Регулятор мощности на симисторе схема: принцип работы, варианты схем, как сделать своими руками

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

---

---

---

ДЕЛАЕМ ПУЛЬТ УПРАВЛЕНИЯ К КОМПЬЮТЕРУ    Хочу предложить для повторения схему дистанционного управления персональным компьютером. Эта схема проста в сборке и не требует больших усилий в настройке.

---

---

СТРОБОСКОП ДЛЯ ДИСКОТЕКИ     Отражатель стробоскопа позволит направить максимум света. Изготовить его можно из алюминиевой полоски либо картона.

делаем самостоятельно симисторный вариант. Делаем своими руками

Если в жилье есть газоснабжение, готовить пищу на газовой плите удобнее, а отопление газовым котлом обычно дешевле электрического варианта. Но при отсутствии газа оптимизация потребления электроэнергии становится очень важной задачей. Для ее решения надо потреблять ровно столько электрической энергии, сколько необходимо. А для этого потребуется оптимальное управление бытовыми электроприборами и освещением. Многие электроплиты, электрообогреватели, вентиляторы и т.д. снабжены встроенными регуляторами.

Но технические возможности системы управления электрооборудованием стоят немалых денег. И по этой причине чаще всего покупаются недорогие электроприборы с простейшими регуляторами. Далее мы расскажем читателям об устройствах, использование которых даст не только экономию электроэнергии, но и сделает многие электроприборы более удобными. Эти устройства — регуляторы мощности. Их назначение — регулировка среднего значения напряжения на нагрузке.

Проще всего купить диммер

Они уменьшают его величину, а соответственно, и потребляемую мощность. По законам Джоуля-Ленца и Ома для электрической цепи. Эффективное регулирование мощности нагрузки обеспечивают специальные технические решения. А любая схема регулятора мощности содержит полупроводниковый коммутатор. Кто желает поскорее обрести возможность гибкого управления своими электроприборами, может легко купить простой регулятор мощности. Им является диммер. Разнообразные модели этого устройства продаются в торговых сетях.

Очень удобен такой регулятор на даче. Он будет замечательным дополнением к маленькому кипятильнику или одно-, двухконфорочной электроплитке. Теперь в ходе приготовления еды не будет подгорания и слишком сильного кипения. Покупая регулятор мощности, обязательно удостоверьтесь в его соответствии решаемым задачам. Он должен быть мощнее управляемого электрооборудования. Большинство моделей диммеров рассчитано на обслуживание квартирного освещения. По этой причине они в основном регулируют мощность до 300 Вт.

Не нашел в магазине — сделай сам

Чтобы приобрести более мощную модель, придется поискать ее в торговых сетях. Альтернативное решение — просмотр схем регуляторов мощности, изготовление своими руками выбранной модели. Чтобы помочь нашим читателям выбрать оптимальную схему, более подробно опишем главные особенности этих устройств. Регулятор на полупроводниковом ключе может быть выполнен на

Регулятор мощности, схема которого содержит любой из перечисленных полупроводниковых ключей, всегда пребывает в одном из двух состояний. Он либо максимально ограничивает ток (отключает нагрузку), либо почти не оказывает сопротивления (подключает нагрузку). При срабатывании сопротивление переходов полупроводниковых приборов быстро изменяется по величине. Каждому его значению соответствует определенная электрическая мощность. Она выделяется как тепло и носит название динамических потерь. Чем быстрее срабатывает прибор (отключает или подключает нагрузку), тем меньше динамические потери.

Наиболее быстродействующими ключами являются транзисторы. Но они и включаются и выключаются при любой ненулевой величине напряжения. Если эти процессы происходят вблизи его амплитудного значения, динамические потери будут максимально большими. Обычный тиристорный ключ отличается тем, что выключается без управляющего сигнала при переходе тока нагрузки через ноль. Хотя его включение происходит при той же амплитуде переменного напряжения, что и у транзисторов.

Выбери триак

По этой причине схема тиристора, а особенно симисторного регулятора мощности получается более простой, экономичной и надежной. Особенно если он быстро включается. У регулятора мощности на симисторе кроме него нет больше полупроводниковых приборов, по которым течет ток нагрузки. А у регуляторов с остальными ключами такими приборами обязательно будут выпрямительные диоды, в том числе встроенные. Поэтому рекомендуем остановиться на симисторах — схемы с ними есть во многих справочниках, популярных журналах а, следовательно, и в интернете. Их легко найти и выбрать что-либо приемлемое.

Первый регулятор мощности на симисторе КУ208Г используется уже много лет, начиная с 80-х годов прошлого века.

Современные симисторы в регуляторах

Устаревший дизайн КУ208Г не всегда удобен для размещения в корпусе регулятора. Новая модель BT136 600E, у которой параметры включения и регулировки примерно такие же, позволит собрать более компактный симисторный регулятор мощности. С этой моделью из-за ее компактности получается значительно больше вариантов конструкции, из которых можно выбирать.

Если самостоятельно изготавливается регулятор мощности, схема которого взята из какого-либо источника, обязательно сравните максимальные токи используемого ключа и нагрузки. В этих целях разделите паспортную мощность нагрузки на 220. Для надежной работы регулятора мощности на симисторе и не только полученное значение тока должно составлять 0,7 от номинального значения ключа, используемого в схеме. Поэтому для многих бытовых электроприборов КУ208Г окажется слабоват. Но его можно заменить более мощным, например ВТА 12.

Этот ключ со своими 12 амперами сможет надежно регулировать нагрузку до 1848 Вт с непродолжительным увеличением ее до 2000 Вт. Собранный регулятор мощности на симисторе этой модели, например, можно применить для управления электрическим чайником. Один из таких вариантов показан далее.

При выборе схемы регулятора мощности

• коллекторного мотора постоянного тока,
• универсальных (тоже коллекторных) двигателей,
• пригодного для управления электродвигателя в каком-либо электрооборудовании,

рекомендуем обратить внимание на безопасность управления. Она обеспечивается гальванической развязкой в схеме регулятора. Ключ надежно развязывается от управляющего элемента, к которому прикасается пользователь. Для этого применяются схемотехнические решения с трансформаторами, а также оптронные электронные приборы. Примеры подобных схем показаны далее. В этих схемах управляющий элемент является частью контроллера.

Эффективный, надежный и безопасный регулятор мощности добавит многим вашим электроприборам новые потребительские свойства. За вами остается правильный выбор устройства при покупке или изготовление их без ошибок своими руками по выбранной схеме.

Этот простой регулятор мощности может пригодиться для регулировки освещения ламп накаливания, регулировки температуры ТЭНов, фенов, тепловых пушек, но не годится для работы на индуктивную нагрузку (трансформатор, асинхронный двигатель) или емкостную. Симистор моментально вылетит.

Роль используемых деталей:

Т1 — это симистор , в моём случае я использовал импортный BTB (BTB 16 600bw) на 16А,

Что в пересчете на мощность P=I*U=16*220=3520Вт с большим теплоотводом симистор выше 50 градусов не греется, хотя возможно подключить и (КУ 208) или импортные симисторы так называемые «триаки» ВТА, ВТ.

Элемент схемы Т — это и есть вышеупомянутый симметричный динистор то есть «диак» импортного производства DB 3 (разрешается DB 4). По размеру он очень мал, что делает монтаж его очень удобным, я

например, в некоторых случаях припаивал его непосредственно к управляющему выводу симистора.

Выглядит это чудо так:

Резистор же 510.Оm — ограничивает максимальное напряжение на конденсатор 0,1 mkF, то есть если движок регулятора поставить в положение 0.Оm, то сопротивление цепи всё равно будет 510.Оm

Ну,и конечно конденсатор 0,1mkF:

Заряжается он через резисторы 510.Om и переменный резистор 420kOm, после того, как напряжение на конденсаторе достигнет напряжения открывания динистора DB 3, динистор формирует импульс, открывающий симистор, после чего, при проходе синусоиды, симистор закрывается. Частота открывания-закрывания симистора зависит от напряжения на конденсаторе 0.1 mkF, которое, в свою очередь, зависит от сопротивления переменного резистора. Таким образом, прерывая ток (с большой частотой) схема регулирует мощность в нагрузке. Допустим, если подключить электролампу через диод, мы заставим работать её «в полнакала» и продлим её жизнь, однако не получиться регулировать яркость, да и неприятного мерцания не избежать. Этого недостатка нет в симисторных схемах, так как частота переключения симистора слишком высока, и увидеть мерцание лампы человеческому глазу не под силу. При работе на индуктивную нагрузку, например электродвигатель, можно услышать чье то пение, это будет частота с которой симистор подключает нагрузку к цепи.

Из-за проблемы с электричеством люди все чаще покупают регуляторы мощности. Не секрет, что резкие перепады, а также чрезмерно пониженное или повышенное напряжение пагубно влияют на бытовые приборы. Для того чтобы не допустить порчи имущества, необходимо пользоваться регулятором напряжения, который защитит от короткого замыкания и различных негативных факторов электронные приборы.

Типы регуляторов

В наше время на рынке можно увидеть огромное количество различных регуляторов как для всего дома, так и маломощных отдельных бытовых приборов. Существуют транзисторные регуляторы напряжения, тиристорные, механические (регулировка напряжения осуществляется при помощи механического бегунка с графитовым стержнем на конце). Но самым распространенным является симисторный регулятор напряжения. Основой этого прибора являются симисторы, которые позволяют резко среагировать на скачки напряжения и сгладить их.

Симистор представляет собой элемент, который содержит пять p-n переходов. Этот радиоэлемент имеет возможность пропускать ток как в прямом направлении, так и в обратном.

Эти компоненты можно наблюдать в различной бытовой технике начиная от фенов и настольных ламп и заканчивая паяльниками, где необходима плавная регулировка.

Принцип работы симистора довольно прост. Это своего рода электронный ключ, который то закрывает двери, то открывает их с заданной частотой. При открытии P-N перехода симистора он пропускает небольшую часть полуволны и потребитель получает только часть номинальной мощности. То есть чем больше открывается P-N переход, тем больше мощности получает потребитель.

К достоинствам этого элемента можно отнести:

В связи с вышесказанными достоинствами симисторы и регуляторы на их основе используются довольно часто.

Эта схема довольно проста в сборке и не требует большого количества деталей. Такой регулятор можно применить для регулировки не только температуры паяльника, но и обычных ламп накаливания и светодиодных. К этой схеме можно подключать различные дрели, болгарки, пылесосы, шлифмашинки, которые изначально шли без плавной регулировки скорости.

Вот такой регулятор напряжения 220в своими руками можно собрать из следующих деталей:

• R1 — резистор 20 кОм, мощностью 0,25 Вт.
• R2 — переменный резистор 400−500 кОм.
• R3 — 3 кОм, 0,25 Вт.
• R4-300 Ом, 0,5 Вт.
• C1 C2 — конденсаторы неполярные 0,05 Мкф.
• C3 — 0,1 Мкф, 400 в.
• DB3 — динистор.
• BT139−600 — симистор необходимо подобрать в зависимости от нагрузки которая будет подключен. Прибор, собранный по этой схеме, может регулировать ток величиной 18А.
• К симистору желательно применить радиатор, так как элемент довольно сильно греется.

Схема проверена и работает довольно стабильно при разных видах нагрузки .

Существует еще одна схема универсального регулятора мощности.

На вход схемы подается переменное напряжение 220 В, а на выходе уже 220 В постоянного тока. Эта схема имеет в своем арсенале уже больше деталей, соответственно и сложность сборки повышается. На выход схемы возможно подключить любой потребитель (постоянного тока). В большинстве домов и квартир люди стараются поставить энергосберегающие лампы. Не каждый регулятор справится с плавной регулировкой такой лампы, например, тиристорный регулятор использовать нежелательно. Эта схема позволяет беспрепятственно подключать эти лампы и делать из них своего рода ночники.

Особенность схемы заключается в том, что при включении ламп на минимум все бытовые приборы должны быть отключены от сети. После этого в счетчике сработает компенсатор, и диск медленно остановится, а свет будет продолжать гореть. Это возможность собрать симисторный регулятор мощности своими руками. Номиналы деталей нужных для сборки, можно увидеть на схеме.

Еще одна занимательная схема, которая позволяет подключить нагрузку до 5А и мощностью до 1000Вт.

Регулятор собран на базе симистора BT06−600. Принцип работы этой схемы заключается в открытии перехода симистора. Чем больше элемент открыт, тем больше мощность поступает на нагрузку. А также в схеме присутствует светодиод, который даст знать, работает устройство или нет. Перечень деталей, которые понадобятся для сборки аппарата:

• R1 — резистор 3.9 кОм и R2 — 500 кОм своеобразный делитель напряжения, который служит для зарядки конденсатора С1.
• конденсатор С1- 0,22 мкФ.
• динистор D1 — 1N4148.
• светодиод D2, служит для индикации работы устройства.
• динисторы D3 — DB4 U1 — BT06−600.
• клемы для подключения нагрузки P1, P2.
• резистор R3 — 22кОм и мощностью 2 вт
• конденсатор C2 — 0.22мкФ рассчитан на напряжение не меньше 400 В.

Симисторы и тиристоры с успехом используются в качестве пускателей. Иногда необходимо запустить очень мощные тэны, управлять включением сварочного мощного оборудования, где сила тока достигает 300−400 А. Механическое включение и выключение с помощью контакторов уступает симисторному пускателю из-за быстрого износа контакторов, к тому же при механическом включении возникает дуга, которая также пагубно влияет на контакторы. Поэтому целесообразным будет использовать симисторы для этих целей. Вот одна из схем.

Все номиналы и перечень деталей указаны на Рис. 4. Достоинством этой схемы является полная гальваническая развязка от сети, что обеспечит безопасность в случае повреждения.

Нередко в хозяйстве необходимо выполнить сварочные работы. Если есть готовый инверторный сварочного аппарата, то сварка не представляет особых трудностей, поскольку в аппарате присутствует регулировка тока. У большинства людей нет такого сварочного и приходится пользоваться обычным трансформаторным сварочным, в котором регулировка тока осуществляется путем смены сопротивления, что довольно неудобно.

Тех, кто пробовал использовать в качестве регулятора симистор, ждет разочарование. Он не будет регулировать мощность. Это связано с фазовым сдвигом, из-за чего за время короткого импульса полупроводниковый ключ не успевает перейти в «открытый» режим.

