Il tiristore è uno dei più potenti dispositivi a semiconduttore, motivo per cui viene spesso utilizzato potenti convertitori energia. Ma ha le sue specifiche di controllo: può essere aperto con un impulso di corrente, ma si chiuderà solo quando la corrente scenderà quasi a zero (per essere più precisi, al di sotto della corrente di mantenimento). Di questo, il tiristore viene principalmente applicato alla commutazione CA.
Esistono diversi modi per regolare la tensione CA con i tiristori: è possibile saltare o disabilitare interi semicicli (o periodi) della tensione CA all'uscita del regolatore. E puoi accenderlo non all'inizio del semiciclo della tensione di rete, ma con un certo ritardo - "a". Durante questo periodo, la tensione all'uscita del regolatore sarà zero e nessuna potenza verrà trasferita all'uscita. La seconda parte del semiciclo del tiristore condurrà corrente e all'uscita del regolatore apparirà una tensione di ingresso.
Il tempo di ritardo è spesso chiamato angolo di apertura del tiristore, quindi ad angolo zero, quasi tutta la tensione dall'ingresso andrà all'uscita, solo la caduta sul tiristore aperto andrà persa. All'aumentare dell'angolo, il regolatore di tensione a tiristori ridurrà la tensione di uscita.
La caratteristica di regolazione del convertitore a tiristori quando funziona con un carico attivo è mostrata nella figura seguente. Ad un angolo di 90 gradi elettrici, l'uscita sarà la metà della tensione di ingresso e ad un angolo di 180 gradi elettrici. l'uscita sarà zero gradi.
Sulla base dei principi della regolazione della tensione di fase, è possibile costruire circuiti di controllo, stabilizzazione, nonché inizio morbido. Per un avvio graduale, la tensione deve essere aumentata gradualmente da zero al valore massimo. Pertanto, l'angolo di apertura del tiristore deve cambiare dal valore massimo a zero.
Tabella di valutazione degli elementi
Il circuito è costruito sulla base dell'elemento domestico, può essere assemblato da quelle parti che sono state in giro con i radioamatori per 20-30 anni. Se il tiristore VS1 e i diodi VD1-VD4 sono installati sugli appositi dissipatori, il regolatore di tensione a tiristore sarà in grado di fornire 10 A al carico, cioè a una tensione di 220 V, possiamo regolare la tensione a carico di 2,2 kW.
Il dispositivo ha solo due componenti di alimentazione a ponte a diodi e un tiristore. Sono progettati per una tensione di 400V e una corrente di 10A. Il ponte a diodi trasforma la tensione alternata in una pulsante unipolare e la regolazione di fase dei semicicli è effettuata dal tiristore.
Uno stabilizzatore parametrico dei resistori R1, R2 e un diodo zener VD5 limita la tensione fornita al sistema di controllo a un livello di 15 V. Il collegamento in serie dei resistori è necessario per aumentare la tensione di rottura e aumentare la dissipazione di potenza.
All'inizio del semiciclo della tensione alternata, C1 viene scaricato e c'è anche tensione zero alla giunzione di R6 e R7. A poco a poco, le tensioni in questi due punti iniziano a crescere e minore è la resistenza del resistore R4, il tensione più veloce sull'emettitore VT1 supererà la tensione alla sua base e aprirà il transistor.
I transistor VT1, VT2 costituiscono un tiristore a bassa potenza. Quando la tensione alla giunzione base-emettitore VT1 è maggiore della soglia, il transistor si apre e apre VT2. E VT2 sblocca il tiristore.
Lo schema presentato è abbastanza semplice, può essere tradotto in una base di elementi moderni. È inoltre possibile, con minime alterazioni, ridurre la potenza o la tensione di funzionamento.
Un regolatore così semplice, ma allo stesso tempo molto efficace, può essere assemblato da quasi tutti coloro che possono tenere in mano un saldatore e leggere anche leggermente i circuiti. Bene, questo sito ti aiuterà a soddisfare il tuo desiderio. Il regolatore presentato regola la potenza in modo molto fluido senza picchi e cali.
