|
|
11.2016
Геннадий Бандура 
11.2016
01.2015
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
Геннадий Бандура 
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016.jpg.cc5821a460369ef54c69b09523b9b837.jpg)
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
03.2012
11.2016
2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
Ульяновск, 22.03.2012
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016
11.2016Регулятор мощности на симисторе — d.lab
Несложный регулятор мощности на симисторе — схема, печатные платы, немного ностальгии.
Свой первый регулятор мощности я собрал 15 лет назад, совершенно не вникая в устройство и принцип действия. Тогда он использовался для регулировки напряжения на первичной обмотке трансформатора мощного зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов. Особенность «того» регулятора была в использовании тиристора типа КУ202Н и хитрого транзистора с двумя базами КТ117Б:
Такой регулятор прекрасно подходил для регулировки тока ЗУ, но не для чего более.
Кроме того транзисторы КТ117 на тот момент уже лет 20 не выпускались и все, что было в моем распоряжении — «остатки роскоши» Советского прошлого предприятия, на котором я начинал свою трудовую карьеру. Да и необходимости особой в таких регуляторах не было, потому схема была благополучно забыта лет на 10.
Некоторое время назад (лет 5), по настоятельной просьбе некоторых товарищей, пришлось вернуться к вопросу регулировки мощности устройств подключаемых к сети 220В. Необходимо было регулировать частоту вращения электродвигателя насоса, мощность электроотопителя инкубатора и просто яркость лампы накаливания. Кроме того, нужна была регулировка мощности от 0 до 100%. Поэтому новая «партия» регуляторов была сделана на симисторе и современных компонентах:
Кратко об особенностях схемы:
- Работоспособность схемы проверена неоднократно, схема отлично повторяется.
- Номиналы деталей на схеме могут отличаться от указанных в широких пределах.
- На печатной плате предусмотрены дополнительные контактные площадки под детали разных размеров.
- Фазировка подключения питания и нагрузки значения не имеет.
Совет:
- Мощность симистора следует выбирать заведомо больше мощности нагрузки минимум в 2 раза, а лучше в 4. Так, например, симистор BTA16-800 по «букварю» должен выдерживать ток до 16А (х 220В = 3.5кВт), а на практике он «испускает дух» уже при 2кВт-ах, не успев даже нагреться.
- Следует соблюдать правильную цоколевку симистора при разработке собственной печатной платы. Об этом не идет речи ни в одном учебнике, но для симистора это важно — иначе регулятор просто не будет работать.
Есть три варианта печатной платы. С сдвоенным переменным резистором:
С одинарным переменным резистором:
С подстроечным резистором:
Скачать архив с схемой в формате sPlan 7.0, печатными платами в Sprint-Layout 6.0 и букварем на симисторы серии BT и BTA в PDF на английском.
Тиристорные регуляторы мощности.
схемы с двумя тиристорамиПодборка схем и описание работы регулятора мощности на симисторах и не только. Схемы симисторных регуляторов мощности хорошо подходят для продление срока эксплуатации ламп накаливания и для регулировки их яркости свечения. Или для запитки нестандартной аппаратуры например на 110 вольт.
| Схема симисторного регулятора мощности на логических элементах |
На рисунке представлена схема симисторного регулятора мощности, которую можно менять за счет изменения общего количества сетевых полупериодов, пропускаемых симистором за определенный интервал времени. На элементах микросхемы DD1.1.DD1.3 сделан генератор прямоугольных импульсов, период колебания которого около 15-25 сетевых полупериодов.
Скважность импульсов регулируется резистором R3. Транзистор VT1 совместно с диодами VD5-VD8 предназначен для привязки момента включения симистора во время перехода сетевого напряжения через нуль.
В основном этот транзистор открыт, соответственно, на вход DD1.
4 поступает «1» и транзистор VT2 с симистором VS1 закрыты. В момент перехода через нуль транзистор VT1 закрывается и почти сразу открывается. При этом, если на выходе DD1.3 была 1, то состояние элементов DD1.1.DD1.6 не изменится, а если на выходе DD1.3 был «ноль», то элементы DD1.4.DD1.
6 сгенерируют короткий импульс, который усилится транзистором VT2 и откроет симистор.
До тех пор пока на выходе генератора будет логический ноль, процесс будет идти цикличиски после каждого перехода сетевого напряжения через точку нуля.
| Схема симисторного регулятора мощности |
Основа схемы зарубежный симистор mac97a8, который позваляет коммутировать большие мощности подключенные нагрузки, а для ее регулировки использовал старый советский переменный резистор, а в качестве индикации использовал обычный светодиод.
В симисторном регуляторе мощности применен принцип фазового управления.
Работа схемы регулятора мощности основана на изменении момента включения симистора относительно перехода сетевого напряжения через ноль. В первоначальный момент положительного полупериода симистор находится в закрытом состояние. С возрастанием сетевого напряжения, конденсатор С1 заряжается через делитель.
Возрастающее напряжения на конденсаторе сдвигается по фазе от сетевого на величину, зависящую от суммарного сопротивления обоих резисторов и емкости конденсатора. Заряд конденсатора происходит до тех пор, пока напряжение на нем не дойдет до уровня «пробоя» динистора, приблизительно 32 В.
В момент открытия динистора, откроется и симистор, через подключенную к выходу нагрузку потечет ток, зависящий от суммарного сопротивлением открытого симистора и нагрузки. Симистор будет открыт до конца полупериода. Резистором VR1 задаем напряжение открывания динистора и симистора, тем самым регулируя мощность. В момент действия отрицательного полупериода алгоритм работы схемы аналогичен.
Вариант схемы с небольшими доработками на 3,5 кВт
Схема регулятора несложная, мощность нагрузки на выходе устройства составляет 3,5 кВт. С помощью этой радиолюбительской самоделки вы можите регулировать освещение, нагревательные тэны и многое другое. Единственный существенный недостаток данной схемы, это то что подсоединить к ней индукционную нагрузку нельзя ни в коем случае, т.к симистор сгорит!
Используемые в конструкции радиокомпоненты: Симистор Т1 — BTB16-600BW или аналогичный (КУ 208 ил ВТА, ВТ). Динистор Т — типа DB3 или DB4. Конденсатор 0,1мкФ керамический.
Сопротивление R2 510Ом ограничивает максимальные вольты на конденсаторе 0,1 мкФ, если поставить движок регулятора в положение 0 Ом, то сопротивление цепи составит порядка 510 Ом.
Заряжается емкость, через резисторы R2 510Ом и переменное сопротивление R1 420кОм, после того, как U на конденсаторе достигнет уровня открывания динистора DB3, последний сформирует импульс, отпирающий симистор, после чего, при дальнейшем проходе синусоиды, симистор запирается.
Частота открывания-закрывания Т1 зависит от уровня U на конденсаторе 0.1мкФ, которое,зависит от сопротивления переменного резистора. Т.е, прерывая ток (с большой частотой) схема, тем самым регулирует мощность на выходе.
| Симисторный регулятор мощности на 75 Ампер |
При каждой положительной полуволне входного переменного напряжения емкость С1 заряжается через цепочку резисторов R3, R4, когда напряжение на конденсаторе С1 станет равным напряжению открытия динистора VD7 произойдет его пробой и разрядка емкости через диодный мост VD1-VD4 , а также сопротивление R1 и управляющий электрод VS1 . Для открытия симистора используется электрическая цепочка из диодов VD5, VD6 конденсатора С2 и сопротивления R5.
Требуется подобрать номинал резистора R2 так, чтобы при обоих полуволнах сетевого напряжения, симистор регулятора надежно срабатывал, а также требуется подобрать номиналы сопротивлений R3 и R4 так, чтобы при вращении ручки переменного сопротивления R4 напряжение на нагрузке плавно изменялось от минимальных до максимальных значений.
Вместо симистора ТС 2-80 можно использовать ТС2-50 или ТС2-25, хотя будет небольшой проигрыш по допустимой мощности в нагрузке.
| Самая простая схема симисторного регулятора |
В качестве симистора был использован КУ208Г, ТС106-10-4, ТС 112-10-4 и их аналоги. В тот момент времени когда симистор закрыт, осуществляется заряд конденсатора С1 через подключенную нагрузку и резисторы R1 и R2. Скорость заряда изменяется резистором R2, резистор R1 предназначен для ограничения максимальной величины тока заряда
При достижении на обкладках конденсатора порогового значения напряжения происходит открытие ключа, конденсатор С1 быстро разряжается на управляющий электрод и перключает симистор из закрытого состояния в открытое, в открытом состоянии симистор шунтирует цепь R1, R2, С1. В момент перехода сетевого напряжения через ноль происходит закрытие симистора, затем снова заряд конденсатора C1, но уже отрицательным напряжением.
Конденсатор С1 от 0,1…1,0 мкФ.
Резистор R2 1,0…0,1 МОм.
Симистор включается положительным импульсом тока на управляющий электрод при положительном напряжении на выводе условном аноде и отрицательным импульсом тока на управляющий электрод при отрицательном напряжении условного катода. Таким образом, ключевой элемент для регулятоpa должен быть двунаправленным. Можно в качестве ключа использовать двунаправленный динистор.
| Схема регулятор мощности на тиристоре КУ202М |
Диоды Д5-Д6 используются для защиты тиристора от возможного пробоя обратным напряжением. Транзистор работает в режиме лавинного пробоя. Его напряжение пробоя около 18-25 вольт. Если вы не найдете П416Б, то можно попытаться найти ему замену в справочнике по транзисторам.
Импульсный трансформатор наматывается на ферритовом кольце диаметром 15 мм, марки Н2000.Тиристор можно заменить на КУ201
| Регулятор мощности на 220 вольт |
Схема этого регулятора мощности похожа на вышеописанные схемы, только введена помехоподавляющая цепь С2, R3, а ыыключатель SW дает возможность разрывать цепь зарядки управляющего конденсатора, что приводит к моментальному запиранию симистора и отключению нагрузки.
С1, С2 — 0,1 МКФ, R1-4k7, R2-2 мОм, R3-220 Ом, VR1-500 кОм, DB3 — динистор, BTA26-600B — симистор, 1N4148/16 В — диод, светодиод любой.
| Схема на 2 киловатта и на 220 вольт |
Регулятор используется для регулировки мощности нагрузки в цепях до 2000 Вт, ламп накаливания, нагревательных приборов, паяльника, асинхронных двигателей, зарядного устройство для авто, и если заменить симистор на более мощный можно применить в цепи регупировки тока в сварочных трансформаторах.
| Дискретный регулятор мощности |
Принцип работы этой схемы регулятора мощности заключается в том, что на нагрузку поступает полупериод сетевого напряжения через выбранное число пропущенных полупериодов.
Диодный мост выпрямляет переменное напряжение. Резистор R1 и стабилитрон VD2, вместе с конденсатором фильтра образуют источник питания 10 В для питания микросхемы К561ИЕ8 и транзистора КТ315. Выпрямленные положительные полупериоды напряжения проходя через конденсатор С1 стабилизируются стабилитроном VD3 на уровне 10 В.
Таким образом, на счетный вход С счетчика К561ИЕ8 следуют импульсы с частотой 100 Гц. Если переключатель SA1 подсоединен к выходу 2, то на базе транзистора будет постоянно присутствовать уровень логической единицы. Т.к импульс обнуления микросхемы очень короткий и счетчик успевает перезапуститься от того же импульса.
На выводе 3 установится уровень логической единицы. Тиристор будет открыт. На нагрузке будет выделяться вся мощность. Во всех последующих положениях SA1 на выводе 3 счетчика будет проходить один импульс через 2-9 импульсов.
Микросхема К561ИЕ8 это десятичный счетчик с позиционным дешифратором на выходе, поэтому уровень логической единицы будет периодически на всех выходах. Однако, если переключатель установлен на 5 выходе (выв.1), то счет будет происходить только до 5.
При прохождении импульсом выхода 5 микросхема обнулится. Начнется счет с ноля, а на выводе 3 появится уровень логической единицы на время одного полупериода.
На это время открывается транзистор и тиристор, один полупериод проходит в нагрузку.
Для того чтобы было понятней привожу векторные диаграммы работы схемы.
Если требуется уменьшить мощность нагрузки, можно добавить еще одну микросхему счетчика, соединив вывод 12 предыдущей микросхемы с выводом 14 последующей. Установив еще один переключатель, можно будет регулировать мощность до 99 пропущенных импульсов. Т.е. можно получить примерно сотую часть общей мощности.
| Регулятор мощности схема на КР1182ПМ1 и симисторе |
Микросхема КР1182ПМ1 имеет в своем внутреннем составе два тиристора и узел управления ими. Максимальное входное напряжение микросхемы КР1182ПМ1 около 270 Вольт, а максимум в нагрузке может достигать 150 Ватт без использования внешнего симистора и до 2000 Вт с использованием, а также с учетом того, что симистор будет установлен на радиаторе.
Для снижения уровня внешних помех используется конденсатор С1 и дроссель L1, а емкость С4 требуется для плавного включения нагрузки.
Регулировка осуществляется с помощью сопротивления R3.
| Регуляторы мощности для паяльника |
Подборка довольно простых схем регуляторов для паяльника упростит жизнь радиолюбителю
| Регулятор мощности комбинированного типа |
Комбинированность заключается в совмещении удобства применения цифрового регулятора и гибкости регулировки простого.
Рассмотренная схема регулятора мощности работает по принципу изменения числа периодов входного переменного напряжения, идущих на нагрузку. Это значит, что устройство нельзя использовать для настройки яркости ламп накаливания из-за заметного для глаза мигания. Схема дает возможность регулировать мощность в пределах восьми предустановленных значений.
| Регулятор мощности на микроконтроллере |
Существует огромной количество классических тиристорных и симисторных схем регуляторов, но этот регулятор выполнен на современной элементной базе и кроме того являлся фазовым, т.
е. пропускает не всю полуволну сетевого напряжения, а только некоторую её часть, тем самым и осуществляется ограничение мощности, т.к открытие симистора происходит только при нужном фазовом угле.
Схемы тиристорных регуляторов
Для того, чтобы получить качественную и красивую пайку требуется правильно подобрать мощность паяльника и обеспечить определенную температуру его жала в зависимости от марки применяемого припоя. Предлагаю несколько схем самодельных тиристорных регуляторов температуры нагрева паяльника, которые с успехом заменят многие промышленные несравнимые по цене и сложности.
Внимание, нижеприведенные тиристорные схемы регуляторов температуры гальванически не развязаны с эклектической сетью и прикосновение к токоведущим элементам схемы может привести к поражению электрическим током!
Для регулировки температуры жала паяльника применяют паяльные станции, в которых в ручном или автоматическом режиме поддерживается оптимальная температура жала паяльника.
Доступность паяльной станции для домашнего мастера ограничена высокой ценой.
Для себя я вопрос по регулированию температуры решил, разработав и изготовив регулятор с ручной плавной регулировкой температуры.
Схему можно доработать для автоматического поддержания температуры, но я не вижу в этом смысла, да и практика показала, вполне достаточно ручной регулировки, так как напряжение в сети стабильно и температура в помещении тоже.
Классическая тиристорная схема регулятора
Классическая тиристорная схема регулятора мощности паяльника не соответствовала одному из главных моих требований, отсутствию излучающих помех в питающую сеть и эфир. А для радиолюбителя такие помехи делают невозможным полноценно заниматься любимым делом.
Если схему дополнить фильтром, то конструкция получится громоздкой. Но для многих случаев использования такая схема тиристорного регулятора может с успехом применяться, например, для регулировки яркости свечения ламп накаливания и нагревательных приборов мощностью 20-60вт.
Поэтому я и решил представить эту схему.
Для того, что понять как работает схема, остановлюсь подробнее на принципе работы тиристора. Тиристор, это полупроводниковый прибор, который либо открыт, либо закрыт.
чтобы его открыть, нужно на управляющий электрод подать положительное напряжение 2-5 В в зависимости от типа тиристора, относительно катода (на схеме обозначен k). После того, как тиристор открылся (сопротивление между анодом и катодом станет равно 0), закрыть его через управляющий электрод не возможно.
Тиристор будет открыт до тех пор, пока напряжение между его анодом и катодом (на схеме обозначены a и k) не станет близким к нулевому значению. Вот так все просто.
Работает схема классического регулятора следующим образом. Сетевое напряжение переменного тока подается через нагрузку (лампочку накаливания или обмотку паяльника), на мостовую схему выпрямителя, выполненную на диодах VD1-VD4. Диодный мост преобразует переменное напряжение в постоянное, изменяющееся по синусоидальному закону (диаграмма 1).
При нахождении среднего вывода резистора R1 в крайнем левом положении, его сопротивление равно 0 и когда напряжение в сети начинает увеличиваться, конденсатор С1 начинает заряжаться. Когда С1 зарядится до напряжения 2-5 В, через R2 ток пойдет на управляющий электрод VS1.
Тиристор откроется, закоротит диодный мост и через нагрузку пойдет максимальный ток (верхняя диаграмма).
При повороте ручки переменного резистора R1, его сопротивление увеличится, ток заряда конденсатора С1 уменьшится и надо будет больше времени, чтобы напряжение на нем достигло 2-5 В, по этому тиристор уже откроется не сразу, а спустя некоторое время.
Чем больше будет величина R1, тем больше будет время заряда С1, тиристор будет открываться позднее и получаемая мощность нагрузкой будет пропорционально меньше.
Таким образом, вращением ручки переменного резистора, осуществляется управление температурой нагрева паяльника или яркостью свечения лампочки накаливания.
Выше приведена классическая схема тиристорного регулятора выполненная на тиристоре КУ202Н.
Так как для управления этим тиристором нужен больший ток (по паспорту 100 мА, реальный около 20 мА), то уменьшены номиналы резисторов R1 и R2, а R3 исключен, а величина электролитического конденсатора увеличена. При повторении схемы может возникнуть необходимость увеличения номинала конденсатора С1 до 20 мкФ.
Простейшая тиристорная схема регулятора
Вот еще одна самая простая схема тиристорного регулятора мощности, упрощенный вариант классического регулятора. Количество деталей сведено к минимуму. Вместо четырех диодов VD1-VD4 используется один VD1. Принцип работы ее такой же, как и классической схемы.
Отличаются схемы только тем, что регулировка в данной схеме регулятора температуры происходит только по положительному периоду сети, а отрицательный период проходи через VD1 без изменений, поэтому мощность можно регулировать только в диапазоне от 50 до 100%.
Для регулировки температуры нагрева жала паяльника большего и не требуется.
Если диод VD1 исключить, то диапазон регулировки мощности станет от 0 до 50%.
Если в разрыв цепи от R1 и R2 добавить динистор, например КН102А, то электролитический конденсатор С1 можно будет заменить на обыкновенный емкостью 0,1 mF. Тиристоры для выше приведенных схем подойдут, КУ103В, КУ201К (Л), КУ202К (Л, М, Н), рассчитанные на прямое напряжение более 300 В. Диоды тоже практически любые, рассчитанные на обратное напряжение не менее 300 В.
Приведенные выше схемы тиристорных регуляторов мощности с успехом можно применять для регулирования яркости свечения светильников, в которых установлены лампочки накаливания.
Регулировать яркость свечения светильников, в которых установлены энергосберегающие или светодиодные лампочками, не получится, так как в таких лампочках вмонтированы электронные схемы, и регулятор просто будет нарушать их нормальную работу.
Лампочки будут светить на полную мощность или мигать и это может даже привести к преждевременному выходу их из строя.
Схемы можно применять для регулировки при питающем напряжении в сети переменного тока 36 В или 24 В. Нужно только на порядок уменьшить номиналы резисторов и применить тиристор, соответствующий нагрузке. Так паяльник мощностью 40 Вт при напряжении 36 В будет потреблять ток 1,1 А.
Главное отличие схемы представляемого регулятора мощности паяльника от выше представленных, это полное отсутствие радиопомех в электрическую сеть, так как все переходные процессы происходят во время, когда напряжение в питающей сети равно нулю.
Приступая к разработке регулятора температуры для паяльника, я исходил из следующих соображений. Схема должна быть простой, легко повторяемой, комплектующие должны быть дешевыми и доступными, высокая надежность, габариты минимальными, КПД близок к 100%, отсутствие излучающих помех, возможность модернизации.
Работает схема регулятора температуры следующим образом. Напряжение переменного тока от питающей сети выпрямляется диодным мостом VD1-VD4.
Из синусоидального сигнала получается постоянное напряжение, изменяющееся по амплитуде как половина синусоиды с частотой 100 Гц (диаграмма 1).
Далее ток проходит через ограничительный резистор R1 на стабилитрон VD6, где напряжение ограничивается по амплитуде до 9 В, и имеет уже другую форму (диаграмма 2). Полученные импульсы заряжают через диод VD5 электролитический конденсатор С1, создавая питающее напряжение около 9 В для микросхем DD1 и DD2.
R2 выполняет защитную функцию, ограничивая максимально возможное напряжение на VD5 и VD6 до 22 В, и обеспечивает формирование тактового импульса для работы схемы. С R1 сформированный сигнал подается еще на 5 и 6 выводы элемента 2ИЛИ-НЕ логической цифровой микросхемы DD1.1, которая инвертирует поступающий сигнал и преобразовывает в короткие импульсы прямоугольной формы (диаграмма 3).
С 4 вывода DD1 импульсы поступают на 8 вывод D триггера DD2.1, работающего в режиме RS триггера. DD2.1 тоже, как и DD1.1 выполняет функцию инвертирования и формирования сигнала (диаграмма 4).
Обратите внимание, что сигналы на диаграмме 2 и 4 практически одинаковые, и казалось, что можно сигнал с R1 подавать прямо на 5 вывод DD2.1. Но исследования показали, что в сигнале после R1 находится много приходящих из питающей сети помех и без двойного формирования схема работала не стабильно. А ставить дополнительно LC фильтры, когда есть свободные логические элементы не целесообразно.
На триггере DD2.2 собрана схема управления регулятора температуры паяльника и работает она следующим образом. На вывод 3 DD2.2 с вывода 13 DD2.1 поступают прямоугольные импульсы, которые положительным фронтом перезаписывают на выводе 1 DD2.2 уровень, который в данный момент присутствует на D входе микросхемы (вывод 5). На выводе 2 сигнал противоположного уровня. Рассмотрим работу DD2.
2 подробно. Допустим на выводе 2, логическая единица. Через резисторы R4, R5 конденсатор С2 зарядится до напряжения питания. При поступлении первого же импульса с положительным перепадом на выводе 2 появится 0 и конденсатор С2 через диод VD7 быстро разрядится.
Следующий положительный перепад на выводе 3 установит на выводе 2 логическую единицу и через резисторы R4, R5 конденсатор С2 начнет заряжаться.
Время заряда определяется постоянной времени R5 и С2. Чем величина R5 больше, тем дольше будет заряжаться С2. Пока С2 не зарядится до половины питающего напряжения на выводе 5 будет логический ноль и положительные перепады импульсов на входе 3 не будут изменять логический уровень на выводе 2. Как только конденсатор зарядится, процесс повторится.
Таким образом, на выходы DD2.2 будет проходить только заданное резистором R5 количество импульсов из питающей сети, и самое главное, перепады этих импульсов будут происходить, во время перехода напряжения в питающей сети через ноль. Отсюда и отсутствие помех от работы регулятора температуры.
С вывода 1 микросхемы DD2.2 импульсы подаются на инвертор DD1.2, который служит для исключения влияния тиристора VS1 на работу DD2.2. Резистор R6 ограничивает ток управления тиристором VS1.
Когда на управляющий электрод VS1 подается положительный потенциал, тиристор открывается и на паяльник подается напряжение. Регулятор позволяет регулировать мощность паяльника от 50 до 99%. Хотя резистор R5 переменный, регулировка за счет работы DD2.
