Схемы регуляторов мощности (диммеров) на симисторах
Принцип работы симисторных регуляторов мощности (напряжения) в цепях
переменного тока.
Там же мы отметили, что симистор пришёл на смену рабочей лошадке-тиристору и практически полностью вытеснил его из электроцепей переменного тока.
Вспомним пройденный материал.
Отличительной чертой симистора является то, что при подаче на его управляющий электрод тока (напряжения), прибор переходит в проводящее
состояние, замыкая нагрузку, причём проводит ток, независимо от полярности, приложенного к нагрузке напряжения.
Полярность открывающего напряжения должна быть либо отрицательной для обеих полярностей напряжения на условном аноде, либо совпадать с
полярностью «анодного» напряжения (т.е. быть плюсовой в момент прохождения положительной полуволны и минусовой — в момент прохождения
отрицательной).
Итак. Важным плюсом симисторных схем в электроцепях переменного тока является отсутствие выпрямительных устройств, и двухполюсность напряжения в нагрузке, что даёт возможность подключать их, помимо всего прочего, как трансформаторам, так и электродвигателям переменного тока.
Познакомимся с расхожими схемами симисторных регуляторов.
Для начала давайте рассмотрим простейшую, но вполне себе работоспособную схему симисторного регулятора мощности с фазово-импульсным
управлением, позволяющего работать с нагрузками вплоть до 1200 Вт.
Рис.1
При замене симистора на другой, с большей величиной допустимого тока, мощность нагрузки можно увеличивать практически неограниченно.
А теперь — как это всё работает?
В начале действия положительного полупериода симистор закрыт. По мере увеличения сетевого напряжения конденсатор С1 заряжается
через последовательно соединённые резисторы R1 и R2.
Причём увеличение напряжения на конденсаторе С1 отстаёт (сдвигается по фазе) от сетевого на величину, зависящую от суммарного
сопротивления резисторов и номинала ёмкости С1. Чем выше значения резисторов и конденсатора — тем больше сдвиг по фазе.
При этом симистор остаётся открытым до конца полупериода, т.е. момента, когда полуволна сетевого напряжения приблизится к нулевому уровню.
Переменным резистором R2 устанавливают момент открывания динистора и симистора, производя тем самым регулировку мощности, подводимой к нагрузке.
При действии отрицательной полуволны принцип работы устройства аналогичен.
Диаграммы напряжения на нагрузке при различных значениях переменного резистора приведены на Рис.1 справа.
Для предотвращения ложных срабатываний триаков, вызванных переходными процессами в индуктивных нагрузках (например, в электродвигателях и
обмотках трансформаторов),
симисторы должны иметь дополнительные компоненты защиты. Это, как правило, демпферная RC-цепочка (снабберная цепь) между силовыми
электродами триака,
которая используется для ограничения скорости изменения напряжения (на схеме Рис.1 показана синим цветом).
В некоторых случаях, когда нагрузка имеет ярко выраженный ёмкостной характер, между силовыми электродами необходима индуктивность
для ограничения скорости изменения тока при коммутации.
Существуют и различные модификации приведённой выше простейшей схемы диммера.
Рис.2
Дополнительная цепочка R3 C2 (Рис.2 слева) призвана увеличить максимально достижимый фазовый сдвиг между сетевым напряжением и напряжением, поступающим на левый вывод динистора, что в свою очередь позволяет производить более глубокую регулировку мощности, подводимой к нагрузке.
На схеме, приведённой на Рис.2 справа, цепь, образованная диодами D1, D2 и резистором R1, обеспечивает плавность регулировки
при минимальной выходной мощности. Без неё характеристика управления регулятором имеет гистерезис, что проявляется в скачкообразном
повышении регулируемой мощности от нуля до 3…5% от максимальной.
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.
Изредка можно встретить устройства, в которых регулировка мощности производится посредством отдельной схемы, которая
формирует импульсы с регулируемой длительностью для управления симистором.