Per gestire alcuni tipi elettrodomestici(ad esempio, con un utensile elettrico o un aspirapolvere), viene utilizzato un regolatore di potenza basato su triac. Puoi saperne di più sul principio di funzionamento di questo elemento semiconduttore dai materiali pubblicati sul nostro sito Web. In questa pubblicazione considereremo una serie di problemi relativi ai circuiti di controllo della potenza del carico triac. Come sempre, partiamo dalla teoria.
Ricordiamo che è consuetudine chiamare un triac una modifica di un tiristore, che svolge il ruolo di un interruttore a semiconduttore con una caratteristica non lineare. La sua principale differenza rispetto al dispositivo di base risiede nella conduzione a due vie durante il passaggio alla modalità operativa "aperta", quando viene applicata corrente all'elettrodo di controllo. A causa di questa proprietà, i triac non dipendono dalla polarità della tensione, il che consente loro di essere utilizzati efficacemente nei circuiti con tensione alternata.
Oltre alla caratteristica acquisita, questi dispositivi hanno una proprietà importante elemento base– la capacità di mantenere la conduttività quando l'elettrodo di controllo è spento. In questo caso, la "chiusura" della chiave a semiconduttore avviene al momento dell'assenza di differenza di potenziale tra i terminali principali del dispositivo. Cioè, quando la tensione alternata supera il punto zero.
Un ulteriore bonus da tale passaggio allo stato "chiuso" è la riduzione del numero di interferenze in questa fase operativa. Si noti che un regolatore privo di rumore può essere progettato per essere pilotato da transistor.
A causa delle proprietà sopra elencate, è possibile controllare la potenza del carico tramite il controllo di fase. Cioè, il triac si apre ogni mezzo ciclo e si chiude quando passa per lo zero. Il tempo di ritardo per l'attivazione della modalità "aperta", per così dire, interrompe parte del semiciclo, di conseguenza la forma del segnale di uscita sarà a dente di sega.
In questo caso, l'ampiezza del segnale rimarrà la stessa, motivo per cui tali dispositivi vengono erroneamente chiamati regolatori di tensione.
Ecco alcuni esempi di circuiti che consentono di controllare la potenza del carico tramite un triac, iniziamo con quello più semplice.
Figura 2. Schema di un semplice regolatore di potenza su un triac alimentato a 220 V Designazioni:
Con l'aiuto del dinistor DN1, viene chiuso il circuito D1-C1-DN1, che mette DN2 in posizione "aperto", in cui rimane fino al punto zero (la fine del semiciclo). Il momento di apertura è determinato dal tempo di accumulo sul condensatore della carica di soglia richiesta per commutare DN1 e DN2. La velocità di carica di C1 è controllata dalla catena R1-R2, la cui resistenza totale determina il momento di "apertura" del triac. Di conseguenza, la potenza del carico è controllata per mezzo di un resistore variabile R1.
Nonostante la semplicità del circuito, è abbastanza efficace e può essere utilizzato come dimmer per apparecchi di illuminazione a filamento o come regolatore di potenza del saldatore.
Sfortunatamente, questo diagramma non lo fa feedback pertanto, non è adatto come regolatore di velocità stabilizzato per un motore a collettore.
Il feedback è necessario per stabilizzare la velocità del motore elettrico, che può cambiare sotto l'influenza del carico. Puoi farlo in due modi:
Quest'ultima opzione è molto più semplice da implementare, ma richiede un piccolo aggiustamento alla potenza della macchina elettrica utilizzata. Di seguito è riportato un diagramma di un tale dispositivo.
Designazioni:
Questo schema fornisce un inizio regolare installazione elettrica e fornisce protezione da sovraccarico. Sono consentite tre modalità di funzionamento (impostate dall'interruttore S1):
La messa a punto del circuito si riduce alla selezione della resistenza R6, essa viene calcolata, in funzione della potenza, del motore elettrico secondo la seguente formula:. Ad esempio, se dobbiamo pilotare un motore da 1500 W, il calcolo sarà il seguente: 0,25 / (1500 / 240) = 0,04 ohm.
Per la fabbricazione di questa resistenza, è meglio utilizzare un filo di nichelcromo con un diametro di 0,80 o 1,0 mm. Di seguito una tabella che permette di selezionare la resistenza R6 e R11, a seconda della potenza del motore.