2 нагрева паяльника осуществляется ступенчато. При R5 равному нулю, подается 50% мощности (диаграмма 5), при повороте на некоторый угол уже 66% (диаграмма 6), далее уже 75% (диаграмма 7).
Таким образом, чем ближе к расчетной мощности паяльника, тем плавне работает регулировка, что позволяет легко отрегулировать температуру жала паяльника. Например, паяльник 40 Вт, можно будет настроить на мощность от 20 до 40 Вт.
Все детали тиристорного регулятора температуры размещены на печатной плате из стеклотекстолита.
Так как схема не имеет гальванической развязки с электрической сетью, плата помещена в небольшой пластмассовый корпус бывшего адаптера с электрической вилкой.
На ось переменного резистора R5 надета ручка из пластмассы.
Вокруг ручки на корпусе регулятора, для удобства регулирования степени нагрева паяльника, нанесена шкала с условными цифрами.
Шнур, идущий от паяльника, припаян непосредственно к печатной плате. Можно сделать подключение паяльника разъемным, тогда будет возможность подключать к регулятору температуры другие паяльники.
Как это ни удивительно, но ток, потребляемый схемой управления регулятора температуры, не превышает 2 мА. Это меньше, чем потребляет светодиод в схеме подсветки выключателей освещения.
Поэтому принятия специальных мер по обеспечению температурного режима устройства не требуется.
Микросхемы DD1 и DD2 любые 176 или 561 серии. Советский тиристор КУ103В можно заменить, например, современным тиристором MCR100-6 или MCR100-8, рассчитанные на ток коммутации до 0,8 А. В таком случае можно будет управлять нагревом паяльника мощностью до 150 Вт.
Диоды VD1-VD4 любые, рассчитанные на обратное напряжение не менее 300 В и ток не менее 0,5 А.
Отлично подойдет IN4007 (Uоб=1000 В, I=1 А). Диоды VD5 и VD7 любые импульсные. Стабилитрон VD6 любой маломощный на напряжение стабилизации около 9 В. Конденсаторы любого типа.
Резисторы любые, R1 мощностью 0,5 Вт.
Регулятор мощности настраивать не требуется. При исправных деталях и без ошибок монтажа заработает сразу.
Схема разработана много лет назад, когда компьютеров и тем более лазерных принтеров не было в природе и поэтому чертеж печатной платы я делал по дедовской технологии на диаграммной бумаге с шагом сетки 2,5 мм.
Затем чертеж приклеивал клеем «Момент» на плотную бумагу, а саму бумагу к фольгированному стеклотекстолиту.
Далее сверлились отверстия на самодельном сверлильном станке и руками вычерчивались дорожки будущих проводников и контактные площадки для пайки деталей.
Чертеж тиристорного регулятора температуры сохранился. Вот его фотография. Изначально выпрямительный диодный мост VD1-VD4 был выполнен на микросборке КЦ407, но после того, как два раза микросборку разорвало, заменил ее четырьмя диодами КД209.
Как снизить уровень помех от тиристорных регуляторов
Для уменьшения помех излучаемых тиристорными регуляторами мощности в электрическую сеть применяют ферритовые фильтры, представляющие собой ферритовое кольцо с намотанными витками провода.
Такие ферритовые фильтры можно встретить во всех импульсных блоках питания компьютеров, телевизоров и в других изделиях. Эффективным, подавляющим помехи ферритовым фильтром можно дооснастить любой тиристорный регулятор.
Достаточно пропустить провод подключения к электрической сети через ферритовое кольцо.
Устанавливать ферритовый фильтр нужно как можно ближе к источнику помехи, то есть к месту установки тиристора. Ферритовый фильтр можно размещать как внутри корпуса прибора, так и с внешней его стороны. Чем больше витков, тем лучше ферритовый фильтр будет подавлять помехи, но достаточно и просто продеть сетевой провод через кольцо.
Ферритовое кольцо можно взять с интерфейсных проводов компьютерной техники, мониторов, принтеров, сканеров.
Если Вы обратите внимание на провод, соединяющий системный блок компьютера с монитором или принтером, то заметите на проводе цилиндрическое утолщение изоляции. В этом месте находится ферритовый фильтр высокочастотных помех.
Достаточно ножиком разрезать пластиковую изоляцию и извлечь ферритовое кольцо. Наверняка у Вас или Ваших знакомых найдется не нужный интерфейсный кабель от струйного принтера или старого кинескопного монитора.
Тиристорный регулятор мощности с плавным пуском на 1000 Вт
Предыстория создания девайса такова. Задумал я как то покрасить крыло своего автомобиля. Приехал в гараж, подготовился. Так как погода была прохладная, то для быстрой сушки крыла его нужно было нагреть. Из подручных средств, для бесконтактной сушки, я не нашёл ни чего лучше чем прожектор ПКН мощностью 1 кВт.
Однако его лампа выдерживала 10-15 включений. А такую лампу в моём городе найти не такая уж легкая задачка. По этой причине я вооружился давно знакомой мне микросхемкой К1182ПМ1, двумя завалявшимися тиристорами и сделал устройство для плавного включения ПКН.
Сначала было собрано устройство без внешних органов управления.
Но позднее я подумал, что такую мощную штуковину можно использовать не только как плавный пуск, но и как регулятор мощности для устройств, потребляющих чисто активную нагрузку. Например, электронагреватель. И тогда было принято решение «прикрутить» к устройству ещё и переменный резистор для ручной регулировки мощности.
Получалось следующее.
Схема устройства проста.
На ней к сети ~220 В последовательно подключается предохранитель на 8 А, нагрузка в виде лампы, и 2 тиристора Т142-80-4-2 включенные встречно параллельно.
Для того чтобы через цепи управления каждого из тиристоров, в нерабочий полупериод, не протекал ток управления, используется развязка из диодов КД411ВМ.
Это гарантирует правильную работу тиристоров во время рабочего полупериода сетевого напряжения.
Резистор 600 Ом используется для ограничения тока управления. А при помощи регулировочного резистора 68 кОм меняется мощность, отдаваемая в нагрузку (в моём случае в качестве нагрузки выступает прожектор).
Принцип работы устройства можно понять из рисунка. Для регулировки мощности изменяется угол открытия тиристоров. Чем больше угол α, тем меньшая часть синусоиды пропускается в нагрузку. Когда α = 1800 оба тиристора полностью закрыты и мощность в нагрузку не передаётся.
Когда α = 00 в нагрузку поступает вся синусоида полностью и соответственно передаётся полная мощность. В первый момент после включения нагрузки угол α всегда равен 1800. Далее он начинает плавно уменьшаться до значения соответствующего текущему положению регулировочного резистора.
За счёт этого и достигается плавный пуск.
Замечу, что данное устройство можно использовать только с активной нагрузкой, так как в случае реактивной нагрузки используются несколько иные способы регулирования мощности.
Максимально допустимый средний ток в открытом состоянии для данных тиристоров составляет 80 А. Не трудно подсчитать, что максимальная мощность, которую можно через них пропустить, равна Р=220*80=17600 Вт.
Однако это теоретическое значение, которое я не проверял на практике и поэтому не возьмусь утверждать что система выдержит мощность в 17 кВт. На практике мной подключалась нагрузка в 1 кВт. При этом радиаторы совершенно не грелись.
Такие большие радиаторы я применил только по той причине, что тиристоры уже были прикручены к ним. Поэтому для данной конструкции подойдут и радиаторы, гораздо меньшего размера.
На этой фотографии к устройству ещё не подключена розетка и сетевой шнур.
P.S. Первоначально печатка разводилась под другие диоды. Но потом жизнь внесла свои коррективы. Поэтому, даже если вы будете ставить диоды КД411ВМ, то печатку лучше переделать под их реальные размеры. Хотя у меня и так влезло
Разработано и изготовлено Дмитрием Чупановым ([email protected])
Скачать список элементов (PDF)
Прикрепленные файлы:
- Даташиты.rar (1129 Кб)
- плавный пуск.rar (5 Кб)
Dimas
8.
ТИРИСТОРНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ МОЩНОСТИ С ВЫХОДОМ НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕМакеты страниц
Схемы для управления однофазной нагрузкой приведены на рис. III.38 [8, 9].
Наиболее распространенной является схема с встречно-парал-лельным включением тиристоров (рис. III.38, а).
Рис. III.38. Схемы нереверсивных тиристорных регуляторов с выходом на переменном токе: а — схема с встречно-параллельным включением тиристоров; б — мостовой выпрямитель с одним тиристором; в — схема с двумя тиристорами; г — схема с трехфазной нагрузкой с нулевым проводом
Вместо ячейки из встречно включенных тиристоров для построения усилителей переменного тока могут быть использованы также и симметричные тиристоры (симисторы), как это показано штриховой линией на однофазной схеме рис. 111.38, а.
В схеме (рис. 111.38, б) используется только один тиристор включенный в диагональ мостового выпрямителя на вентилях
Приведенный на рис. III.38, в вариант однофазного тиристорного регулятора обеспечивает такую же форму выходного напряжения,
как и предыдущие две схемы.
Тиристоры так же, как и в схеме рис. III.38, б, защищены от обратных напряжений, а цепи управления тиристоров можно объединить. При этом тиристоры управляются одним импульсом, подаваемым на оба тиристора одновременно.
Схемы (рис. III.38) обеспечивают одинаковую форму выходного напряжения, среднее значение которого в функции угла включения тиристоров (характеристика вход — выход) определяется выражением (III.66) с учетом того, что рабочий диапазон изменения угла включения при активно-индуктивной нагрузке равен
Зависимость амплитуды и фазы первой гармоники тока нагрузки в функции угла включения а при различных значениях построена на рис. III.39 [8].
Передаточная функция однофазных тиристорных регуляторов переменного тока определяется соотношениями (111.68) и (III.
72).
Одна из схем симметричного регулирования напряжения на трехфазной нереверсивной нагрузке с нулевым проводом приведена на рис. III.38, г; режим работы каждой фазы не отличается от режима работы однофазной схемы на рис. III.38, а.
При отсутствии нулевого провода среднее значение фазного напряжения на активной нагрузке в зависимости от угла включения а для схемы рис. III.38, г
При сравнении рассматриваемых схем следует учитывать гармонический состав тока нагрузки при изменении угла включения в рабочем диапазоне. Ток нагрузки для схемы рис. III.38, г с нулевым проводом будет содержать все нечетные гармоники.
В схеме без нулевого провода гармоники тока нагрузки, кратные трем, отсутствуют и ток нагрузки содержит, помимо основной, практически только пятую и седьмую гармоники (третья и девятая гармоники равны нулю, а гармониками с более высоким номером можно пренебречь).
При ограниченной кратности регулирования тока нагрузки тиристорные усилители переменного тока так же, как и усилители постоянного тока, могут выполняться по схеме со ступенчатым регулированием.
Один из вариантов схемы со ступенчатым регулированием и однофазным питанием приведен на рис. II 1.40, а [10].
Схема выполнена с применением двух тиристорных ключей, коммутирующих отводы трансформатора (или автотрансформатора).
Рис. III.39. Зависимость амплитуды и фазы первой гармоники тока нагрузки для схем (рис. III.38, а — г) в функции угла включения тиристора а при различных значениях
Тиристоры нижнего ключа (тиристоры коммутируются в начале соответствующих полупериодов, обеспечивая на нагрузке минимальное напряжение, соответствующее э. д. с. обмотки
Рис. III.40. Однофазный тиристорный регулятор: а — схема; б — временная диаграмма
При открытом верхнем ключе (на тиристоры поступает сигнал управления в начале соответствующих полупериодов) нижний ключ запирается за счет э. д. с. части обмотки — и на нагрузке имеет место максимальное напряжение, определяемое э. д. с. обмотки Промежуточные углы открытия тиристоров
верхнего ключа обеспечивают ступенчато-синусоидальную форму переменного напряжения на нагрузке (рис.
III.40, б), среднее значение которого при активной нагрузке определяется выражением (II 1.79). Максимальное запаздывание, вносимое подобным усилителем, определяется полупериодом питающего напряжения.
Аналогичным образом могут быть выполнены и трехфазные схемы тиристорных регуляторов со ступенчатым регулированием напряжения, обеспечивающие так же, как и однофазный, существенное уменьшение высших гармоник в выходном напряжении и лучшие энергетические показатели [10].
Рис. III.41. Схемы реверсивных регуляторов переменного тока с однофазным питанием: а и б — с бестрансформаторным питанием; в и г — с трансформаторным питанием
Схемы реверсивных регуляторов для управления двухфазным электродвигателем, имеющим две одинаковые обмотки с бестрансформаторным питанием от однофазной сети, приведены на рис. III.41, а и б.
При подаче отпирающего сигнала на тиристоры (рис. III.41, а) либо (рис. III.41, б) конденсатор С оказывается включенным в цепь обмотки и обеспечивает одно направление вращения электродвигателя.
При открытии тиристоров
либо конденсатор С оказывается включенным в цепь и направление вращения электродвигателя меняется на обратное.
В тех случаях, когда возникает необходимость в согласовании напряжения на нагрузке (например, обмотке электродвигателя) с напряжением сети, целесообразно применять трансформаторные схемы тиристорно-магнитных усилителей, которые сочетают в одном устройстве дроссель насыщения и согласующий трансформатор. Примеры подобных схем приведены на рис. III.41, в и г [8].
Максимальное запаздывание тиристорных регуляторов по рис. III.41 составляет половину периода частоты питающего напряжения.
Рис. III.42. Реверсивные схемы тиристорных регуляторов с питанием от трехфазной сети: а — схема, обеспечивающая фазовый сдвиг на 90°; б — с трехфазной нагрузкой; в — тиристорно-магнитный усилитель
Схемы реверсивных тиристорных усилителей с питанием от трехфазной сети показаны на рис. III.42.
Усилитель (рис.
III.
42, а) обеспечивает необходимую величину -градусного фазового сдвига между напряжениями на управляющей и возбуждающей и обмотках двухфазного электродвигателя без применения фазосдвигающего конденсатора.
Так же, как и в описанных выше схемах, регулирование напряжения на нагрузке осуществляется тиристорами шунтирующими дроссели насыщения при этом дроссели одновременно выполняют роль преобразователя фаз.
Для реверсивного управления трехфазной нагрузкой щирокое применение получила схема, приведенная на рис. III.42, б. Схема построена на симметричных тиристорах однако, естественно, она может быть также реализована на ячейках из встречно включенных тиристоров.
Приведенная на рис. III.42, в схема тиристорно-магнитного реверсивного усилителя позволяет уменьшить число управляемых
ляемых вентилей до минимально возможного для реверсивной схемы.
Запаздывание трехфазной схемы (рис. II 1.42, б) определяется выражением (III.
78), а в схеме, показанной на рис. III.42, в, оно определяется периодом питающего напряжения.Регулятор мощности на симисторе | Радиобездна
Всем привет. Настала очередь очередной электронной самоделки. Сегодняшняя статья будет посвящена симисторному регулятору мощности.
На страницах своего сайта я неоднократно публиковал разные тиристорные регуляторы мощности, например такой или такой. Тиристорные и симисторные регуляторы мощности имеют большую популярность, так как в изготовлении они очень просты и не требуют большого количества радиодеталей. Хоть и эти два полупроводниковых прибора имеют сходное назначение, регулировать мощность нагрузки, имеют разное устройство. Так тиристор способен пропускать ток через себя только в одном направлении, в тоже время симистор может работать в цепях переменного тока. Поэтому чтобы собрать регулятор мощности на тиристоре, в схему нужно будет добавить диодный мост, благодаря которому ток через тиристор будет двигаться в одном направлении.
Главное достоинство симисторного регулятора мощности в том, что он может пропускать ток в обоих направлениях, поэтому его можно применять бес мощных силовых диодах.
Ну, давайте же перейдём к самому устройству, рассмотрим принципиальную схему регулятора мощности на симисторе.
Схема регулятора мощности на симисторе
Схема симисторного регулятора очень проста, содержит менее десяти распространённых радиодеталей. Готовое устройство практически не нуждается в настройке и после правильного монтажа начинает работать сразу:
Основным регулирующим элементом схемы является симистор BTA16. Этот симистор способен регулировать ток активной нагрузки мощностью до 3 кВт. Если требуется больше, нужно воспользоваться симистором большей мощности, например BTA25 с соответствующим радиатором охлаждения. Также в схеме используются корректирующие радиодетали: два резистора, один подстроечный резистор, один переменный, два конденсатора, один динистор.
Давайте более подробно рассмотрим устройство симисторного регулятора мощности.
Диммер своими руками, регулятор мощности на симисторе
Регулятор мощности не имеет дефицитных радиодеталей. Большинство из них можно выковырять из неисправного старого телевизора или любой другой бытовой техники. Например, динистор VD1 можно извлечь из неисправной энергосберегающей лампы.
Детали устройства:
- Симистор BTA16 или подобный
- Резистор 100 Ом 1 Ватт
- Резистор 4,7 килоом
- Подстроечный резистор 2 мегаом
- Переменный резистор 500 килоом
- Конденсатор 0,1 микрофарад 300 Вольт 2 штуки
- Динистор DB3
Чтобы упростить изготовление диммера своими руками, можно воспользоваться навесным монтажом. Что вполне приемлемо, так как количество деталей небольшое. Но гораздо проще приобрести симисторный регулятор мощности на известном китайском интернет-магазине, так как стоимость данного устройства невелика.
Все компоненты устройства расположены на печатной плате, выполненной из стеклотекстолита:
Симистор расположен хоть и не на большом, но достаточно эффективном радиаторе охлаждения, выполненном из алюминия:
Большинство элементов находятся в центре печатной платы и располагаются достаточно компактно:
Подстроечный резистор R4 расположен с краю печатной платы:
Напротив расположены две клеммные колодки для подключения в цепь.
Чтобы не перепутать правильность подключения устройства, имеются соответствующие надписи:
Основной орган регулировки резистор R3 расположен на металлическом кронштейне, который обеспечивает необходимую надёжность готового изделия:
Готовое устройство получилось достаточно компактным, благодаря чему его можно использовать для регулировки практически любой активной нагрузки: лампы накаливания, нагревательные элементы, тэны:
Настройка симисторного регулятора мощности заключается в регулировке подстроечного резистора R4. При помощи него производится некоторая настройка устройства. Заключается она в следующем. Нужно движок переменного резистора R3 переместить в крайние положение, тем самым убавив регулятор на минимум, и подстраивая подстроечный резистор R4 добиться минимальной мощности отдаваемой в нагрузку. Основная настройка будет завершена. Если устройство собрано правильно, симисторный регулятор сразу начнёт работать.
При настройки устройства не забываем о безопасности.
Внимание! Будьте внимательны, эта самоделка не имеет трансформатора, поэтому некоторые радиодетали могут находиться под высоким потенциалом сети. Будьте осторожны при настройке регулятора мощности.
Как я уже говорил, рассматриваемая самоделка подходит для регулировки мощности устройств, имеющих активное сопротивление. Для регулировки бытовых приборов имеющих реактивное сопротивление, например, таких как пылесос, я рекомендую использовать регулятор мощности на тиристоре, который я использую уже не один год, для регулировки оборотов пылесоса.
На этом я буду завершать своё повествование. Надеюсь, данная статья поможет вам в самостоятельном изготовлении симисторного регулятора мощности. До новых встреч. Всем пока.
Электронные регуляторы мощности нагрузки
электроника для дома
Применение современной схемотехники с использованием простых оригинальных решений на традиционной элементной базе и на новых малогабаритных микросхемах позволяет изготовить компактные и удобные в эксплуатации регуляторы большой мощности.
В данной статье описано несколько простых конструкций регуляторов мощности нагрузки до 5 кВт, которые легко изготовить из доступных деталей.
Электронные регуляторы мощности нагрузки в настоящее время широко используются в промышленности и быту для плавного регулирования скорости вращения электродвигателей, температуры нагревательных приборов, интенсивности освещения помещений электрическими лампами, установки необходимого сварочного тока, регулировки зарядного тока аккумуляторных батарей и т.п. Раньше для этого использовались громоздкие трансформаторы и автотрансформаторы со ступенчатым или плавным переключением витков их обмоток, работающих на нагрузку. Электронные регуляторы более компактны, удобны в эксплуатации и имеют малый вес при значительно большей мощности. В основном, исполнительными элементами электронных регуляторов мощности переменного тока являются: тиристор, симистор и оптотиристор, управление последним осуществляется через встроенную в него оптопару, устраняющую гальваническую связь между схемой управления и питающей электросетью.
Регулирование мощности этими элементами основано на изменении фазы включения симистора в каждой полуволне синусоидального напряжения схемой управления. В результате этого на нагрузке форма напряжения представляет собой «обрезки» полуволн синусоиды с крутыми фронтами (рис.1). При этом форма напряжения на самом регуляторе мощности имеет вид, показанный на рис.2. Такая форма сигнала имеет широкий спектр гармоник, которые, распространяясь по электропроводке, могут создавать помехи электронным устройствам: телевизорам, компьютерам, звуковоспроизводящей аппаратуре и т.п. В связи с этим на сетевых входах таких регуляторов мощности устанавливаются RC- или RLC-фильтры.
Рис.1
На практике все выпускаемые сейчас электронные бытовые устройства и компьютеры имеют свои встроенные сетевые фильтры, благодаря которым помехи регуляторов мощности могут не влиять на работу указанных электронных устройств. Автором проверялись различные регуляторы мощности без собственных сетевых фильтров в комнатах, где установлены телевизор, ком-
Рис.
2
пьютер, приемник FM и DVD-проигрыватель с УМЗЧ Воздействия помех на эту аппаратуру не наблюдалось, но это не значит, что фильтры вообще не нужны. Эти регуляторы мощности могут создавать помехи электронной аппаратуре соседей по подъезду. Практические исследования распространения помех по электропроводке в соседних комнатах с помощью осциллографа показали, что при регулировании мощности нагрузки до 2 кВт достаточно RC-фильтра, что подтверждается схемами промышленных изделий. Для регуляторов большей мощности необходимо после RC-фильтра подключить LC-фильтр,
Рис.3
Рис.4
Принципиальная схема сетевого фильтра промышленного регулятора мощности до 4 кВт типа РТ-4 УХЛ4.2 220В-1 Р30 показана на рис.3, монтаж регулятора — на рис.4. Каждая катушка содержит 90 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,5 мм, намотанного в два слоя на каркасе, внутри которого размещен ферритовый сердечник с проницаемостью Ф600 диаметром 8 мм. Индуктивность катушки равна 0,25 мГн. Регуляторы мощности без фильтров могут использоваться в гаражах, индивидуальных подсобных помещениях, дачах и т.
п., то есть вдали от соседей. Если регулятор мощности является отдельным изделием и предназначен для подключения нагрузок разной мощности, пользователям важно знать, что при одном и том же положении ручки регулятора на разных нагрузках будет разное напряжение. По этой причине перед подключением нагрузки регулятор мощности необходимо устанавливать в нулевое положение. При необходимости контролировать напряжение на нагрузке можно отдельным или встроенным вольтметром.
В Интернете и электротехнических журналах приведено множество различных схем электронных регуляторов мощности нагрузки с практически одинаковыми функциями, но есть и другие схемные решения, например регуляторы, не создающие помех. Эти регуляторы выдают пачки синусоидальных токов, длительностью которых регулируется мощность в нагрузке. Схемы таких регуляторов относительно сложны и могут применяться в каких-то особых случаях. Применение подобных регуляторов в промышленности не встречалось. Подавляющее большинство регуляторов мощности построены по принципу фазового регулирования тока в нагрузке.
Основное различие — схемы управления тиристорами и симисторами. Силовая часть представляет собой практически три варианта: тиристор в диагонали диодного моста, два встречно-параллельных тиристора и симистор. Схемы управления представляют собой различные варианты на транзисторах, микросхемах, динисторах, газоразрядных приборах, однопереходных транзисторах и т.п., часть которых приведена в [ 1—6]. Такие схемы содержат много деталей, относительно сложны в изготовлении и наладке.