Но существует выход из этой ситуации. Следует подать на управляющий электрод однотипный импульс или подавать на УЭ (управляющий электрод) постоянный сигнал, пока не будет проход через ноль. Схема регулятора выглядит следующим образом:

Конечно, схема довольно сложная в сборке, но такой вариант решит все проблемы с регулировкой. Теперь не нужно будет пользоваться громоздким сопротивлением, к тому же очень плавной регулировки не получится. В случае с симистором возможна довольно плавная регулировка.

Если существуют постоянные перепады напряжения, а также пониженное или повышенное напряжение, рекомендуется приобрести симисторный регулятор или по возможности сделать регулятор своими руками. Регулятор защитит бытовую технику, а также предотвратит ее порчу.

Полупроводниковый прибор, имеющий 5 p-n переходов и способный пропускать ток в прямом и обратном направлениях, называется симистором. Из-за неспособности работы на высоких частотах переменного тока, высокой чувствительности к электромагнитным помехам и значительного тепловыделения при коммутации больших нагрузок, в настоящее время широкого применения в мощных промышленных установках они не имеют.

Там их с успехом заменяют схемы на тиристорах и IGBT-транзисторах. Но компактные размеры прибора и его долговечность в сочетании с невысокой стоимостью и простотой схемы управления позволили найти им применение в сферах, где указанные выше недостатки не имеют существенного значения.

Сегодня схемы на симисторах можно найти во многих бытовых приборах от фена до пылесоса, ручном электроинструменте и электронагревательных устройствах – там, где требуется плавная регулировка мощности.

Принцип работы

Регулятор мощности на симисторе работает подобно электронному ключу, периодически открываясь и закрываясь, с частотой, заданной схемой управления. При отпирании симистор пропускает часть полуволны сетевого напряжения, а значит потребитель получает только часть номинальной мощности.

Делаем своими руками

На сегодняшний день ассортимент симисторных регуляторов в продаже не слишком велик. И, хотя цены на такие устройства невелики, зачастую они не отвечают требованиям потребителя. По этой причине рассмотрим несколько основных схем регуляторов, их назначение и используемую элементную базу.

Схема прибора

Простейший вариант схемы, рассчитанный для работы на любую нагрузку. Используются традиционные электронные компоненты, принцип управления фазово-импульсный.

Основные компоненты:

• симистор VD4, 10 А, 400 В;
• динистор VD3, порог открывания 32 В;
• потенциометр R2.

Ток, протекающий через потенциометр R2 и сопротивление R3, каждой полуволной заряжает конденсатор С1. Когда на обкладках конденсатора напряжение достигнет 32 В, произойдёт открытие динистора VD3 и С1 начнёт разряжаться через R4 и VD3 на управляющий вывод симистора VD4, который откроется для прохождения тока на нагрузку.

Длительность открытия регулируется подбором порогового напряжения VD3 (величина постоянная) и сопротивлением R2. Мощность в нагрузке прямо пропорциональна величине сопротивления потенциометра R2.

Дополнительная цепь из диодов VD1 и VD2 и сопротивления R1 является необязательной и служит для обеспечения плавности и точности регулировки выходной мощности. Ограничение тока, протекающего через VD3, выполняет резистор R4. Этим достигается необходимая для открытия VD4 длительность импульса. Предохранитель Пр.1 защищает схему от токов короткого замыкания.

Отличительной особенностью схемы является то, что динистор открывается на одинаковый угол в каждой полуволне сетевого напряжения. Вследствие этого не происходит выпрямление тока, и становится возможным подключение индуктивной нагрузки, например, трансформатора.

Подбирать симисторы следует по величине нагрузке, исходя из расчёта 1 А = 200 Вт.

Используемые элементы:

• Динистор DB3;
• Симистор ТС106-10-4, ВТ136-600 или другие, требуемого номинала по току 4-12А.
• Диоды VD1, VD2 типа 1N4007;
• Сопротивления R1100 кОм, R3 1 кОм, R4 270 Ом, R5 1,6 кОм, потенциометр R2 100 кОм;
• С1 0,47 мкФ (рабочее напряжение от 250 В).

Отметим, что схема является наиболее распространённой, с небольшими вариациями. Например, динистор может быть заменён на диодный мост или может быть установлена помехоподавляющая RC цепочка параллельно симистору.

Более современной является схема с управлением симистора от микроконтроллера – PIC, AVR или другие. Такая схема обеспечивает более точную регулировку напряжения и тока в цепи нагрузки, но является и более сложной в реализации.

Схема симисторного регулятора мощности

Сборка

Сборку регулятора мощности необходимо производить в следующей последовательности:

1. Определить параметры прибора, на который будет работать разрабатываемое устройство. К параметрам относятся: количество фаз (1 или 3), необходимость точной регулировки выходной мощности, входное напряжение в вольтах и номинальный ток в амперах.
2. Выбрать тип устройства (аналоговый или цифровой), произвести подбор элементов по мощности нагрузки. Можно проверить своё решение в одной из программ для моделирования электрических цепей – Electronics Workbench, CircuitMaker или их онлайн аналогах EasyEDA, CircuitSims или любой другой на ваш выбор.
3. Рассчитать тепловыделение по следующей формуле: падение напряжения на симисторе (около 2 В) умножить на номинальный ток в амперах. Точные значения падения напряжения в открытом состоянии и номинальный пропускаемый ток указаны в характеристиках симистора. Получаем рассеиваемую мощность в ваттах. Подобрать по рассчитанной мощности радиатор.
4. Закупить необходимые электронные компоненты , радиатор и печатную плату.
5. Произвести разводку контактных дорожек на плате и подготовить площадки для установки элементов. Предусмотреть крепление на плате для симистора и радиатора.
6. Установить элементы на плату при помощи пайки. Если нет возможности подготовить печатную плату, то можно использовать для соединения компонентов навесной монтаж, используя короткие провода. При сборке особое внимание уделить полярности подключения диодов и симистора. Если на них нет маркировки выводов, то или «аркашки».
7. Проверить собранную схему мультиметром в режиме сопротивления. Полученное изделие должно соответствовать изначальному проекту.
8. Надёжно закрепить симистор на радиатор. Между симистором и радиатором не забыть проложить изолирующую теплопередающую прокладку. Скрепляющий винт надёжно заизолировать.
9. Поместить собранную схему в пластиковый корпус.
10. Вспомнить о том, что на выводах элементов присутствует опасное напряжение.
11. Выкрутить потенциометр на минимум и произвести пробное включение. Измерить напряжение мультиметром на выходе регулятора. Плавно поворачивая ручку потенциометра следить за изменением напряжения на выходе.
12. Если результат устраивает, то можно подключать нагрузку к выходу регулятора. В противном случае необходимо произвести регулировки мощности.

Симисторный радиатор мощности

Регулировка мощности

За регулировку мощности отвечает потенциометр, через который заряжается конденсатор и разрядная цепь конденсатора. При неудовлетворительных параметрах выходной мощности следует подбирать номинал сопротивления в разрядной цепи и, при малом диапазоне регулировки мощности, номинал потенциометра.

• продлить срок службы лампы, регулировать освещение или температуру паяльника поможет простой и недорогой регулятор на симисторах.
• выбирайте тип схемы и параметры компонентов по планируемой нагрузке.
• тщательно проработайте схемные решения.
• будьте внимательны при сборке схемы , соблюдайте полярность полупроводниковых компонентов.
• не забывайте, что электрический ток есть во всех элементах схемы и он смертельно опасен для человека.

Такой простой, но в то же время очень эффективный регулятор, сможет собрать практически каждый, кто может держать в руках паяльник и хоть слегка читает схемы. Ну а этот сайт поможет вам осуществить своё желание. Представленный регулятор регулирует мощность очень плавно без бросков и провалов.

Схема простого симисторного регулятора

Такой регулятор можно применить в регулировании освещения лампами накаливания, но и светодиодными тоже, если купить диммируемые. Температуру паяльника регулировать — легко. Можно бесступенчато регулировать обогрев, менять скорость вращения электродвигателей с фазным ротором и ещё много где найдётся место такой полезной вещице. Если у вас есть старая электродрель, у которой не регулируются обороты, то применив этот регулятор, вы усовершенствуете такую полезную вещь.
В статье, с помощью фотографий, описания и прилагаемого видео, очень подробно описан весь процесс изготовления, от сбора деталей до испытания готового изделия.

Сразу говорю, что если вы не дружите с соседями, то цепочку C3 — R4 можете не собирать. (Шутка) Она служит для защиты от радиопомех.
Все детали можно купить в Китае на Алиэкспресс. Цены от двух до десяти раз меньше, чем в наших магазинах.
Для изготовления этого устройства понадобится:

• R1 – резистор примерно 20 Ком, мощностью 0,25вт;
• R2 – потенциометр примерно 500 Ком, можно от 300 Ком до 1 Мом, но лучше 470 Ком;
• R3 — резистор примерно 3 Ком, 0, 25 Вт;
• R4- резистор 200-300 Ом, 0, 5 Вт;
• C1 и C2 – конденсаторы 0, 05 МкФ, 400 В;
• C3 – 0, 1 МкФ, 400 В;
• DB3 – динистор, есть в каждой энергосберегающей лампе;
• BT139-600, регулирует ток 18 А или BT138-800, регулирует ток 12 А – симисторы, но можно взять и любые другие, в зависимости от того, какую нагрузку нужно регулировать. Динистор ещё называют диак, симистор – триак.
• Радиатор охлаждения выбирается от величины планируемой мощности регулирования, но чем больше, тем лучше. Без радиатора можно регулировать не более 300 ватт.
• Клеммные колодки можно поставить любые;
• Макетную плату применять по вашему желанию, лишь бы всё вошло.
• Ну и без прибора, как без рук. А вот припой применять лучше наш. Он хоть и дороже, но намного лучше. Хорошего припоя Китайского не видел.

Приступаем к сборке регулятора

Сначала нужно продумать расстановку деталей так, чтобы ставить как можно меньше перемычек и меньше паять, затем очень внимательно проверяем соответствие со схемой, а потом все соединения запаиваем.

Убедившись, что ошибок нет и поместив изделие в пластиковый корпус, можно опробовать, подключив к сети.

схемы. Фазовый регулятор мощности на симисторе

Многие приборы в доме человек имеет возможность настраивать. Осуществляется этот процесс при помощи специального регулятора. На сегодняшний день в отдельную категорию выделен симисторный подтип, однако многие про данный элемент знают мало. На самом деле особенность указанной детали заключается в двухстороннем действии. Возможно это благодаря аноду, а также катоду. В результате их передвижения в устройстве происходит изменение направления тока.

Некоторые считают, что симисторы вполне могут быть заменены контакторами, реле и пускателями. Однако это мнение является ошибочным. В первую очередь следует отметить долговечность данных регуляторов. По частоте коммутации они практические не ограничены и это хорошая новость. Износ деталей при этом минимален. Дополнительно следует отметить полное отсутствие искрообразования в приборах такого типа. В моменты нулевого сетевого тока осуществлять коммутации регуляторы способны. Благодаря этому помехи в цепи значительно снижаются.

Схема простого регулятора

Схема регулятора мощности на симисторе включает в себя одну микросхему, а также набор тиристоров. Располагаться в цепи они могут после конденсатора или сразу у платы. Переменный резистор, как правило, в устройстве имеется один. Он в регуляторе отвечает за помехи. Напряжение резистор способен выдерживать самое разнообразное. В данном случае многое зависит от вольности прибора. Резистор, который располагается за конденсатором, предельное сопротивление обязан выдерживать на уровне 3 Ом. В свою очередь элемент на выходе устанавливается чуть слабее. Также схема регулятора мощности на симисторе включает в себя предохранитель.

Регуляторы на симисторе «КУ208г»

Данный симистор отличается тем, что способен работать с коммутируемым переменным током. При этом напряжение в системе выдерживается до 5 А. Регулятор мощности на симисторе «КУ208г», как правило, является компактным и использоваться может в различном оборудовании. Как пример можно привести паяльник.

Регуляторы мощности для паяльника

Регулятор мощности паяльника на симисторе в микросхеме не нуждается. Транзисторов в стандартной цепи имеется два. Устанавливаются они в некоторых случаях биполярного типа. Первый из них должен находиться непосредственно возле источника питания. В это время второй биполярный транзистор располагается за симистором.

Отличительной особенностью таких регуляторов принято считать наличие слабовольных стабилитронов. Наиболее часто данные элементы на рынке можно встретить с маркировкой «КД2». Это говорит о том, что стабилитрон предельное напряжение выдерживает 2 В. В свою очередь переменный ток в системе максимум может составлять 5 А. Конденсатор в цепи всегда устанавливается только один. Припаивают его в некоторых случаях сразу за биполярным транзистором.

Данный элемент в устройстве отвечает за преобразование тока. Резисторы регулятор мощности на симисторе имеет разного типа. Аналоговые элементы на входе сопротивление максимум выдерживают 2 Ом. В свою очередь за стабилитроном резисторы устанавливаются переменного типа с повышенной частотностью. Работать они способны в обоих направлениях.

Схемы моделей для пылесосов

Регулятор мощности на симисторе пылесоса состоит из набора диодов, а также резисторов с одним конденсатором. Для хорошей проводимости симистор в некоторых случаях снабжается ребристым теплоотводом. Это дополнительно помогает в стабилизации напряжения. Конденсаторы в системе справляются с импульсами. Транзисторы в основном используют кремниевые.

Пропускать они через себя способны только постоянный ток. Сопротивление на выходе в системе не должно превышать 4 Ом. В противном случае на симистор подается большое напряжение. Многое в данной ситуации также зависит от коэффициента передачи тока. Влияет на него коллектор вместе с установленным эммитером.

Отличие фазовых регуляторов

Микросхемы в таких регуляторах применяются низкочастотные. Это необходимо для быстрого процесса преобразования. Стабилитроны используются довольно редко. Смена фазы в системе происходит за счет переключение конденсатора в верхнее положение. Для стабилизации напряжения фазовый регулятор мощности на симисторе имеет два тиристора, а работают они в цепи попарно. За счет высокой частоты на катоде, диоды припаиваются очень редко.