Рис.3
Применение КР1182ПМ1 в регуляторах мощности (Рис.3) позволяет добиваться как хорошей повторяемости, так и широкого диапазона перестройки и высокой температурной стабильности.
А если уж мы решили заморачиваться созданием отдельной схемы формирования управляющих импульсов, то имеет смысл отказаться от
фазово-импульсного метода управления, и обратиться в сторону регуляторов мощности, работающих по принципу пропускания через
нагрузку определённого целого числа периодов сетевого напряжения в единицу времени.
Освещение таким диммером не запитаешь ввиду заметного мерцания, а вот для беспомехового регулирования мощности электронагревательных приборов — самое то.
Рис.4
Данная схема (Рис.4) перекочевала со страницы https://www.radiokot.ru/circuit/power/converter/50/ и представляет собой модификацию регулятора мощности, описанного в журнале Радио, 2009, № 9, с. 40–41 «В.Молчанов Симисторный регулятор мощности». Вот, что пишет автор.
«Устройство предназначено для беспомехового регулирования мощности электронагревательных приборов, работающих от сети переменного
тока 220 В.
Кроме снижения уровня коммутационных помех, в регуляторе реализован принцип пропускания в нагрузку целого числа периодов сетевого
напряжения. При таком способе регулирования с высокой точностью обеспечивается отсутствие постоянной составляющей напряжения на нагрузке,
вследствие чего дополнительно снижается уровень искажений, вносимых в электросеть. Это особенно важно в случае мощной нагрузки.
На микросхеме DD1 и элементах R1, C1, VD1, VD2 выполнен синхронизированный с сетью генератор прямоугольных импульсов. Период импульсов, вырабатываемых генератором, составляет около 1,3 с. Резистор R1 регулирует скважность импульсов. Элементы DD1.1, DD1.2 и DD1.3, DD1.4 включены как два RS‑триггера, на входы которых (выводы 1 и 9 микросхемы) через делитель R7R6 поступает часть сетевого напряжения. Транзисторы VT1 и VT2 выполняют функцию мощного инвертора логических сигналов для управления симистором. Питание устройства осуществляется через параметрический стабилизатор, в котором задействованы балластный резистор R7, стабилитрон VD3 и сглаживающий конденсатор C3. Когда напряжение на верхнем по схеме сетевом выводе относительно нижнего отрицательное, стабилитрон VD3 пропускает ток в прямом направлении, когда положительное – ограничивает напряжение на выводах 1 и 9 микросхемы DD1 на уровне 10 В. Ток, проходящий через эти выводы и внутренние защитные диоды микросхемы, заряжает конденсатор C3 до напряжения около 9,2 В, которое служит для питания низковольтной части устройства. Использование защитных диодов микросхемы не приводит к её защёлкиванию, поскольку амплитудное значение тока через резистор R7 ограничено и составляет около 5 мА.
Во время проверки регулятора мощности удобно в качестве нагрузки подключить лампу накаливания (желательно на 100 Вт или более). Устройство обычно не нуждается в налаживании, но если оказалось, что симистор VS1 открывается ненадёжно (лампа в нагрузке не включается или мерцает), можно попробовать уменьшить сопротивление резистора R4 или подобрать экземпляр симистора с меньшим током открывания. Резистор R4 позволяет выставить мгновенное напряжение сети, при котором происходит открывание симистора. Это напряжение может быть рассчитано по формуле Uпор ≈ Uпит∙R7/(2∙R4), где Uпит ≈ 9,2 В – напряжение на конденсаторе C3, сопротивления резисторов R6 и R7 должны быть равны. Уменьшение сопротивления резистора R4 обеспечивает более надёжное открывание симистора, но увеличивает уровень создаваемых помех, поэтому делать его сопротивление менее 30 кОм нежелательно».
И конечно, было бы совсем неправильно не упомянуть о таком важном представителе симисторного семейства, как — оптосимистор.
Оптосимистор включается посредством освещения полупроводникового слоя и представляет собой комбинацию оптоизлучателя и
симистора в одном корпусе. Преимущество — простая однополярная схема управления и гальваническая изоляция цепей управления от
фаз сетевого напряжения.