Questo dispositivo può essere utilizzato come regolatore di velocità per motori di utensili elettrici, aspirapolvere e altre apparecchiature domestiche.
Coloro che tentano di controllare un carico induttivo (come un trasformatore di una saldatrice) con i circuiti di cui sopra rimarranno delusi. I dispositivi non funzioneranno e il guasto dei triac è del tutto possibile. Ciò è dovuto allo sfasamento, motivo per cui la chiave a semiconduttore non ha il tempo di passare alla modalità "aperto" durante un breve impulso.
Ci sono due opzioni per risolvere il problema:
La prima opzione è la più ottimale. Ecco un diagramma in cui viene utilizzata tale soluzione.
Come si può vedere dalla figura seguente, che mostra gli oscillogrammi dei segnali principali del regolatore di potenza, per aprire il triac viene utilizzata una raffica di impulsi.
Questo dispositivo consente di utilizzare regolatori di commutazione a semiconduttore per controllare un carico induttivo.
Alla fine dell'articolo, diamo un esempio di un semplice regolatore di potenza. In linea di principio, è possibile assemblare uno qualsiasi degli schemi di cui sopra (la versione più semplificata è stata mostrata in Figura 2). Per questo dispositivo non è nemmeno necessario realizzare un circuito stampato, il dispositivo può essere assemblato mediante montaggio a superficie. Un esempio di tale implementazione è mostrato nella figura seguente.
Puoi utilizzare questo regolatore come dimmer e controllare potenti dispositivi di riscaldamento elettrico con esso. Si consiglia di scegliere un circuito in cui viene utilizzato un interruttore a semiconduttore per il controllo con caratteristiche corrispondenti alla corrente di carico.
Regolatore di tensione senza interferenze 220/0-220 volt 60 watt
La maggior parte dei regolatori di tensione (potenza) sono realizzati su tiristori secondo un circuito di controllo a impulso di fase. Come sapete, tali dispositivi creano un notevole livello di interferenza radio. Il regolatore proposto dall'autore dell'articolo è esente da questa lacuna.
Una caratteristica del regolatore proposto (vedi diagramma) è il controllo dell'ampiezza della tensione alternata, in cui la forma del segnale di uscita non è distorta, contrariamente al controllo dell'impulso di fase. L'elemento di regolazione è un potente transistor VT1 nella diagonale del ponte a diodi VD1-VD4, collegato in serie con il carico. Lo svantaggio principale del dispositivo è la sua bassa efficienza.
Quando il transistor è chiuso, nessuna corrente scorre attraverso il raddrizzatore e il carico. Se viene applicata una tensione di controllo alla base del transistor, si apre, una corrente inizia a fluire attraverso la sua sezione collettore-emettitore, il ponte a diodi e il carico. La tensione all'uscita del regolatore (al carico) aumenta. Quando il transistor è aperto e in modalità di saturazione, al carico viene applicata quasi l'intera tensione di rete (ingresso).
Il segnale di controllo forma un alimentatore a bassa potenza, assemblato su un trasformatore T1, un raddrizzatore VD5 e un condensatore di livellamento C1. Il resistore variabile R1 regola la corrente di base del transistor, e quindi l'ampiezza della tensione di uscita. Quando il cursore del resistore variabile viene spostato nella posizione superiore secondo lo schema, la tensione di uscita diminuisce e nella posizione inferiore aumenta. La resistenza R2 limita il valore massimo della corrente di controllo.
Il diodo VD6 protegge l'unità di controllo in caso di guasto della giunzione del collettore del transistor.
Il regolatore di tensione è montato su una scheda in fibra di vetro spessa 2,5 mm. Il transistor VT1 deve essere installato su un dissipatore di calore con un'area di almeno 200 cm 2. Se necessario, i diodi VD1-VD4 vengono sostituiti con altri più potenti, ad esempio D245A, e vengono posizionati anche sul dissipatore.
Se il dispositivo viene assemblato senza errori, inizia a funzionare immediatamente e richiede poca o nessuna regolazione. È solo necessario scegliere il resistore R2.