Схема безпомехового регулятора

Простой беспомеховый регулятор мощности на симисторе, как правило, применяется на устройствах с напряжением свыше 200 В. В данном случае микросхемы используются двухканальные. Система диодов устанавливается рядом с конденсаторами. Переменные транзисторы в цепи не используются. Максимальное сопротивление конденсатор обязан выдерживать до 3 Ом. Непосредственно регулирование мощности устройства осуществляется при помощи приемника.

Уровень коэффициента заполнения импульсов при этом изменяется. Конденсаторы в системе пропускают через себя только постоянный ток. Частота тактового транзистора зависит от коэффициента деления счетчика. Микроконтроллеры в системе используются для подавления помех. Частота импульсов на входе зависит исключительно от предельного регистра.

Регуляторы с симисторами «ТС80»

Простой регулятор мощности на симисторе «ТС80» способен похвастаться хорошей теплопроводимостью. Непосредственно процесс преобразования осуществляется в трансформаторе. Предельная частота при этом зависит только от напряжения в сети. В целом регуляторы с симисторами такого типа отличаются повышенной надежностью, и проработать они способны долгое время. Однако недостатки у них также имеются.

В первую очередь следует отметить малый уровень стабилизации. Связано это с большой нагрузкой, которая оказывается на тиристор. Чтобы справиться со стабильностью тока, в некоторых случаях применяют специальные фильтры. Однако для бытового оборудования это не помогает. Таким образом, использовать регуляторы такого типа лучше всего на приемниках и прочих низкочастотных устройствах.

Модели с симисторами «ТС 125»

Регулятор мощности на симисторе «ТС 125» используется для мощных блоков питания. Сопротивление он способен максимум выдержать до 4 Ом. В таком случае проводимость тепла находится на высокой отметке. Дополнительно следует учитывать, что симисторы данного типа оборудуются индикаторами. Данные устройства предназначены для борьбы с электромагнитными помехами.

В некоторых случаях система индикации устанавливается активная. Это предполагает использование низкочастотного контроллера. Данный элемент в системе работает на пару с ограничителями. Пропускают оно через себя только переменный ток. В случае отрицательной полярности, в работу включаются конденсаторы. Для перехода на сетевое напряжение имеется ряд транзисторов.

Дистанционные устройства для регулирования

Дистанционный регулятор мощности на симисторе в обязательном порядке оснащается контроллером. Диоды в системе устанавливаются только аналогового типа. Микросхема для нормальной работы конденсаторов требуется трехканальная. Резисторов, как правило, необходимо только три. Один из них нужен для передачи и стабилизации сигнала от трансформатора. Остальные два резистора устанавливаются напротив конденсаторов. В этом случае амплитуда помех значительно снижается и это следует учитывать.

Дополнительно в регуляторах имеются преобразователи. Номинальную нагрузку указанные элементы выдерживают на уровне 5 А. Переменные резисторы в цепи применяются довольно редко. Связано это с тем, что источники питания имеются высоковольтные. Системы фильтрации устанавливаются исключительно перед трансформатором. В данном случае коэффициент точности будет максимальным.

Регуляторы с плавным пуском

Для плавного пуска в регулятор мощности на симисторе вставляют специальный блок. Его основной задачей является двойное интегрирование. Происходит это по определению предельного значения полярности. Система индикации в регуляторах присутствует довольно редко. Использоваться такие устройства могут при температурах от -20 до +30 градусов. Источником питания системы может быть блок мощностью до 10 В. Чувствительность устройства зависит исключительно от типов резисторов. Если в системе применять аналоговые элементы, то преобразование тока происходит значительно быстрее.

Синфазное напряжение регулятором способно поддерживаться на уровне 5 В. Конденсаторы в устройстве устанавливаются с предельным сопротивлением 6 Ом. В данном случае их емкость минимум должна составлять 2 пФ. Все это позволит значительно стабилизировать напряжение на выходе. Диоды в регуляторе припаиваются малой мощности. Нагрузку максимум они должны быть готовы выдерживать на уровне 5 А.

Схемы регуляторов для электроплитки

Для таких приборов как электроплитка, резисторы требуются токоограничительные. Стабилитрон в системе используется только один. Транзисторов в приборе может находиться до трех единиц. В данном случае многое зависит от типа блока питания. Если предельное напряжение составляет менее 30 В, то в начале цепи требуется только один транзистор. Сопротивление он должен быть способным выдерживать на уровне 5 Ом. Симистор в системе устанавливается между двумя конденсаторами. На первичную обмотку ток подается только после того, как пройдет через трансформатор.

Тиристорный регулятор мощности. Изготовление регулятора мощности на симисторе своими руками

Устройства, позволяющие управлять работой электрических приборов, подстраивая их под оптимальные характеристики для пользователя, прочно вошли в обиход. Одним из таких приспособлений является регулятор мощности. Применение таких регуляторов востребовано при использовании электронагревательных и осветительных приборов и в устройствах с двигателями. Схемотехника регуляторов разнообразна, поэтому порой бывает затруднительно подобрать себе оптимальный вариант.

Первые разработки устройств, изменяющие подводимую к нагрузке мощность, были основаны на законе Ома: электрическая мощность равняется произведению тока на напряжение или произведению сопротивления на ток в квадрате. На этом принципе и сконструирован прибор, получивший название — реостат. Он располагается как последовательно, так и параллельно подключённой нагрузке. Изменяя его сопротивление, регулируется и мощность.

Ток, поступая на реостат, разделяется между ним и нагрузкой. При последовательном включении контролируются сила тока и напряжение, а при параллельном — только значение разности потенциалов. В зависимости от материала, из которого изготовлено сопротивление, реостаты могут быть:

Согласно закону сохранения энергии, забранная электрическая энергия не может просто исчезнуть, поэтому в резисторах мощность преобразуется в теплоту, и при большом её значении должна от них отводиться. Для обеспечения отвода используется охлаждение, которое выполняется с помощью обдува или погружением реостата в масло.

Реостат — довольно универсальное приспособление . Единственный, но существенный его минус — это выделение тепла, что не позволяет выполнить устройство с небольшими размерами при необходимости пропускать через него мощность большой величины. Управляя силой тока и напряжения, реостат часто используется в маломощных линиях бытовых приборов. Например, в аудиоаппаратуре для регулировки громкости. Выполнить такой регулятор тока своими руками совсем несложно, в большей мере это касается проволочного реостата.

Для его изготовления понадобится константовая или нихромовая проволока, которая наматывается на оправку. Регулирование электрической мощности происходит путём изменения длины проволоки.

Виды современных устройств

Развитие полупроводниковой техники позволило осуществить управление мощностью, используя радиоэлементы с коэффициентом полезного действия от восьмидесяти процентов. Это дало возможность их комфортно применить в сети с напряжением 220 вольт, не требуя при этом больших систем охлаждения. А появление интегральных микросхем и вовсе позволило достичь миниатюрных размеров всего регулятора в целом.

На сегодняшний момент производство выпускает следующие типы приборов:

При этом регулировка происходит независимо от формы входного сигнала. По своему виду расположения приборы управления разделяются на портативные и стационарные. Они могут выполняться как в независимом корпусе, так и интегрироваться в аппаратуру. К основным параметрам, характеризующим регуляторы электрической энергии, относят:

• плавность регулировки;
• рабочую и пиковую подводимую мощность;
• диапазон входного рабочего сигнала;

Таким образом, современный регулятор электрической мощности представляет собой электронную схему, использование которой позволяет контролировать количество энергии, пропускаемой через него.

Тиристорный прибор управления

Принцип действия такого прибора не отличается особой сложностью. В основном тиристорный преобразователь используется для управления устройствами малой мощности. Типовая схема тиристорного регулятора мощности состоит непосредственно из самого тиристора, биполярных транзисторов и резисторов, устанавливающих их рабочую точку, и конденсатора.

Транзисторы, работая в ключевом режиме, формируют импульсный сигнал. Как только значение напряжения на конденсаторе сравнивается с рабочим, транзисторы открываются. Сигнал подаётся на управляющий вывод тиристора, открывая и его. Конденсатор разряжается и ключ запирается. Так повторяется в цикле. Чем больше задержка, тем в нагрузку поступает меньше мощности.

Преимущества такого типа регулятора в том, что он не требует настройки, а недостаток в чрезмерном нагреве. Для борьбы с перегревом тиристора используется активная или пассивная система охлаждения.

Используется такого типа регулятор для преобразования мощности, подающейся как к бытовым приборам (паяльник, электронагреватель, спиральная лампа), так и к промышленным (плавный запуск мощных силовых установок). Схемы включения могут быть однофазными и трёхфазными. Наиболее применяемые: ку202н, ВТ151, 10RIA40M.

Симисторный преобразователь мощности

Симистор — полупроводниковый прибор, предназначенный для использования в цепи переменного тока. Отличительной чертой прибора является то, что его выводы не имеют разделения на анод и катод. В отличие от тиристора, пропускающего ток только в одну сторону, симистор проводит ток в обоих направлениях . Именно поэтому он используется в сетях переменного тока.

Важное отличие симисторных схем от тиристорных состоит в том, что нет необходимости в выпрямительном устройстве. Принцип действия основан на фазном управлении, то есть на изменении момента открытия симистора относительно перехода переменного напряжения через ноль. Такое устройство позволяет управлять нагревателями, лампами накаливания, оборотами электродвигателя. Сигнал на выходе симистора имеет пилообразную форму с управляемой длительностью импульса.

Самостоятельное изготовление такого вида приборов проще, чем тиристорного. Широкую популярность получили симисторы средней мощности типа: BT137–600E, MAC97A6, MCR 22−6. Схема регулятора мощности на симисторе с использованием таких элементов отличается простотой изготовления и отсутствия необходимости в настройке.

Фазовый способ трансформации

Сам по себе диммер имеет широкую область применения. Одним из вариантов его использования является регулировка интенсивности освещения. Электрическая схема прибора чаще всего реализуется на специализированных микроконтроллерах, использующих в своей работе встроенную электронную схему понижения напряжения. Из-за этого диммеры способны плавно изменять мощность, но чувствительны к помехам.

Фазовые регуляторы мощности не стабилизируются с помощью стабилитронов, а в качестве стабилизатора используют попарно работающие тиристоры. Основа их работы лежит в изменении угла открывания ключевого тиристора, в результате чего на нагрузку поступают сигналы с отрезанной начальной частью полупериода, снижая действующую величину напряжения. К недостаткам диммеров относят высокий коэффициент пульсаций и низкий коэффициент мощности выходного сигнала.

Наибольшей популярностью среди радиолюбителей пользуются схемы, предназначенные для управления яркостью светильника и изменения мощности паяльника. Такие схемы просты для повторения и могут собираться без использования печатных плат простым навесным монтажом.

Схемы, выполненные самостоятельно, ничем не уступают по работоспособности заводским, так как не требуют настроек и при исправных радиодеталях сразу готовы к использованию. В случае отсутствия возможности или желания изготовить прибор своими руками с «нуля», можно приобрести наборы для самостоятельного изготовления. Такие комплекты содержат все необходимые радиоэлементы, печатную плату и схему с инструкцией по сборке.

Доминирующая схема

Такой прибор проще всего собрать на тиристоре. Работа схемы основана на способности открывания тиристора при прохождении входной синусоиды через ноль, в результате чего сигнал обрезается, и величина напряжения на нагрузке изменяется.

Схема для повторения тиристорного регулятора мощности построена на использовании тиристора VS1, в качестве которого используется КУ202Н. Это радиоэлемент изготавливается из кремния и имеет структуру p-n-p типа. Применяется в качестве симметричного переключателя сигналов средней мощности и коммутации силовых цепей на переменном токе.

При подаче напряжения 220в входной сигнал выпрямляется и поступает на конденсатор C1. Как только значение падения напряжения на C1 сравняется с величиной разности потенциалов, в точке между сопротивлениями R3 и R4 биполярные транзисторы VT1 и VT2 открываются. Уровень напряжения ограничивается стабилитроном VD1. Сигнал поступает на управляющий вывод КУ202Н, а конденсатор C1 разряжается. При возникновении сигнала на управляющем выводе тиристор отпирается. Как только конденсатор разрядится, VT1 и VT2 закрываются, соответственно запирается и тиристор. При следующем полупериоде входного сигнала всё повторяется вновь.

В качестве транзисторов используются КТ814 и КТ815. Время разряда регулируется с помощью R5 и мощность тоже. Стабилитрон используется с напряжением стабилизации от 7 до 14 вольт.

Такой регулятор возможно использовать не только как диммер, но и для управления мощностью коллекторного двигателя. Доминирующая схема может работать при токах до 10 ампер, эта величина напрямую зависит от характеристик используемого тиристора, при этом он обязательно устанавливается на радиатор.

Контроллер нагрева паяльника

Управление мощностью паяльника не только положительно сказывается на сроке его службы, предотвращая жало и внутренние его элементы от перегревания, но и позволяет выпаивать радиоэлементы, критичные к температуре устройства.

Приборы для контроля температуры паяльника выпускаются давно. Одним из его видов был отечественный прибор, выпускающийся под названием «Добавочное устройство для электропаяльника типа П223». Он позволял подключать низковольтный паяльник к сети 220В.

Проще всего выполняется регулятор для паяльника с применением симистора КУ208Г .

Силовые контакты подключаются последовательно к нагрузке. Поэтому ток, протекающий через симистор, совпадает с током нагрузки. Для управления ключевым режимом применяется динистор VS2. Конденсатор C1 заряжается через резисторы: R1 и R2. Индикация работы организовывается под средством VD1 и светодиода LED. Из-за того, что для изменения напряжения на конденсаторе требуется время, образуется сдвиг фаз между сетевым и конденсаторным напряжением. Изменяя величину сопротивления R2, регулируется величина фазового сдвига. Чем дольше конденсатор заряжается, тем меньше находится в открытом состоянии симистор, а значит и значение мощности ниже.

Такой регулятор рассчитан на подключение нагрузки с мощностью до 300 ватт. При использовании паяльника с мощностью более 100 ватт симистор следует устанавливать на радиатор. Изготовленная плата с лёгкостью помещается на текстолите размером 25х30 мм и свободно размещается во внутренней сетевой розетке.