Оптосимисторы могут коммутировать нагрузку как сами (Рис.5),
Рис.5
так и управлять более мощными симисторами (Рис.6).
Рис.6
За счёт полной гальванической развязки управляющих цепей оптосимистора, основное его предназначение — это управление
мощностью нагрузки при помощи логических устройств или микроконтроллеров с собственными цепями питания.
Рис.7
В качестве примера на Рис.7 приведена схема регулятора мощности паяльника.
Вот, как работу этой схемы описывает уважаемый Falconist на странице сайта http://forum.cxem.net .
«Оптосимистор серии МОС204х/306х/308х содержит внутри себя схему пересечения питающим напряжением нуля, т.е. открывается только
в точке нулевого значения синусоидального сетевого напряжения, независимо от момента поступления управляющего напряжения на его светодиод.
Тем самым обеспечивается ключевой режим подключения нагрузки, с практически полным отсутствием ВЧ помех, проникающих в сеть 220 В.
Поэтому его замена на оптосимисторы МОС302х/305х, не имеющих такой схемы, крайне нежелательна, т.к. порочит сам принцип беспомехового
регулирования.
Работа таймера, формирующего управляющий сигнал для оптотиристора, аналогична работе DD1 на Рис.4 и сводится к формированию импульсов с изменяемой скважностью.
Мощный регулятор мощности | AUDIO-CXEM.RU
Здравствуй мой дорогой читатель. Сегодня я хочу рассказать про нюансы мощных симисторных регуляторов мощности, которые заполонили наш рынок. Теперь так называемые диммеры продают даже в отделах продажи дистилляторов, для регулировки температуры нагрева материала в перегонных аппаратах.
Схема мощного симисторного регулятора мощности
Внесу немного ясности о схеме. Схема симисторного регулятора мощности является типичной и в нее может быть включен любой, подходящий вам по параметрам симистор серии BTA, например BTA06-600, BTA16-600 и так далее. Номиналы элементов при этом пересчитывать не нужно. Работу схемы я описывал в статье «Диммер своими руками», и сейчас немного поговорим о другом.
В качестве полупроводника я применил BTA41-600 и мог бы заявить вам, что регулятор мощности рассчитан на 8.5кВт, как это делают большинство продавцов. Да, симистор BTA41-600 рассчитан на максимальный средний ток 40А. Но, во-первых, должен быть запас по току, а во-вторых не только от параметров симистора зависит мощность собранного устройства. От чего же еще может зависеть мощность диммера?
В первую очередь от запаса тока симистора. Для меня это примерно 30% запас. Разница по цене будет несущественной.
Вот пример симисторного регулятора из Китая. Продавец утверждает, что его мощность достигает 4кВт.
Сфотографировано так близко, чтобы выполнить обман зрения и внушить большие размеры теплоотвода. Если вы представляете, что такое 4000Вт, то подумайте, какое сечение провода нам необходимо для пропускания через себя тока 18А. Нет, конечно, если такой диммер включить на 30 секунд, то он может и выдержит, но обычно нагрузкой служат мощные лампы или ТЭН, которые работают часами. Теперь посмотрите ширину дорожек печатной платы этого самого китайского диммера.
Да не выдержат они 4кВт долговременно, будут до ужаса греться даже на 3кВт, а потом перегорят. Поэтому вторым критерием является сечение проводов и дорожек печатной платы. Чем шире и толще, тем лучше. И чем короче они, тем также лучше. В обязательном порядке необходимо их лудить оловом или паять вдоль дорог медную жилу.
Для сведения, медный провод сечением 2.5мм2 рассчитан на максимальный долговременный ток 27А. Из своего опыта скажу, что при использовании такого провода на нагрузке 3000Вт (ток 14А) в течение 1 часа, он хорошо нагревается. Но это нормально. А уже при 27А изоляция такого провода будет плавиться.