Регуляторы на тиристорах
Самым простым и широко используемым регулятором мощности был регулятор на тиристоре, включенном в диагональ диодного моста и с простой схемой управления (рис.5). Принцип работы этого регулятора очень простой пока конденсатор С2 заряжается через R2 и R4, тиристор заперт, при достижении на С2 напряжения отпирания тиристор открывается и пропускает ток в нагрузку, а С2 быстро разряжается через низкое
Рис.5 регулятор мощности на тиристоре
сопротивление открытого тиристора.
При переходе синусоидального напряжения сети через ноль тиристор запирается и ждет нового повышения напряжения на С2 Чем больше времени заряжается С2, тем меньше времени тиристор находится в открытом состоянии и меньше ток в нагрузке. Чем меньше величина R4, тем быстрее заряжается С2 и больше ток пропускается в нагрузку. Достоинством этой схемы является то, что независимо от параметров исправного тиристора положительные и отрицательные импульсы тока в нагрузке всегда симметричны, а также наличие только одного тиристора, которые при их появлении были дефицитом. Недостатком является наличие четырех мощных диодов, что вместе с тиристором и охладителями существенно увеличивает габариты регулятора. Более компактными и в два раза более мощными являются регуляторы мощности на включенных встречно-параллельно тиристорах. На двух тиристорах КУ202Н с простой схемой управления получается регулятор мощности нагрузки до 4 кВт, которая длительно используется автором в калорифере повышенной мощности [7].
Принципиальная схема такого регулятора с сетевым фильтром показана на рис.6. Недостатком таких схем является асимметрия положительных и отрицательных импульсов тока в нагрузке при разбросе параметров тиристоров.
Рис.6
Асимметрия проявляется в начальной стадии открывания тиристоров. Для нагревательных приборов и электроинструмента с коллекторными двигателями эта асимметрия практической роли не играет, а осветительные приборы при уменьшении их яркости начинают мигать, так как импульсы какой-то полярности при этом вообще исчезают. Для устранения этого недостатка необходимо подбирать тиристоры с идентичными параметрами по току открывания и току удержания тиристоров от технологического источника постоянного тока на соответствующей нагрузке или путем подбора второго тиристора по отсутствию мигания лампы при минимальном накале спирали.
Одной из разновидностей тиристоров являются оптотиристоры, для управления которыми при встречнопараллельном включении может быть применен принцип управления схемы рис.
5 с разделением положительных и отрицательных управляющих импульсов с помощью диодов или динисторов.
Практическая принципиальная схема такого регулятора мощности нагрузки до 5 кВт показана на рис.7. Этот регулятор используется автором для регулировки сварочного тока и режимов работы других мощных электроустройств. Регулятор мощности снабжен стрелочным индикатором напряжения на нагрузке, что повышает удобство при его эксплуатации. На рис.8 виден стрелочный индикатор (поз.1), на котором приклеены детали его выпрямителя и фильтра. Регулятор не имеет сетевого фильтра, так как применяется либо на даче, либо в гараже. При необходимости в нем можно применить фильтр, схема которого показана на рис.3.
Рис.7, схема регулятора мощности на оптотиристорах
Рис.8
Регуляторы на симисторах
Особый интерес представляют современные схемы регуляторов мощности на симисторах. Традиционные схемы управления симисторами содержат относительно много деталей, что наглядно видно на монтажной плате промышленного регулятора, показанной на рис.
4. Например, микросхема КР1167КП1Б выдает на управляющий электрод симистора управляющие импульсы, показанные на осциллограмме (рис.9). Принципиальная схема регулятора мощности с применением данной микросхемы, распространенная среди запорожских электриков, показана на рис. 10. Этот регулятор мощности без теплоотвода для VS1 может работать на нагрузку до 200 Вт
Рис.9
(рис. 11), а с радиатором площадью не менее 100 см2 — до 2 кВт. Оказалось, что эту схему без потери качества можно еще упростить. Упрощенная схема регулятора с этой микросхемой показана на рис. 12. При использовании исправных деталей эти схемы не требуют наладки.
Рис.10, схема регулятора мощности на симисторах
При изготовлении регуляторов для прикроватных светильников оказалось, что некоторые симисторы и микросхемы имеют дефекты, влияющие на симметричность импульсов и, соответственно, на равномерность регулировки свечения ламп, и даже приводящие к их
Рис.
11
миганию. Перепайка деталей на печатной плате является неприятной процедурой и приводит к ее порче. В связи с этим была изготовлена проверочная плата по схеме рис. 10 (без R1 и С1) с панелькой для однорядной микросхемы, которая решила указанные проблемы. К контактам 1 -2 печатной платы подпаивают регу-
Рис. 12
лировочный резистор R5. В качестве нагрузки подключают лампу накаливания. Перед установкой деталей для проверки плату в обязательном порядке отключают от электросети.
На базе схемы рис.11 изготовлен портативный технологический регулятор для различных работ. Монтаж деталей показан на фото в начале статьи (нижняя крышка снята). Схема собрана в алюминиевом корпусе, который также служит охладителем симистора, изолированным от корпуса слюдяной прокладкой и изоляционной спецшайбой. После крепления симистора необходимо в обязательном порядке проверить сопротивление изоляции между его анодом и корпусом, которое должно быть не менее 1 МОм Данный регулятор при испытании в течение двух часов нормально работал без нагрева корпуса на нагрузку мощностью 500 Вт.
В заключение следует отметить, что регуляторы мощности нагрузки, собранные по схемам рис.6 и рис. 10, испытанные длительной эксплуатацией, наиболее оптимальны в части надежности, компактности, простоты деталей, монтажа и наладки. С небольшими разбросами параметров тиристоров и асимметричностью параметров симисторов эти регуляторы могут работать на все типы нагрузок соответствующей мощности, кроме осветительных приборов. Отклонение номиналов резисторов и конденсаторов от указанных в схемах на 10…20% на работу регуляторов не влияют. Приведенные схемы управления могут работать и с более мощными тиристорами и симисторами в регуляторах мощности нагрузок до 5 кВт. Регулятор мощности по схеме рис. 12 рекомендуют применять для осветительных приборов мощностью до 100 Вт без теплоотвода. Работа этого регулятора на другие типы нагрузок не испытывалась, но предположительно он не должен быть хуже регулятора, собранного по схеме рис. 10.
А.Н. Журенков
Литература
1.
Золотарев С. Регулятор мощности // Радио. -1989. — №11.
2. Карапетьянц В. Усовершенствование регулятора мощности // Радио. — 1986. -№11.
3. Леонтьев А., Лукаш С. Регулятор напряжения с фазоимпульсным управлением // Радио -1992. — №9.
4. Бирюков С. Двухканальный симисторный регулятор // Радио. — 2000. — №2.
5. Зорин С. Регулятор мощности // Радио. -2000. — №8.
6. Журенков А. Фен с электронным регулятором мощности // Электрик. — 2009. — №1-2.
7. Журенков А. Калорифер повышенной мощности // Электрик. — 2009. — №9.
Радиоконструктор 009, симисторный регулятор мощности 1 КВт,
Описание Радиоконструктор 009, симисторный регулятор мощности 1 КВт,
Радиоконструктор 009 Симисторный регулятор мощности 1 КВт. Симисторный регулятор мощности (до 1 киловатт). В состав входит печатная плата, симистор, радиатор охлаждения симистора, регулятор (переменный резистор) необходимый набор радиодеталей, монтажный провод, схема и описание.
Позволяет изменять потребляемую мощность нагревательными приборами (паяльник, обогреватель, эл. плита), регулировать обороты дрели, перфоратора, регулировать напряжение на выходе !!!трансформатора.Начинающим Регулятор мощности на симисторе. (009)
В радиолюбительской практике часто случается, что паяльник на 40 Ватт сильно нагревается, а на 25 Ватт не хватает мощности или необходимо уменьшить мощность нагревательного прибора, изменить яркость свечения лампы накаливания, снизить обороты коллекторного двигателя, электрической дрели, подключить к сети напряжением 220 вольт нагрузку, рассчитанную на напряжение 110 вольт, уменьшить напряжение на вторичной обмотке трансформатора. Тогда на помощь придёт симисторный регулятор мощности. Принцип его работы основан на изменении времени открытого состояния (фазово-импульсном управлении) симистора (симистор — это двунаправленный тиристор или «триак»).
Это можно увидеть и понять, сравнив графики рис.1 полного периода сетевого напряжения на входе (верхний график) симистора и на выходе (нижний график). В определённый момент происходит отсечка симистором каждой полуволны сетевого напряжения и в результате в нагрузку поступает только часть мощности. Принципиальная схема регулятора мощности с фазово-импульсным управлением показана на рис. 2. Он собран по классической схеме на симметричном динисторе DB3 на 32V (VD3) и симисторе ТС106-10-4 (отечественного производства 10 ампер 400 вольт) или импортных аналогах ВТ136-600, ВТ134-600 (4А, 600В), ВТ137-600 (8А, 600В), ВТ138-600 (12А, 600В), ВТ139-600, ВТА16-600 (16А, 600В) (VD4). При каждой полуволне сетевого напряжения конденсатор С1 заряжается током, протекающим через резисторы R2, R3. Когда напряжение на нем достигает 32 В, динистор открывается и конденсатор С1 быстро разряжается через резистор R4, динистор VD3 и управляющий электрод симистора. Таким образом, происходит управление симистором: когда напряжение на условном аноде симистора (верхний по схеме вывод) положительное, управляющий импульс тоже положительный, а при отрицательном напряжении — отрицательной полярности.
Значение мощности в нагрузке, зависит от того, как долго симистор будет включен в течение каждого полупериода сетевого напряжения. Момент включения симистора определяется пороговым напряжением динистора и постоянной времени (R2 + R3), C1. Чем больше сопротивление переменного резистора R2, тем длительнее промежуток времени, в течение которого симистор находится в закрытом состоянии, тем меньше мощность в нагрузке. Схема обеспечивает практически полный диапазон регулирования выходной мощности — от 0 до 99 %. При подключении переменного резистора R2, необходимо учесть то, что увеличение выходной мощности происходит с уменьшением сопротивления переменного резистора. Цепь, образованная диодами VD1, VD2 и резистором R1, обеспечивает плавность регулировки при минимальной выходной мощности. Без нее характеристика управления регулятором имеет гистерезис. Например, яркость лампы накаливания, используемой в качестве нагрузки, при увеличении выходной мощности изменяется скачком от нуля до 3…
5% от максимальной яркости. Суть этого явления заключается в следующем: при большом сопротивлении резистора R2, когда напряжение на конденсаторе С1 не превышает 30 В, динистор не открывается в течение всего полупериода сетевого напряжения и выходная мощность равна нулю. При этом к моменту перехода сетевого напряжения через «ноль» напряжение на конденсаторе имеет нулевое значение и в следующем полупериоде значительную часть времени конденсатор разряжается. Если сопротивление резистора R2 уменьшать, то после того, как напряжение на конденсаторе начнет превышать порог срабатывания динистора, конденсатор будет разряжен в конце полупериода и в следующем полупериоде сразу же начнет заряжаться, поэтому в новом полупериоде динистор откроется раньше. Диодно-резисторная цепочка разряжает конденсатор при переходе сетевого напряжения от отрицательной к положительной полуволне и тем самым устраняет эффект скачкообразного начального увеличения мощности в нагрузке. Резистор R4 ограничивает максимальный ток через динистор примерно до 0,1 А и замедляет процесс разрядки конденсатора С1.
Тем самым обеспечивается относительно большая длительность импульса, достаточная для надежного запуска симистора VD4 даже при значительной индуктивной составляющей нагрузки. При указанных на схеме номиналах резистора R4 и конденсатора С1 длительность импульса управления равна 130 мкс. Значительную часть этого времени через управляющий электрод симистора протекает ток, достаточный для открывания симистора.
Симметричный динистор 32V (VD3) обеспечивает одинаковость угла открывания симистора в обеих полуволнах сетевого напряжения. Следовательно, описываемый регулятор не будет выпрямлять сетевое напряжение, поэтому во многих случаях может быть применен даже для управления нагрузкой, подключенной к нему через трансформатор. Падение напряжения на симисторе VS1 равно примерно 2 В, поэтому при нагрузке мощностью более 100 Вт симистор необходимо установить на соответствующий теплоотвод (радиатор). Максимальная мощность нагрузки не должна превышать возможности симистора (4 А = 800 Вт, 8 А = 1600 Вт, 10 А = 2 КВт, 12 А = 2,4 КВт, 16 А = 3,2 КВт, 40 А = 8 КВт).
При включении схемы в сеть 220 вольт необходимо строго соблюдать правила техники безопасности! Все элементы схемы находятся под смертельно опасным напряжением! Категорически запрещается касаться любыми частями тела элементов схемы. При установке радиатора симистора, необходимо между симистором и радиатором установить изолирующую теплопроводящую прокладку, а на крепящий винт (саморез) одеть фторопластовую изолирующую втулку и плотно прижать симистор к радиатору. Не смотря на то, что вал переменного резистора гальванически не связан с его выводами, обязательно на вал необходимо установить пластиковую изолирующую ручку, так как при поломке подвижного контакта резистора не исключается возможность электрического контакта вала с выводами резистора.
Настоящая схема имеет недостаток – при работе симистора в режиме отсечки, на его выходах появляются помехи. Если эти помехи оказывают влияние на другую аппаратуру, необходимо установить в схему помехоподавляющую цепочку R2, C6 (в комплект набора входят, но изначально в схему не устанавливаются).
Если этой цепочки будет недостаточно, необходимо включать схему в сеть через сетевой фильтр (рис. 5). Этот фильтр можно взять из неисправного блока питания компьютера, использовав дроссель, состоящий из двух одновременно (бифилярно) намотанных обмоток на ферритовом кольце и параллельно подключенного конденсатора с рабочим напряжением не менее 400 вольт. На рис. 3 показаны три возможных вида маркировки выводов симистора (все они аналогичны). На отечественном ТС106-10 выбито наверху справа и слева от крепёжного отверстия, «старая маркировка»: К – катод, А – анод, У.Э.- управляющий электрод, новая: А1 – первый анод, А2 – второй анод, У – управляющий электрод.
Комплектация выбирается перед тем как положить набор в корзину.
|
ПАКЕТ: Содержание набора 009 1. Симистор ВТ137 (8А), 7. Пластиковая ручка для переменного резистора, 8. Монтажный провод, . |
КОРОБКА: Содержание набора 009 1. Симистор ВТ138 (12А), 2. Печатная плата, 3. Диоды 1N4007 (2 шт.), 4. Динистор DB3, 5. Резисторы: R1 – 100 кОм (Кч/Ч/Ж), R2 – 100 кОм (переменный), R3 – 1 кОм (Кч/Ч/Кр), R4 – 270 Ом (Кр/Ф/Кч), R5 – 1,5 кОм Кч/Зел/Кр), R6 – 100 Ом (Кч/Ч/Кч). 6. Конденсаторы: С1 – 0,47 мкФ (не менее 250 В), С2 – 0,068мкФ (Uраб. не менее 400 В), 7. Пластиковая ручка для переменного резистора, 8. Радиатор для симистора, 9. Изолирующая прокладка и втулка, 10. Винт М3 (гайка М3 отдельно или в радиаторе), 12. Схема и описание. |
Резисторы:
ВЫПУСК 009.
Регулятор мощности симисторный 220 В, 2 КВт.
1. Симистор ВТ138-600,
2. Печатная плата,
3. Диод 1N4007 (2 шт.),
4. Динистор DB3,
5. Набор постоянных резисторов,
6. Переменный резистор с ручкой,
7. Конденсаторы,
8.
Радиатор для симистора,
9. Винт, гайка М3,
10. Теплопроводящая изолирующая прокладка,
11. Фторопластовая изолирующая втулка,
12. Монтажный провод,
13. Схема и описание,
14. Контейнер с деталями схемы.
РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ НА СИМИСТОРЕ
Часто в радиолюбительской практике используемые паяльники на мощность 60/40 ватт при попытке припаять провода начинают их плавить, и качество, а главное, электробезопастность схем снижается. Здесь простое решение проблемы — это подключать его нагревательный элемент через симистор. Это не только повысит качество пайки, но и увеличивает срок службы паяльника. Конечно вы можете задействовать данный симисторный регулятор в любой другой аналогичной схеме — кипятильника, инфракрасного нагревателя, тепловентилятора и так далее.
Электрическая схема симисторного регулятора
Детали в схеме
T1: BT139 симистор, T2: BC547 транзистор, D1: DB3 динистор, D2 и D3: 1N4007 диод, C1: 47nF/400V, C2:220uF/25 В, R1 и R3: 470K, R2: 2K6, R4: 100R, P1: 2M2, Светодиод 5 мм красный.
Схема работает на от 230V питания, и оптимизирована для сетевых паяльников. Как правило, температура, при которой паяльник нормально работает слишком высока для пайки — часто детали перегреваются в процессе и портятся, особенно мелкие, и чтобы уменьшить расход энергии и таким образом снизить температуру часто ставят обычный диод (1N4007) по питанию. Однако можно сделать более удобную в использовании конструкцию, где мощность передающаяся в нагрузку будет плавно меняться. Данный контроллер температуры предназначен исключительно для паяльников, работающих на 230 В переменного тока питающей сети. Здесь симистор BT139 используется для управления фазой.
Красный светодиод (LED1) и связанные с ним компоненты образуют мигающий индикатор активности. После сборки и тестирования, весь регулятор должен быть заключен в подходящий неметаллический (для безопастности) корпус, а ввод проводов только через выходной разъем.
Обратите внимание, что текущая конструкция этого терморегулятора не подходит для управления мощности нагрева до нуля. Для расширения диапазона 0-100% воспользуйтесь видоизменённой схемой.
Схема регулятора мощности без динистора
А этот тот вариант, когда динистор найти нет возможности. Здесь тиристор управляется генератором на двух биполярных транзисторах. В остальном схема аналогична первой. Она позволит снизить мощность любого нагревательного электроприбора. Схема достаточно проста и доступна даже начинающим электронщикам. Диоды КД522 можно поменять на любые импортные, к примеру IN4007. Для управления более мощной нагрузкой симисторы необходимо поставить на радиатор (200 см2). Для устранения помех, создаваемых регулятором, желательно на входе поставить фильтр.
Поделитесь полезными схемами
| ЗУ ДЛЯ АВТО В отличие от другого зарядного устройства, данное усовершенствованное зарядное устройство обеспечивает автоматическое поддержание аккумуляторной батареи в рабочем состоянии не давая ей разряжаться ниже установленного уровня. |
Описанный цикл работы устройства позволяет использовать eгo для автоматической тренировки аккумуляторных батарей циклами «заряд — разряд» при подключении к нему параллельно аккумуляторной батарее разрядного резистора.| БЛОК ПИТАНИЯ 5В Блок предназначен для питания всех устройств комплекса учебных пособий по информатике и вычислительной техники. Устройства, собранные на полупроводниковых приборах (транзисторы, тринисторы, микросхемы) и электромагнитных реле, питаются от источников постоянного напряжения. Как правило, отклонение напряжения от нормального значения не должны выходить за границы отдельных допусков (например, для микросхем серии К155 питающее напряжение должно составлять 5 В). |
| ДАТЧИК ПРОТЕЧКИ ВОДЫ Самодельный автономный микроконтроллерный датчик протечки воды для кухни и ванной. |
Использует батареи 9 вольт или адаптер питания.TRIAC-Controlled Power Supply Pre-Regulator использует оптическую обратную связь
DAQ System обеспечивает соответствие ASIL-D системам управления батареями электромобилей
MAX17852 14-канальная высоковольтная система сбора данных ASIL-D от Maxim Integrated Products предлагает высочайший уровень безопасности по напряжению, току, температуре и связи, наряду с меньшими требованиями к пространству и стоимостью решения. Разработанный для интеграции в электромобили, гибридные электромобили и другие транспортные системы, он может использоваться для интеллектуальных распределительных коробок и автомобильных аккумуляторных систем с напряжением от 48 до 400 В и выше.
MAX17852 построен с точностью и функциями, которые необходимы OEM-производителям и производителям электромобилей для проектирования своих систем в соответствии с высочайшими стандартами ASIL-D. Однокристальное решение требует на 16% меньше места на плате и на 20% меньше стоимости спецификации по сравнению с дискретным решением.
Благодаря своей высокой точности измерения с точной временной синхронизацией, ИС может измерять напряжение ячейки в пределах ± 0,45 мВ при комнатной температуре и с максимальной погрешностью ± 2 мВ в диапазоне температур от 5 до 40 ° C.Кроме того, с диапазоном измерения тока усилителя ± 300 мВ, максимальным коэффициентом усиления 256 и максимальной погрешностью усиления измерения тока 0,3%, MAX17852 предоставляет быстрые и точные данные для расчета управления питанием, состояния работоспособности и состояния. заряда.
14-канальная система сбора данных с аккумулятором включает в себя усилитель считывания тока, чтобы обеспечить получение информации о токе синхронно с напряжением и температурой элемента. MAX17852 позволяет использовать как датчик Холла, так и шунтирующие резисторы в качестве чувствительных компонентов.
Наличие и цены
Чтобы заказать MAX17852 или узнать больше, нажмите здесь.
Восстанавливаемый предохранитель eFuse с регулируемой защитой от перенапряжения и возможностью маркировки
Компания Toshiba Electronics Europe добавила TCKE712BNL в свое семейство усовершенствованных микросхем eFuse.
Обладая сопротивлением в открытом состоянии 53 мОм и временем срабатывания всего 320 нс, TCKE712BNL охватывает диапазон входного напряжения от 4,4 до 13,2 В. Это новое устройство предназначено для широкого спектра различных товаров бытовой электроники, включая камеры, беспроводные чистящие средства и электроинструменты, роботы-уборщики, серверы, интеллектуальные колонки, термостаты и беспроводные зарядные устройства.
Электронные предохранители отличаются от обычных предохранителей со стеклянной трубкой и микросхемой, которые обеспечивают однократную защиту от недопустимых условий. Они предназначены для защиты цепей во время повторяющихся событий превышения предела, после которых они автоматически сбрасываются внутренним логическим сигналом. Электронные предохранители также обладают гораздо более быстрым откликом и могут предлагать дополнительные встроенные функции защиты.
Например, можно запрограммировать порог перенапряжения TCKE712BNL в соответствии с требованиями конкретного приложения.
Он также предлагает программируемые механизмы защиты от перегрузки по току (также регулируемой), перегрева и короткого замыкания. И, в отличие от пассивных устройств, он включает функцию флага, которая передает внешний сигнал, который можно использовать для предупреждения инженеров о возможных неисправностях в конструкции схемы. Функция флага также имеет функцию блокировки обратного тока, которая позволяет использовать устройство в мультиплексных системах.
TCKE712BNL eFuse поставляется в компактном корпусе WSON10 размером 3,00 × 3.00 мм. Для получения дополнительной информации посетите страницу продукта TCKE712BNL.
«Гибридные» IGBT-транзисторы на 650 В оснащены совместно упакованным диодом с барьером Шоттки для повышения эффективности
Новое семейство гибридных IGBT-транзисторов, разработанных Infineon Technologies, объединяет ключевые преимущества 650-V TRENCHSTOP 5 IGBT. технология и униполярная структура совместно упакованного SiC-диода с барьером Шоттки.
Члены нового семейства продуктов CoolSiC предлагают превосходные частоты переключения и сниженные коммутационные потери, что позволяет использовать их в преобразователях мощности постоянного тока и в приложениях коррекции коэффициента мощности (PFC).Это включает в себя инфраструктуру для зарядки аккумуляторов, решения для накопления энергии, фотоэлектрические инверторы и источники бесперебойного питания (ИБП), а также импульсные источники питания для серверов и телекоммуникаций (SMPS).