(Вариант 1)

В симисторных регуляторах мощности, работающих по принципу пропускания через нагрузку определенного числа полупериодов тока в единицу времени, должно выполняться условие четности их числа. Во многих известных радиолюбительских (и не только) конструкциях оно нарушается. Вниманию читателей предлагается регулятор, свободный от этого недостатка. Его схема изображена на рис. 1.

Здесь имеются узел питания, генератор импульсов регулируемой скважности и формирователь импульсов, управляющих симистором. Узел питания выполнен по классической схеме: токоограничивающие резистор R2 и конденсатор С1, выпрямитель на диодах VD3, VD4, стабилитрон VD5, сглаживающий конденсатор СЗ. Частота импульсов генератора, собранного на элементах DD1.1, DD1.2 и DD1.4, зависит от емкости конденсатора С2 и сопротивления между крайними выводами переменного резистора R1. Этим же резистором регулируют скважность импульсов. Элемент DD1.3 служит формирователем импульсов с частотой сетевого напряжения, поступающего на его вывод 1 через делитель из резисторов R3 и R4, причем каждый импульс начинается, вблизи перехода мгновенного значения сетевого напряжения через ноль. С выхода элемента DD1.3 эти импульсы через ограничительные резисторы R5 и R6 поступают на базы транзисторов VT1, VT2. Усиленные транзисторами импульсы управления через разделительный конденсатор С4 приходят на управляющий электрод симистора VS1. Здесь их полярность соответствует знаку сетевого напряжения, приложенного в этот момент к выв. 2 симистора. Благодаря тому, что элементы DD1.1 и DD1.2, DD1.3 и DD1.4 образуют два триггера, уровень на выходе элемента DD1.4, соединенном с выводом 2 элемента DD1.3, сменяется на противоположный только в отрицательном полупериоде сетевого напряжения. Предположим, триггер на элементах DD1.3, DD1.4 находится в состоянии с низким уровнем на выходе элемента DD1.3 и высоким на выходе элемента DD1.4. Для изменения этого состояния необходимо, чтобы высокий уровень на выходе элемента DD1.2, соединенном с выводом 6 элемента DD1.4, стал низким. А это может произойти только в отрицательном полупериоде сетевого напряжения, поступающего на вывод 13 элемента DD1.1, независимо от момента установки высокого уровня на выводе 8 элемента DD1.2. Формирование управляющего импульса начинается с приходом положительного полупериода сетевого напряжения на вывод 1 элемента DD1.3. В некоторый момент в результате перезарядки конденсатора С2 высокий уровень на выводе 8 элемента DD1.2 сменится низким, что установит на выходе элемента высокий уровень напряжения. Теперь высокий уровень на выходе элемента DD1.4 тоже может смениться низким, но только в отрицательный полупериод напряжения, поступающего на вывод 1 элемента DD1.3. Следовательно, рабочий цикл формирователя управляющих импульсов закончится в конце отрицательного полупериода сетевого напряжения, а общее число полупериодов напряжения, приложенного к нагрузке, будет четным. Основная часть деталей устройства смонтирована на плате с односторонней печатью, чертеж которой показан на рис. 2.

Диоды VD1 и VD2 припаяны непосредственно к выводам переменного резистора R1, а резистор R7 — к выводам симистора VS1. Симистор снабжен ребристым теплоотводом заводского изготовления с площадью теплоотводящей поверхности около 400 см2. Использованы постоянные резисторы МЛТ, переменный резистор R1 — СПЗ-4аМ. Его можно заменить другим такого же или большего сопротивления. Номиналы резисторов R3 и R4 должны быть одинаковыми. Конденсаторы С1, С2 — К73-17. Если требуется повышенная надежность, то оксидный конденсатор С4 можно заменить пленочным, например, К73-17 2,2…4,7 мкФ на 63 В, но размеры печатной платы придется увеличить.
Вместо диодов КД521А подойдут и другие маломощные кремниевые, а стабилитрон Д814В заменит любой более современный с напряжением стабилизации 9 В. Замена транзисторов КТ3102В, КТ3107Г — другие маломощные кремниевые соответствующей структуры. Если амплитуда открывающих симистор VS1 импульсов тока окажется недостаточной, сопротивление резисторов R5 и R6 уменьшать нельзя. Лучше подобрать транзисторы с возможно большим коэффициентом передачи тока при напряжении между коллектором и эмиттером 1 В. У VT1 он должен быть 150…250, у VT2 — 250…270. По окончании монтажа можно присоединять к регулятору нагрузку сопротивлением 50…100 Ом и включать его в сеть. Параллельно нагрузке подключите вольтметр постоянного тока на 300…600 В. Если симистор устойчиво открывается в обоих полупериодах сетевого напряжения, стрелка вольтметра вообще не отклоняется от нуля либо немного колеблется вокруг него. Если же стрелка вольтметра отклоняется лишь в одну сторону, значит, симистор открывается только в полупериодах одного знака. Направление отклонения стрелки соответствует той полярности приложенного к симистору напряжения, при которой он остается закрытым. Обычно правильной работы симистора удается добиться установкой транзистора VT2 с большим значением коэффициента передачи тока.

Симисторный регулятор мощности.
(Вариант 2)

Предлагаемый симисторный регулятор мощности (см. рис.) можно использовать для регулирования активной мощности нагревательных приборов (паяльника, электрической печки, плиты и пр.). Для изменения яркости осветительных приборов его использовать не рекомендуется, т.к. они будут сильно мигать. Особенностью регулятора является коммутация симистора в моменты перехода сетевого напряжения через ноль, поэтому он не создает сетевых помех Мощность регулируется изменением числа полупериодов сетевого напряжения, поступающих в нагрузку.

Синхрогенератор выполнен на базе логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ DD1.1. Его особенностью является появление высокого уровня (логической «1») на выходе в том случае, когда входные сигналы отличаются друг от друга, и низкого уровня («О») при совладении входных сигналов. В результате этого «Г появляется на выходе DD1.1 только в моменты перехода сетевого напряжения через ноль. Генератор прямоугольных импульсов с регулируемой скважностью выполнен на логических элементах DD1.2 и DD1.3. Соединение одного из входов этих элементов с питанием превращает их в инверторы. В результате получается генератор прямоугольных импульсов. Частота импульсов приблизительно 2 Гц, а их длительность изменяется резистором R5.

На резисторе R6 и диодах VD5. VD6 выполнена схема совпадения 2И. Высокий уровень на ее выходе появляется только при совпадении двух «1» (импульса синхронизации и импульса с генератора). В результате на выходе 11 DD1.4 появляются пачки импульсов синхронизации. Элемент DD1.4 является повторителем импульсов, для чего один из его входов подключен к общей шине.
На транзисторе VT1 выполнен формирователь управляющих импульсов. Пачки коротких импульсов с его эмиттера, синхронизированные с началом полупериодов сетевого напряжения, поступают на управляющий переход симистора VS1 и открывают его. Через RH протекает ток.

Питание симисторного регулятора мощности осуществляется через цепочку R1-C1-VD2. Стабилитрон VD1 ограничивает напряжение питания на уровне 15 В. Положительные импульсы со стабилитрона VD1 через диод VD2 заряжают конденсатор СЗ.
При большой регулируемой мощности симистор VS1 необходимо установить на радиатор. Тогда симистор типа КУ208Г позволяет коммутировать мощность до 1 кВт. Размеры радиатора можно приближенно прикинуть из расчета, что на 1 Вт рассеиваемой мощности необходимо около 10 см2 эффективной поверхности радиатора (сам корпус симистора рассеивает 10 Вт мощности). Для большей мощности необходим более мощный симистор, например, ТС2-25-6. Он позволяет коммутировать ток 25 А. Симистор выбирается с допустимым обратным напряжением не ниже 600 В. Симистор желательно защитить варистором, включенным параллельно, например, СН-1-1-560. Диоды VD2.. .VD6 можно применять в схеме любые, например. КД522Б или КД510А Стабилитрон — любой маломощный на напряжение 14.. .15 В. Подойдет Д814Д.

Симисторный регулятор мощности размещен на печатной плате из одностороннего стеклотекстолита размерами 68×38 мм.

Простой регулятор мощности.

Регулятор мощности до 1 кВт (0%-100%).
Схема собиралась не раз, работает без наладки и других проблем. Естественно диоды и тиристор на радиатор при мощности более 300 ватт. Если меньше, то хватает самих корпусов деталей для охлаждения.
Изначально в схеме применялись транзисторы типа МП38 и МП41.

Предлагаемая ниже схема позволит снизить мощность любого нагревательного электроприбора. Схема достаточно проста и доступна даже начинающему радиолюбителю. Для управления более мощной нагрузкой тиристоры необходимо поставить на радиатор (150 см2 и более). Для устранения помех, создаваемых регулятором, желательно на входе поставить дроссель.

На схеме — родителе, был установлен симистор КУ208Г, и меня он не устроил из за малой мощности коммутации. Покопавшись нашел импортные симисторы BTA16-600. Максимальное напряжение коммутации которого равен 600 вольт пр токе 16А!!!
Все резисторы МЛТ 0,125;
R4 — СП3-4аМ;
Конденсатор составлен из двух (включенных параллельно) по 1 микрофараду 250 вольт, типа — К73-17.
При данных, указанных на схеме, были достигнуты следующие результаты: Регулировка напряжения от 40 до напряжения сети.

Регулятор можно вставить в штатный корпус обогревателя.

Схема срисованная с платы регулятора пылесоса.

на кондесаторе маркировка: 1j100
Пробовал управлять ТЭНом 2 квт — никаких морганий света на той же фазе не заметил,
напряжение на ТЭНе регулируется плавно и, вроде бы, равномернно (пропорционально углу поворота резистора).
Регулируется от 0 до 218 вольт при напряжении в сети 224-228 вольт.

Регуляторы мощности получили широкое применение в повседневной жизни. Их использование очень разнообразное: от регулирования величины яркости освещения до управления оборотами различных двигателей, с их помощью можно выставлять требуемую температуру различных нагревательных приборов. Таким образом, регулировать мощность можно для нагрузки любого вида как реактивной, так и активной.

Регулятор мощности представляет собой определённую электронную схему, с помощью которой можно контролировать значение энергии, подводимой к нагрузке.

Устройства, предназначенные для управления значениями мощности, разделяют по способу регулировки:

По виду выходного сигнала:

• стабилизированные;
• не стабилизированные.

Регулировка осуществляется при питании как от постоянного, так и переменного напряжения. Управлять можно величиной напряжения или тока.

По своему виду расположения регуляторы могут быть портативными и стационарными, устанавливаться в любом положении: вертикальном, потолочном, горизонтальном, крепиться на специальную дин рейку или встраиваться. Конструктивно выполняются как на специализированных печатных платах, так и с помощью навесного монтажа.

Основными характеристиками , на которые следует обращать внимание, являются следующие параметры:

• плавность регулировки;
• рабочая и пиковая подводимая мощность;
• диапазон входного рабочего напряжения;
• диапазон задания напряжения, поступающего на нагрузку;
• условия эксплуатации.

Тиристорный регулятор мощности

Схема и принцип работы такого устройства не отличается особой сложностью. Основное назначение тиристорного преобразователя — управление устройствами с малой мощностью, но в редких случаях и большой. В основе работы лежит использование задержки включения тиристорного ключа на полупериоде переменного тока. Главным компонентом такой схемы является тиристор, работающий в режиме ключа. При появлении разности потенциалов на управляющем контакте он открывается. Чем больше задержка при включении, тем меньше мощности поступает в нагрузку.

Простейшая схема, кроме тиристора, содержит два биполярных транзистора, два резистора, задающих рабочую точку, и конденсатор. Транзисторы, работая в режиме ключа, формируют управляющий сигнал. Как только разность потенциалов на конденсаторе достигает значения, равному рабочему, то транзисторы открываются, и подаётся сигнал на управляющий контакт. Конденсатор начинает разряжаться до следующего полупериода.

Преимущества этого типа регулятора в том, что он не требует настройки, а недостаток в чрезмерном нагреве. Для борьбы с перегревом используется как активная, так и пассивная система охлаждения.

Применяется тиристорный регулятор для управления мощностью бытовых (паяльники, электронагреватели, лампы накаливания и т. д.) и производственных приборов (плавный запуск мощных силовых установок). Агрегат может быть однофазным и трёхфазным.

Изготовление устройства самостоятельно

Если есть необходимость использовать тиристорный регулятор мощности, можно своими руками сделать прибор неплохого качества. Для этого нужно в специализированной точке продаж приобрести набор, содержащий подробную схему с описанием принципа сборки и работы. Или можно использовать любую схему из интернета или литературы и спаять устройство самостоятельно.

В качестве тиристоров можно использовать любой тип, например, отечественный КУ202Н или импортный bt151, в зависимости от необходимой мощности. Кроме тиристора, значение последней будет также зависеть от параметров , применяемого в схеме. Регулировка мощности осуществляется с помощью переменного резистора. Если нет возможности или желания изготовить печатную плату, можно собрать прибор с помощью навесного монтажа. При этом необходимо тщательно заизолировать все места соединений во избежание короткого замыкания.

Симистор является полупроводниковым элементом, предназначенным для использования в цепях переменного тока. Отличительной чертой прибора является то, что его выводы не имеют разделения на анод и катод. В отличие от тиристора, проводящего ток только в одну сторону, симистор проводит ток в обоих направлениях. Именно из-за этой способности симистор и применяется в сетях переменного тока.

Мощность регулируется в этом случае путём изменения количества полупериодов напряжения, которые действуют на нагрузку. Главное отличие от тиристорных схем в том, что здесь не используется выпрямительное устройство. Работа схемы основана на принципе фазного управления, то есть на изменении момента открытия симистора относительно перехода сетевого напряжения через ноль.

Этот прибор используется для управления нагревательными элементами, лампами накаливания, оборотами двигателя. Сигнал на выходе устройства имеет пилообразную форму с управляемой длительностью импульса.

Самостоятельное изготовление прибора даже проще, чем изготовление тиристорного регулятора. Широкую популярность получили симисторы средней мощности типа BT137−600E или MAC97A6. Схема регулятора мощности на симисторе с использованием этих элементов отличается простотой изготовления.

Фазовый регулятор

Фазовое регулирование используется для плавного запуска двигателей различного типа или управления током при заряде аккумулятора. Один из видов таких приборов является диммер.

