如图3-4所示触发脉冲要想触发晶闸管的导通，还必须经过脉冲的隔离和放大，因为脉冲的发生端是工作电压为5V的单片机系统，而触发端是连接在三相交流电中的高压。只有经过脉冲隔离和放大，这样系统才会更加可靠、安全、稳定。图中选择8155作为I/O口扩展，原因是AT89C51的端口有限，取出6个端口作为触发脉冲的输出是不可能的，所以选择对PO口进行扩展。如果选择8155作I/O口扩展，就应该将芯片的片选信号端CE和作RAM/IO口选择端IO/M进行设置。电路中采用8155的PA口作为输出使用，产生驱动晶闸管的六路脉冲。触发脉冲输出后，还要经过脉冲隔离与功放装置产生触发信号，那样晶闸管就会随着触发脉冲作对应的导通动作，完成可控整流的要求。
本设计采用74LS157D触发器作为触发信号闸门，实现硬件立即触发，提高移相角的位置精度，并用一个单稳电路对触发脉冲的宽度进行控制。移相定时器8253工作于方式0，当其延时结束时，器输出上升沿直接开启触发闸门74LS175。使原来已等待在D端的触发字码传送到Q端。随着触发脉冲的有无，脉冲变压器也会相应的产生电压信号，那样晶闸管就会随着触发脉冲作对应的导通动作，完成可控整流的要求。
本系统是逻辑无环流可逆系统，由于正、反两组晶闸管可控装置不能同时导通，所以采用电子开关控制触发脉冲送至正组桥或是反组桥，这样可节省触发接口，简化硬件。同时又为了使系统更可靠的防止两组晶闸管可控装置同时开放，在正、反组晶闸管可控装置端设计了硬件保护电路，选用一片74LS02或门，控制两组晶闸管的导通电子开关，更加确保了两组晶闸管可控装置不同时工作。
3.3.3 信号的隔离设计
信号的隔离目的之一是电路上把干扰源和易干扰的部分隔离开来，使测控装置与现场仅保持信号联系，但不直接发生电的联系。隔离的实质是把引进的干扰通道切断，从而达到隔离现场干扰的目的。
一般工业应用的微机测控系统既包括弱电控制部分，又包括强电控制部分。为了使两者之间即保持控制信号联系，又要隔绝电气方面的联系，即实行弱电和强电隔离，是保证系统工作稳定，设备与操作人员安全的重要措施。测控装置与现场信号之间，弱电和强电之间，常用的隔离方式有光电隔离、变压器隔离、继电器隔离等。另外，在布线上也应该注意隔离。
这里选择脉冲变压器作为隔离器件主要有两个原因:第一，脉冲变压器相对光耦隔效果更好，响应速度更快；第二，是因为在三相全控整流桥中，六路晶闸管中有些晶闸管的
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阴极相连，有些是晶闸管的阳极相连。所以，如果要使用光耦进行隔离驱动．就需要每个光耦之间没有任何联系，也就是要需要至少4个独立的电源给其供电，那样在任何一个控制系统中都很难做到。如果整流电路是三相半控的，就可以采用光耦进行隔离了。所以最后决定用脉冲变压器替代光耦隔离。
脉冲变压器可实现数字信号的隔离，因为脉冲变压器的匝数较少，而且一次和二次绕组分别缠绕在铁氧体磁芯的两侧，分别电容仅几PF，所以可作为脉冲信号的隔离器件。脉冲变压器隔离法传递脉冲输入/输出信号时，不能传递直流分量。微机使用的数字量信号输入/输出的控制设备不要求传递直流分量，所以脉冲变压器隔离法在微机测控系统中得到广泛应用[9]。
3.4 电流检测电路的设计
本设计采用磁补偿式霍尔电流传感器来进行电流反馈信号的检测通过ADC0809进行 模/数转换后送至单片机中。霍尔电流传感器是一种比较好的隔离式强电流检测装置，它不仅能测量静态，动态的参数，还具有动作频率宽。电隔离等优点，给系统的应用带来了不少方便。
为了检测直流电动机电流大小和电流是否为零，提高检测精度和抗干扰能力。本设计采用北京莱姆电子公司的BJ-LEM电流传感器。这种传感器是非接触式传感器，它由原边电路。聚磁环，位于空隙中霍尔器件，次级线圈，放大电路组成。原理如下图：
+15V UHIS ΔAIPRm原级线圈Ic
图3-5 LEM传感器原理图 Figure 3-5 LEM sensor schematic