Гибридные IGBT могут использоваться в качестве замены для транзисторов TRENCHSTOP 5 IGBT, что позволяет повысить эффективность на 0,1% для каждой частоты переключения 10 кГц без усилий по изменению конструкции. Совместно упакованные, свободно вращающиеся SiC диоды Шоттки могут быстро переключаться без сильных колебаний и риска паразитного включения, что позволяет им обеспечивать улучшенную электромагнитную совместимость и надежность системы.
Например, гибридные IGBT CoolSiC демонстрируют значительное снижение коммутационных потерь при практически неизменных значениях dV / dt и di / dt.
Они предлагают сокращение E на до 60% и снижение E на на 30% по сравнению со стандартным кремниевым диодом. В качестве альтернативы, частота коммутации может быть увеличена, по крайней мере, на 40% при неизменных требованиях к выходной мощности, что позволяет использовать более дешевые пассивные компоненты меньшего размера.
Гибридный диод Infineon CoolSiC с дополнительным корпусом Кельвина.
Семейство дискретных IGBT-транзисторов CoolSiC Hybrid включает в себя 5 сверхбыстрых IGBT-транзисторов TRENCHSTOP на 40, 50 и 75 А, 650 В, укомплектованных совместно с диодами CoolSiC Gen 6 с половинным номиналом или среднескоростными IGBT-транзисторами S5. — комплектуется диодами CoolSiC Gen 6 с полным номиналом. Разработчики могут выбирать между корпусом эмиттера Кельвина TO-247-3 или TO-247-4. Четвертый вывод корпуса эмиттера Кельвина позволяет использовать контур управления затвор-эмиттер со сверхнизкой индуктивностью и снижает общие коммутационные потери.
Дополнительную информацию можно найти на сайте www.infineon.com/coolsic-hybrid-discretes.
Недорогие датчики повышают точность оценочной платы для счетчиков энергии, гальваническую развязку
Компания STMicroelectronics представила новую оценочную плату, предназначенную для ускорения разработки экономичных трехфазных ваттметров переменного тока, соответствующих самым строгим международным стандартам для качество и точность. Эталонная конструкция включает недорогие электромагнитно-невосприимчивые шунтирующие датчики и передовую технологию гальванической развязки, обеспечивающую превосходную надежность и надежность.Его также можно использовать в качестве основы для приложений, выходящих за рамки учета коммунальных услуг, таких как зарядка электромобилей, серверы и солнечные инверторы.
Оценочная плата EVALSTPM-3PHISO сочетает в себе интерфейсную ИС высокоточного измерения STPMS2 и усовершенствованный цифровой изолятор STISO621 с настраиваемой прошивкой под ключ, работающей на микроконтроллере STM32, для вычисления метрологических данных и данных о качестве электроэнергии. Схема датчиков и компоновка печатной платы оптимизированы для обеспечения устойчивости к электромагнитным помехам и высокого отношения сигнал / шум для высокоточных измерений и вычислений постобработки.
STPMS2 — это двухканальный 24-битный сигма-дельта-модулятор второго порядка, который измеряет напряжение и ток для каждой фазы с помощью встроенного делителя напряжения и шунтирующего датчика тока. Затем он передискретизирует сигнал с помощью синхронизированных тактовых импульсов 4 МГц, распределяемых микроконтроллером, и мультиплексирует потоки сигма-дельта-битов напряжения и тока на одном выходном выводе. Три STPMS2 используются в трехфазной системе для сбора данных о напряжении и токе для каждой фазы.
Мультиплексированный выходной сигнал STPMS2 преобразуется в 24-битные значения напряжения и тока микроконтроллером STM32, который использует свои встроенные цифровые фильтры в качестве сигма-дельта модуляторов (DFSDM).Затем процессор использует полученные 24-битные значения напряжения и тока для вычисления всех необходимых метрологических данных в режиме реального времени каждые 200 мкс.
Прошивка платформы также реализует виртуальный COM-порт, который обеспечивает доступ к внутренним параметрам для считывания метрологических данных, изменения внутренней конфигурации и калибровки платы.
Двухканальный цифровой изолятор STISO621 — первый в новой серии ИС, в которых используется технология гальванической изоляции толщиной 6 кВ на основе толстого оксида ST от ST для передачи данных между изолированными доменами в различных промышленных приложениях.STISO621 имеет два независимых канала с входами триггера Шмитта, которые обеспечивают высокую помехозащищенность и сохраняют импульсные искажения ниже 3 нс. Благодаря максимальной скорости передачи данных 100 Мбит / с, выдерживаемому импульсному напряжению 6000 В (В IOTM ) и максимальному повторяющемуся напряжению изоляции 1200 В (В IORM ) STISO621 обеспечивает более быструю передачу данных, более длительный срок службы и более высокая надежность, чем у обычных оптических изоляторов.
Контрольная плата измерения ST соответствует требованиям стандартов EN 50470-x, IEC 62053-2x и ANSI12.
2 стандарта для ваттметров переменного тока. Приложение предоставляет данные об активной широкополосной, активной основной гармонике, реактивной / полной мощности и энергии, как по фазе, так и кумулятивно. Таким образом, он достигает класса точности 0,5 согласно IEC 62053-22 при измерении активной / полной мощности трехфазного тока и класса точности 1 согласно IEC 62053-21 при измерении трехфазной реактивной мощности. Он выполняет вычисления RMS и дополнительных искажений (THD) для каждого сигнала напряжения и тока, а также измерения постоянного тока, а также периода линии, фазового сдвига и задержки фазового напряжения для каждой фазы.
EVALSTPM-3PHISO также может использоваться в качестве эталона для многофазных промышленных измерительных приложений, помимо учета коммунальных услуг, подобных упомянутым выше. Оценочную плату EVALSTPM-3PHISO по цене 118 долларов можно приобрести на сайте st.com и у дистрибьюторов.
Для получения дополнительной информации посетите www.st.com/isolated-interfaces
МОП-транзисторы с P-каналом обеспечивают превосходное сопротивление в открытом состоянии и выдерживают напряжение для приложений с напряжением 24 В Вход V, выдерживаемое напряжение −40 / −60 В P-канальные полевые МОП-транзисторы доступны как в одиночной, так и в двойной конфигурации.
Эти устройства хорошо подходят для промышленных и бытовых приложений, таких как автоматизация производства, робототехника и системы кондиционирования воздуха.В новых полевых МОП-транзисторах используется усовершенствованный полупроводниковый процесс поколения 5 -го для достижения самого низкого сопротивления в открытом состоянии на единицу площади в своем классе, по заявлению компании. Для продуктов -40 В это означает, что сопротивление в открытом состоянии на 62% ниже, чем у обычных продуктов, и на 52% меньше сопротивление в открытом состоянии для продуктов -60 В. Они также используют оптимизированную структуру устройства и новый дизайн, который снижает концентрацию электрического поля, что приводит к высокой надежности и низкому сопротивлению в открытом состоянии (которые обычно находятся в компромиссных отношениях).Эти решения способствуют стабильной долгосрочной эксплуатации промышленного оборудования, требующего исключительного качества.
Эти устройства отражают тенденцию к увеличению входного напряжения, обусловленную растущей потребностью в повышении эффективности в промышленных и бытовых приложениях.
Хотя N-канальные полевые МОП-транзисторы обычно обладают более высокой эффективностью при использовании на стороне высокого напряжения, требуется напряжение затвора выше входного напряжения, что усложняет конфигурацию схемы.
С другой стороны, полевые МОП-транзисторы с P-каналом могут работать с напряжением затвора ниже входного, что значительно упрощает конфигурацию схемы и снижает расчетную нагрузку.Приложения включают переключатели управления питанием и двигатели вентиляторов для промышленного оборудования.
Все устройства этого семейства в настоящее время доступны в серийных объемах. Щелкните здесь для получения дополнительной информации.
ИС питания GaN предназначены для потребительских приложений с простым дизайном и на 66% большей мощностью
NV6128, мощная ИС питания GaNFast с номиналом 650/800 В, была разработана Navitas Semiconductor as лучшая альтернатива кремниевым устройствам, которые в настоящее время обслуживают рынок мощной мобильной и бытовой силовой электроники.
Размещенный в корпусе PQFN размером 6 × 8 мм с запатентованной встроенной охлаждающей подушкой, более низкий 70 мВт R DS (on) NV6128 дает ему 66% -ное увеличение допустимой нагрузки. Это подходит для высокоэффективных приложений с высокой плотностью мощности от 200 до 500 Вт, таких как моноблоки, телевизоры, игровые консоли, зарядные устройства eMobility (электронные скутеры, электронные велосипеды), игровые ноутбуки и многое другое.
Как и другие члены семейства микросхем питания GaNFast, NV6128 объединяет схему управления, защиту и управление, чтобы обеспечить простейшее и компактное решение для питания.Он рассчитан на 650 В для номинальной работы плюс пиковая мощность 800 В для надежной работы во время переходных процессов. Затвор GaN-транзистора полностью защищен, и все устройство защищено от электростатических разрядов (ESD) до 2 кВ.
«Это явная альтернатива кремниевым решениям по преобразованию энергии», — сказал Дэн Кинзер, технический директор / главный операционный директор Navitas и соучредитель.
«В то время как некоторые OEM-адаптеры для ноутбуков уровня 1 все еще используют традиционные кремниевые диодные выпрямители и топологии повышения PFC, которые работают на частоте от 50 до 70 кГц, GaNFast NV6128 обеспечивает современную высокоскоростную архитектуру тотемного полюса, работающую на частоте 200 кГц, что позволяет 300 -W решения при плотности мощности более 1.1 Вт / куб. А когда вы в полной мере воспользуетесь способностью GaN поддерживать скорости переключения в диапазоне МГц +, вы получите еще один значительный скачок в плотности мощности ».
Поддержка проектирования включает подробные таблицы данных, электрические модели (SPICE) и механические модели (.stp). NV6128 находится в массовом производстве и сразу же доступен у партнеров-дистрибьюторов Navitas по цене 7,85 долларов за 1 тыс. Штук.
>> Ресурсы электронного дизайна
.. >> Библиотека: Серия статей
.. .. >> Серия статей: PowerBites
Высокомощный тиристор, симистор, регулятор напряжения, 4000 Вт
, тиристор, симистор, регулятор напряжения высокой мощности, 4000 Вт4000 Вт, тиристор, тиристор, регулятор напряжения высокой мощности
7,10 долл.
США
- Описание
- Дополнительная информация
- Отзывы (0)
- Запрос продукта
Описание
Характеристики:
- Новый сердечник SCR BTA41-600B.Найдите документацию на этой странице.
- Наиболее часто используется для регулировки освещенности, скорости, температуры для текущего приложения.
- Подходит для низковольтных нагревательных проводов: таких как резка пенополистирола, EPE, производство дождевиков и т. Д.
- Рабочее напряжение: 110 В или 220 В переменного тока
- Регулировка напряжения: 10-220 В переменного тока
- Максимальная мощность: 4000 Вт (резистивная нагрузка)
- КПД: 90%
- Размеры: 85 x 55 (без ручки) x 35 мм
- Вес модуля: около 150 г
Конструкция безопасности:
- Дизайн двойной боковой панели , лучшее качество. Большинство современных продуктов на рынке имеют односторонний дизайн.
- С корпусом с предохранителем-регулятором более безопасный , более удобный в установке, более подходящий для семьи и удобный монтаж заводов и предприятий.
- Используйте импортный новый SCR BTA-41600A.
- Используйте температуру печатной платы FR4 толщиной 1,6, конструкция схемы является разумной и используется для увеличения толщины конструкции пути сварки, даже достаточно большой, чтобы справиться с током за счет использования более безопасного и надежного.
- 35A — это стандартные четыре клеммы, клеммы имеют закрытый дизайн.
- Схема проектирования после нескольких технических усовершенствований, тщательно выбирайте каждую деталь, теперь полностью зрелая технология. Конструкция с двумя конденсаторами (конденсатор безопасности + конденсаторы с металлической пленкой) эффективно поглощает скачки напряжения и скачки напряжения, более эффективная защита тиристора, более эффективная и безопасная.
- Актуальные формы для штамповки из алюминия и нержавеющей стали толщиной 1,5, красивый, более подходящий для семейного регулятора термостата и промышленных предприятий!
Большинство современных продуктов на рынке имеют односторонний дизайн.
Примечание:
- Сначала подключите нагрузку, затем выполните настройку
- SCR в основном используется для резистивных нагрузок (электрический провод накаливания и т. Д.), большинство однофазных двигателей переменного тока могут, но не могут гарантировать, другие типы нагрузок покупатель может подтвердить самостоятельно. Предохранитель не панацея, есть время реакции, при слишком большом токе помимо сгорания предохранителя может сгореть и модуль.
- Обратите внимание, установка пластиковой крышки из-за установки корпуса, не может быть полностью открыта, отвертка, чтобы затянуть сторону с острием, другой быть осторожным при открытии, чрезмерное усилие легко защелкивает крышку, экспресс-транспортировка также может быть раздавлена для ношения части, но не влияет на использование модуля, любые проблемы с пластиковым покрытием, связанные с рестораном, не несут ответственности за возврат.
Отгрузка приостановлена с 10 по 18 в связи с местным праздником. Всю отгрузку начинают медленно отправлять 18 числа! Отключить
Симисторное регулирование сетевого напряжения
Симисторное регулирование сетевого напряжения Введение: Регулировка симистора подходит для регулирования мощности сетевых устройств.Он может регулировать яркость ламп накаливания, галогенные, диммируемые энергосберегающие устройства, мощность обогревателей.
и другие тепловые приборы, регулировка двигателя (двигателя) и т. д. Также подходит для регулирования некоторых типов трансформаторов Тесла (например, SSTC).
Мощность можно легко отрегулировать от 0 до 100%, просто повернув потенциометр.
Описание: Симисторное регулирование использует симистор как переключающий элемент.
Симистор срабатывает в какой-то фазе импульсом на управляющий электрод G (Затвор).
и остается проводящим, пока линия не пройдет нулевое напряжение.Также есть регуляторы, выполненные из дискретных компонентов, но как наиболее надежные.
Я обнаружил участие интегральной схемы U2008B. На принципиальной схеме ниже показана схема регулирования симистора для
Напряжение сети 220В / 230В / 240В. Мощность регулируется P1. Если правила не регулируют полный диапазон, отрегулируйте R1 или R2.
Симистор работает во II и III квадрантах.
Внимание — обратите внимание, что электролиты на схеме имеют положительный полюс на нейтрали.
Резисторы, мощность которых не указана, являются миниатюрными.Симистор Tc1 должен иметь достаточные размеры в соответствии с нагрузкой. Для большей мощности поместите его на радиатор.
Вы можете использовать, например, BT134, BT136 — 4A, BTB12 — 12A, BTA16 — 16A или BTB24 — 24A.
Симистор также должен быть рассчитан на достаточное напряжение, я рекомендую не менее 600 В.
Предупреждение: Вся цепь находится под напряжением сети! Для обеспечения безопасности необходимо использовать подходящий потенциометр (с пластмассовым стержнем). Металлический корпус симистора не изолирован от сети! Подключенное устройство всегда следует рассматривать как находящееся под напряжением, даже если регулирование установлено на нулевую мощность.Прибор все еще находится под напряжением!
Принципиальная схема симистора регулирования мощности сети с интегральной схемой U2008B.
Первые эксперименты с симисторным регулированием фазы с U2008B — затемнение лампочки.
Форма волны выходного напряжения для прибора при мощности примерно 25%, 50% и 75%.
Видео регулирования мощности симистора от сети — осциллограмма на осциллографе, уменьшение яркости лампы накаливания и регулировка двигателя.
Добавлен: 6. 1. 2012
дом
Skipala s.r.o. — Цифровой симисторный регулятор для регулирования мощности
Skipala s.r.o. — Цифровой симисторный регулятор для регулирования мощностиРегулятор предназначен для установки на коммутационные щиты по DIN TS35.
DIGR-1300 / I — симисторный регулятор , предназначенный в первую очередь для регулирования мощности вибропитателей и штабелей , приводимых в действие электромагнитной катушкой или группой катушек с общим входом до 700 ВА.При необходимости к регулятору можно подключить внешний силовой модуль, который обеспечивает более высокие токи. Выходным элементом регулятора является опто-симисторный переключатель со сдвигом фазы.
Регулятор позволяет пошагово настраивать частоту колебаний : 100 Гц, 50 Гц, 33 Гц, 25 Гц, 20 Гц.
Плавный шаг регулировки (0,5%), плавный запуск и остановка обеспечивают оптимальную настройку активности.
Функция регулятора программируется пользователем с панели управления.Управление регулятором возможно с пульта управления или через внешние аналоговые и цифровые сигналы.
Регулятор предназначен для установки в распределительный щит DIN TS35 bar . Вы можете найти более подробную информацию в руководстве.
| Управляющее напряжение: | 18-30 В постоянного тока |
|---|---|
| Напряжение переключения: | 230 В переменного тока |
| Максимальный выходной ток | 3A |
| Экранирование: | IP20 |
| Рабочая температура: | 10-55 ° С |
| Потери мощности: | 7 Вт |
| Сила тока короткого замыкания: | 1,5кА |
| Класс экранирования: | ČSN EN 55011 тр. Б ск1 |
| Вес: | 0,4 кг |
| Размер (ширина x высота x глубина): | 106 x 90 x 58 мм |
Регулятор в цепи индуктивной нагрузки симистора. Принцип работы симисторных регуляторов мощности
В электротехнике довольно часто приходится сталкиваться с задачами регулирования переменного напряжения, тока или мощности.Например, чтобы регулировать частоту вращения вала коллекторного двигателя, необходимо регулировать напряжение на его выводах; для контроля температуры внутри сушильной камеры необходимо регулировать мощность, выделяемую в нагревательных элементах, добиться плавного безударного пуска асинхронного двигателя — ограничивать его пусковой ток. Распространенным решением является устройство, называемое тиристорным регулятором.
Устройство и принцип работы однофазного тиристорного регулятора напряжения
Тиристорные регуляторы бывают однофазными и трехфазными соответственно для однофазных и трехфазных сетей и нагрузок.
В этой статье мы рассмотрим простейший однофазный тиристорный регулятор — в других статьях. Итак, на Рисунке 1 ниже показан однофазный тиристорный регулятор напряжения:
Рис.1 Простой однофазный тиристорный регулятор с резистивной нагрузкой
Сам тиристорный регулятор обведен синими линиями и включает в себя тиристоры VS1-VS2 и систему управления фазой импульса (далее SPPC). Тиристоры VS1-VS2 представляют собой полупроводниковые устройства, которые в нормальном состоянии закрываются для протекания тока и открываются для тока одной полярности, когда на управляющий электрод подается управляющее напряжение.Следовательно, для работы в сетях переменного тока требуются два тиристора, соединенные в разные стороны — один для протекания положительной полуволны тока, второй — для отрицательной полуволны. Такое соединение тиристоров называется встречно-параллельным.
Однофазный тиристорный регулятор с резистивной нагрузкой
Тиристорный регулятор работает так.
В начальный момент времени приложено напряжение L-N (в нашем примере фаза и ноль), при этом импульсы управляющего напряжения на тиристоры не поступают, тиристоры замкнуты, ток в нагрузке Rн отсутствует.После получения команды на запуск SPPU начинает формировать управляющие импульсы по определенному алгоритму (см. Рис. 2).
Рис.2 График напряжения и тока в резистивной нагрузке
Во-первых, система управления синхронизируется с сетью, то есть определяет момент времени, в который напряжение сети L-N равно нулю. Эта точка называется моментом пересечения нуля (в зарубежной литературе — Zero Cross). Затем отсчитывается определенное время T1 с момента перехода через нуль и на тиристор VS1 подается управляющий импульс.В этом случае тиристор VS1 открывается и ток течет через нагрузку по пути L-VS1-Rn-N. При достижении следующего перехода через ноль тиристор автоматически закрывается, так как не может проводить ток в обратном направлении. Далее начинается отрицательный полупериод сетевого напряжения.
SPFU снова отсчитывает время T1 относительно уже нового момента, когда напряжение пересекает ноль, и генерирует второй управляющий импульс для тиристора VS2, который открывается, и ток протекает через нагрузку по пути N-Rn-VS2-L.Этот метод регулирования напряжения называется фазово-импульсный .
T1 называется временем задержки срабатывания тиристора, время T2 — временем проводимости тиристора. Изменяя время задержки разблокировки T1, можно регулировать значение выходного напряжения от нуля (импульсы не поступают, тиристоры замкнуты) до полного сетевого напряжения, если импульсы подаются сразу в момент перехода через ноль. Время задержки разблокировки T1 варьируется от 0 до 10 мс (10 мс — это продолжительность одного полупериода стандартного напряжения сети 50 Гц).Они также иногда говорят о временах T1 и T2, но они работают не со временем, а с электрическими степенями. Один полупериод — 180 эл.
Какое выходное напряжение у тиристорного регулятора? Как вы можете видеть на рисунке 2, это напоминает «отсечение» синусоиды.
Причем, чем больше время T1, тем меньше этот «разрез» напоминает синусоиду. Из этого следует важный практический вывод — при фазоимпульсном регулировании выходное напряжение несинусоидальное. Это приводит к ограничению области применения — тиристорный регулятор нельзя использовать для нагрузок, которые не допускают подачи питания с несинусоидальными напряжением и током.Также на Рисунке 2 красным цветом показана диаграмма тока в нагрузке. Поскольку нагрузка чисто активна, форма волны тока повторяет форму волны напряжения в соответствии с законом Ома I = U / R.
Вариант активной нагрузки является наиболее распространенным. Одно из наиболее распространенных применений тиристорного регулятора — регулирование напряжения в нагревательных элементах. Регулируя напряжение, изменяется ток и мощность, выделяемая при нагрузке. Поэтому иногда такой регулятор еще называют тиристорным регулятором мощности … Это правда, но все же более правильное название — тиристорный регулятор напряжения, так как именно напряжение регулируется в первую очередь, а ток и мощность — это уже производные.
Регулировка напряжения и тока в активно-индуктивной нагрузке
Мы рассмотрели простейший случай активной нагрузки. Зададимся вопросом, что изменится, если в нагрузке помимо активной будет индуктивная составляющая? Например, активное сопротивление подключается через понижающий трансформатор (рис.3). Кстати, это очень частый случай.
Рис. 3 Тиристорный регулятор работает от нагрузки RL
Давайте подробнее рассмотрим рисунок 2 для случая чисто активной нагрузки. Видно, что сразу после включения тиристора ток в нагрузке практически мгновенно увеличивается от нуля до своего предельного значения, за счет текущего значения напряжения и сопротивления нагрузки. Из курса электротехники известно, что индуктивность препятствует такому резкому увеличению тока, поэтому диаграмма напряжения и тока будет иметь несколько иной характер:
Рис.4 Диаграмма напряжения и тока для RL-нагрузки
После включения тиристора ток в нагрузке постепенно увеличивается, за счет чего кривая тока сглаживается.
Чем больше индуктивность, тем плавнее кривая тока. Что это дает на практике?
— Наличие достаточной индуктивности дает возможность приблизить форму тока к синусоидальной, то есть индуктивность действует как синусоидальный фильтр. В этом случае наличие индуктивности связано со свойствами трансформатора, но часто индуктивность намеренно вводится в виде дросселя.
— Наличие индуктивности снижает количество шума, распространяемого тиристорным регулятором по проводам в эфир. Резкое, почти мгновенное (в течение нескольких микросекунд) повышение тока вызывает помехи, которые могут мешать нормальной работе другого оборудования. А если питающая сеть «слабая», то возникает довольно любопытство — тиристорный регулятор может «заклинивать» себя собственными помехами.
— Тиристоры имеют важный параметр — значение критической скорости нарастания тока di / dt.Например, для тиристорного модуля СККТ162 это значение составляет 200 А / мкс. Превышение этого значения опасно, так как может привести к выходу из строя тиристора.