Основа работы лежит в изменении угла открытия ключевого тиристора, в результате чего на нагрузку поступают сигналы с отрезанной начальной частью полупериода, снижается действующая величина напряжения.

Достоинство такого типа регулирования — низкая стоимость ввиду применения недорогих радиодеталей. А вот основной недостаток — значимый коэффициент пульсаций и низкий коэффициент мощности выходного сигнала.

Нередко в конструкции такого вида регуляторов используются микросхемы низкочастотного типа. Благодаря этому регулятор способен быстро изменять мощность. Фазовые регуляторы редко стабилизируют с помощью стабилитронов, обычно роль стабилизатора выполняют попарно работающие тиристоры.

Регулятор мощности для паяльника своими руками

Рассмотрим пример изготовления регулятора тока своими руками. Например, будем регулировать мощность паяльника. Регулирование в таком устройстве позволяет не перегревать место пайки и способно защищать жало паяльника от выгорания.

Такого типа устройства выпускаются достаточно давно. Одним из видов его был отечественный прибор, носящий название «Добавочное устройство для электропаяльника типа П223». Он позволял использовать низковольтный паяльник напряжением 36 вольт, питаемый от сети 220 В.

Регулятор на симисторе КУ208Г

Схема прибора довольно интересная и простая в реализации. Отличительной её особенностью является использование неоновой лампочки.

Конденсатор, величиной порядка 0,1 мкФ, предназначен для генерации пилообразного импульса и защиты схемы управления от помех. Резисторы применяются для ограничения тока, а с помощью переменного резистора ток регулируется, его величина составляет около 220 кОм. Неоновая лампочка позволяет выполнять линейное управление и одновременно является индикатором. По интенсивности её яркости можно контролировать регулировку.

Недостатком такой схемы будет слабая информированность о мощности паяльника. Для наглядного отображения значений выставленного значения, при достаточном уровне радиоподготовки, можно применить микроконтроллер, например, pic16f628a. На нем также возможно будет выполнить электронную регулировку мощности, отказавшись от переменного резистора.

Регулировка на интегральном стабилизаторе

Ещё одним способом управления мощностью является применение интегральных стабилизаторов. Используя такое устройство, очень легко изготовить диммер для 12 вольтового регулятора напряжения. Такое устройство простое в сборке и обладает встроенной защитой, может использоваться как для подключения паяльника на 12 В, так и светодиодной ленты. Обычно переменный резистор подключается к входу управляющего электрода микросхемы. Недостаток — сильный нагрев стабилизирующей микросхемы.

Переменное напряжение сети 220 В понижается через трансформатор до 16−18 вольт. Далее через диодный мост и сглаживающий конденсатор выпрямленное значение поступает на вход линейного стабилизатора. С помощью переменного резистора посредством изменения рабочей характеристики микросхемы выставляется требуемое напряжение на выходе. Такое напряжение будет стабилизированным и для нашего случая составит 12 вольт.

При самостоятельном изготовлении приборов соблюдайте осторожность и помните про технику безопасности при работе с сетью переменного тока 220 В. Как правило, верно выполненный регулятор из исправных деталей не требует настройки и сразу начинает работать.

Приборы, которые работают на потреблении электрического тока, можно настраивать. Для этого существуют специальные регуляторы. Сегодня всё большую популярность набирает симисторный подтип. Его существенным отличием стало двухстороннее действие. Благодаря тому, что в приборе есть анод и катод, в процессе их передвижения появляется возможность изменять направления тока.

Не стоит думать, то этот элемент можно заменить контакторами, пускателями или реле. Именно симисторы отличаются долговечностью, детали на приборе практически не изнашиваются. Основным положительным моментом от использования симистора, стало полное отсутствие искры в электрических приборах. Были проанализированы схемы, в которых использовались симисторы двунаправленные, их стоимость была значительно меньше, чем те, которые базировались на транзисторах и микросхемах .

Плюсы и минусы использования симисторов

Среди основных преимуществ можно назвать следующие:

• минимальная стоимость прибора;
• длительный срок эксплуатации;
• возможность избежать механических контактов.

Есть и недостатки:

• чтобы не произошло перегрева прибора, необходимо обязательно устанавливать радиатор;
• симистор очень чувствителен к переходным процессам;
• нет возможности использовать на больших частотах;
• реагирует на посторонние помехи и шумы.

Особенности применения в электроприборах

Учитывая те показатели, которыми обладает симистор, его активно используют в работе приборов бытовой техники, таких как:

• осветительные приборы, которые можно регулировать;
• бытовые строительные электроинструменты;
• нагревательные приборы;
• приборы с наличием компрессора;
• стиральные машины , пылесосы, вентиляторы, фены.

Как сделать регулятор мощности своими руками

Сегодня есть возможность установки простых диммеров в электрические приборы. Рассмотрим несколько вариантов схем по установке симисторов.

Для паяльника

Для этого прибора есть возможность собрать устройство настройки мощности до 100 Вт, необходимо всего несколько деталей. Именно с помощью него можно контролировать температуру жала паяльника, яркость настольной лампы, скорость вращения вентилятора. Сам регулятор можно собрать на основе симистора ВТА 16600. Его отличительными чертами станет то, что в цепи управляющего электрода симистора будет находить неоновая лампа.

Если вы решите использовать именно такой вид, то необходимо правильно выбрать неоновую лампу, она должна иметь минимальные показатели напряжения пробоя. Это очень важно, так как именно этот показатель и будет влиять на плавность регулировки мощности лампы или паяльника. Если устанавливать стартер в светильник, здесь можно неоновую лампочку не применять.

Варианты схем

Схемы диммера являются сами простыми. В качестве диодного моста используются диоды Д226, обязательно включаются тиристор КУ202Н, который имеет свою цепь управления. Если вы хотите иметь до 9 фиксированных положений регулировки, то нужно немного усложнить схему и добавить элемент логики – счётчик К561ИЕ8. Здесь также регулировать нагрузку будет тиристор. В схеме после установки диодного моста будет находиться обычный параметрический стабилизатор, который будет подавать питание на микросхему. Необходимо правильно для такой схемы подобрать диоды, их мощность должна равняться нагрузке, которую будет настраивать аппарат.

Существует ещё один вариант составления схемы для регулировки мощности пальника. В самой схеме нет ничего сложного, никаких дорогих или дефицитных деталей. С помощью установки светодиода можно контролировать включение и выключение прибора. Допустимые параметры выходного напряжения варьируются в пределах от 130 до 220 вольт. Для всех приборов можно использовать специальный индикатор напряжения. Его можно взять из старых моделей магнитофонов. Для того чтобы усовершенствовать такую головку, можно добавить светодиод. Он покажет включение и выключение прибора и будет подсвечивать шкалу мощности.

Не стоит забывать, что для такого прибора должен быть подобран правильный корпус. Его можно изготовить из обычного пластика, так как его удобно и легко резать, гнуть, обрабатывать, склеивать. Из куска пластика необходимо вырезать заготовку, зачистить края, и с помощью клея собрать коробку. В неё вкладывается собранный диммер. Когда собран сам прибор регулирования мощности, то его необходимо проверить перед введением в эксплуатацию.

Для проверки можно использовать обычный паяльник или мультиметр. Эти проборы достаточно подключить к выходу схемы, и постепенно вращать ручку регулятора. Это даст возможность определить плавность изменения выходного напряжения. Если в устройстве вы установили светодиод, то по его яркости свечения можно определить уменьшение или увеличение выходного напряжения.

Настройка устройства

Существуют схемы регулировки мощности, при нагрузке до 500 Вт или при переменном токе в 220 В. Это могут быть домашние вентиляторы, электродрели. Здесь нужно использовать устройства широкого диапазона, большой мощности. Симисторный регулятор будет использоваться в качестве фазового управления. Основным назначением прибора будет изменение момента включения симистора относительно перехода сетевого напряжения через ноль.

Изначально, в периоде положительного полупериода симистор закрыт. Как только начнёт увеличиваться напряжение, конденсатор заряжается и делится в двух направлениях. По мере увеличения сетевого напряжения, напряжение на конденсате отстаёт на величину, суммарного сопротивления делителя и ёмкости. Конденсатор будет заряжаться до момента получения напряжения около 32 В. В этот момент происходит открытие динистора, а с ним и симистора. Тогда начнёт поступать равный суммарному сопротивлению симистора и нагрузки. Симистор будет открыт на весь полупериод. Таким образом, происходит регулировка мощности напряжения.

Собрать симисторный регулятор мощности достаточно просто, даже не обладая специальными знаниями. Гораздо сложнее чётко усвоить правила его эксплуатации. Чрезвычайно важно, чтобы вышеизложенные нюансы строго соблюдались. В ином случае, собственноручная конструкция не будет функционировать качественно и может принести проблемы, связанные с целостностью и эффективной эксплуатацией электроприборов.

Видео: изготовление симисторного диммера

Сегодня я вам расскажу об очень полезной схеме, которая пригодится как в лаборатории, так и в хозяйстве. Устройство, о котором пойдет речь, называется симисторный регулятор мощности. Регулятор можно применить для плавной регулировки яркостью освещения, температуры паяльника, оборотами электродвигателя (переменного тока). Мой вариант применения регулятора интересней, я плавно регулирую температуру нагрева тэна мощностью 1кВт в самогонном аппарате. Да-да, я занимаюсь этим благородным делом.

Схема имеет минимум элементов и заводится сразу. Мощность нагрузки для симисторного регулятора определяется током симистора. Симистор BTA12-600 рассчитан на ток 12 Ампер и напряжение 600 Вольт. Симистор нужно выбирать с запасом по току, я выбрал двукратный запас. Например, симистор BTA12-600 с оптимальным охлаждением может в штатном режиме пропускать через себя ток 8 Ампер. Если нужен регулятор мощнее, используйте симистор BTA16-600 или BTA24-600.

Рабочая температура кристалла симистора от -40 до +125 градусов Цельсия. Необходимо сделать хорошее охлаждение. У меня нагрузка 1кВт, соответственно ток нагрузки около 5А, радиатор площадью 200см кв. греется от 85 до90 градусов Цельсия при длительной работе (до 6ч). Планирую увеличить рабочую площадь радиатора, чтобы повысить надежность устройства.

Симистор имеет управляющий вывод и два вывода, через которые проходит ток нагрузки. Эти два вывода можно менять местами ничего страшного не случиться.

Для безопасности (чтобы не щелкнуло током), симистор необходимо устанавливать на радиатор через диэлектрическую прокладку (полимерную или слюдяную) и диэлектрическую втулку.

Компоненты.

Резистор 4.7кОм мощностью 0,25Вт. Динистор с маркировкой DB3 , полярности не имеет, впаивать любой стороной. Конденсатор пленочный на 100нФ 400В полярности не имеет.

Светодиод любого цвета диаметром 3мм, обратное напряжение 5В, ток 25мА. Короче любой светодиод 3мм. Светодиод дает индикацию нагрузки, не пугайтесь, если при первом включении (естественно без нагрузки) он светиться не будет.

Первое включение необходимо производить кратковременно без нагрузки. Если все нормально, никакие элементы не греются, ничего не щелкнуло, тогда включаем без нагрузки на 15 секунд. Далее цепляем лампу напряжением 220В и мощностью 60-200Вт, крутим ручку переменного резистора и наслаждаемся работой.

Для защиты я установил в разрыв сетевого провода (220В) предохранитель на 12А.

Собранный нами регулятор мощности на симисторе BTA12-600 можно применить для регулировки температуры паяльника (регулируя мощность), тем самым получив паяльную станцию для вашей мастерской.

Регулятор мощности с фазовым управлением симистором на микроконтроллере PIC16F84A — Регуляторы мощности — Источники питания

Регулятор предназначен для плавного управления мощностью активной нагрузки, питающейся от сети переменного тока 220 вольт частотой 50 Гц. Мощность нагрузки зависит от типа применяемого симистора. В основу метода управления положен принцип фазового регулирования момента включения симистора, включенного последовательно с нагрузкой. 

Фото регулятора представлены на риснках :

В момент включения мощность на нагрузке нарастает плавно, что удобно, если регулятор будет использоваться для регулирования яркости лампы освещения. Вообще область применения регулятора самая широкая. 

Основным элементом   регулятора является микроконтроллер PIC16F84A. По входу RB0 микроконтроллера организовано прерывание в момент перехода сетевого напряжения через ноль. Перепад на этом выводе формирует узел на оптопаре U1 (АОУ110Б). От момента прерывания программно организована задержка включения симистора, которая меняется в определённых пределах. На светодиодном индикаторе это выглядит как регулирование мощности от 0 до 99%. 

Схема регулятора мощности представлена на рисунке : 

Погрешность соответствия показаний индикатора и действительной мощности подводимой к нагрузке вполне достаточная для применения регулятора для бытовых целей. Кнопки  S1  и  S2 служат для увеличения и уменьшения мощности соответственно. В подпрограмме опроса кнопок организовано несколько режимов, удобных в пользовании, при однократном нажатии изменение на единицу значения, при долгом нажатии быстрое изменение и очень быстрое.
     Узел управления симистором состоит из элементов U2, VD3, R5, стандартное схемное решение, оптотиристор U2 (АОУ103В) обеспечивает гальваническую развязку и с помощью диодного моста VD3 (W08) управление симистором VS1.  
     Схема питается от сети через трансформатор T1. Далее напряжение выпрямляется диодным мостом VD2, часть напряжения поступает на оптопару  U1, для формирования перепада перехода сетевого напряжения через ноль, остальная часть через диод VD1 на микросхему стабилизатора IC1, которая стабилизирует напряжение до 5 вольт. Элементы С1, С2, С7 служат для сглаживания пульсаций сетевого напряжения.
АРХИВ: Скачать

ФОРУМ : ТУТ

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), 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. Монтажный провод, 9. Схема и описание.   .

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),              11. Монтажный провод, 12. Схема и описание.

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.

