Sposoby montażu regulatora napięcia 220 V samodzielnie, sieć jest pełna. W większości przypadków są to obwody na triakach lub tyrystorach. Tyrystor, w przeciwieństwie do triaka, jest bardziej powszechnym elementem radiowym, a oparte na nim obwody są znacznie bardziej powszechne. Przeanalizujmy różne wersje wydajności, oparte na obu elementach półprzewodnikowych.
Triakowy sterownik mocy
Triak jest w zasadzie specjalnym przypadkiem tyrystora, który przekazuje prąd w obu kierunkach, pod warunkiem, że jest wyższy niż prąd trzymania. Jedną z jego wad jest słaba wydajność przy wysokich częstotliwościach. Dlatego jest często używany w sieciach o niskiej częstotliwości. Do zbudowania regulatora mocy opartego na konwencjonalnej sieci 220 V, 50 Hz, jest to całkiem odpowiednie.
Regulator napięcia na triaku jest stosowany w zwykłych urządzeniach gospodarstwa domowego, gdzie wymagana jest regulacja. Schemat sterowania mocą w triaku jest następujący.
- Par. 1 - bezpiecznik (wybrany w zależności od wymaganej mocy).
- R3 - rezystor ograniczający prąd - służy do zapewnienia, że przy zerowej rezystancji potencjometru pozostałe elementy nie przepalają się.
- R2 - potencjometr, trymer, który jest regulacją.
- C1 - główny kondensator, którego ładunek, do pewnego poziomu, jednoczy dinistor, razem z R2 i R3 tworzy obwód RC
- VD3 - dinistor, którego otwarcie steruje triakiem.
- VD4 - triac - główny element, który powoduje przełączanie i odpowiednio regulację.
Główna praca jest powierzona dinistorowi i triakowi. Napięcie sieciowe jest dostarczane do łańcucha RC, w którym jest zainstalowany potencjometr, w wyniku czego regulowana jest moc. Dostosowując opór, zmieniamy czas ładowania kondensatora, a tym samym próg włączenia dynistora, który z kolei włącza triak. Obwód tłumika RC połączony równolegle z triakiem służy do wygładzania szumu na wyjściu, jak również z obciążeniem biernym (silnik lub indukcyjność), co zapobiega triakowi z wysokimi skokami napięcia zwrotnego.
Triak włącza się, gdy prąd płynący przez dynistor przekracza prąd trzymania (parametr odniesienia). Wyłącza się odpowiednio, gdy prąd staje się mniejszy niż prąd trzymania . Przewodnictwo w obu kierunkach pozwala dostosować płynniejszą regulację niż jest to możliwe, na przykład na jednym tyrystorze, przy użyciu minimum elementów.
Oscylogram sterowania mocą pokazano poniżej. Pokazuje, że po włączeniu triaka, pozostała półfala idzie do obciążenia, a gdy osiągnie 0, gdy prąd trzymania maleje do tego stopnia, że triak jest wyłączony. W drugim „ujemnym” półcyklu zachodzi ten sam proces, ponieważ triak ma przewodność w obu kierunkach.
Napięcie tyrystorowe
Na początek zobaczmy, co tyrystor różni się od triaka. Tyrystor zawiera złącza 3 pn, a triak zawiera złącza 5 pn. Bez wchodzenia w szczegóły, w prostych słowach, triak ma przewodność w obu kierunkach, a tyrystor jest tylko w jednym. Elementy graficzne pokazano na rysunku. Z grafiki jest wyraźnie widoczny .
Zasada działania jest taka sama. Na jakiej kontroli mocy jest zbudowany w dowolnym schemacie. Rozważ kilka obwodów sterownika tyrystorowego. Pierwszy najprostszy obwód, który w zasadzie powtarza obwód na opisanym powyżej triaku. Drugi i trzeci - z wykorzystaniem logiki, obwodów, które lepiej tłumią zakłócenia generowane w sieci przez przełączanie tyrystorów.
Prosty obwód
Prosty obwód regulacji fazy na tyrystorze pokazano poniżej .
Jedyną różnicą w stosunku do obwodu triaka jest to, że regulacja odbywa się tylko przy dodatniej półfali napięcia sieci. Obwód czasowy RC kontroluje wielkość odblokowania, regulując wartość rezystancji potencjometru, ustawiając tym samym moc wyjściową obciążenia. Na przebiegu wygląda tak.