Таким образом, наличие индуктивности позволяет тиристору оставаться в зоне безопасной работы, гарантированно не превышая максимального значения di / dt. Если это условие не выполняется, то может наблюдаться интересное явление — выход из строя тиристоров, при этом ток тиристоров не превышает их номинального значения. Например, тот же SKKT162 может выйти из строя при токе 100 А, хотя нормально может работать до 200 А.Причиной будет превышение скорости нарастания тока di / dt.
Кстати, надо заметить, что индуктивность в сети есть всегда, даже если нагрузка чисто активная. Его наличие обусловлено, во-первых, индуктивностью обмоток питающей трансформаторной подстанции, во-вторых, собственной индуктивностью проводов и кабелей и, в-третьих, индуктивностью контура, образованного питающими и нагрузочными проводами и кабелями. И чаще всего этой индуктивности хватает для того, чтобы di / dt не превышали критического значения, поэтому производители обычно не ставят тиристорные регуляторы, предлагая их в качестве опции тем, кого беспокоит «чистота» сети и электромагнитная совместимость подключенных к нему устройств.
Давайте также обратим внимание на диаграмму напряжения на рисунке 4. Она также показывает, что после пересечения нуля на нагрузке появляется небольшой скачок напряжения обратной полярности. Причина его возникновения — задержка падения тока в нагрузке по индуктивности, из-за которой тиристор продолжает оставаться открытым даже при отрицательной полуволне напряжения. Выключение тиристора происходит при падении тока до нуля с некоторой задержкой относительно момента перехода через нуль.
Пример индуктивной нагрузки
Что произойдет, если индуктивная составляющая намного больше активной? Тогда мы можем говорить о случае чисто индуктивной нагрузки.Например, такой случай можно получить, отключив нагрузку от выхода трансформатора из предыдущего примера:
Рисунок 5 Тиристорный регулятор с индуктивной нагрузкой
Холостой трансформатор — почти идеальная индуктивная нагрузка. В этом случае из-за большой индуктивности момент выключения тиристоров смещается ближе к середине полупериода, а форма кривой тока максимально сглаживается до почти синусоидальной формы:
Рисунок 6 Диаграммы тока и напряжения для случая индуктивной нагрузки
При этом напряжение на нагрузке практически равно полному сетевому напряжению, хотя время задержки разблокировки составляет всего половину полупериода (90 электрических градусов), то есть при высокой индуктивности можно говорить о сдвиг в управляющей характеристике.
При активной нагрузке максимальное выходное напряжение будет при угле задержки разблокировки 0 электрических градусов, то есть в момент перехода через ноль. При индуктивной нагрузке максимальное напряжение может быть получено при угле задержки разблокировки 90 электрических градусов, то есть когда тиристор разблокирован в момент максимального сетевого напряжения. Соответственно, в случае активно-индуктивной нагрузки максимальное выходное напряжение соответствует углу задержки разблокировки в промежуточном диапазоне 0..90 электрических градусов.
В статье рассказывается, как работает тиристорный регулятор мощности, схема которого будет представлена ниже
В быту очень часто возникает необходимость регулирования мощности бытовой техники, например, электроплиты, паяльника и т. Д. котлов и ТЭНов, в транспорте — оборотов двигателя и др. На помощь приходит простейшая радиолюбительская конструкция — регулятор мощности на тиристоре. Собрать такой прибор несложно, он может стать самым первым самодельным устройством, которое будет выполнять функцию регулировки температуры жала паяльника начинающего радиолюбителя. Стоит отметить, что готовые паяльные станции с контролем температуры и другими приятными функциями намного дороже простого паяльника. Минимальный набор деталей позволяет собрать простой настенный тиристорный регулятор мощности.
К сведению, поверхностный монтаж — это способ сборки электронных компонентов без использования печатной платы, и при хорошем мастерстве он позволяет быстро собрать электронные устройства средней сложности.
Также можно заказать тиристорный регулятор, а для тех, кто хочет разобраться самостоятельно, ниже будет представлена схема и объяснен принцип работы.
Между прочим, это однофазный тиристорный регулятор мощности. Такое устройство можно использовать для управления мощностью или скоростью. Однако для начала нужно разобраться, ведь это позволит понять, для какой нагрузки лучше использовать такой регулятор.
Как работает тиристор?
Тиристор — это управляемое полупроводниковое устройство, способное проводить ток в одном направлении.
Слово «управляемый» употреблено не зря, потому что с его помощью, в отличие от диода, который также проводит ток только на один полюс, можно выбрать момент, когда тиристор начинает проводить ток.Тиристор имеет три выхода:
- анод.
- Катод.
- Электрод контрольный.
Для того, чтобы ток начал протекать через тиристор, должны быть выполнены следующие условия: деталь должна быть в цепи под напряжением, на управляющий электрод должен подаваться короткий импульс. В отличие от транзистора, тиристорное управление не требует удержания управляющего сигнала. На этом нюансы не заканчиваются: тиристор можно замкнуть, только прервав ток в цепи, либо сформировав обратное анод-катодное напряжение.Это означает, что использование тиристора в цепях постоянного тока очень специфично и часто нецелесообразно, но в цепях переменного тока, например, в таком устройстве, как тиристорный регулятор мощности, схема построена таким образом, что условие включения при условии.
Каждая из полуволн закроет соответствующий тиристор.
Вы, скорее всего, не все понимаете? Не отчаивайтесь — процесс создания готового устройства подробно будет описан ниже.
Сфера применения тиристорных регуляторов
В каких схемах эффективно использовать тиристорный регулятор мощности? Схема позволяет идеально регулировать мощность нагревательных приборов, то есть влиять на активную нагрузку.При работе с высокоиндуктивной нагрузкой тиристоры могут просто не замыкаться, что может привести к выходу из строя регулятора.
У вас есть мотор?
Я думаю, что многие читатели видели или использовали дрели, угловые шлифовальные машины, которые в народе называют «шлифовальными машинами», и другие электроинструменты. Вы могли заметить, что количество оборотов зависит от глубины нажатия на спусковой крючок устройства. Именно в этом элементе построен такой тиристорный регулятор мощности (схема которого приведена ниже), с помощью которого изменяется количество оборотов.
Примечание! Тиристорный регулятор не может изменять скорость асинхронных двигателей. Таким образом, напряжение регулируется на щеточных двигателях, оснащенных щеточным узлом.
Одно- и двухтиристорная схема
Типовая схема сборки тиристорного регулятора мощности своими руками представлена на рисунке ниже.
Выходное напряжение этой схемы от 15 до 215 вольт, в случае использования этих тиристоров, установленных на радиаторах, мощность около 1 кВт.Кстати, выключатель с диммером выполнен по аналогичной схеме.
Если вам не требуется полное регулирование напряжения и вы получаете только выходное напряжение от 110 до 220 вольт, воспользуйтесь этой схемой, которая показывает полуволновой регулятор мощности на тиристоре.
Как это работает?
Информация, описанная ниже, действительна для большинства схем. Буквенные обозначения примем по первой схеме тиристорного регулятора
Тиристорный регулятор мощности, принцип работы которого основан на фазовом управлении величиной напряжения, также изменяет мощность.
Этот принцип заключается в том, что в нормальных условиях на нагрузку воздействует переменное напряжение бытовой сети, которое изменяется по синусоидальному закону. Выше при описании принципа работы тиристора было сказано, что каждый тиристор работает в одном направлении, то есть управляет своей полуволной по синусоиде. Что это значит?
Если с помощью тиристора нагрузка периодически подключается в строго определенный момент, значение действующего напряжения будет меньше, так как часть напряжения (действующее значение, которое «попадает» в нагрузку) будет меньше сетевого напряжения.Это явление проиллюстрировано на графике.
Заштрихованная область — это область напряжения, которая находится под нагрузкой. Буква «а» на горизонтальной оси указывает момент открытия тиристора. Когда положительная полуволна заканчивается и начинается период с отрицательной полуволной, один из тиристоров закрывается, и в этот же момент открывается второй тиристор.
Разберемся, как конкретно работает наш тиристорный регулятор мощности
Схема первая
Заранее оговорим, что вместо слов «положительный» и «отрицательный» будут использоваться «первый» и «второй» (полуторный).
волна).
Итак, когда на нашу цепь начинает действовать первая полуволна, емкости С1 и С2 начинают заряжаться. Скорость их заряда ограничена потенциометром R5. этот элемент переменный, с его помощью задается выходное напряжение. При появлении на конденсаторе С1 напряжения, необходимого для открытия динистора VS3, динистор открывается, по нему протекает ток, с помощью которого откроется тиристор VS1. Момент выхода из строя динистора обозначен точкой «а» на схеме, представленной в предыдущем разделе статьи.Когда значение напряжения проходит через ноль и цепь находится ниже второй полуволны, тиристор VS1 закрывается, и процесс повторяется снова, только для второго динистора, тиристора и конденсатора. Резисторы R3 и R3 используются для управления, а R1 и R2 — для термостабилизации схемы.
Принцип работы второй схемы аналогичен, но контролирует только одну из полуволн переменного напряжения. Теперь, зная принцип работы и схему, вы сможете собрать или отремонтировать тиристорный регулятор мощности своими руками.
Использование регулятора в быту и безопасности
Надо сказать, что данная схема не обеспечивает гальваническую развязку от сети, поэтому существует опасность поражения электрическим током. Это значит, что нельзя прикасаться руками к элементам регулятора. Необходимо использовать изолированный корпус. Следует спроектировать дизайн своего устройства так, чтобы по возможности можно было спрятать его в регулируемом устройстве, найти свободное место в корпусе. Если регулируемое устройство стационарное, то вообще имеет смысл подключить его через выключатель с диммером.Такое решение частично защитит от поражения электрическим током, избавит от необходимости искать подходящий чехол, имеет привлекательный внешний вид и изготавливается промышленным способом.
Тиристорный зарядный блок Красимира Рильчева предназначен для зарядки аккумуляторных батарей грузовых автомобилей и тракторов. Он обеспечивает плавно регулируемый (резистор RP1) зарядный ток до 30 А. Принцип регулирования — тиристор на основе фазовых импульсов, который обеспечивает максимальный КПД, минимальное рассеивание мощности и не требует мощных выпрямительных диодов.Сетевой трансформатор выполнен на магнитопроводе сечением 40 см2, первичная обмотка содержит 280 витков ПЭЛ-1,6, вторичная 2х28 витков ПЭЛ-3,0. Тиристоры устанавливаются на радиаторы размером 120х120 мм. …
Для «ПРОСТОГО РЕГУЛЯТОРА ТЕМПЕРАТУРЫ ПАЙКИ»
Бытовая электроника УСТАНОВКИ ПРОСТОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПАЙКИ ГРИЩЕНКО 394000, г. Воронеж, ул. Мало-Смольнская, 6 — 3. Эта схема не является моей разработкой. Первый раз я ее увидел в журнале «Радио».Думаю, он заинтересует многих радиолюбителей своей простотой. Устройство позволяет регулировать мощность паяльника от половины до максимальной. С элементами, указанными на схеме, мощность нагрузки не должна превышать 50 Вт, но в течение часа схема может без особых последствий передать нагрузку 100 Вт. Схема регулятора представлена на рисунке. Если тиристор VD2 заменить на КУ201, а диод VD1 — на КД203В, подключаемая мощность может быть значительно увеличена.Выходная мощность минимальна в крайнем левом (по схеме) положении двигателя R2. В моем варианте монтируется в настольную лампу методом поверхностного монтажа. Это экономит одну розетку, которой, как известно, всегда не хватает. Этот работает у меня 14 лет без нареканий. Литература 1. Радио, 1975, N6, C.53 ….
Для схемы «РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ»
К схеме «ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ПН-32»
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ПН-32 (С) РИНТЕЛСай Олег, (RA3XBJ).Преобразователь предназначен для питания оборудования номинальным напряжением 12 В (радиостанции СВ, магнитолы, телевизоры и др.) От бортовой сети автомобилей напряжением 24 В. Максимальный ток нагрузки преобразователя вверх на 3А на короткое время и на 2-2,5 А на длительное (определяется площадью радиатора выходного транзистора). КПД 75-90% в зависимости от тока нагрузки. Схема преобразователя не содержит дефицитных деталей. Дроссель намотан на ферритовом кольце диаметром 32 мм и имеет 50 витков ПЭТВ-0.63 провод. Габариты преобразователя 65х90х40 мм. Вопросы по дизайну можно задать автору [email защищен]
Источник питания «МЯГКАЯ» НАГРУЗКА НА СЕТЬ При подключении и отключении нагрузки Помехи в электрической сети часто могут нарушить нормальную работу чувствительных электронных устройств и электрических систем. Устройство, схема которого приведена на рис. 1, осуществляет «мягкое» включение и отключение нагрузки. = МЯГКАЯ НАГРУЗКА В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ Puc.1 Когда контакты переключателя SA1 замыкаются во время зарядки конденсатора С1 (через резистор R1), транзистор VT1 постепенно открывается, и ток коллектора постепенно увеличивается до значения, определяемого соотношением сопротивлений резисторов R1 и R2. . Соответственно, ток в нагрузке плавно увеличивается. В выключенном состоянии конденсатор разряжается через резистор R2 и переход база-эмиттер транзистора. Ток постепенно снижается до нуля. При указанных на схеме значениях элементов и мощности 200 Вт длительность включенного процесса равна 0.1 с, а выкл — 0,5 с. Схема регулятора тока Т160 Потери напряжения в этом устройстве относительно невелики, они определяются суммой прямого падения на двух диодах и секции коллектор-эмиттер работающего транзистора, что примерно равно: Uce (B) = 0,7 + R1 * In / h31e В зависимости от тока нагрузки и коэффициента передачи тока базы транзистора, резистор R) следует выбирать так, чтобы падение напряжения на транзисторе и рассеиваемая на нем мощность сохранялись в по состоянию на приемлемом уровне.= МЯГКАЯ НАГРУЗКА В ЭЛЕКТРОСЕТИ Puc. 2 В варианте устройства, показанном на рис. 2, предусмотрена броня от перегрузок и коротких замыканий. Когда ток превышает установленное значение, падение …
Для схемы «Индикатор подключения нагрузки»
Искать выключатель света или розетку в темноте — занятие не из приятных. В продаже появились выключатели бытового освещения, оснащенные индикаторами, указывающими на их расположение. Немного улучшив схему, такой индикатор можно превратить в индикатор подключения нагрузки. нагрузка (PPI) — устройство, встроенное в розетку и показывающее наличие контакта между вставленной сетевой вилкой любого бытового прибора и розеткой. Индикатор особенно удобен, если подключенные устройства не имеют собственного индикатора сети. PSI также полезен для радиоэлектронных изделий, в которых индикаторы включения находятся во вторичной цепи питания, поскольку позволяет проверить их входные цепи. ПСИ состоит из: — датчика тока нагрузки на диодах VD2… VD6; — Г-образный фильтр R1-C1; — ключ на полевом транзисторе VT1; — блок индикации на элементах VD9, VD10, R2, HL1. Если нагрузка не подключена к розетке XS1, то через диоды VD1 … VD6 ток не течет, накопительный конденсатор C1 разряжается и полевой транзистор VT1 закрывается. Регулятор мощности на ц122 25 Ток стока VT1 равен нулю, индикатор HL1 не горит. нагрузка на розетку XS1 ток нагрузки протекает через встречно-параллельно включенный диод VD1 и цепочку диодов VD2… VD6. Отрицательные полуволны сетевого напряжения проходят через VD1. а положительные — через VD2 .. .VD6. Падение напряжения на диодах VD2 … VD6 через резистор R1 поступает в накопительный конденсатор C1 и заряжает его до значения, превышающего напряжение отсечки полевого транзистора VT1. Транзистор VT1 открывается, и ток течет через его канал исток-сток, резистор R2, светодиод HL1 и диод VD9. Светодиод HL1 ослепительно светится, показывая, что нагрузка подключена. Резистор R2 — это токоограничивающий диод, диод VD9 запрещает протекание тока через нагрузку во время обратных полупериодов сетевого напряжения.Диод VD10 защищает HL1 от обратного напряжения ….
Для схемы «Простой регулятор мощности»
Индуктивная нагрузка в цепи регулятора мощности предъявляет жесткие требования к схемам управления симистором — синхронизация системы управления должна осуществляться непосредственно от сети, сигнал должен иметь длительность, равную интервалу проводимости симистора. На рисунке показана схема регулятора, отвечающего этим требованиям, в котором используется комбинация динистора и симистора.Постоянная времени (R4 + R5) C3 определяет угол запаздывания срабатывания динистора VS1 и, следовательно, симистора VS2. Перемещая ползунок переменного резистора R5, мощность, потребляемая нагрузкой, регулируется. Конденсатор C2 и резистор R2 используются для синхронизации и обеспечения длительности управляющего сигнала. Конденсатор C3 перезаряжается от C2 после переключения, так как в конце каждого полупериода он имеет напряжение обратной полярности. Для защиты от помех, создаваемых регулятором, два фильтра R1C1 введены в цепь питания и R7C4 — в цепь нагрузки.Для настройки прибора необходимо установить резистор R5 в положение максимального сопротивления и резистор R3 для установки минимальной мощности на нагрузке. Конденсаторы С1 и С4 типа К40П-2Б для конденсаторов С2 и СЗ 400 В Тип К73-17 на 250 В Диодный мост VD1 можно заменить диодами КД105Б Переключатель SA1 рассчитан на ток не менее 5 AVF. Яковлев, Шостка, Сумская обл. …
Для схемы «Держатель телефона»
ТелефонияУстройство удержания телефонной линии Предлагаемое устройство выполняет функцию удержания телефонной линии («УДЕРЖИВАТЬ»), что позволяет в течение часа разговора положить трубку на трубку и перейти к параллельному телефонному аппарату.Устройство не перегружает телефонную линию (ЛЛ) и не создает в ней помех. В час срабатывания вызывающий абонент слышит музыкальную заставку. Схема устройства удержания телефонной линии представлена на рисунке. Выпрямительный мост на основе диодов VD1-VD4 обеспечивает правильную полярность питания устройства независимо от полярности его подключения к ЛЭП. Переключатель SF1 подсоединен к трубке телефонного аппарата (ТА) и замыкается при поднятии трубки (то есть блокирует кнопку SB1 при положенной трубке).Если вам нужно переключиться на параллельный ТА в течение часа разговора, кратковременно нажмите кнопку SB1. При этом срабатывает реле К1 (контакты К1.1 замыкаются, а контакты К1.2 размыкаются), эквивалент подключается к нагрузке ТЛ (цепь R1R2K1) и отключается ТА, с которого велся разговор. Схема регулятора тока Т160 Теперь можно надеть трубку на рычаг и перейти к параллельному ТА. Падение напряжения на эквиваленте составляет 17 В. Когда трубка поднимается на параллельном TA, напряжение в TL падает до 10 В, реле K1 отключается, и эквивалент отключается от TL.Транзистор VT1 должен иметь передаточное число не менее 100, при этом амплитуда переменного напряжения звуковой частоты, выдаваемого в ЛЭП, достигает 40 мВ. В качестве музыкального синтезатора (DD1) используется микросхема UMC8, в которой «защищены» две мелодии и будильник. Следовательно, вывод 6 («выбор мелодии») соединен с выводом 5. В этом случае первая мелодия проигрывается один раз, а вторая бесконечно. Как SF1 м …
Для схемы «ГЕНЕРАТОР СТАБИЛЬНОГО ТОКА»
ГЕНЕРАТОР СТАБИЛЬНОГО ТОКА Генераторы стабильного тока обычно называют приборами.выходной ток которого практически не зависит от сопротивления нагрузки. Может найти применение, например в омметрах с линейной шкалой. На рис. 1 представлена принципиальная схема генератора стабильного тока на двух кремниевых транзисторах. Величина коллекторного тока транзистора V2 определяется соотношением Ik = 0,66 / R2.Puc.1 Например, когда R2 составляет 2,2 кОм. коллекторный ток транзистора V2 будет равен 0,3 мА и останется практически постоянным при изменении сопротивления резистора Rx от 0 до 30 кОм.При необходимости значение постоянного тока можно увеличить до 3 мА, для этого сопротивление резистора R2 необходимо уменьшить до 180 Ом. Дальнейшее повышение тока при сохранении высокой стабильности его значения как при изменении нагрузки, так и при повышении температуры возможно только при использовании трехтранзисторного генератора, показанного на рис. 2. В этом случае транзисторы V2 и V3 должны быть средней мощности, а напряжение второго блока питания должно быть в 2 … 3 раза выше напряжения питания транзисторов V1, V2.Сопротивление резистора R3 рассчитывается по приведенной выше формуле, но дополнительно корректируется с учетом разброса характеристик транзисторов. Рис. 2 «Электротехникар» (СФРЮ), 1976, N 7-8 От редакции. Транзисторы ВС 108 можно заменить на КТ315Г. VS107 -KT312B, BD137 — KT602B или KT605B, 2N3055 — KT803A ….
Для схемы «ТРАНЗИСТОР УМЗЧ НА ПУТИ К СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ»
АУДИОоборудование ТРАНЗИСТОРНЫЙ УМЗЧ НА ПУТИ К СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ Петров, Могилев Обычно, учитывая работу УМЗЧ, предполагается, что его нагрузка чисто активная.Однако громкоговоритель, да еще со сглаживающими фильтрами, представляет собой сложную комплексную нагрузку. При работе со сложной нагрузкой результирующий сдвиг фаз между напряжением и током на выходе усилителя приводит к тому, что при синусоидальных входных сигналах линия нагрузки превращается в эллипс. Положения рабочих точек (кривая нагрузки) для реактивной нагрузки выходные характеристики триода и транзистора с усилением гармонического сигнала показаны на рисунках 1 и 2 соответственно.Как видно из рис. 1, выходные характеристики триода практически идеальны для сложной нагрузки, которой является переменный ток. Благоприятный спектр гармоник (не выше пятой) и высокая линейность во многом определяют «мягкость» звучания ламповых усилителей. Схемы радиолюбительских преобразователей При этом несимметричный транзисторный усилитель совершенно непригоден для работы на громкоговорителе, т.к. с одной стороны линия входит в область предельно допустимой мощности рассеяния на коллекторе (заштрихованная область, над гиперболой ), с другой — в нелинейные области при малых Уке.Поперечный размер эллипса кривой нагрузки зависит от индуктивной, составляющей нагрузки, а продольный — от активной. При усилении импульсных сигналов, например, типа «меандр», линия нагрузки представляет собой параллелограмм, что еще больше усугубляет ситуацию. Амплитуда скачка напряжения в момент переключения (за счет ЭДС самоиндукции) зависит от отношения постоянной времени сигнала К к постоянной времени нагрузки Т = L / R…
Контроллеры мощностиTriac работают с фазовым управлением. Их можно использовать для изменения мощности различных электрических устройств, работающих от переменного напряжения.
Приборы включают электрические лампы накаливания, нагреватели, двигатели переменного тока, сварочные аппараты для трансформаторов и многие другие. Они имеют широкий диапазон регулировки, что дает им широкий спектр применения, в том числе в повседневной жизни.
Описание и принцип работы
Работа устройства основана на регулировании задержки включения симистора при переходе сетевого напряжения через ноль.Симистор в начале полупериода находится в закрытом положении. После повышения напряжения положительной полуволны конденсатор заряжается со сдвигом фазы от напряжения сети.
Этот сдвиг определяет значения сопротивления резисторов P1, R1, R2 и емкости конденсатора С1. Когда на конденсаторе достигается пороговое значение, включается симистор. Он становится проводящим, пропуская напряжения, тем самым шунтируя цепь с резисторами и конденсаторами.Когда полупериод проходит через 0, симистор выключается.