Con un transistor di regolazione KT840B, la potenza del carico non deve superare i 60 watt. Può essere sostituito da dispositivi: KT812B, KT824A, KT824B, KT828A, KT828B con una dissipazione di potenza consentita di 50 W; KT856A -75 W; KT834A, KT834B - 100 W; KT847A - 125W.
È consentito aumentare la potenza del carico se i transistor di regolazione dello stesso tipo sono collegati in parallelo: collegare tra loro collettori ed emettitori e collegare le basi tramite diodi e resistori separati al motore a resistore variabile.
Il dispositivo utilizza un trasformatore di piccole dimensioni con una tensione sull'avvolgimento secondario di 5 ... 8 V. L'unità raddrizzatore KTs405E può essere sostituita da qualsiasi altra o assemblata da singoli diodi con una corrente diretta consentita non inferiore alla corrente di base richiesta del transistore di regolazione. Gli stessi requisiti si applicano al diodo VD6.
Condensatore C1 - ossido, ad esempio K50-6, K50-16, ecc., Per una tensione nominale di almeno 15 V. Resistenza variabile R1 - qualsiasi con una potenza di dissipazione nominale di 2 watt.
Durante l'installazione e la configurazione del dispositivo, è necessario prendere precauzioni: gli elementi del regolatore sono sotto tensione di rete.
Letteratura
Pubblicazione: www.cxem.net
DIVERSI SCHEMI PRINCIPALI DEI REGOLATORI DI POTENZA
REGOLATORE DI POTENZA SU TRIAC
Le caratteristiche del dispositivo proposto sono l'uso di un D-trigger per costruire un generatore sincronizzato con la tensione di rete e il metodo di controllo del triac utilizzando un singolo impulso, la cui durata è controllata automaticamente. A differenza di altri metodi di controllo degli impulsi triac, questo metodo non è critico per la presenza di un componente induttivo nel carico. Gli impulsi del generatore seguono con un periodo di circa 1,3 s.
Il microcircuito DD 1 è alimentato da una corrente che scorre attraverso un diodo di protezione situato all'interno del microcircuito tra i suoi terminali 3 e 14. Scorre quando la tensione su questo terminale, collegato alla rete tramite un resistore R 4 e un diodo VD 5, supera la tensione di stabilizzazione del diodo zener VD 4 .
K. GAVRILOV, Radio, 2011, n. 2, pag. 41
REGOLATORE DI POTENZA A DUE CANALI PER DISPOSITIVI DI RISCALDAMENTO
Il regolatore contiene due canali indipendenti e permette di mantenere la temperatura richiesta per vari carichi: la temperatura della punta del saldatore, del ferro elettrico, della resistenza elettrica, della stufa elettrica, ecc. La profondità di regolazione è del 5...95% della potenza rete di approvvigionamento. Il circuito del regolatore è alimentato da una tensione raddrizzata di 9 ... 11 V con isolamento del trasformatore da una rete a 220 V con un basso consumo di corrente.
V.G. Nikitenko, O.V. Nikitenko, Radioamatore, 2011, n. 4, pag. 35
REGOLATORE DI POTENZA TRIAC
Una caratteristica di questo controller triac è che il numero di semicicli della tensione di rete applicati al carico in qualsiasi posizione dell'elemento di controllo risulta essere pari. Di conseguenza non si forma la componente costante della corrente consumata e, di conseguenza, non si ha magnetizzazione dei circuiti magnetici dei trasformatori e dei motori elettrici collegati al regolatore. La potenza viene regolata modificando il numero di periodi di tensione alternata applicati al carico in un determinato intervallo di tempo. Il regolatore è progettato per regolare la potenza di dispositivi con inerzia significativa (riscaldatori, ecc.).
Non è adatto per regolare la luminosità dell'illuminazione, perché le lampade lampeggeranno fortemente.
V. KALASHNIK, N. CHEREMISINOVA, V. CHERNIKOV, Radiomir, 2011, n. 5, pag. 17 - 18
REGOLATORE DI TENSIONE SENZA INTERFERENZE
La maggior parte dei regolatori di tensione (potenza) sono realizzati su tiristori secondo un circuito di controllo a impulso di fase. Come sapete, tali dispositivi creano un notevole livello di interferenza radio. Il titolare del trattamento proposto è esente da questa lacuna. Una caratteristica del regolatore proposto è il controllo dell'ampiezza della tensione alternata, in cui la forma del segnale di uscita non è distorta, in contrasto con il controllo dell'impulso di fase.