 

РЕГУЛИРОВКА МОЩНОСТИ

РЕГУЛИРОВКА МОЩНОСТИ

     Чаще всего регуляторы мощности устройств делают на тринисторах, используя его в качестве выходного мощного ключа. Но тринистор в цепи переменного тока неудобен тем, что требует питания через выпрямительный мост, который при большой мощности нагрузки должен быть установлен на радиатор. В этом плане для ключевого элемента более удобен симистор. Основное отличие симистора — это возможность коммутации не только постоянного, но и переменного тока, который может протекать в любом направлении — как от анода к катоду, так и в противоположную сторону.

     Для справки: симисторы при положительном напряжении на аноде могут включаться импульсами любой полярности, подаваемыми на управляющий электрод относительно катода, а при отрицательном напряжении на аноде — импульсами только отрицательной полярности. Управление симистором постоянным током требует большой мощности, а при импульсном управлении необходим формирователь, обеспечивающий короткие импульсы в момент прохождения сетевого напряжения через ноль, что снижает уровень помех по сравнению с регуляторами, в которых использован фазоимпульсный метод регулирования.

     Устройство регулировки мощности содержит симистор, узел временной (фазовой) задержки, компенсирующую цепь и источник питания. Компенсирующая цепочка R8 C2 к напряжению стабилитрона VD3 добавляет величину напряжения, пропорциональную питающему напряжению. Эта сумма является межбазовым напряжением однопереходного транзистора КТ117. Уменьшение питающего напряжения снижает напряжение питания транзистора и вызывает уменьшение временной задержки. От известной схемы симисторного регулятора мощности на BT136-600 и динисторе DB-3, эта отличается стабилизацией управляющих импульсов и соответственно большей точностью и неизменностью выходного напряжения.

     При наладке устройства регулировки мощности, надо включить его в сеть с нагрузкой через автотрансформатор, а параллельно нагрузке установить вольтметр. Меняя напряжение переменным резистором R8 на входе регулятора, добиваемся минимального напряжения на нагрузке. Трансформатор выполнен на сердечнике Ш5х6, первичная обмотка 40 витков, вторичная 50 витков ПЭЛ-0,2 – 0.3. В своём варианте устройства регулировки мощности поставил трансформатор на ферритовом кольце К20х10х6 с двумя одинаковыми обмотками по 40 витков – всё отлично заработало. Для визуального контроля напряжения (мощности) на нагрузке, поставил небольшой вольтметр переменного тока собранный из индикатора уровня записи бобинного советского магнитофона. Подключаем его естественно параллельно нагрузке. Светодиоды красного свечения показывают, что устройство регулировки мощности включено в сеть и выполняют подсветку шкалы.

     К данному регулятору можно подключать активную нагрузку мощностью до двух киловат — электроплиты, электрочайники, электрокамины, утюги и т. д., а при замене симистора на более мощный, например ТС132-50, до 10 кВт. Реальный пример использования: у соседа постоянно выбивают пробки автоматы на 16 А при эксплуатации электрочайника Тефаль 2 кВт. Замена их невозможна, так как проживает он не в своей квартире. Проблему решило данное устройство для регулировки, установленное на 80% мощности.

     Полезные доработки: при работе с индуктивной нагрузкой, параллельно симистору регулятора мощности надо включить RC цепочку для ограничения скорости нарастания анодного напряжения. Любой симисторный регулятор является источником радиопомех, поэтому регулятор мощности желательно снабдить фильтром радиопомех. Фильтр радиопомех LC представляет собой обычный Г-фильтр с катушкой и конденсатором. В качестве дросселя L используется катушка из 100 витков провода, намотанного на ферритовый стержень диаметром 8 мм и длиной 50 мм. Диаметр провода 1 мм соответствует максимальной мощности нагрузки примерно 700 Вт. Предохранитель на номинальный ток нагрузки защищает симистор от короткого замыкания в нагрузке. При настройке соблюдайте меры безопасности, так как все элементы устройства для регулировки мощности гальванически связаны с сетью 220 В.

     Вопросы и коментарии по схеме — на ФОРУМ

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, на вентилятор подается меньшая мощность, 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 в условиях высокого сопротивления или низкой скорости. Следовательно, обычные регуляторы напряжения вентилятора имеют больше потерь энергии.

Чтобы узнать больше о TRIAC, прочтите этот пост: TRIAC — основы, работа и применение

обычный регулятор напряжения

простой электронный регулятор напряжения

В связи с развитием силовой электронной техники, альтернативная конструкция регулятора вентилятора ( регулятор напряжения) может быть легко реализован 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 вентилятора за счет получения требуемого количества энергии от основного источника питания в данный момент.

Следовательно, мощность сохраняется, а не расходуется без надобности. Кратко остановимся на этой схеме регулятора напряжения и ее работе.

Электронный регулятор напряжения

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, T1 — BT136
• Однофазный потолочный вентилятор или двигатель переменного тока — 220 В, 50 Гц (диапазон ниже 200 Вт)

Подключение цепи регулятора напряжения

• Распознайте клеммы всех компонентов как положительные и отрицательные клеммы.Выберите потолочный вентилятор или любой двигатель переменного тока при условии, что он должен иметь мощность ниже 200 Вт (в соответствии со значениями выбранных компонентов).
• Возьмите плату нуля или печатную плату (PCB) и подключите схему, как показано ниже. диаграмма.
• Цепь запуска 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.
• Для распознавания клемм TRIAC и получения другой подробной информации рассмотрите технический паспорт TRIAC BT 136.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 питания 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 применение

Принципиальная схема регулятора напряжения с использованием TRIAC

Работа цепи электронного регулятора напряжения

• Перед тем, как подавать питание на В этой простой схеме 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.
• Когда 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 по замкнутому пути, образованному TRIAC.
• Изменяя потенциометр R2, можно изменять скорость, с которой будет заряжаться конденсатор, это означает, что если сопротивление меньше, конденсатор будет заряжаться быстрее, так что чем 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 в положительных, так и в 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 бесступенчатое регулирование скорости вентилятора
• Энергосбережение достигается на всех скоростях за счет минимизации потерь энергии
• Простая схема, требующая меньшего количества компонентов
• Эффективность по сравнению с резистивным типом за счет более низкого энергопотребления
• Экономичность

Упрощенная электрическая часть: регулятор скорости (TRIAC)

ТРИАК — это компонент, который эффективно основан на тиристоре.Обеспечивает переключение переменного тока для электрических систем. Как и тиристоры, ТРИАК используются во многих электрические коммутационные приложения. Они находят особое применение в схемах в диммеры, регуляторы скорости вентилятора и т. д., где они позволяют использовать обе половины цикла переменного тока. Это делает их более эффективными с точки зрения использования доступной мощности. Хотя можно использовать два тиристора вплотную друг к другу, это не всегда рентабельно для недорогих и относительно маломощных приложений. Есть возможность просмотреть работа TRIAC в виде двух тиристоров, расположенных спина к спине. TRIAC эквивалент двух тиристоров Один из недостатков из TRIAC в том, что он не переключается симметрично. Часто бывает смещение, переключение при разных напряжениях затвора для каждой половины цикла. Этот создает дополнительные гармоники, которые плохо сказываются на характеристиках ЭМС, а также обеспечивает дисбаланс в системе Чтобы улучшить переключение формы волны тока и обеспечение большей симметрии — это используйте устройство, внешнее по отношению к TRIAC, чтобы синхронизировать импульс запуска.DIAC разместил последовательно с воротами — это нормальный метод достижения этого.

DIAC и TRIAC соединены вместе

Базовая схема:

Это схема Схема простейшего диммера лампы или регулятора вентилятора. Схема построена на принцип управления мощностью с помощью симистора. Схема работает путем изменения угол стрельбы симистора. Резисторы R1, R2 и конденсатор C2 связаны с этим. Угол открытия можно изменять, изменяя значение любого из этих составные части.Здесь R1 выбран как переменный элемент. Изменяя значение R1 изменяется угол открытия симистора (т.е. сколько времени должен симистор поведение) изменения. Это напрямую изменяет мощность нагрузки, так как нагрузка приводится в движение Симистор. Импульсы запуска подаются на затвор симистора T1 с помощью Diac D1. Самая основная волна (т.е. без учета всех потерь и гармоник) показана ниже.

Форма волны, показанная ниже, демонстрирует выходное напряжение TRIAC до и после исправления.

Альфа — небесный ангел тиристеров.

На двух рисунках, показанных ниже, мы можем увидеть форму выходного сигнала, изменив огненный ангел. На первом рисунке выходная мощность составит половину входной мощности.

На втором рисунке ангел зажигания равен нулю, поэтому выходная мощность будет такой же, как и входная.

Учебное пособие по схемам для проектов

Basic Triac-SCR

by Lewis Loflin

На этой странице обсуждаются базовые симисторы и тиристоры.Симистор — это двунаправленный трехконтактный двойной тиристорный переключатель (SCR). Это устройство может переключать ток в любом направлении, подавая небольшой ток любой полярности между затвором и вторым главным контактом.

Симистор изготовлен путем объединения двух тиристоров в обратном параллельном соединении. Он используется в приложениях переменного тока, таких как регулирование яркости света, управление скоростью двигателя и т. Д. Симисторы также могут использоваться в микроконтроллере управления мощностью со схемой фазовой синхронизации.

Если кто-то не знаком с диодами и выпрямлением переменного тока, см. Следующее:

Включение / выключение диода

На рисунке выше изображен кремниевый управляемый выпрямитель (SCR) или тиристер. Это диод с «затвором». SCR не только проводит в одном направлении, как любой другой диод, но и затвор позволяет отключать и отключать саму проводимость. Когда переключатель ON нажат, SCR включается, и ток течет с отрицательного на положительный через SCR и нагрузку.После включения SCR будет оставаться включенным до тех пор, пока не будет нажат выключатель, нарушающий текущий путь.

Обратите внимание, что переключатель ON называется «нормально разомкнутым» (Н.О.) и при нажатии замыкает (замыкает) соединение. Выключатель OFF, называемый «нормально закрытым» (N.C.), разрывает (размыкает) соединение при нажатии. Оба они кнопочные.

В цепи над нагрузкой находится лампа постоянного тока. Нажмите переключатель S1, и включатся и будут продолжать оставаться включенными, пока не будет нажат переключатель S2.

В этом примере мы разместили диод последовательно с переключателем включения / выключения затвора. Когда вы нажимаете переключатель ON, двигатель запускается, загорается свет и т. Д. Когда переключатель отпускается, питание прекращается без использования переключателя OFF. Это связано с тем, что входное напряжение переменного тока возвращается к нулю вольт на 180 и 360 градусов, отключая SCR. И как диод, SCR проводит только половину цикла.

В этом примере схемы мы разместили переменный резистор (потенциометр) последовательно с диодом затвора.(Это также было известно как ручка регулировки громкости старого типа.) «Поворачивая ручку», мы можем изменить точку срабатывания при включении SCR только части полупериода или, если сопротивление достаточно, выключить SCR.

Это иллюстрирует процесс с двухполупериодным нефильтрованным постоянным током

В другом примечании мы можем управлять двухполупериодным пульсирующим нефильтрованным постоянным током с помощью тиристора. См. Также «Основы выпрямления и фильтрации переменного тока»

.

Подробнее см. Что такое светоактивированный кремниевый управляемый выпрямитель? (LASCR) и спецификация оптопары h21C6 SCR.(PDF файл)

Выше представлена ​​практическая схема тестирования SCR. Лампа загорится только при нажатии Sw3. Лампа будет иметь половинную яркость, потому что тиристор действует как полуволновой выпрямитель. R4 может находиться в диапазоне от 100 до 470 Ом. Лампа должна быть полностью выключена, если выключатель не нажат или устройство не неисправно. (Полностью или частично закорочены.)

Эта схема также хороша для сравнения различных тиристоров одного и того же номера детали. Например, однажды у меня была неисправная печатная плата с шестью тиристорами, но один тиристор из шести при работе включался при совершенно другом напряжении срабатывания, чем остальные пять.Лампа имела другой уровень яркости, чем остальные пять. Замена этого одного SCR устранила эту очень дорогую печатную плату.

Знакомство с симисторами

Симистор — это твердотельный переключатель переменного тока. Небольшой ток на клемме затвора может переключать очень большие токи переменного тока. Думайте о симисторе как о двух последовательно соединенных тиристорах, в которых катод одного тиристора соединен с анодом другого и наоборот. Ворота соединены между собой. Поскольку у нас есть две конфигурации типа SCR, можно переключать оба полупериода.

Примечание: я видел бумажные примеры использования двух тиристоров, расположенных один за другим, в качестве симистора, но это может не работать так же! Остерегайтесь этого.

В приведенном выше примере замыкание переключателя приведет к включению симистора. Идея состоит в том, чтобы использовать небольшой переключатель малой мощности для управления устройствами большой мощности, такими как двигатели или нагреватели. Опасность здесь заключается в том, что на самом переключателе присутствует высокое напряжение переменного тока. Это также может быть большой проблемой для твердотельных контроллеров, если они не используют небольшое реле, которое некоторые микроволновые печи делают именно так.

Выше представлена ​​практическая схема тестирования TRIAC. Нажмите любой переключатель, и лампа включится с половинной яркостью. Сожмите оба вместе на полную яркость. Это позволяет тестировать обе стороны SCR по отдельности. Яркость должна быть одинаковой для обеих сторон, иначе TRIAC неисправен. Когда ни один переключатель не нажат, лампа должна быть полностью выключена. R1 и R2 должны быть в диапазоне от 100 до 470 Ом.

Схема симистора с наилучшим откликом и диак.

Ключ к успешному срабатыванию симистора состоит в том, чтобы убедиться, что затвор получает свое напряжение срабатывания со стороны главной клеммы 2 схемы (основной клеммы на противоположной стороне символа TRIAC от клеммы затвора).Идентификация клемм Mt1 и Mt2 должна выполняться по номеру детали TRIAC со ссылкой на технический паспорт или книгу.

DIAC, или «диод переменного тока», представляет собой триггерный диод, который проводит ток только после того, как его напряжение пробоя было мгновенно превышено. Когда это происходит, сопротивление DIAC резко уменьшается, что приводит к резкому уменьшению падения напряжения на самом DIAC, что приводит к резкому увеличению тока, протекающего через затвор симистора.

Это обеспечивает быстрое и чистое срезание TRIAC.DIAC остается в режиме проводимости до тех пор, пока напряжение не упадет до очень низкого значения, намного ниже напряжения срабатывания. Это называется удерживающим током. Ниже этого значения диак снова переключается в состояние высокого сопротивления (выключено). Это двунаправленное поведение, то есть обычно одинаковое как для положительного, так и для отрицательного полупериодов.