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LEM传感器及其原理：LEM 传感器的工作原理是基于磁场补偿平衡原理的，即初级电流ip所产生磁场，通过一个次级线圈的电流Is所产生磁场进行补偿，使霍尔元件始终处在零磁通的平衡工作状态。具体工作过程是：当初级电流Ip通过导线时，在导线周围产生一个强大的磁场，称为初级磁场，这一磁场被导磁体磁环聚集，并在霍尔元件输出霍尔电压
UH，此电压UH经过放大后获得补偿电流Is（又称次级电流），次级电流Is流过导磁体磁
环上的次级线圈产生了次级磁场，它补偿了上述初级磁场，霍尔元件便处于零磁通的平衡工作状态。由于上述动态平衡过程极快，从宏观上看，次级电流通过测量电阻Rm在任何时刻均能检测出来，器大小波形是与初级电流完全相对应的。
3.4.1 电流检测电路的硬件设计
当传感器检测的电流经过测量电阻Rm时，产生电压Um，Um经双极性转换电路变换成0～5V电压送到了ADC0809进行模/数转换后送至ATC89C51。另一路送零电流检测电路，当主回路电流为零时，三极管T1截止，T2导通，发光二级管T3导通并发光，T4受光导通，C点点位为“0”，则L点为“1”，这就达到零电流检测的目的。零电流检测和电流反馈通道的硬件电路如图3-6所示。
+12V+15V送8155 PC口LR23R28CR29零电流检测R24W1R26C11T3TIL113T2T1VD1R27T4aR25VD2ISR14R16VD3R17+-R22R15A/DR18C10ΔF
图3-6 电流反馈通道电路图 Figure 3-6 channel current feedback circuit
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3.4.2 过零检测的意义
过零检测在直流调速控制系统中是最为重要的。过零检测是否准确直接决定了控制系统的好坏。如果过零检测不准确，就会使触发脉冲产生错乱，导致晶闸管的误导通，严重时会导致整个控制系统失灵，甚至会烧毁电路中的元器件。
在直流调速系统中，尤其是采用可控整流器作为改变直流电源电压的方法时，过零检测就是其必不可少的部分。控制可控整流器来改变直流端的电枢电压，主要是控制晶闸管的导通，什么时候开始触发晶闸管导通，直接影响整流电压的大小．根据之前所述，晶闸管的导通角越小，整流电压就越大。
晶闸管不同于二极管，主要是因为它的可控性。当二极管两端承受正向电压时，二极管就发生导通：而晶闸管的导通条件不仅两端要有正向电压，而且触发极要有能使晶闸管导通的触发信号，只有两者同时具备，晶闸管才会导通。根据其这一特性，它在工业生产中，得到了广泛的应用，也使电力电子技术发展的更加成熟、更加完善。
从晶闸管承受正向电压的wt=O时刻算起到晶闸管导通时刻的电角度。用?表示，?称作控制角。为使整流电压Ud在每个周期的波形相同，每个周期的?角也必须相同，且必须出现在电源电压U2的正半波范围内，这就要触发脉冲电压Ug和电压U2在频率和相位上必须密切配合，这种相互协调配合的关系称为主电路和触发信号的同步。晶闸管每周期导通的电角度以?表示，?称作晶闸管的导通角或导电角，导电角?的大小随?角大小的改变而变化。在电路中，?=???，改变控制角?的大小，就能改变晶闸管在U2正半波的导通时间，也就达到了改变负载电压ud波形和平均电压Ud大小的目的。这就是直流调压。对于不同的可控整流电路和不同性质的负载，控制角?有不同的限制范围，控制角?的改变称作移相。
?角增大，整流平均电压Ud减小，?=0°时，整流电压最大Ud=Udm。当Ud从最大值下降到
零时，所对应的控制角?的变化范围，称作该电路的移相范围。不同的可控整流电路不同的负载有不同的移相范围，该电路的移相范围是0～180度。
现已最简单的晶闸管工作电路为例作详细说明，具体如图3-5所示。
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