单片机智能家电控制原理

摘要： 如何用单片机控制220V交流电的通断，不用继电器？如何用单片机控制220V交流电的通断，不用继电器？用单片机控制的话，我曾经做过好几个项目，如果是小电流的，电流在几十个毫安到几毫安...

1. 如何用单片机控制220V交流电的通断，不用继电器？

如何用单片机控制220V交流电的通断，不用继电器？

用单片机控制的话，我曾经做过好几个项目，如果是小电流的，电流在几十个毫安到几毫安左右的，可以用光耦继电器直接控制。典型的有东芝和松下的photomos。

如果是电流比较大，达到几百个毫安，或者几安，甚至几十安培的话，可以通过类似moC3061类似的可控硅光耦。然后继续控制电流，更大的可控硅，比如BT系列的BT138。使用这个方案的时候，要充分考虑你的负载是阻性负载还是感性负载，如果是类似电机之类的负载的话，要给最后一级的可控硅，留出一定的负载余量。比如电机的电流是五个安培的话，可控硅可以选在10到20个安培。可控硅的耐压应该至少选在600伏到800伏左右，不然的话，负载有毛刺的话，可控硅是比较容易击穿的。

使用单片机控制220V交流电的通断，方法非常多。使用继电器是最方便的，但是继电器通断会有声音，很不好，而且继电器有次数限制，容易坏。题主也说明不用继电器，下面提供几种方法吧，供大家参考。

（1）使用双向可控硅，注意是交流电，使用双向可控硅而不是单向可控硅。

这种情况比较简单，但是电路可靠性不高，220V和单片机电源必须共地，电路故障很容易高压烧毁低压端的单片机。

低压控制高压，最好做隔离，上图为使用光耦隔离的控制方式，也可以使用其它物理隔离芯片。

（2）使用三极管、MOS管的控制方式

上图是使用MOS管作开关的电路原理图，因为是交流电，使用两个N沟道的MOS管背靠背连接，该图只是一部分示意图，真正的电路还有很多关键技术，比如***样交流电的极性、判断零点，实现过零开通、断开，以减少对设备的损耗。以及过流、短路保护，区分容性负载上电瞬间的波形与过流、短路波形的区别，防止误保护。使用三极管的原理也是类似的，由于篇幅的原因，就不为大家详细说明了，真正要详细分析几千字估计都不够。

总之，低压控制高压的方式有很多，选择元器件的时候一定要考虑电流、耐压以及功率。本人举两个例子为大家作参考，希望对大家有所帮助，喜欢的点个赞哦。

题主说不用继电器，那么我们可以用双向可控硅了，继电器是通过触点的闭合和断开实现机械式的通断；双向可控硅是电子式的通断控制，不止可以实现高速的通断控制，还可以进行功率控制，比继电器更加灵活。

因为双向可控硅两个方向都是可以导通的，所以就不区分阳级和阴极了，把它叫它T1极和T2极。我们只要在它的G极注入正向电压就可以让它导通了

当然我们需要设计一个驱动电路来驱动双向可控硅工作，为了更加安全，我们可以用光耦进行高低压隔离驱动。
当DR为高电平时，Q2导通，U2会触发双向可控硅Q1导通，使马达工作。

我们平常使用的是正弦波形的交流电

只要我们想办法控制双向可控压的导通时间，就可以实现功率控制了，比如正半周的时候1/4T~1/2T导通，负半周的时候3/4T~T的时候导通。这样是不是只剩下一半的功率了？

如果想通过双向可控硅来实现功率控制，比如马达转速，灯光亮度，加热功率等的控制，还需要用到过零检测电路。检测到零点后，根据功率要求，让双向可控硅延时导通就可以了。

我们可以用双光耦的方法实现高可靠性的过零检测

还可以用三极管实现低成本的过零检测

可以用晶闸管来实现这个功能。

单向晶闸管的图形符号、内部结构和等效图如下图所示。

单向晶闸管有3个极：A极（阳极）、G极（门极）和K极（阴极）。单向晶闸管相当于PNP型三极管和NPN型三极管以下图（c）所示的方式连接而成。

单向晶闸管的导通和关断条件如下图所示。

晶闸管不但有通、断状态，而且还有可控性，这与开关的性质相似，利用该性质可将晶闸管与一些原器件结合起来制成晶闸管开关。

与普通开关相比，晶闸管开关具有动作迅速、无触点、寿命长、没有电弧和噪声等优点。

具体电路如下图所示。

机械触点电磁继电器动作时会有声音，使用寿命也较短。不用继电器控制交流电通断，就是基于这样的考虑吧。电子开关可以做到，如晶闸管，晶体管，场效应管。从安全角度考虑，光隔是必要的。断开感性负载，会有高压感应电，还要考虑电流过零点切除。现在有把这些都做好的固态继电器ssr ，名字叫继电器是为了好记，和传统电磁继电器完全不同。双向可控硅，光隔控制信号，电压过零点接通，电流过零点断开，低压直流5伏信号控制220伏交流电通断，很好用。