Затем, когда конденсатор заряжается, он снова открывается с волной отрицательного напряжения. Такая работа симистора возможна благодаря его конструкции. Он имеет пять полупроводниковых слоев с электродом затвора. Это дает ему возможность поменять анод на катод. Проще говоря, его можно представить в виде двух тиристоров с встречно-параллельным включением.
Область применения
Контроллеры мощностиTriac нашли свое применение не только в повседневной жизни, но и во многих отраслях промышленности.В частности, они успешно заменяют громоздкие релейные схемы управления. Они помогают устанавливать оптимальные токи в автоматических сварочных линиях и во многих других отраслях промышленности.
Что касается использования этих устройств в повседневной жизни, то их применение очень разнообразно. От регулировки напряжения до ламп накаливания до регулировки скорости вращения вентилятора. Одним словом, ассортимент настолько разнообразен, что описать его сложно.
Типы симисторных регуляторов мощности
Говоря об этих устройствах, следует отметить, что все они работают по одному принципу.Их главное отличие — мощность, на которую они рассчитаны. Вторым отличием будет схема управления. Для некоторых типов симисторов может потребоваться более точная настройка управляющих сигналов. Управление может быть самым разнообразным, от конденсатора и пары резисторов до современного микроконтроллера.
Схема
В контроллерах мощности можно использовать множество различных конструкций. Самая простая схема — это использование переменного резистора, а самая сложная современная микроконтроллер. Если использовать дома, то можно остановиться на самом простом.
Этого хватит на большинство нужд. Помимо диммирования, регулятор часто используется для. Тем, кто любит заниматься электротехникой в домашних условиях, необходимо регулировать температуру паяльника.
Делать это с помощью переменных резисторов неудобно, плюс большие потери электричества. Лучшим решением будет использование симисторного регулятора.
Как собрать регулятор
Возьмем для сборки простейшую принципиальную схему. В этой схеме используется симистор VD2 — VTB 12-600V (600-800 В, 12 А), резисторы: R1 — 680 кОм, R2 — 47 кОм, R3 — 1.5 кОм, R4 — 47 кОм. Конденсаторы: С1 — 0,01 мФ, С2 — 0,039 мФ.
Чтобы собрать такую схему своими руками, вам потребуется проделать определенные действия в правильном порядке:
- Вы должны приобрести все детали из списка выше.
- Вторым шагом будет разработка печатной платы. При разработке следует учесть, что часть деталей будет осуществляться поверхностным монтажом. А часть деталей будет установлена прямо в плату.
- Создание платы начинается с рисования чертежа с указанием расположения деталей и путей контакта между деталями. Затем рисунок переносится на заготовку доски. Когда рисунок переносится на доску, то все идет по известному методу. Травление платы, сверление отверстий под детали, лужение дорожек на плате. Многие люди используют современные компьютерные программы, такие как Sprint Layout, чтобы получить изображение доски, но если они у вас есть, не о чем беспокоиться.В данном случае у нас есть небольшая диаграмма. Это можно сделать вручную.
- Когда плата готова, в подготовленные отверстия вставляем необходимые радиодетали, укорачиваем плоскогубцами длину контактов до необходимой и приступаем к пайке. Для этого прогрейте паяльником точку контакта на плате, поднесите к ней припой, когда припой растечется по поверхности в точке контакта, снимите паяльник, дайте припою остыть. В этом случае все детали должны оставаться на месте, а не двигаться.При пайке необходимо соблюдать меры безопасности. В первую очередь нужно опасаться ожогов, они могут быть вызваны контактом с паяльником, брызгами горячего припоя или флюса. У вас должна быть одежда, которая максимально защищает все части тела. А чтобы защитить глаза, необходимо носить защитные очки. Место пайки должно находиться в проветриваемом помещении, так как при работе могут появиться едкие газы.
- Завершающим этапом сборки будет размещение полученной платы в коробке. Какой ящик выбрать, напрямую зависит от типа вашего регулятора. В случае нашей схемы будет достаточно коробки размером с пластиковую розетку. Небольшое количество деталей, самая большая из которых — переменный резистор, занимают мало места и умещаются в небольшом пространстве.
- Последний шаг — проверка и настройка устройства. Для этого понадобится измерительный прибор для контроля напряжения и прибор для нагрузки, в нашем случае паяльник. Поворачивая ручку регулятора, необходимо исследовать, насколько плавно изменяется напряжение на выходе.При необходимости можно сделать отметки возле регулировочного резистора.
Цена
Рынок пестрит большим количеством предложений разного ценового уровня. На цену симисторных регуляторов мощности в первую очередь влияют несколько параметров:
- Мощность продукта, чем мощнее мощность, тем дороже будет ваше устройство.
- Сложность схемы управления, в простейших схемах основная стоимость приходится на симисторы.В сложных схемах управления, где используются микроконтроллеры, цена может вырасти из-за них. Они предоставляют дополнительные возможности соответственно по более высокой цене. Так стабилизатор на резисторе с напряжением 220 В, мощностью 2500 Вт стоит 1200 рублей, а на микроконтроллере с такими же параметрами 2450 рублей.
- Марка производителя. Иногда за продвигаемый бренд можно заплатить на 50% больше.
Теперь вы можете найти регуляторы мощности, собранные по разным схемам.У каждого из них будут свои достоинства и недостатки. Современные регуляторы делятся на два типа: микропроцессорные и аналоговые. Аналоговые контроллеры можно отнести к системам эконом-класса. Они известны еще со времен СССР, просты в исполнении и дешевы. Их главный недостаток — постоянный контроль со стороны владельца или оператора.
Приведем простой пример, вам необходимо, чтобы на выходе было напряжение 170 В. Когда вы устанавливали это напряжение, напряжение питания составляло 225 В, а теперь давайте представим, что входное напряжение изменилось на 10 В, и соответственно изменится выходное напряжение.
Если величина выходного напряжения влияет на процесс, могут возникнуть проблемы. Помимо падения напряжения питания, на выходную мощность могут влиять параметры самого регулятора. Поскольку емкость конденсатора со временем изменяется, влажность окружающей среды может влиять на переменный резистор, добиться стабильной работы невозможно.
Регуляторы на базе микропроцессора не имеют этой проблемы. У них есть обратная связь, позволяющая быстро настроить управляющий сигнал.
Одним из важных моментов при длительной эксплуатации станет ремонт и сервисное обслуживание. Микропроцессорные контроллеры — сложное изделие, и для их ремонта потребуются специализированные сервисные центры. Аналоговые регуляторы легче ремонтировать. Сделать это может любой радиолюбитель в домашних условиях.
Окончательный выбор в отношении симисторного регулятора мощности можно сделать после изучения условий его эксплуатации. Если вам не нужна высокая точность вывода, имеет смысл выбрать аналоговый прибор, сэкономив при этом деньги.Когда нужна точность на выходе, не экономьте, купите микропроцессорное устройство.
Небольшой полупроводниковый прибор «симистор», или симметричный тринистор (тиристор), скрывает за своим сложным названием довольно простой принцип действия, сравнимый с работой двери в метро. Обычные тиристоры можно сравнить с простой дверцей: если ее закрыть, прохода не будет. И такая дверь работает в одну сторону. Симисторы работают в обоих направлениях. Отсюда и сравнение с дверью в метро: куда бы ее не толкнули, она отрывается и пропускает поток пассажиров в любом направлении.
Двустороннее действие симистора обусловлено его особой конструкцией. Его катод и анод в некотором смысле могут меняться местами и выполнять функции друг друга, пропуская ток в противоположном направлении. Это возможно благодаря тому, что симистор имеет 5 полупроводниковых слоев и электрод затвора.
Для простоты понимания физических процессов, происходящих в симисторе, его можно представить как два встречно соединенных тиристора.
Симисторы используются в различных схемах как бесконтактные ключи и имеют ряд преимуществ перед контакторами, реле, пускателями и аналогичными электромеханическими элементами:
- Симисторы
- прочные, практически нерушимые;
- где есть электромеханика, есть ограничения по частоте переключения, износу и соответствующие риски и проблемы, а с полупроводниками такие нюансы не возникают;
- полное отсутствие искрообразования и связанных с этим рисков;
- возможность осуществлять переключение в моменты нулевого сетевого тока, что снижает помехи и влияние на точность цепей.
Схема простого регулятора мощности на симисторе
Чаще всего симисторы используются в цепях управления мощностью. Один из самых простых и распространенных стабилизаторов мощности на симисторе КУ208Г показан ниже.
Как видно на рисунке, силовая цепь схемы оснащена симистором КУ208, а в его цепь управления входит только один элемент — транзистор П416А. Наладка работы устройства сводится к подбору номинала резистора R1 и происходит в следующей последовательности:
- установить ползунок резистора R4 в нижнее положение;
- вместо резистора R1 установить переменный резистор сопротивлением 150 Ом;
- установите переменный резистор в максимальное положение;
- подключить вольтметр переменного тока к нагрузке;
- подключите устройство к сети.
Для правильного подключения оно должно соответствовать предварительно выбранному месту установки и количеству подключаемых устройств. При этом очень важно проверить правильность работы осветительных приборов и настроить соответствующие параметры датчика.
Это оборудование, благодаря своим технологическим качествам, приобретает все большую популярность при обустройстве дома освещения. Прочитав, вы сможете понять принцип работы различных датчиков движения, что поможет в дальнейшем выборе подходящего устройства для вашего дома.
Далее нужно провернуть мотор резистора R1 и следить за напряжением на нагрузке: необходимо следить за тем, чтобы оно перестало расти. В найденном положении необходимо измерить сопротивление переменного резистора, и соответственно будет выставлено сопротивление резистора R1. Именно с таким номиналом необходимо будет установить в цепи постоянный резистор R1 вместо переменного образца.
Обратная связь в цепях управления симистором
Для контроля мощности (температуры) нагревательных элементов различных устройств, скорости вращения двигателей и т. Д.в последнее время, несмотря на более высокую стоимость, чем электромеханика, стал применяться симисторный стабилизатор мощности. Необходимость использования дополнительного радиатора для такой схемы — небольшая плата в обмен на отсутствие риска искрообразования, длительный период безотказной работы и стабильность выходных параметров.
Такая схема управления распространена в таких устройствах, как паяльники, электродрели и т. Д.
Ниже приведен пример другой схемы управления мощностью симистора. Это схема для регулирования скорости двигателя промышленной швейной машины.
Схема собрана на симисторе VS1, вентилях выпрямителя VD1 и VD2, и переменном резисторе R3 в цепи управления. Особенность и ключевое отличие такой схемы — обратная связь. Симистор, пропускающий ток в обоих направлениях, — лучшее решение для цепей управления, где требуется эта обратная связь.
При выборе типа защитных устройств, в первую очередь, учитываются их технические возможности установки в совокупности индивидуальных предпочтений.Это решающий фактор в решении вопроса 😕 Только изучив особенности их работы, можно добиться безопасного функционирования бытовой электросети.
Применяя устройства защитного отключения в домашних условиях, вам необходимо знать особенности его различных типов — чтобы быть правильным, а также изучить схемы установки — чтобы быть правильным.
По сравнению с устаревшими коммутационными технологиями можно выделить еще одно явное преимущество схем управления мощностью на симисторах — это возможность обеспечивать качественную обратную связь и, соответственно, регулировать работу обратной связи.
Особенности и преимущества схемы:
- В данном случае реализована обратной связи по нагрузке , которая позволяет увеличить обороты двигателя и обеспечить плавную бесперебойную работу машины в случае увеличения нагрузочных сил. В этом случае все операции выполняются схемой автоматически. Не возникает дуги или перегрева. Как видно из рисунка, здесь нет радиатора.
- Переключение симистора в этой схеме происходит строго в моменты перехода через «0» сетевого напряжения, поэтому можно констатировать полное отсутствие помех со стороны регулятора.
- Сработал, т.е. , симистор включается от положительного импульса, поступающего на управляющий электрод при положительном напряжении на аноде, или от отрицательного импульса в отрицательном положении на катоде.Катод и анод, учитывая особенности двунаправленной работы симистора, здесь условны. в зависимости от работы в разных направлениях они будут менять функции.
- В качестве источника импульсов для управления симистором можно использовать двунаправленный динистор … Или, из соображений удешевления схемы, можно подключить пару обычных динисторов в антипараллельном направлении. Для обеспечения более широкого диапазона регулирования низких напряжений лучшим выбором будут динисторы типа КНР102А.Еще один вариант ключевого элемента — лавинный транзистор.
- Регулирование активной и реактивной мощности имеет некоторые отличительные особенности. Для управления индуктивными нагрузками требуется RC-цепь (параллельная симистору). Это сохранит скорость увеличения напряжения на аноде симистора.
Это схема регулирования активной мощности приборов … Использование таких схем в системах регулирования силы света не рекомендуется. По ряду причин свет будет сильно мигать.
Симисторный регулятор мощности видео
Схема простого регулятора вентилятора с использованием TRIAC и DIAC
В этом проекте мы разработали схему простого регулятора вентилятора, которая может использоваться для регулирования скорости вентилятора.Эта простая схема регулятора вентилятора реализована с использованием очень простых компонентов.
Вы когда-нибудь сталкивались с использованием обычного регулятора напряжения вентилятора для управления скоростью? Такой тип регулятора называется регулятором сопротивления, который работает по принципу реостата или устройства резистивного делителя потенциала.
По мере того, как шаги (ручки на коробке регулятора) уменьшаются, это означает, что вы фактически увеличиваете сопротивление цепи, и, следовательно, меньшая мощность подается на вентилятор, поэтому он становится медленнее.
Очевидно, что при такой схеме потребление энергии вентилятором будет меньше на более низких скоростях, но это не метод экономии энергии. Падение напряжения на сопротивлении преобразуется в тепловые потери (I 2 R), поэтому энергия рассеивается в виде тепла.
Эта потеря энергии больше при высоком сопротивлении или низкой скорости. Следовательно, обычные регуляторы напряжения вентилятора имеют больше потерь энергии.
Чтобы узнать больше о TRIAC, прочтите этот пост: TRIAC — Основы, работа и приложения
Простой электронный регулятор напряжения
Благодаря развитию технологий силовой электроники, можно легко реализовать альтернативную конструкцию регулятора вентилятора (регулятора напряжения) для уменьшения потерь энергии, вызываемых обычными регуляторами напряжения.
Этот тип регулятора напряжения представляет собой энергосберегающее устройство, в котором используются TRIAC, DIAC и потенциометрическое сопротивление. Этот метод обеспечивает бесступенчатое управление скоростью вращения вентилятора за счет получения требуемого количества энергии от основного источника в данный момент.
Следовательно, мощность сохраняется, а не тратится без надобности. Расскажем вкратце об этой схеме регулятора напряжения и ее работе.
Теперь мы собираемся построить простую схему регулятора вентилятора, которая обычно используется для управления скоростью вентилятора в наших домах или офисах.Как мы знаем, изменяя угол включения TRIAC, можно управлять мощностью, подаваемой через нагрузку, что является не чем иным, как концепцией управления мощностью с использованием TRIAC.
Тот же принцип применяется к схеме регулятора напряжения, которую мы собираемся обсудить.
Необходимые компоненты для цепи регулятора напряжения
- Резистор R1 — 10 КОм
- Переменное сопротивление или потенциометр R2 — 100 КОм
- Полиэфирный конденсатор C1 — 0,1 мкФ (для рабочего диапазона до 400 В)
- DIAC, D1 — DB3
- TRIAC, Т1 — BT136
- Однофазный потолочный вентилятор или двигатель переменного тока — 220 В, 50 Гц (диапазон ниже 200 Вт)
Подключение цепи регулятора напряжения
- Определите клеммы всех компонентов для положительного и отрицательного клеммных соединений.Выберите потолочный вентилятор или любой двигатель переменного тока при условии, что он должен иметь мощность менее 200 Вт (в соответствии со значениями выбранных компонентов)
- Возьмите нулевую плату или печатную плату (PCB) и подключите схему, как показано на схеме ниже.
- Цепь зажигания состоит из резистора R1, потенциометра R2, конденсатора C1 и DIAC. Подключите одну клемму DIAC к комбинации резисторов и конденсатора делителя напряжения, как показано на рисунке.
- Рассмотрите технический паспорт TRIAC BT 136 для распознавания клемм TRIAC и другой подробной информации.Подключите терминал MT1 к нейтрали, а MT2 — к одному концу двигателя переменного тока или нагрузки. И подключите терминал ворот к другому концу DIAC.
- Подключите нагрузку или потолочный вентилятор между клеммой фазы или линии источника переменного тока и клеммой MT2 TRIAC.
ПРИМЕЧАНИЕ : В демонстрационных целях мы подключили лампочку к простой цепи регулятора вентилятора вместе с мультиметром, чтобы показать напряжение.
Для получения дополнительной информации о DIAC: DIAC — Введение, работа и приложения
Принципиальная схема регулятора напряжения с использованием TRIAC, DIAC
Работа цепи электронного регулятора напряжения
- Перед тем, как подавать питание на эту простую схему регулятора вентилятора, удерживайте переменный резистор или потенциометр в положении максимального сопротивления, чтобы триггер не запускался и, следовательно, триак находился в режиме отсечки.
- Включите питание цепи и посмотрите, находится ли вентилятор в состоянии покоя или нет. Медленно изменяйте положение потенциометра, чтобы конденсатор начал заряжаться с постоянной времени, определяемой значениями R1 и R2.
- Как только напряжение на конденсаторе превышает напряжение отключения DIAC, DIAC начинает проводить. Таким образом, конденсатор начинает разряжаться к выводу затвора TRIAC через DIAC.
- Следовательно, TRIAC начинает проводить, и, следовательно, основной ток начинает течь в вентилятор через замкнутый путь, образованный TRIAC.
- Изменяя потенциометр R2, можно изменять скорость, с которой будет заряжаться конденсатор, это означает, что, если сопротивление меньше, конденсатор будет заряжаться с большей скоростью, и тем раньше будет проводимость TRIAC.
- По мере постепенного увеличения сопротивления потенциометра угол проводимости TRIAC будет уменьшаться. Следовательно, средняя мощность нагрузки будет изменяться.
- Благодаря возможности двунаправленного управления как TRIAC, так и DIAC, можно управлять углом включения TRIAC как на положительных, так и на отрицательных пиках входного сигнала.
Примечание
- В качестве меры безопасности проверьте исправное рабочее состояние этой цепи, подав низкое напряжение, например 24 В переменного тока или 12 В переменного тока, с небольшой нагрузкой, например, лампочкой малой мощности, перед подключением к сети.
- Если нагрузка превышает 200 Вт, выберите TRIAC большей мощности вместо BT 136 TRIAC.
Преимущества простой схемы регулятора вентилятора
- Возможно непрерывное и плавное регулирование скорости вращения вентилятора
- Энергосбережение достигается на всех скоростях за счет минимизации потерь энергии
- Простая схема, требующая меньшего количества компонентов
- Эффективен по сравнению с резистивным типом за счет меньшего энергопотребления
- Экономичный
Предварительные регуляторы
Предварительные регуляторы| Elliott Sound Products | Методы предварительного регулятора |
Страница опубликована и © Февраль 2020, Род Эллиотт
Указатель статей
Основной индекс Вершина
Содержание
Введение
Цепи предварительного регулирования (или предварительного регулирования) были обычным требованием в источниках питания в течение многих лет.На это есть две причины: либо для уменьшения пульсаций на выходе, либо для минимизации рассеиваемой мощности регулятора. Это снижает тепловыделение (в регуляторе) и может немного улучшить регулирование, поскольку на входе меньше изменение напряжения. Существует бесчисленное множество различных схем, но они следуют одним и тем же общим принципам — линейная, с переключением ответвлений, с отсечкой фазы и режимом переключения. Последние три могут быть реализованы разными способами. Линейные предрегуляторы обычно довольно похожи, потому что есть ограниченное количество вариантов.
Первой альтернативой является использование линейного предварительного регулятора с выходным напряжением, достаточно высоким для того, чтобы регулятор продолжал контролировать выход. Это имеет то преимущество, что в саму схему регулятора уже подается сигнал, практически лишенный пульсаций, что обеспечивает очень низкий выходной шум. Однако рассеяние в предварительном регуляторе может быть очень высоким — даже для схемы с относительно низкой мощностью.
Простейшая форма «высокоэффективного» предварительного регулирования с использованием двух или более ответвлений напряжения на трансформаторе, при этом соответствующее выходное напряжение снимается с трансформатора в зависимости от установленного выходного напряжения.Переключение ответвлений (как это называется) довольно просто реализовать, но обычно требует специального трансформатора. Это делает его подходящим для производителей, но он гораздо менее привлекателен для DIY, если конструктор не хочет использовать два многоотводных трансформатора, при условии локальной доступности и двойного источника питания с положительным и отрицательным выходным напряжением. Возможно, у вас даже есть подходящий трансформатор в «ящике для мусора».
Во многих ранних источниках питания с высокой эффективностью использовалась схема с отсечкой фазы переменного тока.Путем включения переменного тока в той части сигнала, где пиковое напряжение переменного тока было чуть выше напряжения, необходимого на выходе, напряжение на регуляторе поддерживалось на минимальном уровне, тем самым повышая эффективность. В этих системах обычно используются тиристоры (также известные как SCR или кремниевые выпрямители), которые легко доступны в сильноточных версиях. Очень острая форма волны может создавать как акустический, так и электрический шум. TRIACs также были распространены, и существовала коммерческая конструкция усилителя мощности звука, в которой использовалась эта техника.
В современных источниках питания высокой мощности используется импульсный источник питания на входе, либо с прямым преобразованием из сети переменного тока, либо низковольтный импульсный стабилизатор, следующий за силовым трансформатором. Они могут иметь высокий КПД, и там, где ожидается очень высокая мощность, сторона переменного тока может использовать активную коррекцию коэффициента мощности (PFC), чтобы гарантировать, что форма сигнала сети будет как можно ближе к синусоидальной. В целом это создает сложный дизайн, но дает очень хорошие результаты.
В рамках этого обсуждения мы рассмотрим источник питания, который может обеспечить до 50 В постоянного тока при токе до 5 А.Хотя схемы описывают только одиночный (положительный) источник питания, те же принципы применимы к двойному источнику питания с положительными и отрицательными выходами. Основное отличие состоит в том, что при двойном питании напряжение, ток и общая рассеиваемая мощность удваиваются. Конечно, это применимо только тогда, когда обе полярности подают одинаковое напряжение и ток (источник питания с двойным отслеживанием). Здесь рассматривается только предварительный регулятор — регулятор является отдельным объектом и показан в виде «блока», похожего на трехконтактный регулятор IC.
Приведенные ниже чертежи являются примерами и в каждом случае показывают один способ настройки конкретного предварительного регулятора. Возможностей столько же, сколько дизайнеров, и невозможно включить образец каждой из них. Веб-поиск по конкретному проекту предварительного регулятора часто обнаруживает несколько хороших примеров, наряду с обычными нерелевантными ссылками и некоторыми примерами, в которых следует указать, что показанный метод следует избегать, но кто-то все равно будет думать, что это хорошая идея.
1 Общие требования
Независимо от используемой техники схема регулятора (дискретная, интегральная или гибридная) всегда должна иметь достаточное напряжение для обеспечения надлежащего регулирования.Это включает в себя самую отрицательную часть формы волны пульсации. Если для регулятора требуется дифференциал 5 В (от входа к выходу), нерегулируемое (или предварительно регулируемое) напряжение всегда должно быть на как минимум на 5 В больше, чем выходное напряжение. Если пульсация 3 В, то самая отрицательная часть этого напряжения все равно должна быть на 5 В больше, чем входная. Таким образом, наиболее положительная часть пульсации будет на 8 В выше выходного сигнала.