Большинство DIAC имеют напряжение пробоя около 30 В. Таким образом, их поведение в некоторой степени похоже на (но гораздо более точно контролируется и происходит при более низких напряжениях, чем) неоновая лампа.

ЦИАП

не имеют электрода затвора, в отличие от некоторых других тиристоров. Некоторые TRIAC содержат встроенный DIAC последовательно (я никогда не видел такого в полевых условиях) с терминалом «затвора» TRIAC для этой цели. ДИАП также называют симметричными триггерными диодами из-за симметрии их характеристической кривой. Поскольку DIAC являются двунаправленными устройствами, их выводы помечены не как анод и катод, а как A1 и A2 или Mt1 («Главный вывод») и Mt2. Большинство листов спецификаций не удосуживаются маркировать A1 / A2 или Mt1 / Mt2.

Также см. Как проверить DIAC

Диммер для коммерческих ламп в странах с напряжением 220 В. Br100 — диак.

Диак обеспечивает более чистое переключение симистора. Диоды — это специализированные диоды Шокли, соединенные спина к спине.

Демпферы

Между МТ1 и МТ2 часто используется демпферная цепь (обычно RC-типа). Демпфирующие цепи используются для предотвращения преждевременного срабатывания, вызванного, например, скачками напряжения в сети переменного тока или индуктивными нагрузками, такими как двигатели.Кроме того, резистор затвора или конденсатор (или оба параллельно) могут быть подключены между затвором и MT1 для дальнейшего предотвращения ложного срабатывания. Это может увеличить требуемый ток запуска и, возможно, задержку выключения при разрядке конденсатора.

В этой схеме выше «горячая» сторона линии переключается, а нагрузка подключается к холодной или заземленной стороне. Резистор на 100 Ом и конденсатор 0,1 мкФ предназначены для демпфирования симистора. Эти компоненты должны использоваться с индуктивными нагрузками, такими как двигатели, контакторы и т. Д.

Для получения дополнительной информации о вышеуказанном оптопаре см. Оптоизолятор серии moc30xx (файл в формате pdf)

Схема стабилизатора напряжения сети, управляемая симистором

Эта, безусловно, единственная в своем роде и трудная для поиска схема стабилизатора напряжения переменного тока, управляемая симистором, была создана специально для вас. Благодаря твердотельной конструкции переходы при переключении напряжения чрезвычайно плавные с минимальным повреждением, что приводит к полезной стабилизации напряжения. Узнайте всю технику разработки этого превосходного твердотельного стабилизатора сетевого напряжения.
Предлагаемая схема стабилизатора переменного напряжения с симисторным управлением обеспечит превосходную 4-ступенчатую стабилизацию напряжения для любого устройства на его выходе. Благодаря отсутствию движущихся частей его эффективность еще больше повышается. Узнайте больше об этом бесшумном операторе: Power Guard.

Введение

Схема автоматического стабилизатора напряжения, упомянутая в одном из моих предыдущих материалов, хотя и полезна из-за ее менее сложной конструкции, не имеет возможности дискретного регулирования различных уровней переменного напряжения сети.Предлагаемая концепция, хотя и не проверена, выглядит достаточно убедительной, и, если основные части правильно рассчитаны, они должны работать естественным образом.
Существующая схема стабилизатора переменного напряжения с симисторным управлением отличается превосходной эффективностью и в значительной степени является лучшим стабилизатором напряжения во всех отношениях. Как правило, схема по-прежнему производится исключительно мной. Он будет управлять и измерять входное напряжение сети переменного тока с помощью 4 независимых мер.
Использование симисторов гарантирует быстрое переключение (в пределах 2 мс) и отсутствие искр или переходных процессов, обычно связанных со стабилизаторами релейного типа.Кроме того, поскольку не используются движущиеся части, весь блок превращается в полностью твердое состояние и почти долгий срок службы.
Давайте перейдем к точному анализу особенностей схемы.
Крайняя осторожность: каждая отдельная цель ЦЕПИ, описанная в этой статье, может быть ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, по этой причине ЧРЕЗВЫЧАЙНО ВРЕДНО ПРИКАСАТЬСЯ В ПОЛОЖЕНИЕ ВКЛЮЧЕННОГО ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. РЕКОМЕНДУЕТСЯ UTMOST Внимание и осторожность, рекомендуется использование ДЕРЕВЯННОЙ ДОСКИ ПОД НОГАМИ. Новичкам, ПОЖАЛУЙСТА, избегайте.
Описание схемы
Функционирование схемы можно определить по следующим точкам:
Транзисторы от T1 до T4 организованы так, чтобы определять постоянное повышение входного напряжения и последовательно работать один за другим по мере повышения напряжения и наоборот.
Шлюзы с N1 по N4 от IC 4093 настроены как буферы. Выходы транзисторов подаются на входы этих вентилей.

Все вентили коррелированы друг с другом на таком расстоянии, что выход только определенного логического элемента остается эффективным в определенном временном кадре в соответствии с уровнем входного напряжения.
Таким образом, по мере увеличения входного напряжения затворы реагируют на транзисторы, и их выходы в конечном итоге оказываются один за другим логически высоким, обеспечивая отключение выхода более раннего затвора и наоборот.
Логический привет из определенного буфера используется на затворе определенного SCR, который выполняет и подключает соответствующую «горячую» линию от трансформатора к внешнему подключенному устройству.
По мере увеличения напряжения соответствующие симисторы в конечном итоге выбирают подходящие «горячие» концы трансформатора для повышения или понижения напряжения и сохранения в некоторой степени поддерживаемого выхода.

Подсказки по конструкции и советы по тестированию

Конструкция этой схемы защиты переменного тока управления симистором проста и состоит всего лишь из нескольких частей, которые нужно выбрать и правильно собрать на базовой печатной плате.Совершенно очевидно, что человек, пытающийся создать эту схему, знает немного больше, чем просто основы электроники. Очки могут пойти совсем не так, если вы испытаете какую-либо ошибку в окончательной настройке.
Вы предпочитаете универсальный источник питания постоянного тока с внешней переменной (от 0 до 12 вольт) для настройки устройства следующим образом:
При условии, что выходное напряжение 12 вольт от TR1 символизирует входное питание 225 вольт, посредством расчетов мы получаем при этом он будет генерировать 9 вольт на входе 170 вольт, 13 вольт будут соответствовать 245 вольт, а 14 вольт будут сопоставимы с входным напряжением около 260 вольт.
Вначале держите точки «AB» выключенными и убедитесь, что цепь полностью отключена от сети переменного тока.
Измените внешний универсальный источник питания на 12 В и подключите его положительный полюс к точке «B», а отрицательный — к общей земле цепи.
Теперь отрегулируйте P2, пока не включится LD2. Уменьшите напряжение до 9 и отрегулируйте P1, чтобы включить LD1.
Аналогичным образом отрегулируйте P3 и P4, чтобы соответствующие светодиоды загорелись при напряжениях 13 и 14 соответственно.
На этом процесс настройки завершен.Снимите внешний источник питания и соедините точки «AB» вместе.
Теперь все устройство можно подключить к сети переменного тока, чтобы он мог немедленно начать работу.
Вы можете подтвердить эффективность системы, предоставив переменный входной переменный ток с помощью автотрансформатора и просмотрев выход с помощью цифрового мультиметра.
Этот стабилизатор переменного напряжения с симисторным управлением отключается при напряжениях ниже 170 и выше 300 вольт.

Список деталей

При разработке этого стабилизатора управляющего напряжения переменного тока SCR вы предпочитаете следующие детали:
Все резисторы Вт, CFR 5%, если не указано иное.
R5, R6, R7, R8 = 1 МОм Вт,
Все симисторы на 400 В, номинал 1 кВ,
T1, T2, T3, T4 = BC 547,
Все стабилитроны = 3 В, 400 мВт,
Все диоды = 1N4007,
Все предустановки = 10K линейный,
R1, 2, 3, 4, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 = 1K ¼ ватт,
N1 до N4 = IC 4093,
C1 и C3 = 100Uf / 25 вольт,
C2 = 104, керамический, трансформатор стабилизатора питания
= «Сделано на заказ», имеющий выход 170, 225, 240, 260 вольт Отводы при входном питании 225 в или отводы на 85, 115, 120, 130 вольт при входном напряжении 110 переменного тока.
TR1 = понижающий трансформатор, 0–12 В, 100 мА.

4000 Вт High Power SCR — TRIAC Voltage Regulator

Высокомощный тиристор, 4000 Вт, тиристор, регулятор напряжения

Это тиристорный модуль, который может управлять максимальной мощностью 4000 Вт. Он используется для управления напряжением, подаваемым на оборудование переменного тока.

Он использует фазовую обрезку, такую ​​как обрезание синусоидального сигнала, вызывающее усреднение напряжения на его выходе. Он похож на сигнал ШИМ, но для этого используется переменный ток фазы отсечки.Обычно используется в цепях управления лампами накаливания и двигателями переменного тока.

Характеристики:

Совершенно новый сердечник SCR BTA41-600B. Найдите документацию на этой странице.
Чаще всего используется для регулировки освещенности, скорости, температуры для текущего применения.
Подходит для низковольтных нагревательных проводов: таких как резка пенополистирола, EPE, производство плащей и т. Д.
Рабочее напряжение: 110 В переменного тока или 220 В
Напряжение регулирования: AC 10-220V
Максимальная мощность: 4000 Вт (резистивная нагрузка)
КПД: 90%
Размеры: 85 x 55 (без ручки) x 35 мм
Вес модуля: около 150 г
Конструкция безопасности:
Двойная боковая панель, лучшее качество.Большинство современных продуктов, представленных на рынке, имеют односторонний дизайн.
С корпусом с предохранителем-регулятором безопаснее, удобнее в установке, больше подходит для семейного и удобного монтажа заводов и предприятий.
Используйте импортный новый SCR BTA-41600A.
Используйте температуру печатной платы FR4 толщиной 1,6, конструкция схемы разумна 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.
Конструкция схемы после нескольких технических улучшений, тщательно выбирайте каждую деталь, теперь является полностью зрелой технологией. 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, приятные, более подходящие для семейного регулятора термостата и промышленных предприятий!
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 еще и модуль.
Обратите внимание на установку пластиковой крышки из-за установки корпуса, не может быть полностью открыт, отвертка, чтобы затянуть сторону с острием, другой, чтобы быть осторожным при открытии, чрезмерное усилие легко защелкивает крышку, экспресс-транспортировка также может раздавить изнашиваемые детали , но не влияет на использование модуля, любые проблемы с пластиковым покрытием, связанные с рестораном, не несут ответственности за возврат.

Технические характеристики:

• Тиристор Модель: BAT41-800B
• Рабочее напряжение: 220 В (макс.)
• Рабочий ток: 18 А (макс.)
• Максимальная мощность: 4000 Вт
• Диапазон регулируемого напряжения: от 0 В до 220 В
• Размеры: 85 x 58 x 38 мм

Предварительные регуляторы

Предварительные регуляторы

Продукты Elliott Sound

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 основным принципам — линейная, с переключением ответвлений, с отсечкой фазы и режимом переключения. Последние три могут быть реализованы разными способами. Линейные пререгуляторы 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 уровень шума на выходе. Однако рассеивание в предварительном регуляторе может быть очень высоким — даже для схемы с относительно низким энергопотреблением.

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, предполагая локальную доступность и двойное питание с положительным и отрицательным выходным напряжением. У вас даже может быть 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 тиристоры или кремниевые выпрямители), которые легко доступны в сильноточных версиях. Очень колючий характер формы 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 синусоиде. 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 диаграммы описывают только одиночный (положительный) источник питания, те же принципы применимы к двойному источнику питания с как положительными, так и отрицательными выходами. Основное отличие состоит в том, что при двойном питании напряжение, ток и общая рассеиваемая мощность увеличиваются вдвое. Конечно, это применимо только тогда, когда обе полярности подают одинаковое напряжение и ток (источник питания с двойным отслеживанием). Здесь рассматривается только предварительный регулятор — регулятор представляет собой отдельный объект и показан как «блок», аналогичный трехконтактному регулятору IC.

Приведенные ниже рисунки являются примерами и в каждом случае показывают один способ настройки конкретного предварительного регулятора. Возможностей столько же, сколько дизайнеров, и невозможно включить образец каждого 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 сочтет это хорошей идеей.

---

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 наиболее отрицательную часть формы волны пульсации. Если регулятору 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 составляет 3 В, то самая отрицательная часть этого напряжения все равно должна быть на 5 В больше входной. Таким образом, наиболее положительная часть волны 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 пределы транзисторной SOA (безопасной рабочей области). Таблицы данных обычно предоставляют это в графической форме, и выход за пределы второй поломки (даже кратковременный) 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 при выходе 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 монтироваться непосредственно, , на радиаторе, без электрического изолятора. Это минимизирует тепловое сопротивление от корпуса к радиатору, но оно всегда будет отличаться от нуля. Лучшее, на что вы можете надеяться, вероятно, около 0.1 ° C / Вт, но добиться этого на практике непросто. 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 привел фото ниже с двойным живым радиатором, который скреплен кусками 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. Он 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 (квадрат 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 пытаться 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 / лабораторных 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 противодействовать более высоким нерегулируемым напряжением, 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 на радиаторе превысит 30 ° C или около того, должен включиться вентилятор (скорость вращения может изменяться), а если температура радиатора продолжает расти, подача должна автоматически отключаться. 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 это 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) обычно не вызывает затруднений, если на всех этапах используются детали со сквозными отверстиями. Нет необходимости в SMD-деталях, потому что схема очень проста. Этого нельзя сказать о некоторых альтернативах, особенно о схемах с переключаемым режимом. Однако этот применяется 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, вырабатываемое 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 подключенных 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, поскольку его эталоном является регулируемый выход (через ZD1).D1 гарантирует, что предварительный регулятор и регулятор не будут подвергаться воздействию 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 _J (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 идеальное сопряжение между корпусом и радиатором и температуру радиатора не выше 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 второй 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, в худшем случае рассеивание 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 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 на выходе 1 В постоянного тока, рассеиваемая мощность составит 270 Вт. Это предполагает, что сетевое напряжение остается на номинальном значении, 230 В или 120 В. На самом деле, нам нужно 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 нормальное напряжение сети.55 В становится достаточно близким к 61 В. Рассеивание увеличено до 300 Вт.

