控制极（门极）G。,第二十三页，共38页。,当其两端加上正向电压而控制极不加电压时，晶闸管并不导,通，正向电流很小，处于正向阻断状态；当加上正向电压，且,控制极上（与阴极(ynj)间）也加上一正向电压时，晶闸管便进入导,通状态，这时管压降很小（1V左右）。这时即使控制电压消,失，仍能保持导通状态，所以控制电压没有必要一直存在，通,常采用脉冲形式，以降低触发功耗。它不具有自关断能力，要,切断负载电流，只有使阳极电流减小到维持电流以下，或加上,反向电压实现关断。若在交流回路中应用，当电流过零和进入,负半周时，自动关断，为了使其再次导通，必须重加控制信,号。,2.双向晶闸管,晶闸管应用于交流电路控制时，如图12-10所示。,第二十四页，共38页。,采用两个(lin)器件反并联，以保证电流能沿正反两个(lin)方向流通。,如把两只反并联的SCR制作在同一片硅片上，便构成双向可控,硅，控制极共用一个，使电路大大简化，其特性如下：,控制极G上无信号时，A1、A2之间呈高阻抗，管子截止。,第二十五页，共38页。,VA1A2时，不论极性如何，便可利用G触发电流控制其,导通。,工作于交流(jioli)时，当每一半周交替时，纯阻负载一般能恢复截,止；但在感性负载情况下，电流相位滞后于电压，电流过零，可,能反向电压超过转折电压，使管子反向导通。所以，要求管子能,承受这种反向电压，而且一般要加RC吸收回路。,A1、A2可调换使用，触发极性可正可负，但触发电流有差,异。,双向可控硅经常用作交流(jioli)调压、调功、调温和无触点开关，过,去其触发脉冲一般都用硬件产生，故检测和控制都不够灵活，而,在单片机控制应用系统中则经常可利用软件产生触发脉冲。,第二十六页，共38页。,单片机输出与双向可控硅之,间较理想的接口器件，由两部分,组成，输入(shr)部分是一砷化镓发光,二极管，该二极管在515mA正,向电流作用下发出足够强度的红,外光，触发输出部分。输出部分,是一硅光敏双向可控硅，在红外,线的作用下可双向导通。该器件,为六引脚双列直插式封装，其引,脚配置和内部结构见图12-11。,第二十七页，共38页。,有的型号的光耦合双向可控硅驱动器还带有过零检测器，以保证在电压为零（接近于零）时才触发可控硅导通，如MOC3030/31/32（用于115V交流），MOC3040/41（用于220V交流）。图12-12为这类光耦驱动器与双向可控硅的典型电路。,在使用晶闸管的控制电路中，常要求晶闸管在电源电压为零或刚过零时触发晶闸管，来减少晶闸管在导通时对电源的影响。这种触发方式称为过零触发。过零触发需要过零检测电路，有些(yuxi)光电耦合器内部含有过零检测电路，如MOC3061双向晶闸管触发电路。图12-13是使用 MOC3061双向晶闸管的过零触发电路。,第二十八页，共38页。,第二十九页，共38页。,应用(yngyng)举例：单片机控制的功率调强系统,第三十页，共38页。,第三十一页，共38页。,第三十二页，共38页。,#include,#define uchar unsigned char,#define uint unsigned int,uchar kv1=0;,uchar kv2=0;,uchar kv3=0;,uchar tc1_c=0;,/uchar i=0;,uchar PART,W,M;/部位、力度、方式,uint TC0;/定时器定时时间常数变量,uint TC1;/TC0改变(gibin)力度,TC1定时显示LEDs,uint INTC=0;/中断次数计数变量,uint dt;,bit int0_flag=0;/外部(wib)中断0标志,bit tc0_flag=0;/定时器0中断标志,bit keyflag=0;,bit tc1_flag=0;,sbit s1 =P12;,sbit s2 =P10;,sbit s3 =P15;,sbit q1b=P11;,sbit q2b=P14;,sbit q3b=P17;,sbit p30=P30;,sbit p31=P31;,sbit p33=P33;,sbit p34=P34;,sbit p35=P35;,sbit p16=P16;,第三十三页，共38页。,void delayus(unsigned int i),while(-i);,void int0_ser()interrupt 0 using 0,int0_flag=1;,void timer0_int()interrupt 1 using 1,TH0=(TC0/256);,TL0=(TC0%256);,tc0_flag=1;,void timer1_int()interrupt 3 using 2,TH1=(TC1/256);/2ms定时显示213-1000,TL1=(TC1%256);,tc1_flag=1;,tc1_c+;,if(tc1_c3)tc1_c=1;,void timer_ini(),TMOD=0 x11;/定时器0、1工作(gngzu)于定时方式1,TH0=(TC0/256);,TL0=(TC0%256);,TH1=(TC1/256);/2ms定时显示213-1000,TL1=(TC1%256);,第三十四页，共38页。,void kbscan(),q1b=1;,q2b=1;,q3b=1;/关闭显示驱动三极管,为按键检测做准备,s1=1;,s2=1;,s3=1;/设置端口为输入,if(!s1),while(!s1)/等待(dngdi)键释放,kv1+;,if(kv13)kv1=1;,switch(kv1),case 1:PART=1;break;,case 2:PART=2;break;,case 3:PART=3;break;,default:break;,void waveform(),delayus(dt);/(dt*8+6)xT us,if(PART=1)/脚部,p30=0;,delayus(25);/460us,p30=1;,if(PART=2)/腰部(yo b),p31=0;,p33=0;,delayus(25);/460us,p31=1;,p33=1;,第三十五页，共38页。,精品(jn pn)课件！,第三十六页，共38页。,精品(jn pn)课件！,第三十七页，共38页。,void main(),unsigned char dm1=44;,unsigned char dm2=6;,unsigned char dm3=20;,unsigned int i=0;,unsigned int j=0;,unsigned int k=0;,IT0=1;/中断触发方式选择(xunz),PX0=0;/中断优先级控制,PT0=1;,PT1=1;,TC1=65536-225;/轮回显示LED时间,TC0=65536-5000;,PART=3;,W =1;,M=3;,EA=1;/开总中断,timer_ini();,ET0=1;/开T/C0中断,ET1=1;/开T/C1中断,TR1=1;/启动T/C1开始定时,EX0=1;/启动INT0,For(;),第三十八页，共38页。,