Еще, при такой мощности (3000Вт и более) я отказываюсь от всяких разъемов, зажимных клемм и стараюсь все провода паять сразу к печатной плате. Так как все эти клеммы и разъемы являются уязвимым местом, чуть контакт ослаб и происходит нагрев, а дальше обгорание проводов.
Третий критерий мощного регулятора это теплоотвод. Однажды я выполнял измерение температуры теплоотвода площадью 200см2 при эксплуатации диммера на нагрузку 1кВт в течение 5 часов. Температура достигла 900С. Для отвода тепла при эксплуатации на мощности 3кВт понадобится радиатор с внушительной площадью поверхности, если мы говорим про долговременную работу. Иначе получим настоящую печь.
Рекомендую в качестве теплоотвода использовать радиатор с вентилятором от ПК, даже небольшой такой теплоотвод с принудительным охлаждением дает отличный результат на мощности 4кВт.
Китайский радиатор, на мощности 4000Вт позволит лишь регулятору не выйти из строя за ближайшие минуты.
Также и наши продавцы, закупая диммеры в Китае, заявляют мощность, которую они долговременно регулировать не могут.
Множество видео роликов про регуляторы мощности имеется на одном из известных видео порталов. Практически все блоггеры демонстрируют их тест на лампах накаливания. Лампа накаливания 60-80Вт может работать через наше устройство без радиатора, это и я проверял. А вот на мощности 1000Вт и выше рисуется совсем другая картина.
Существуют вентиляторы на разное питающее напряжение, в продаже есть вентиляторы и с напряжением питания 220В переменного тока. У меня же напряжение питания 12В постоянного тока. И в качестве источника я применил небольшой импульсный блок питания 12В 1А.
О стеклянном предохранителе. Не советую. На заднюю панель регулятора мощности вывел держатель предохранителя с колпачком. Предохранитель установил на 15А, нагрузка составляла 3000Вт.
Это было что-то. Грелся весь узел, не притронуться рукой. Поэтому, вместо стеклянных предохранителей устанавливайте автоматический выключатель. Например, если нагрузка 3кВт, то выключатель на 16А.
В своем регуляторе мощности я использовал тумблер на 25 Ампер, у которого были две группы контактов. Чтобы повысить надежность я соединил их параллельно медным проводом, сечением 2.5мм2.
Корпус диммера я использовал из пластмассы. Для удобства я установил на корпус розетку с керамической вставкой на 16 Ампер.
Также я добавил еще один переменный резистор на 50кОм для более точной (плавной) подстройки.
Вентилятор, розетку и импульсный блок питания я прикрепил к корпусу винтами М3 и гайками, не забыв и про шайбы. В теплоотводе я выполнил отверстия и нарезал резьбу для крепления к нему симистора BTA41-600, а также отверстия с резьбой для крепления самого теплоотвода к корпусу. Как нарезать резьбу в радиаторе я описывал в статье «Нарезаем резьбу в радиаторе усилителя НЧ».
Вилка регулятора рассчитана на ток 16 Ампер. Ее провода припаяны напрямую к печатной плате, миную разъемы и клеммы.
Выводы симистора, при его монтаже, рекомендуется делать как можно короче.
Вывод.
Чтобы собрать мощный симисторный регулятор мощности, помимо выбора параметров симистора необходимо учесть такие конструктивные особенности, как ширина и толщина дорожек печатной платы, сечение соединительных проводов, замена разъемов и клемм пайкой, площадь поверхности теплоотвода, номинальная мощность вилок и розеток. Ведь для регулятора мощности 6кВт (27А) нужны совсем другие розетки, вилки, провода и так далее…
Печатная плата регулятора мощности СКАЧАТЬ
Похожие статьи
Диммер своими руками | AUDIO-CXEM.RU
Приветствую тебя мой дорогой читатель. Сегодня мы будем собирать диммер своими руками. По-другому он называется регулятор мощности переменного тока. Куда мы его можем «запихать» или где его можем применить? Везде и хоть куда!