L'elemento di regolazione è un potente transistor VT1 nella diagonale del ponte a diodi VD1-VD4, collegato in serie con il carico. Lo svantaggio principale del dispositivo è la sua bassa efficienza. Quando il transistor è chiuso, nessuna corrente scorre attraverso il raddrizzatore e il carico. Se viene applicata una tensione di controllo alla base del transistor, si apre, una corrente inizia a fluire attraverso la sua sezione collettore-emettitore, il ponte a diodi e il carico. La tensione all'uscita del regolatore (al carico) aumenta. Quando il transistor è aperto e in modalità di saturazione, al carico viene applicata quasi l'intera tensione di rete (ingresso). Il segnale di controllo forma un alimentatore a bassa potenza, assemblato su un trasformatore T1, un raddrizzatore VD5 e un condensatore di livellamento C1.
Il resistore variabile R1 regola la corrente di base del transistor, e quindi l'ampiezza della tensione di uscita. Quando il cursore del resistore variabile viene spostato nella posizione superiore secondo lo schema, la tensione di uscita diminuisce e nella posizione inferiore aumenta. La resistenza R2 limita il valore massimo della corrente di controllo. Il diodo VD6 protegge l'unità di controllo in caso di guasto della giunzione del collettore del transistor. Il regolatore di tensione è montato su una scheda in fibra di vetro spessa 2,5 mm. Il transistor VT1 deve essere installato su un dissipatore di calore con un'area di almeno 200 cm2. Se necessario, i diodi VD1-VD4 vengono sostituiti con altri più potenti, ad esempio D245A, e vengono posizionati anche sul dissipatore.
Se il dispositivo viene assemblato senza errori, inizia a funzionare immediatamente e richiede poca o nessuna regolazione. È solo necessario scegliere il resistore R2.
Con un transistor di regolazione KT840B, la potenza del carico non deve superare i 60 W. Può essere sostituito da dispositivi: KT812B, KT824A, KT824B, KT828A, KT828B con una dissipazione di potenza consentita di 50 W.; KT856A -75 W.; KT834A, KT834B - 100 W; KT847A-125W. È consentito aumentare la potenza del carico se i transistor di regolazione dello stesso tipo sono collegati in parallelo: collegare tra loro collettori ed emettitori e collegare le basi tramite diodi e resistori separati al motore a resistore variabile.
Il dispositivo utilizza un trasformatore di piccole dimensioni con una tensione sull'avvolgimento secondario di 5 ... 8 V. L'unità raddrizzatore KTs405E può essere sostituita da qualsiasi altra o assemblata da singoli diodi con una corrente diretta consentita non inferiore alla corrente di base richiesta del transistore di regolazione. Gli stessi requisiti si applicano al diodo VD6. Condensatore C1 - ossido, ad esempio K50-6, K50-16, ecc., Per una tensione nominale di almeno 15 V. Resistenza variabile R1 - qualsiasi con una potenza di dissipazione nominale di 2 watt. Durante l'installazione e la configurazione del dispositivo, è necessario prendere precauzioni: gli elementi del regolatore sono sotto tensione di rete. Nota: per ridurre la distorsione della tensione di uscita sinusoidale, provare ad eliminare il condensatore C1. A. Chekarov
Regolatore di tensione MOSFET - transistor (IRF540, IRF840)
Oleg Belousov, Elettricista, 201 2 , n. 12 , p. 64 - 66
Perché principio fisico il funzionamento di un transistor ad effetto di campo con gate isolato è diverso dal funzionamento di un tiristore e di un triac, quindi può essere acceso e spento ripetutamente durante un periodo di tensione di rete. Frequenza di commutazione transistor potenti in questo circuito viene selezionato 1 kHz. Il vantaggio di questo schema è la sua semplicità e la possibilità di modificare il ciclo di lavoro degli impulsi, modificando leggermente la frequenza di ripetizione degli impulsi.