При переключении 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 переменного напряжения 15 В RMS), и оно всегда должно быть достаточно высоким, чтобы гарантировать минимальное напряжение (на основе величина пульсации) 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 отвода 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 рассеиваемая мощность всегда выше на нижнем конце любого отводного напряжения питания. Если регулятор работает с выходным напряжением 50 В при токе 5 А, рассеиваемая мощность составляет около 50 Вт.Как правило, 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).В этом случае регулятор может обеспечивать регулируемый выход до 28 В постоянного тока. При дальнейшем увеличении выходного напряжения RL2 срабатывает, подключая ответвление 45 В переменного тока, давая нерегулируемое напряжение около 63 В (при нагрузке ~ 60 В). 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 разомкнутый и нормально замкнутый 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 в соответствии с 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 снижается, а напряжения переключения ответвлений будут более точными.Это, конечно, 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 постоянной работы реле, независимо от выбранного переменного напряжения 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 совершаете короткое замыкание и пытаетесь увеличить выходное напряжение, оно не может возрасти из-за ограничения тока, поэтому отводы с более высоким напряжением не могут быть выбраны. 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 во многом 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 предрегулятор линейного слежения с переключением ответвлений, но он все равно будет подвергаться тем же ограничениям, что и линейный предрегулятор, если вы случайно установили самое высокое выходное напряжение и произойдет внезапное короткое замыкание в нагрузке (или только в измерительных проводах). Отвод переключится на минимальное значение почти мгновенно, но все еще есть большой конденсатор фильтра, заряженный до максимального нерегулируемого напряжения! Независимо от того, включены ли пререгуляторы линейного слежения или нет, это вызовет печаль, и это должно быть учтено, потому что это произойдет.

Общая эффективность систем переключения ответвлений повышается за счет большего количества ответвлений трансформатора. Также можно использовать обмотки с различным напряжением, которые переключаются в 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 не решается, независимо от техники, используемой для предварительного регулирования, и отсутствие соответствующей схемы защиты приведет к взрыву 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 они могли позволить нерегулируемому напряжению оставаться достаточно высоким, чтобы гарантировать, что следующий линейный регулятор мог обеспечить хорошее регулирование без какого-либо прорыва пульсаций.

Однако в большинстве этих источников питания использовались тиристоры (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 издают как акустический, так и электронный шум.Одной из альтернатив «традиционному» предварительному регулятору с отсечкой фазы SCR является использование переключателя MOSFET. Это означает, что он может отключаться, когда напряжение достаточно высокое, поэтому он работает как диммер с задним фронтом . Это несколько тише, чем версия SCR, и с MOSFET, которые можно получить сегодня, она также более эффективна. 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 микросхемы, 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, а 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 больше нигде. 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 сможет работать. Как и во всех схемах с отсечкой фазы, ток пульсаций фильтрующего конденсатора может быть намного выше, чем обычно. 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, так как без них на неинвертирующем входе компаратора нет напряжения, 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 сигналах ниже).

Использование схемы с отсечкой фазы на вторичной стороне (низкое напряжение, высокий ток) трансформатора когда-то было непрактичным, но MOSFET изменили это. Они доступны с почти устрашающим номинальным током и таким низким сопротивлением, что рассеиваемая мощность минимальна. Необходимая схема не является пугающе сложной, но обычно разумно ввести некоторую форму 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 требуется 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.

Вряд ли кто-то из производителей применит эту схему в новом дизайне, но не потому, что она неэффективна.Самые большие проблемы с и всеми системами с отсечкой фазы — 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 какой-либо линейной регулировки 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 причин 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 наивысший общий КПД при любом напряжении или токе из всех методов.

Итак, каковы затраты? При низком и среднем напряжении 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 , все цепи 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 нужен 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 функционирует.Показаны нерегулируемые напряжение и ток для нерегулируемого выхода чуть более 23 В при выходном токе 0,8 А. Ток полевого МОП-транзистора ограничивается схемой, показанной выше, и составляет около 13 А. Как видите, когда нерегулируемое напряжение падает ниже порогового значения, полевой МОП-транзистор включается и остается включенным, пока напряжение не превысит пороговое значение . Если полевой МОП-транзистор включается непосредственно перед переходом через нуль, 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 тот момент, когда напряжение достигает желаемого пикового значения. По мере увеличения выходного тока полевой МОП-транзистор включается дольше, позволяя крышке фильтра полностью зарядиться до необходимого напряжения.

Как отмечалось ранее, эту схему вы вряд ли встретите где-либо еще. Конечно, опубликованы системы переключения 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 схема, показанная выше, 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 очень важно, 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

При использовании предварительного регулятора 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 стабилизатор.Для этого доступно бесчисленное множество микросхем, и с моей стороны было бы довольно глупо пытаться описать полную схему (так что 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 прежде, 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 импульсного 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 режима переключения 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 это 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 MOSFET — 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 импульсного преобразователя, 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 к использованию импульсных источников 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 есть много преимуществ. схемы, которая все находится под напряжением сети. Обычно это не лучший 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 с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Система управления с обратной связью должна отслеживать 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 на схеме не показана. Дополнительные сведения о топологиях коммутируемого режима см. В статье ESP «Пособие по источникам питания Switchmode».

Рисунок 6 — Предрегулятор режима переключения «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 то же дифференциальное устройство, что и на рисунке 5, но с резистором (R1) для ограничения максимального тока светодиода в оптопаре. Есть много вещей, которые могут (и делают) пойти наперекосяк 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 идей, а не полных принципиальных схем.

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 будет нарушено. Коммерческое оборудование требует тестирования на соответствие, а для получения сертификата необходима необходимая фильтрация.Как правило, любой производитель незаконно продает несовместимое оборудование.

Нет 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, на самом деле 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, соответствующей 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 Защита SOA транзистора регулятора

Когда стабилизатор обеспечивает максимально возможное выходное напряжение, случайное короткое замыкание (или отказ DUT) может вызвать нагрузку на последовательно проходные транзисторы регулятора, выходящие за пределы их SOA-ограничений. Это может привести к мгновенному отказу, особенно если ограничение тока установлено на максимальное значение. Рассмотрим транзистор с напряжением 60 В, пытающийся пройти 5 А. Мгновенная мощность составляет 300 Вт, и для разряда конденсатора основного фильтра требуется время.Чем большую емкость вы используете, тем хуже для транзисторов. Хотя большинство транзисторов могут выдерживать до трех раз больше их номинальной мощности в течение очень коротких периодов времени , время, необходимое для разряда конденсатора емкостью 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 рассеивания в регуляторе.Следовательно, регулятору, как правило, необходимо рассеивать только около 100 Вт (в худшем случае), а обычно меньше. Если не используется какая-либо форма специального ограничения (обычно известного как ограничение V-I в усилителях мощности звука), результатом будет дорогостоящий ремонт, а источник питания не будет работать до тех пор, пока он 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 (25 А, 100 В, 125 Вт), и показана только версия «C», поскольку 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 мала, поэтому вы можете получить до 1,75 А при продолжительности 300 мкс (87,5 Вт), но это не имеет смысла для источника питания.

Как видите, если на транзисторе 50 В, его максимальный ток коллектора составляет всего 1 А (50 Вт против 50 Вт).125 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 менее 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 округе Колумбия, 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 на полевых МОП-транзисторах 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) мы 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) стоимость печатной платы небольшая или вообще отсутствует, 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. Наилучший дизайн — это тот, который подходит для данной цели, а для DIY легко построить и обслужить, если это когда-либо понадобится. Наивысший КПД почти всегда означает наибольшую сложность, особенно это касается схем переключения. Если вы собираетесь использовать ресурс регулярно, он должен обеспечивать функции, которые, по вашему мнению, являются необходимыми, и, в идеале, его можно изменить позже, чтобы внести улучшения, 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 для минимизации падения 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 у меня были 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. Самостоятельно обычно не обеспечивает необходимую производительность без значительных усилий и затрат.

Крупные производители могут потратить сотни (возможно, тысячи) часов на разработку материала, который можно классифицировать как настоящий «лабораторный», и у немногих есть время, ресурсы или деньги, чтобы потратить их на несколько прототипов, чтобы прийти к окончательному дизайну.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 полных и / или протестированных и проверенных схем. Это собрание идей, отобранных для демонстрации распространенных способов минимизировать рассеивание на регуляторе. Каждый из них был смоделирован (кроме версий switchmode) и имеет свои преимущества и недостатки.Немаловажный вопрос защиты регулятора, если напряжение установлено на максимум, а измерительные провода закорочены, не решался 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 и недорогие, они также усложняют сборку и увеличивают конечную стоимость. Некоторых людей это не волнует, и они просто хотят создать наилучшее предложение, соответствующее их потребностям. 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 делать , а не , в то время как другие интересны (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.

1. Блок питания широкого диапазона компактных размеров — Hewlett Packard Journal, июнь 1977 г.
2. Настольные блоки питания — купить или построить? (ESP)
3. Праймер импульсного источника питания (ESP)
4. Как и когда взрываются полевые МОП-транзисторы / — Силовая электроника
5. 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 для личного использования, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки при создании проекта.Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Страница опубликована и © Род Эллиотт, февраль 2020 г.

Цепь регулятора вентилятора, диммер лампы переменного тока, электронный регулятор потолочного вентилятора

Резистивный регулятор вентилятора

Сначала мы обсудим обычный большой резистивный регулятор вентилятора . Обычные регуляторы потолочных вентиляторов старых моделей используют резистивный провод для последовательного подключения, и есть несколько точек для подключения регулирующего переключателя для регулировки скорости.Этот тип регулятора работает при полной нагрузке резистора между нагрузкой и источником, чтобы обеспечить необходимое прерывание тока и падения напряжения. Меньшая скорость означает большее сопротивление.

При установке низкой скорости ручка будет пропускать ток через резистивный провод максимальной длины. В среднем ток проходит через среднюю точку резистивного провода, а при высокой скорости нет сопротивления, значит, в начальной точке резистивный провод подключен к источнику питания вентилятора.

Этим регуляторам требуется больше места, и они выглядят как большая прямоугольная коробка с круглой ручкой на ней.Они также известны как резистивные регуляторы . Коробка состоит из проволочного резистора с разными выводами, которые подключены последовательно с двигателем вентилятора. Нихром , используемый в них в качестве резистивного материала, поэтому большая часть потерь мощности происходит из-за тепла, выделяемого через эти резистивные провода.

Цепь регулятора вентилятора переменного тока

Главное преимущество этого регулятора — дешевизна, долговечность и отсутствие шума, производимого вентилятором на низкой скорости.

Недостаток — Даже на низкой скорости они потребляют ту же мощность, что и высокая скорость, потому что резистивный провод действует как нагрузка последовательно с вентилятором. Ненужная потеря мощности из-за тепла.

На рынке доступны в основном два типа электронных регуляторов вентилятора.

1. Симистор на основе
2. Конденсатор на базе

На основе симистора

В схеме электронного регулятора вентилятора на основе симистора используются в основном три компонента.Резистор, один конденсатор, один диод и один симистор. TRIAC — полупроводниковый прибор, принадлежащий к семейству тиристоров. Это напрямую используется для управления скоростью, удерживая и отпуская текущий поток.

Работа электронного регулятора вентилятора на базе симистора

В этой схеме A Diac соединен с выводом затвора симистора. Одна сторона переменного резистора, подключенная к клемме симистора через резистор 22 кОм, а другая сторона VR, подключенная к конденсатору, подключена к Diac .

Также читайте- Схема светодиодного чейзера / мигалки

Когда напряжение на Diac пересекает уровень VBO Затем он срабатывает и включается. Для DB3 VBO составляет 32 В (+/- 4 В). Означает, что когда напряжение на DB3 достигает 32 В, он включается, и через него течет ток. Diac состоит из комбинации двух диодов в альтернативном направлении. Два диода объединены в противоположном направлении. Diac обеспечивает сигнал затвора симистора и в соответствии с сигналом затвора передает питание от MT2 к MT1.

Резистор

и конденсатор составляют цепь R-C для обеспечения временной задержки и временной постоянной для входа Diac, а затем с помощью импульсов постоянной синхронизации он может создавать ограниченное напряжение через симистор, и нагрузка получает регулируемое входное питание.

Diac выдает полностью постоянный ток как для отрицательного, так и для положительного цикла, это используется для срабатывания симистора.

Сначала, когда питание включено, симистор находится в выключенном состоянии, конденсатор получает напряжение сигнала через вентилятор и резистор, и этот конденсатор заряжается.Когда конденсатор полностью заряжен, в конденсаторе включается накопленная мощность и Diac, а также включается симистор, и питание проходит через симистор. При включении симистора конденсатор разряжен. Опять же, конденсатор получает ток через резистор, минуя нагрузку и входную линию, и заряжается. Конденсатор разряжен при подаче питания на Diac, и поэтому снова включается симистор, потому что Diac подает сигнал на клемму затвора.

Эта зарядка и разрядка конденсатора происходят случайным образом, и симистор также случайным образом включается-выключается.Скорость зарядки конденсатора увеличивается за счет увеличения номинала резистора. Таким образом, комбинация резистора и конденсатора в этой схеме образует задержку синхронизации .

A Схема защиты может быть включена для защиты симистора путем добавления резистора и конденсатора, включенных последовательно с параллелью симистора. Это называется демпфирующей схемой , она требуется только при индуктивной нагрузке, такой как двигатель / вентилятор. не для резистивной нагрузки.

Когда мы увеличили синхронизацию для скорости зарядки конденсатора , тогда симистор получает задержанный стробирующий сигнал и дает на меньше напряжения на нагрузку.

Advantage — Низкое энергопотребление на низкоскоростном уровне. Дешевый и меньший размер

Недостаток — ВЕНТИЛЯТОР издает шум, похожий на гудение, на низкой скорости.

В емкостном регуляторе есть несколько конденсаторов, подключенных последовательно с нагрузкой, и каждый конденсатор имеет резистор, включенный параллельно.

No related posts.