Z oscylogramu widać, że regulacja mocy następuje poprzez ograniczenie napięcia przyłożonego do obciążenia. Mówiąc obrazowo, regulacja polega na ograniczeniu napięcia zasilania do wyjścia. Dostosowując czas ładowania kondensatora poprzez zmianę zmiennej rezystancji (potencjometr). Im wyższy opór, tym dłużej trwa ładowanie kondensatora i tym mniej energii zostanie przeniesione na obciążenie. Fizyka procesu została szczegółowo opisana w poprzednim schemacie. W tym przypadku to nic specjalnego.
Z generatorem opartym na logice
Druga opcja jest bardziej skomplikowana. Ponieważ procesy przełączania na tyrystorach powodują duże zakłócenia w sieci, jest to złe dla elementów zainstalowanych na obciążeniu. Zwłaszcza, jeśli obciążenie jest złożonym urządzeniem z drobnymi ustawieniami i dużą liczbą żetonów.
Taka realizacja tyrystorowego regulatora mocy własnymi rękami jest odpowiednia dla obciążeń aktywnych, na przykład lutownicy lub jakichkolwiek urządzeń grzewczych. Przy wejściu znajduje się mostek prostowniczy, dlatego obie fale napięcia sieciowego będą dodatnie. Należy pamiętać, że przy takim obwodzie do zasilania układów scalonych potrzebne będzie dodatkowe źródło napięcia stałego o napięciu + 9 V. Oscylogram, dzięki obecności mostka prostowniczego, będzie wyglądał następująco.
Obie półfalówki będą teraz dodatnie ze względu na wpływ mostka prostownika. Jeśli dla obciążeń biernych (silniki i inne obciążenia indukcyjne) preferowana jest obecność różnych sygnałów polarnych, to dla obciążeń aktywnych niezwykle ważna jest dodatnia wartość mocy. Wyłączenie tyrystora następuje również wtedy, gdy półokres zbliża się do zera, prąd podtrzymujący dostarcza pewną wartość, a tyrystor jest zablokowany.
Oparty na tranzystorze KT117
Obecność dodatkowego źródła stałego napięcia może powodować trudności, jeśli nie istnieje, i konieczne będzie zbudowanie dodatkowego obwodu. Jeśli nie masz dodatkowego źródła, możesz skorzystać z następującego schematu, w którym generator sygnału do wyjścia sterującego tyrystora jest montowany na konwencjonalnym tranzystorze. Istnieją schematy oparte na generatorach zbudowanych na komplementarnych parach, ale są one bardziej skomplikowane i nie będziemy ich tutaj rozważać.
W tym schemacie generator jest zbudowany na dwupodstawowym tranzystorze KT117, który w takiej aplikacji generuje impulsy sterujące z częstotliwością określoną przez rezystor trymujący R6. Na diagramie zaimplementowano również system wyświetlania oparty na diodzie LED HL1.
- VD1-VD4 to mostek diodowy, który prostuje obie półfale i pozwala na płynniejszą kontrolę mocy.
- EL1 - lampa żarowa - jest prezentowana jak ładunek, ale może być dowolne inne urządzenie.
- FU1 - bezpiecznik, w tym przypadku kosztuje 10 A.
- R3, R4 - rezystory ograniczające prąd - są potrzebne, aby nie spalić obwodu sterującego.
- VD5, VD6 - diody Zenera - pełnią rolę stabilizowania napięcia o określonym poziomie na emiterze tranzystora.
- Tranzystor VT1 - KT117 - musi być zainstalowany z dokładnie takim układem podstawy nr 1 i podstawy nr 2, w przeciwnym razie obwód nie będzie działał.
- R6 jest rezystorem trymującym, który określa moment, w którym impuls dociera do wyjścia sterującego tyrystora.
- VS1 - tyrystor - element przełączający.
- C2 - regulator czasowy, który określa okres wystąpienia sygnału sterującego.
Pozostałe elementy odgrywają nieznaczącą rolę i służą głównie do ograniczania prądu i wygładzania impulsów. HL1 zapewnia wskazanie i sygnalizuje tylko, że urządzenie jest podłączone do sieci i jest pod napięciem.