Если разность напряжений недостаточно велика, произойдет «прорыв» пульсаций, и некоторые из них будут видны на выходных клеммах.Это означает, что среднее напряжение (и, следовательно, средняя мощность, рассеиваемая в регуляторе), должно быть немного выше ожидаемого. При пиковой пульсации 3 В необходимое среднее напряжение постоянного тока увеличивается на 1,5 В. Звучит не так уж и много, но увеличивает требования к мощности регулятора. При выходе 5 А рассеиваемая мощность увеличивается на 7,5 Вт, поэтому общее рассеивание (включая требуемый абсолютный минимум 5 В) составляет 32,5 Вт. Это значительное увеличение по сравнению с рассеиваемыми 25 Вт, если предварительно регулируемое напряжение не имеет пульсаций.
В зависимости от типа используемого выпрямления (нормальные диоды, тиристоры) и других факторов, трансформатору также может потребоваться более высокая полная мощность (ВА или вольт-амперы). Стандартный мостовой выпрямитель требует номинальной мощности, примерно в 1,8 раза превышающей фактическую выдаваемую мощность. Это означает, что если вы ожидаете, что выходная мощность (включая потери) составит 250 Вт, вам понадобится трансформатор на 450 ВА, если полная выходная нагрузка сохраняется в течение любого периода времени (более нескольких минут). Меньший трансформатор можно использовать только в том случае, если вы включите термодатчики на трансформаторе, а также на радиаторах, поэтому питание отключится, если оно начнет перегреваться.Несоблюдение этой меры предосторожности может привести к отказу трансформатора.
При работе с любым настольным источником питания большой мощности одна из проблем, с которой вы всегда будете сталкиваться, — это ограничения транзисторной SOA (безопасной рабочей области). Таблицы данных обычно предоставляют это в графической форме, и работа за пределами второй границы отказа (даже кратковременная) может привести к мгновенному отказу. Это должно быть учтено в окончательном проекте, и детали включены ниже (эта схема будет в регуляторе, а не в предварительном регуляторе).Помните, что в случае выхода из строя транзистора регулятора происходит короткое замыкание, поэтому на тестируемое устройство будет подаваться полное напряжение питания. Это может привести к разрушению DUT (тестируемого устройства).
В рассмотренных случаях предполагается, что силовые транзисторы будут установлены непосредственно, на радиатор, без электрического изолятора. Это минимизирует тепловое сопротивление от корпуса к радиатору, но оно всегда будет иметь ненулевое значение. Лучшее, на что вы можете надеяться, вероятно, около 0.1 ° C / Вт, но на практике этого добиться не так просто. Использование силиконовых «термопрокладок» настолько неразумно, что я не смею даже упоминать о них, но они существуют, и некоторые люди до сих пор считают их хорошей идеей. Хотя они подходят для приложений с низким энергопотреблением (до 10 Вт непрерывно), они хороши, но для серьезной мощности их явно недостаточно.
К сожалению, прямой монтаж почти всегда означает, что радиаторы «горячие» (как в электрическом «живом»), и они должны быть изолированы от корпуса, и требуется большая осторожность, чтобы замыкание на корпус было практически невозможным. как вы можете это сделать.Это не обязательно так сложно, как кажется, но требует дизайна, отличного от того, как обычно используются радиаторы. В качестве примера я включил фото ниже двойного живого радиатора, который скреплен кусочками акрила. Все винты утоплены глубоко под поверхностью, и перед установкой будет наклеена лента для обеспечения надлежащего электрического барьера. Монтаж на шасси прост — в акриле просверлены три отверстия и нарезаны резьбой для винтов с металлической резьбой 4 мм.
Рисунок 1. Двойной радиатор под напряжением, с вентилятором и акриловыми сепараторами
Показанная компоновка очень хорошо подходит для этого применения: один радиатор предназначен для положительного источника питания, а другой — для отрицательного источника питания. Это готовится к предстоящему проекту, который предназначен для обеспечения доступного двойного источника питания с напряжением до ± 25 В и током нагрузки до 2 А (один или оба источника). К радиатору будут подключены почти все схемы, кроме потенциометров установки напряжения, ограничения тока и первичного источника питания (трансформатор, мостовой выпрямитель и конденсаторы фильтра).
Хотя вентилятор довольно маленький, а радиаторы не слишком большие (квадратный туннель 80 мм и длина 160 мм), этот радиатор должен достаточно легко рассеивать до 50 Вт с каждой стороны (всего 100 Вт). Это намного больше, чем мне нужно, но нет слишком большого радиатора. Обратите внимание: абсолютно необходимо, чтобы вентилятор нагнетал воздух в туннель, потому что вентиляторы, которые сосут, на самом деле сосут! Существует огромная разница в производительности, и это подробно описано в статье о радиаторах ESP.
2 Линейный предварительный регулятор
Это самый простой вариант реализации, не считая важных положений по управлению температурным режимом. Для нашего гипотетического источника питания потребуется нерегулируемое напряжение не менее 62 В постоянного тока. Если бы вы использовали его с полным выходом 5 А при (скажем) выходе 5 В постоянного тока, предварительный регулятор рассеивает не менее 260 Вт, а регулятор рассеивает еще 25 Вт (при условии, что перепад напряжения регулятора составляет 5 В). Это очень много тепла, и попытаться это сделать без принудительного воздушного охлаждения (вентилятора) нереально.Это можно сделать, но радиатор должен быть массивным, и стоимость только этого почти наверняка превысит стоимость самого источника питания. Это просто глупо, если нет абсолютных требований к полной акустической тишине, что редко бывает в случае лабораторных / стендовых поставок.
По мере увеличения выходного напряжения рассеиваемая мощность предварительного регулятора уменьшается, пока на самом верхнем пределе он не должен передавать почти полное нерегулируемое напряжение на регулятор. Это может означать, что выходной шум (гул или гудение 100–120 Гц) также увеличивается, потому что нет предварительной регулировки для уменьшения пульсации.Конечно, этому можно противопоставить более высокое нерегулируемое напряжение, но это еще больше увеличивает потери. Как уже отмечалось, самым большим преимуществом является простота, но большая часть этого имеет тенденцию исчезать, когда вам нужно добавить схему управления температурой.
Обычно вентилятор не работает, и это будет иметь место (вероятно) для большинства обычно выполняемых тестов. Однако по мере увеличения температуры радиатора транзисторы или полевые МОП-транзисторы, используемые в предварительном регуляторе, становятся склонными к выходу из строя из-за чрезмерных температур кристалла.Как только температура радиатора превысит 30 ° C или около того, должен включиться вентилятор (скорость вращения может быть регулируемой), а если температура радиатора будет продолжать расти, подача должна автоматически выключиться. Если эти меры предосторожности не будут приняты, ваша тестовая нагрузка и источник питания могут быть серьезно повреждены.
Хотя это потенциально самый тихий (электрический шум), линейный предварительный регулятор — наименее эффективный метод. Однако это не означает, что его не следует рассматривать, особенно для низших степеней.Для источников питания, обеспечивающих ± 25 В или около того при токе до 2 А, ограничения сведены к минимуму, и потеря эффективности не такая уж большая проблема. В худшем случае рассеиваемая мощность может достигать 70 Вт (140 Вт для двойного источника питания), но это только при полной нагрузке и очень низких выходных напряжениях. При «нормальном» использовании (что бы это ни было) рассеиваемая мощность будет несколько меньше, и во многих случаях она составит всего несколько ватт при тестировании предусилителей или даже усилителей мощности на малой мощности. Это техника, которая еще не умерла и, вероятно, будет существовать еще много лет.
Возможно, одно из его самых больших преимуществ состоит в том, что если он построен хорошо с хорошим радиатором, он переживет большинство людей, решивших его построить. Детали не исчезнут в ближайшее время, и обслуживание (если оно когда-либо потребуется), как правило, не вызывает затруднений, если детали со сквозным отверстием используются повсюду. Нет необходимости в SMD-деталях, потому что схема очень проста. Этого нельзя сказать о некоторых альтернативах, особенно о схемах переключения. Однако этот применим только при более прагматичном подходе, снижая напряжение до ± 25 В при максимальном токе около 2 А.
Линейный регулятор слежения практически бесшумен как в акустическом, так и в электрическом отношении. Однако они также очень неэффективны, поэтому им требуются большие радиаторы для рассеивания значительного тепла, которое может генерироваться в источнике большой мощности. Это не только очень расточительно (вы платите за тепло, производимое из-за тока, потребляемого из сети), но также увеличивает размер и стоимость источника питания.
Рисунок 2 — Предварительный регулятор линейного слежения
В приведенном выше примере C1 составляет 10 000 мкФ (10 мФ) и является основным сглаживающим конденсатором.Питается с выхода выпрямителя. Q1 и Q2 образуют источник тока. Это обеспечивает базовый ток последовательной паре Дарлингтона (Q3 и Q4). Q4 может состоять из двух или более параллельно включенных устройств, если рассеивание велико. Стабилитрон (ZD1) гарантирует, что входное напряжение регулятора (которое может быть IC или дискретным) будет как минимум на 4,5 В выше выходного напряжения. Если для регулятора требуется более высокое дифференциальное напряжение, вы просто используете стабилитрон с более высоким напряжением. По умолчанию выходной сигнал предварительного регулятора достаточно хорошо сглажен и содержит небольшую пульсацию, потому что его эталоном является регулируемый выход (через ZD1).D1 гарантирует, что предварительный регулятор и регулятор не будут подвергаться действию обратных напряжений, если на выход подается источник постоянного тока (что может и происходит). Значения для потенциометра (VR1) или R3 не указаны, поскольку они зависят от топологии регулятора.
Одним из наиболее сложных аспектов любой линейной конструкции является транзисторная SOA (безопасная рабочая зона). Например, устройства TIP35 / 36 дешевы и идеально подходят для этой роли, но есть несколько вещей, которые необходимо учитывать.Первый — это номинальная мощность (125 Вт), но это смягчается, когда вы смотрите на кривую снижения номинальных значений температуры (мощность в зависимости от температуры корпуса), максимальное значение T Дж (температура перехода), R th j-case (тепловое сопротивление, переход к корпусу) и кривые SOA. Должно быть очевидно, что с R th j-case при 1 ° C / Вт, если устройство рассеивает 70 Вт, соединение должно быть при температуре окружающей среды (25 ° C) плюс T J — всего 95 ° C. . Это предполагает, что идеально совпадает с между корпусом и радиатором, и что температура радиатора не превышает 25 ° C.
Это явно невозможно. Максимально допустимая температура перехода составляет 150 ° C при температуре корпуса 25 ° C, поэтому при рассеивании 70 Вт температура корпуса не может превышать 80 ° C (это легко вычислить или можно сделать с помощью миллиметровой бумаги). При 150 ° C. кристалл не может рассеивать дополнительную мощность, а при температуре корпуса 25 ° C он может выдерживать 125 Вт (что повышает температуру кристалла до 150 ° C). Обратите внимание, что этот только обращается к температуре, а не к SOA! Кривая SOA показывает, что при напряжении на устройстве 35 В максимальный ток составляет 2 А — это максимум 70 Вт при 25 ° C.Если напряжение или ток увеличиваются сверх этого, существует вероятность повторной поломки, механизма почти мгновенного отказа устройства. Эти пределы снижаются при более высоких температурах!
Несмотря на кажущуюся простоту линейного предварительного регулятора, требуется много проектных работ, чтобы гарантировать, что надежность не будет снижена. Вот почему так важно изучить таблицы данных, минимизировать все возможные термические сопротивления и, как правило, быть готовым использовать больше деталей, чем вы изначально думали, что вам нужно.Однако это действительно самый простой способ — как только используются более «продвинутые» методы, проблемы проектирования только возрастают.
Если бы идея линейного предварительного регулятора использовалась для гипотетического источника питания (50 В при 5 А, рассеиваемая мощность в худшем случае около 300 Вт), требования SOA означали бы, что вам потребуется минимум десять транзисторов TIP35 / 36 для каждой полярности (максимум 600 мА при 60 В на транзисторе). Очевидно, что это не самый разумный способ создания блока питания очень высокой мощности.Мощность 250 Вт (двойная мощность 500 Вт) не такая уж и большая мощность, поэтому альтернативы необходимы.
Переключение на 3 ступени
Без переключения ответвлений для источника питания 50 В, 5 А требуется минимальное входное напряжение около 55 В, поэтому, если вы ожидаете 5 А при выходе 1 В постоянного тока, рассеиваемая мощность составит 270 Вт. Это предполагает, что сетевое напряжение остается на номинальном уровне, 230 В или 120 В. На самом деле, нам необходимо учитывать как высокое напряжение сети , так и низкое напряжение сети , поэтому нерегулируемое напряжение должно быть как минимум на 10% выше номинального, чтобы обеспечить более низкое, чем обычно, напряжение сети.55 В становится достаточно близким к 61 В. Рассеивание увеличено до 300 Вт.
При использовании переключения ответвлений трансформатор имеет несколько обмоток (или одну обмотку с несколькими ответвлениями), и доступен более высокий КПД, чем у регулятора, на который всегда подается самое высокое напряжение, обеспечиваемое трансформатором, выпрямителем и конденсатором фильтра. Например, для напряжений до 12 В нерегулируемое напряжение постоянного тока обычно будет не менее 18 В (среднее значение, требующее напряжения переменного тока 15 В RMS), и оно всегда должно быть достаточно высоким, чтобы обеспечить минимальное напряжение (на основе количество пульсаций) остается выше напряжения падения регулятора (где он больше не может регулировать).Оно варьируется от примерно 3 В до 5 В или более, в зависимости от топологии самого регулятора.
При выходном напряжении (скажем) 1 В при 5 А регулятор рассеивает около 90 Вт. По мере увеличения выходного напряжения отвод трансформатора автоматически выбирается для обеспечения требуемого диапазона напряжений. По-прежнему необходимо рассеять много тепла, но оно намного ниже, чем у простого регулятора, который постоянно получает полное вторичное напряжение.
Когда пользователь выбирает выходное напряжение 12 В постоянного тока или больше, точка переключения трансформатора увеличивается, поэтому на входе регулятора появляется большее напряжение.В нашем примере оно может возрасти до 39 В постоянного тока (выход переменного тока с трансформатора 30 В RMS), а при полном токе (5 А) с выходным напряжением 16 В регулятор рассеивает 115 Вт. В системе с тремя отводами последний отвод будет выбран, когда выходное напряжение установлено на 34 В или выше. При напряжении 34 В и выходе 5 А регулятор имеет входное напряжение примерно 60 В и рассеивает 130 Вт.
Обратите внимание, что рассеивание всегда выше на нижнем конце любого напряжения питания с отводами. Если регулятор работает с выходным напряжением 50 В при 5 А, рассеиваемая мощность составляет около 50 Вт.Обычно оно будет немного ниже при напряжении чуть ниже коммутируемого напряжения для более низких напряжений, но вы всегда должны рассчитывать на худший случай. Вы также должны учитывать короткое замыкание на выходе, а это действительно может быть очень сложно. Мгновенное рассеяние мощности может превышать 300 Вт, а радиатор с высокой тепловой массой необходим для поглощения таких «переходных» событий без локального повышения температуры. Защита транзисторов SOA должна быть включена для защиты транзисторов регулятора, и это может быть сложной задачей (мягко говоря).
Рисунок 3 — Простое трехступенчатое переключение ответвлений
Простая схема переключения ответвлений показана выше. Упомянутые напряжения нагружены до 5 А и предполагают силовой трансформатор не менее 500 ВА. Стабилизатор получает входное напряжение около 19 В, пока выходное напряжение меньше 12 В. Выше этого стабилитрон (ZD1) пропускает достаточно тока, чтобы включить Q1, который, в свою очередь, управляет реле (RL1). Контакты реле отключают обмотку низкого напряжения и подключаются к следующему ответвлению (30 В переменного тока), поэтому входное напряжение регулятора увеличивается до 44 В (нагрузка ~ 40 В).Тогда регулятор может обеспечить регулируемый выход до 28 В постоянного тока. При дальнейшем увеличении выходного напряжения RL2 срабатывает, подключая отвод 45 В переменного тока, давая нерегулируемое напряжение около 63 В (~ 60 В при нагрузке). Без переключения ответвлений рассеяние в регуляторе будет намного выше, чем желательно при низких выходных напряжениях, особенно при высоком токе.
Контакты реле помечены как «NO» и «NC», что означает нормально открытый и нормально закрытый соответственно. «Нормальное» состояние — это когда реле не находится под напряжением, поэтому контакты «NO» будут разомкнуты (нет соединения).Контакты реле должны выдерживать полное напряжение и ток, как это определено конструкцией источника питания. Обычно этого легко добиться, а реле имеют очень низкое сопротивление, когда контакты замкнуты. Вы должны убедиться, что контакты реле для отдельных напряжений не могут закоротить обмотку (это невозможно в схеме на Рисунке 3).
ZD2 и ZD4 защищают релейные переключающие транзисторы от чрезмерного базового тока с высокими выходными напряжениями. Если вместо стабилитронов и транзисторов используется пара компараторов, рассеиваемая мощность уменьшается, а напряжения переключения ответвлений будут более точными.Конечно, это добавляет сложности, но разница в стоимости незначительна. Показанная простая схема, безусловно, будет работать, но пороги переключения не очень точны.
BR2 вместе с отдельной обмоткой обеспечивает выход низкого напряжения (~ 12 В постоянного тока при нагрузке) для постоянного управления реле, независимо от выбранного напряжения переменного тока от трансформатора. Лучше всего для этого использовать отдельную обмотку, а выход в идеале должен регулироваться для компараторов и катушек реле. Компараторы обеспечивают лучшее (более предсказуемое) определение напряжения, что обеспечивает большую точность и меньшее энергопотребление.
Если вы запускаете короткое замыкание и пытаетесь увеличить выходное напряжение, оно не может возрасти из-за ограничения тока, поэтому нельзя выбрать ответвления с более высоким напряжением. Хотя я показал переключение реле, это также можно сделать с помощью SCR (кремниевые выпрямители, также известные как тиристоры), TRIAC или даже MOSFET-реле. Независимо от техники переключения, результаты практически одинаковы. «Твердотельное» переключение может считаться предпочтительным, но оно более сложное, имеет более высокие потери, чем реле, и требует более сложной схемы.
Конечно, нет причин не включать предварительный регулятор линейного слежения с переключением ответвлений, но он все равно будет подвергаться тем же ограничениям, что и линейный предварительный регулятор, если вы случайно установили самое высокое выходное напряжение и произойдет внезапное короткое замыкание в нагрузке (или только в измерительных проводах). Отвод почти мгновенно опустится до минимального значения, но все еще есть большой конденсатор фильтра, заряженный до максимального нерегулируемого напряжения! Независимо от того, включены ли пререгуляторы линейного слежения или нет, это вызовет проблемы, и это должно быть учтено, потому что будет случиться.
Общая эффективность систем переключения ответвлений повышается за счет большего количества ответвлений трансформатора. Также можно использовать обмотки с различным напряжением, которые переключаются в такой последовательности, которая позволяет (скажем) трем обмоткам обеспечивать пять различных выходных напряжений от трансформатора. У вас может быть пара обмоток 18 В и одна обмотка 9 В, переключенные таким образом, что вы можете иметь переменное напряжение 9, 18, 27, 36 и 45 В переменного тока. Хотя это, очевидно, повышает эффективность, это также означает сложную логическую матрицу для управления переключателями.Использование микроконтроллера, конечно, упростит эту задачу, но расположение контактов реле будет довольно запутанным. Трансформатор будет иметь индивидуальную конструкцию, если вы не используете несколько трансформаторов меньшего размера.
Конструкция регулятора должна быть достаточно прочной, чтобы гарантировать, что он не выйдет из строя в случае короткого замыкания при подаче максимального выходного напряжения, и это произойдет либо случайно, либо из-за отказа в испытательной цепи. Эта конкретная проблема отказывается исчезнуть, независимо от метода, используемого для предварительного регулирования, и отсутствие соответствующей схемы защиты приведет к взорванию источника питания.
4 Фаза переменного тока
Распространенным подходом к предварительному регулированию в первых источниках питания была схема с отсечкой фазы, чем-то похожая на диммер лампы накаливания. Они были популярны, потому что позволяли нерегулируемому напряжению оставаться достаточно высоким, чтобы следующий линейный регулятор мог обеспечить хорошее регулирование без каких-либо прорывов пульсаций.
Однако в большинстве этих источников питания использовались SCR (кремниевые выпрямители, также известные как тиристоры).Самой большой проблемой была / является скорость включения SCR — они очень быстро переходят в проводимость, а это означает, что они неизменно вызывают некоторый высокочастотный шум. Поскольку их можно только включить, они были (на языке регуляторов яркости ламп) «регуляторами яркости» переднего фронта, поэтому большая часть полупериода переменного тока должна пройти до включения тиристоров. Тиристоры GTO (выключение затвора) стали доступны позже, но они никогда не использовались в какой-либо схеме предварительного регулятора с отсечкой фазы, которую я видел.
Быстрое включение также вызывает рычание большинства трансформаторов, поэтому они создают как акустические, так и электронные шумы.Альтернативой «традиционному» предварительному стабилизатору фазы SCR является использование переключателя MOSFET. Это означает, что он может отключиться при достаточно высоком напряжении, поэтому он работает как диммер по заднему фронту. Это несколько тише, чем версия SCR, и с MOSFET, которые можно получить сегодня, это также более эффективно. Однако это не означает, что устранен высокочастотный шум.
Вы можете рассматривать эту схему как «бесступенчатый» переключатель ответвлений, потому что выходное напряжение трансформатора является бесступенчатым.Нерегулируемое выходное напряжение может составлять всего 6 В, если управление находится на вторичной стороне трансформатора. Во многих источниках питания используются цепи с отсечкой фазы на первичной стороне , потому что это снижает задействованный ток, что, в свою очередь, снижает потери в тиристорах или симисторах (тиристоры — это двунаправленные переключатели переменного тока). Конечно, это вносит дополнительную сложность, потому что тиристоры или симисторы требуют изолированной схемы управления. Существуют специализированные ИС, разработанные специально для питания симисторов (например.грамм. MOC3020 … MOC3023), но схема управления по-прежнему требуется. Детектор перехода через ноль необходим, чтобы схема могла определить точку, где форма волны переменного тока проходит через ноль (и тиристоры или тиристоры отключаются).
В следующей схеме детектор перехода через ноль не требуется как отдельная подсхема. Система переключения фактически не определяет переход через нуль, но включает полевой МОП-транзистор всякий раз, когда напряжение переменного тока ниже целевого. В ограничителе тока используется резистор 50 мОм (R2), который ограничивает пиковый ток полевого МОП-транзистора значением чуть более 13 А.Если пиковый ток уменьшается, полевой МОП-транзистор будет работать дольше, и общая рассеиваемая мощность увеличится. Ток должен быть достаточно высоким, чтобы крышка фильтра (C2) могла заряжаться до требуемого напряжения при полной нагрузке. В конечном итоге пиковый ток также ограничивается сопротивлением обмотки трансформатора.
Рисунок 4 — Предварительный регулятор фазы
На чертеже показан вариант предварительного регулятора с отсечкой фазы, который вы почти наверняка не найдете где-либо еще. Несмотря на упрощение, он работает хорошо, как показано на рисунке, и требует лишь нескольких изменений для практической схемы.МОП-транзистор с P-каналом включается, когда нефильтрованный сигнал постоянного тока падает ниже целевого напряжения, и снова выключается, когда достигается целевое нерегулируемое напряжение. С стабилитроном 5,1 В, как показано, дифференциальное напряжение регулятора составляет около 5 В при любой настройке выходного напряжения. Компаратору операционного усилителя требуется постоянный источник питания, иначе он не может работать. Как и во всех схемах с отсечкой фазы, ток пульсации фильтрующего конденсатора может быть намного выше обычного. Это смягчается (до некоторой степени) за счет использования ограничителя тока для полевого МОП-транзистора, как показано, но это увеличивает его рассеивание.Для лучшей общей производительности Q3 является текущим стоком. Это делает управляющий сигнал MOSFET менее зависимым от мгновенного напряжения. R7 и R10 необходимы для запуска схемы, поскольку без них нет напряжения на неинвертирующем входе компаратора, и он не включится. Для начала работы требуется всего несколько милливольт, и после этого процесс становится самоподдерживающимся. R7 также обеспечивает сигнал пересечения нуля, хотя иногда схема включается в других точках формы сигнала (как показано на формах волны ниже).