Nel progetto dell'autore sono state ottenute le seguenti durate degli impulsi: 0,08 ms, con un periodo di ripetizione di 1 ms e 0,8 ms, con un periodo di ripetizione di 0,9 ms, a seconda della posizione del cursore del resistore R2.
È possibile disattivare la tensione sul carico chiudendo l'interruttore S 1, mentre le porte dei transistor MOSFET sono impostate su una tensione vicina alla tensione sul pin 7 del microcircuito. Con l'interruttore a levetta aperto, la tensione al carico nella copia dell'autore del dispositivo potrebbe essere modificata dal resistore R 2 entro 18 ... 214 V (misurata da un dispositivo del tipo TES 2712).
schema elettrico tale controller è mostrato nella figura seguente. Il regolatore utilizza un microcircuito domestico K561LN2, di cui due elementi vengono utilizzati per assemblare un alternatore con spavalderia regolabile e quattro elementi vengono utilizzati come amplificatori di corrente.
Per eliminare le interferenze sulla rete 220, si consiglia di collegare un'induttanza avvolta su un anello di ferrite con un diametro di 20 ... 30 mm in serie con il carico fino a riempirlo con un filo da 1 mm.
Generatore di corrente di carico su transistor bipolari (KT817, 2SC3987)
Butov A. L., Progettista radiofonico, 201 2 , n. 7 , p. 11 - 12
Per verificare le prestazioni e configurare gli alimentatori, è conveniente utilizzare un simulatore di carico sotto forma di generatore di corrente regolabile. Utilizzando un tale dispositivo, non solo è possibile configurare rapidamente un alimentatore, uno stabilizzatore di tensione, ma anche, ad esempio, utilizzarlo come generatore di corrente stabile per caricare e scaricare batterie, dispositivi di elettrolisi, per l'incisione elettrochimica di circuiti stampati, come uno stabilizzatore di corrente di alimentazione per lampade elettriche, per l'avviamento "soft" di motori elettrici a collettore.
Il dispositivo è un dispositivo a due terminali, non richiede una fonte di alimentazione aggiuntiva e può essere incluso nell'interruttore di alimentazione di vari dispositivi e attuatori.
Campo di regolazione della corrente da 0...0, 16 a 3 A, potenza massima assorbita (dissipazione) 40 W, campo di tensione di alimentazione 3...30 VDC. Il consumo di corrente è regolato da un resistore variabile R 6. Più a sinistra nel diagramma il cursore del resistore R6, più corrente consuma il dispositivo. Con i contatti aperti dell'interruttore SA 1, il resistore R6 può impostare il consumo di corrente da 0,16 a 0,8 A. Con i contatti di questo interruttore chiusi, la corrente è regolata nell'intervallo 0,7 ... 3 A.
Disegno scheda a circuito stampato generatore di corrente
Simulatore di batteria per auto (KT827)
V. MELNICHUK, Radiomir, 201 2 , n. 1 2 , p. 7 - 8
Quando si rielaborano alimentatori a commutazione di computer (UPS), dispositivi di ricarica (caricabatterie) per batterie per auto, i prodotti finiti devono essere caricati con qualcosa durante il processo di installazione. Pertanto, ho deciso di creare un analogo di un potente diodo zener con tensione regolabile stabilizzazione, i cui schemi sono mostrati in Fig. uno . Il resistore R 6 può regolare la tensione di stabilizzazione da 6 a 16 V. In totale sono stati realizzati due di questi dispositivi. Nella prima variante, KT 803 è stato utilizzato come transistor VT 1 e VT 2.
Resistenza interna un tale diodo zener si è rivelato troppo grande. Quindi, a una corrente di 2 A, la tensione di stabilizzazione era di 12 V ea 8 A - 16 V. Nella seconda variante sono stati utilizzati transistor compositi KT827. Qui, a una corrente di 2 A, la tensione di stabilizzazione era di 12 V e a 10 A - 12,4 V.
Tuttavia, quando si regolano consumatori più potenti, come le caldaie elettriche, i controller di potenza triac diventano inadatti: creeranno troppe interferenze sulla rete. Per risolvere questo problema, è meglio utilizzare regolatori con un periodo di modalità ON-OFF più lungo, che elimina chiaramente il verificarsi di interferenze. Viene mostrata una delle varianti dello schema.