Когда-то было непрактично использовать схему с отсечкой фазы на вторичной (низковольтной, сильноточной) стороне трансформатора, но MOSFET изменили это. Они доступны с почти устрашающим номинальным током и таким низким сопротивлением, что рассеиваемая мощность минимальна. Необходимая схема не пугающе сложна, но обычно разумным шагом является введение некоторой формы ограничения тока (кроме сопротивления обмотки трансформатора), чтобы гарантировать, что ток пульсаций конденсатора фильтра управляем.Без ограничения тока конденсатор фильтра может иметь очень тяжелый (и соизмеримо короткий) срок службы. К счастью, этого не так уж сложно добиться, и для этого потребуется всего несколько недорогих деталей. Один из методов, который обычно использовался в старых системах, — это дроссель фильтра (индуктор), но это большое, тяжелое и дорогое дополнение. Однако при правильном применении он дает хорошие результаты.
Весьма сомнительно, что кто-то из производителей будет использовать эту схему в новом дизайне, но не потому, что она неэффективна.Самые большие проблемы с системами с отсечкой фазы и всеми — это плохое использование трансформатора и высокий ток пульсации конденсатора. Для сборки «сделай сам» и при условии, что домашний мастер готов поэкспериментировать, это может дать хорошие результаты, но производители теперь будут использовать импульсный источник питания (и большинство из них используют только , , источник переключаемого режима, без какого-либо линейного регулирования для минимизации шума). Обратите внимание, что системы переднего фронта (SCR или TRIAC) необходимы, если они используются на первичной обмотке трансформатора, но если отсечка фазы выполняется на вторичной стороне, предпочтительнее использовать переключатель заднего фронта.Обратите внимание, что напряжение питания компаратора должно быть не меньше выходного напряжения регулятора, чтобы предотвратить повреждение входных цепей интегральной схемы компаратора (или операционного усилителя). Компаратор имеет встроенный гистерезис (обеспечивается R5), который помогает предотвратить паразитные колебания.
Из представленных вариантов схема с фазовой отсечкой MOSFET, вероятно, является самой простой в реализации, если вам нужен высокий КПД, но за это приходится платить. Хотя схема является концептуальной (а не законченным решением), она очень хорошо моделируется, и нет оснований ожидать, что она также не будет работать очень хорошо.Не требуется никаких дополнительных услуг, кроме подходящего напряжения питания для компаратора (обычно около 30 В постоянного тока). Помимо схемы переключения, он может иметь самый высокий общий КПД при любом напряжении или токе из всех методов.
Итак, каковы затраты? При низких и средних напряжениях следует ожидать, что ток пульсаций конденсатора фильтра будет вдвое больше, чем у обычного выпрямителя, обеспечивающего такой же выходной ток. Он также страдает от довольно плохого использования трансформатора (как и у всех цепей с отсечкой фазы ).Коэффициент мощности при указанном ниже напряжении и токе составляет всего 0,327, что означает, что номинальная мощность трансформатора может достигать 800 ВА при выходной мощности 250 Вт (50 В при 5 А). Вам понадобится трансформатор гораздо большего размера, чем ожидалось, чтобы получить требуемый ток и напряжение. «Обычный» выпрямитель и крышка фильтра требуют трансформатора 450 ВА для той же выходной мощности. Те же эффекты наблюдаются с любой системой среза фазы — это не то, что ограничивается показанной.
Рисунок 4.1 — Формы сигналов предварительного регулятора с отсечкой фазы
Из всех представленных здесь конструкций, версия MOSFET с переключением фазы с отсечкой фазы — единственная, которая требует формы волны, чтобы показать, как она работает.Показаны нерегулируемые напряжение и ток для нерегулируемого выхода чуть более 23 В при выходном токе 0,8 А. Ток MOSFET ограничивается схемой, показанной выше, и составляет около 13 А. Как вы можете видеть, когда нерегулируемое напряжение падает ниже порогового значения, MOSFET включается и остается включенным, пока напряжение не превысит порогового значения. Если полевой МОП-транзистор включается непосредственно перед пересечением нуля, вы можете увидеть небольшой «выпуклость» на форме сигнала постоянного тока. Основная передача мощности происходит после перехода через нуль.Выход компаратора показан синим цветом, и вы можете видеть, что он включается непосредственно перед переходом через ноль и выключается в момент, когда напряжение достигает желаемого пикового значения. По мере увеличения выходного тока полевой МОП-транзистор включается на более длительное время, позволяя крышке фильтра полностью зарядиться до необходимого напряжения.
Как отмечалось ранее, эту схему вы вряд ли встретите где-либо еще. Конечно, опубликованы системы коммутации MOSFET, но большинство из них пытается работать точно так же, как «традиционные» версии SCR или TRIAC, и не используют более простую схему, показанную здесь.Ничто не указывает на то, что более традиционный метод «лучше», и я предполагаю, что верно обратное, поскольку показанная выше схема работает в основном как система управления задним фронтом, которая помогает уменьшить ток пульсаций конденсатора.
Требуется осторожность при выборе полевых МОП-транзисторов, поскольку они имеют определенную безопасную рабочую зону. Это критично, когда они частично работают в линейной области (для которой оптимизировано несколько полевых МОП-транзисторов), и необходимо сверяться с таблицей данных, чтобы убедиться, что используемый полевой МОП-транзистор может обрабатывать комбинацию напряжения и тока.Ограничитель тока облегчает жизнь конденсатору фильтра, но усложняет работу полевого МОП-транзистора. И наоборот, снятие ограничителя тока облегчает жизнь полевому МОП-транзистору, но увеличивает нагрузку на конденсатор фильтра.
5 Регулятор переключения
С предварительным регулятором импульсного режима вы сохраняете обычный сетевой трансформатор, мостовой выпрямитель и конденсатор фильтра. Однако, вместо использования линейного (или фазового) предварительного регулятора, это будет (чаще всего) понижающий (понижающий) импульсный регулятор.Для этого доступно бесчисленное множество ИС, и с моей стороны было бы довольно глупо пытаться описать полную схему (поэтому я не буду). Вместо этого понижающий преобразователь показан в виде «блока» схемы с отдельным полевым МОП-транзистором с P-каналом, действующим в качестве переключателя. Обратная связь должна гарантировать, что выходное напряжение выше, чем регулируемое выходное напряжение, и, как и раньше, разность напряжений зависит от топологии регулятора.
Эта конструкция обладает высокой эффективностью, поэтому потери мощности будут минимальными.Самая большая проблема всегда будет заключаться в том, чтобы шум переключения не попадал на выход. Для некоторых приложений небольшой высокочастотный шум не является проблемой, но если вы пытаетесь измерить отношение сигнал / шум (SNR) цепи звуковой частоты, любой высокочастотный шум может испортить ваши измерения.
Рисунок 5 — Предварительный регулятор понижающего преобразователя переключаемого режима
Напряжение постоянного тока от трансформатора, моста и крышки фильтра должно быть больше, чем максимальное требуемое регулируемое напряжение, потому что понижающему преобразователю всегда требуется некоторый перепад напряжения (как и линейный регулятор).Одним из основных преимуществ является то, что если вам нужен большой ток при низком напряжении, преобразователь переключаемого режима применяет «преобразование». При отсутствии потерь, если понижающий преобразователь имеет входное напряжение 60 В, выходное напряжение 10 В и ток 5 А (50 Вт), его входной ток будет только 833 мА (также 50 Вт). На самом деле будет больше, потому что ни одна схема не может достичь 100% КПД. Разумно ожидать, что входной ток будет около 1 А (60 Вт), что соответствует лишь 10 Вт «потраченной впустую» мощности. Даже небольшой радиатор может легко избавиться от этого, хотя не вся мощность рассеивается в переключающем МОП-транзисторе — некоторая часть также рассеивается в катушке индуктивности и выпрямительном диоде.
Q2 — очень простой дифференциальный усилитель, который обеспечивает напряжение на стабилизаторе около 6 В. Если входное напряжение уменьшается из-за внешней нагрузки, Q2 частично отключается, что обеспечивает более низкое напряжение обратной связи для преобразователя режима переключения, заставляя его выходное напряжение увеличиваться. Обратное также (очевидно) верно. Поскольку полевой МОП-транзистор является высокоскоростным переключателем, рассеивание будет низким и представляет собой комбинацию скорости включения / выключения и сопротивления включения (R DS на ).Рассеивание индуктора зависит от потерь в сердечнике и сопротивления переменному току (которое подвержено скин-эффекту и превышает его сопротивление постоянному току). Для понижающего преобразователя необходимы средства защиты от короткого замыкания или ограничения тока.
6 Импульсный источник питания
Сегодня существует тенденция использовать импульсный источник питания для обеспечения нерегулируемого напряжения. На самом деле он регулируется, но настроен так, чтобы выходное напряжение SMPS было достаточно высоким, чтобы линейный регулятор мог правильно регулировать.Надеюсь, любой остаточный высокочастотный шум также будет устранен, но это может быть намного сложнее, чем кажется. Импульсный источник питания может быть либо со стороны сети (исключая трансформатор 50/60 Гц), либо со стороны вторичной обмотки с использованием простого понижающего стабилизатора, как показано на рисунке 4. Использование сетевого импульсного источника питания более эффективно, но тогда у вас будет много схемы, которая все находится под напряжением сети. Обычно это не самый разумный выбор для большинства домашних мастеров, хотя это можно сделать, если вы разбираетесь в тонкостях работы с импульсными источниками питания в автономном режиме (питание напрямую от сети).Я показал SMPS с активным PFC (коррекция коэффициента мощности), но это не важно. Они намного сложнее, чем «простые» импульсные источники питания.
Самый распространенный SMPS использует выпрямитель непосредственно от сети с конденсатором фильтра высокого напряжения. За ним следует ИС управления режимом переключения и один или несколько полевых МОП-транзисторов для переключения постоянного высокого напряжения на трансформатор. В системах с низким энергопотреблением (менее 50 Вт или около того) будет использоваться обратный преобразователь, в то время как более мощные источники используют полный или полумостовой привод к трансформатору.Выходное напряжение на вторичной стороне регулируется широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Система управления с обратной связью должна контролировать выходное напряжение регулятора, а также его входное напряжение (от SMPS) и обеспечивать наличие достаточного перепада напряжения для поддержания регулирования. SMPS требует защиты от короткого замыкания, которая не показана на схеме. Для получения дополнительной информации о топологиях коммутационного режима см. Статью ESP о коммутационных источниках питания.
Рисунок 6 — Предрегулятор коммутируемого режима «Off-Line»
Поскольку существует так много возможностей и так много переменных, приведенное выше представлено только в виде блок-схемы.Вторичный выпрямитель должен использовать либо диоды Шоттки, либо сверхбыстрые диоды, поскольку они обычно работают на частоте 50 кГц или более. В системе обратной связи используется такая же дифференциальная схема, как на рисунке 5, но с резистором (R1) для ограничения максимального тока светодиода в оптопаре. Есть много вещей, которые могут (и делают) пойти не так с SMPS, и нужно учитывать все обстоятельства. SMPS показан как схемный блок для этого подхода просто из-за его общей сложности. Цель этой статьи — предоставить идеи, а не полные принципиальные схемы , а не .
Обратите внимание, что кроме конденсатора X2 (C1), здесь не показаны фильтрация, переключение или предохранитель входной сети. Все это необходимо в рабочем контуре. Импульсные источники питания могут обеспечивать как кондуктивные (через сетевую проводку), так и излучаемые (по воздуху) радиочастотные помехи (также известные как EMI — электромагнитные помехи), а фильтрация всегда необходима, чтобы гарантировать, что другое оборудование не скомпрометировано. Коммерческое оборудование требует тестирования на соответствие, а для получения сертификата необходима фильтрация.Продажа несовместимого оборудования со стороны любого производителя, как правило, является незаконной.
Нет никаких сомнений в том, что хорошо спроектированный SMPS может дать очень хорошие результаты. Как показано, вы также можете использовать конденсатор основного фильтра меньшего размера (C2), потому что частота намного выше, чем в обычной сети. Это сводит к минимуму напряжения, если (когда) источник питания закорочен, потому что он разряжается намного быстрее, чем крышка большего размера. К сожалению, сложность заключается в реализации, поскольку эти поставки очень сложны. Большинство используемых микросхем SMD, и если через 10 лет после сборки они выйдут из строя, шансы получить запасные части невелики (особенно контроллеры PFC и SMPS).
Несмотря на кажущуюся простоту показанной блок-схемы, в действительности в этой технике нет ничего даже отдаленно тривиального. Вы можете упростить окончательный дизайн, не используя активную коррекцию коэффициента мощности, но еще предстоит преодолеть множество серьезных проблем. Конструкция импульсного трансформатора — это почти «черное искусство», и достижение полной изоляции, отвечающей соответствующим стандартам безопасности, само по себе является подвигом. В конечном счете, хотя он, безусловно, обеспечивает наивысшую эффективность из всех обсуждаемых методов, сложность схемы (и опасность работы с цепями, питающимися от сети) означает, что его очень трудно рекомендовать как проект DIY.
7 Регулятор транзистора SOA Protection
Когда стабилизатор обеспечивает максимально возможное выходное напряжение, случайное короткое замыкание (или отказ DUT) может вызвать нагрузку на последовательно проходные транзисторы регулятора, выходящую далеко за пределы их SOA. Это может привести к мгновенному отказу, особенно если ограничение тока установлено на максимальное значение. Рассмотрим транзистор с напряжением 60 В, пытающийся передать 5 А. Мгновенная мощность составляет 300 Вт, и для разряда конденсатора основного фильтра требуется время.Чем большую емкость вы используете, тем хуже для транзистора (ов). В то время как большинство транзисторов могут выдерживать до трех раз больше их номинальной мощности в течение очень коротких периодов , время, необходимое для разряда конденсатора 10 000 мкФ, будет превышать возможности простых последовательных каскадов. При этом трансформатор и выпрямитель стараются держать крышку заряженной! Предварительный регулятор снизит выходное напряжение, но это никогда не происходит мгновенно — ожидайте как минимум 10 мс, а часто и больше.
Это особенно верно при использовании предварительного регулятора, поскольку он обычно используется для ограничения рассеяния в регуляторе.Следовательно, регулятору, как правило, нужно рассеивать только около 100 Вт (худший случай), а обычно меньше. Если не используется какая-либо форма специального ограничения (обычно известная как ограничение V-I в усилителях мощности звука), результатом будет дорогостоящий ремонт, а источник питания не будет работать до тех пор, пока не будет исправлен. Это нетривиальная задача, и необходимы довольно серьезные проектные работы, чтобы получить ограничитель V-I, обеспечивающий полную защиту от коротких замыканий. Ни на секунду не воображайте, что этого не произойдет, потому что это произойдет — это почти гарантировано!
Рисунок 7 — Кривые SOA TIP35C / 36C
Приведенные выше данные адаптированы из таблицы данных Motorola для TIP35C / 36C (25A, 100V, 125W), и показана только версия «C», так как детали с более низким напряжением сейчас трудно получить.Ниже 30 В пределы основаны только на рассеиваемой мощности, поэтому при 10 В предел составляет 12,5 А (125 Вт), а при 30 В предел составляет 4,16 А (125 Вт). При любом напряжении между коллектором и эмиттером выше 30 В второй пробой становится ограничивающим фактором, и горе проектировщику, который не принимает это во внимание. Более высокий ток допустим, если продолжительность перегрузки достаточно короткая, поэтому вы можете получить до 1,75 А при продолжительности 300 мкс (87,5 Вт), но это неразумно для источника питания.
Как видите, если на транзисторе 50 В, его максимальный ток коллектора составляет всего 1 А (50 Вт против125 Вт). Это вторичный предел пробоя — при температуре корпуса 25 ° C! При повышении температуры пределы SOA снижаются, поэтому поддержание минимально возможной температуры радиатора, очевидно, имеет решающее значение. Устройства TIP35 / 36 рассчитаны на 125 Вт, но этого можно достичь только при напряжении V C-E 30 В или меньше и температуре корпуса 25 ° C. Это нормально, и вы увидите ту же тенденцию с любым BJT, который хотите изучить. Некоторые лучше других, но все ограничены физикой.
Использование переключаемых полевых МОП-транзисторов в линейном режиме обычно считается плохой идеей (производителями), и, хотя они не страдают от второго выхода из строя как такового, они имеют очень похожий режим отказа, вызванный локальным перегревом внутри кремниевого кристалла. . Пытаться осветить это выходит далеко за рамки данной статьи, но это вполне реальное явление, которое привело к гибели многих полевых МОП-транзисторов. Если вы посмотрите на подавляющее большинство таблиц данных MOSFET, вы увидите кривые для различных периодов, таких как 10 мс, 1 мс и 100 мкс.Они не показывают операции в DC, потому что они плохо с этим справляются. Коммутационные МОП-транзисторы предназначены для коммутации!
Конечно, нет веских причин, по которым вы не можете использовать боковые полевые МОП-транзисторы — те же, что используются для аудиоусилителей, таких как усилитель мощности MOSFET Project 101. Боковые полевые МОП-транзисторы, такие как ECX10N16 (125 Вт, 160 В, 8 А), имеют гораздо больший SOA, чем биполярные транзисторы, и основным ограничением является просто рассеиваемая мощность. Например, если устройство имеет напряжение сток-исток 100 В, максимальный ток ограничен до 1.25А, потому что они рассчитаны на 125Вт. Если напряжение 50 В, ток 2,5 А (также 125 Вт). Как правило, все номинальные мощности указаны для температуры корпуса 25 ° C. Боковые полевые МОП-транзисторы намного дороже, чем BJT или переключающие полевые МОП-транзисторы, и редко используются в регуляторах или предварительных регуляторах. Есть несколько полевых МОП-транзисторов (кроме боковых), которые предназначены для линейной работы, но их трудно найти, и обычно очень дороги.
Выводы
Все в электронике оказывается компромиссом.Мы жертвуем шумом ради эффективности и (во многих случаях) можем ставить под угрозу эффективность ради простоты конструкции. Единого «идеального» решения не существует, поэтому всегда где-то нужен компромисс. Простые методы, как правило, легко реализовать, но они неэффективны, а по мере совершенствования схемы она будет становиться все более сложной. При современной конструкции SMD (устройство для поверхностного монтажа) затраты на печатную плату незначительны или вообще отсутствуют, но конечный продукт может не подлежать ремонту, если он задушен крошечными частями SMD.
Лучшая конструкция для любой конкретной цели не обязательно является самой эффективной или самой дорогой, и она может даже не требовать особо хорошего регулирования. Лучший дизайн — это тот, который подходит для этой цели, а для DIY легко построить и отремонтировать, если это когда-либо понадобится. Наивысший КПД почти всегда означает наибольшую сложность, и это особенно верно для схем переключения. Если вы собираетесь использовать ресурс регулярно, он должен обеспечивать функции, которые, по вашему мнению, являются необходимыми, и в идеале может быть изменен позже для внесения улучшений, если они будут сочтены необходимыми.
Стендовый источник питания не требует регулировки 0,01%, потому что он неизменно используется с измерительными проводами, которые в любом случае ухудшают регулирование, даже если они имеют достаточный калибр, чтобы минимизировать падение напряжения. Использование измерительных проводов, не влияющих на регулирование, означает, что вам необходимо использовать дистанционное измерение напряжения, поэтому вам понадобится пять проводов для двойного источника питания. За все годы, что я использую источники питания, я буквально никогда не хотел, чтобы имел возможности дистанционного зондирования, потому что в большинстве случаев небольшое изменение напряжения не имеет значения.Другое дело, если вы выполняете особенно точные измерения, но в этом случае вам понадобится источник питания, предназначенный для этой цели. DIY обычно не обеспечивает необходимую производительность без значительных усилий и затрат.
Крупные производители могут потратить сотни (возможно, тысячи) часов на разработку материала, который может быть классифицирован как настоящий «лабораторный», и у немногих есть время, ресурсы или деньги, которые можно потратить на несколько прототипов, чтобы прийти к окончательному проекту.Например, небольшой просчет при проектировании силового трансформатора по индивидуальному заказу будет означать, что необходимо построить новый. Это может добавить значительного финансового бремени, если вы создаете единый источник питания для собственных нужд.
Как и статья, посвященная настольным источникам питания — покупка или сборка ?, она не предназначена для демонстрации полной и / или испытанной и проверенной схемы. Это набор идей, выбранных для демонстрации распространенных способов минимизировать рассеивание энергии регулятора. Каждый из них был смоделирован (кроме версий switchmode) и имеет свои преимущества и недостатки.Немаловажная проблема защиты регулятора при максимальном напряжении и коротком замыкании измерительных проводов не решалась с помощью каких-либо дополнительных схем. Если регулятор является трехконтактным (маловероятно, учитывая напряжение и ток, предложенные во введении), он должен быть «автоматическим», но для дискретного регулятора необходимо рассмотреть некоторую форму ограничения мгновенного рассеивания.
Настольные источники питания— это нетривиально, и требования к защите становятся весьма обременительными для источника, который может обеспечивать высокое напряжение и ток.Поскольку большинство (или, по крайней мере, очень много) приложений сегодня требуют двойного источника питания, все дублируется. Я считаю, что источник питания, который может выдавать до ± 25 В при токе 2 А или около того, является разумным пределом для домашнего источника питания. Строительство чего-либо большего становится очень дорогим, и его намного сложнее защитить от несчастных случаев или неправильного использования (преднамеренного или иного).
Многие схемы предварительного регулятора полагаются на отдельный «всегда включенный» источник питания для питания схемы управления (всегда включен, когда источник питания включен, а не круглосуточно).Хотя требуемый ток обычно довольно низкий, это усложняет общую схему и еще хуже для двойного источника питания. Кроме того, для цифровых счетчиков могут потребоваться отдельные плавающие источники питания, и хотя они недорогие, они также усложняют сборку и увеличивают конечную стоимость. Некоторых людей это не волнует, и они просто хотят создать лучшее, что может удовлетворить их потребности. Если это ваша цель, то выбирайте с умом и будьте готовы построить несколько прототипов, прежде чем у вас все получится.
Список литературы
Наиболее полезная ссылка приведена ниже вместе со статьей ESP. Схема высокого давления представляет собой усовершенствованную (для своего времени) конструкцию, в которой используется переключение ответвлений для получения 0-50 В на выходе 0-10 А. В сети существует бесчисленное количество схем, некоторые из которых являются прекрасными примерами того, что нужно делать , а не , в то время как другие интересны (которые для некоторых должны быть в кавычках). В противном случае есть несколько других ссылок, потому что доступная информация была слишком сложной для рассмотрения или имела проблемы, которые сделали бы ссылку менее чем полезной.Ссылки на использование полевых МОП-транзисторов в линейном режиме полезны только для интереса, поскольку многие люди не знают о вероятных проблемах.
- Блок питания широкого диапазона компактных размеров — Hewlett Packard Journal, июнь 1977 г.
- Настольные блоки питания — купить или собрать? (ESP)
- Праймер импульсного источника питания (ESP)
- Как и когда взрываются полевые МОП-транзисторы / — Силовая электроника
- МОП-транзисторы выдерживают нагрузку при работе в линейном режиме — Силовая электроника (не очень полезна, так как все диаграммы отсутствуют)
Указатель статей
Основной указатель
| Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2019. Воспроизведение или повторная публикация любыми способами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены. в соответствии с международными законами об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки во время создания проекта. Схем |