Дело в том, что диммер может найти широкое применение, как в хозяйстве, так и в вашей мастерской. Регулировать мощность с помощью него можно на электронагревателе водяного бака или самогонного аппарата, а также в самодельном инкубаторе или вулканизаторе для заклеивания проколотых автомобильных камер.
Отдельное слово хочу сказать про применение данной конструкции в мастерской. Диммером можно плавно регулировать температуру нагрева паяльника, скорость вращения дрели или болгарки, а также просто для регулирования яркости ламп накаливания.
Теперь можно сделать вывод, что диммер является бесценным устройством в хозяйственной деятельности и мастерской.
Схема диммера (регулятора мощности)
Основным регулирующим элементом является симистор он же триак BTA06-600. Его можно заменить на практически любой аналог из серии BTA, например BTA12-60, BTA24-600 или другой. Пересчет номиналов элементов при этом производить не нужно.
Первые цифры маркировки означают максимальный ток в открытом состоянии. Максимальное обратное напряжение определяется второй группой цифр. Таким образом, BTA06-600 это триак с током 6А и напряжением 600В, которого хватит для регулировки нагрузки мощностью 800Вт. При выборе симистора рекомендую брать запас по току. Обычно я беру двукратный запас. На цене это отражается незначительно, а надежность конструкции повышается заметно, да и душа спокойна.
Резистор R1 должен быть мощностью 0.25Вт, даже при использовании диммера на 3кВт резистор будет холодным. Также нет особых требований для переменного резистора, берем любой. Конденсатор C1 пленочный, напряжением 400В. Предохранитель выбирается в зависимости от тока нагрузки.
Светодиод можно не устанавливать, тогда вместо диода VD1 необходимо установить перемычку.
Предохранитель F1 можно установить на отдельной колодке или на проводе, выведя колпачок его корпуса на заднюю панель диммера.
Работа схемы
При подключении нагрузки симистор VD4 закрыт. В это время начинает протекать ток через предохранитель F1, нагрузку и резисторы R1, R2, заряжая конденсатор C1. Как только на конденсаторе C1 напряжение поднимется выше 32В, откроется динистор VD3 и через него потечет ток, открывая VD4. Последний начинает пропускать через себя ток нагрузки и закрывается он только в тот момент, когда синусоида проходит нулевой потенциал. Далее все повторяется по циклу.
Переменным резистором R2 регулируется скорость зарядки конденсатора C1. Чем дольше он будет заряжаться до порога открытия VD3, тем дольше будет закрыт VD4, а когда он закрыт, происходит отрезание синусоиды на нагрузке.
Несколько слов об охлаждении
К фланцу регулирующего элемента необходимо прикрепить радиатор охлаждения. Не забываем между ними положить слой теплопроводной пасты. Площадь поверхности радиатора нужно подобрать опытным путем.
Из своего опыта скажу, что для регулировки паяльника или лампы накаливания мощностью 80Вт можно обойтись без радиатора. При работе на нагрузку 1кВт (BTA12-600) с площадью радиатора 200см2 температура последнего достигает 900C при длительности работы 5ч. При пятичасовой работе (BTA24-600) на нагрузку 3кВт я достиг комнатной температуры радиатора, для этого я установил небольшой кулер от процессора ПК, обеспечив его питание от миниатюрного выпрямителя.
Для исключения нагрева силовых дорог печатной платы, при работе на большую мощность (более 1кВт), следует дорожки покрыть толстым слоем олова или пропаять медным проводом.
Сетевые провода и провода нагрузки рекомендуется впаять в плату, чтобы исключить плохой контакт и нагрев клемм.
Меры техники безопасности
Диммер работает при высоком напряжении (220В), поэтому при его работе лучше не трогать инструментом или руками конструкцию. Если кому интересно, то скажу вам, что от фланца симистора током не «бьет», и соответственно от радиатора тоже (проверено).
Проверять работоспособность диммера лучше всего на лампе накаливания мощностью 60-80Вт. Не стоит пробовать подключать светодиодные, энергосберегающие и другие лампы, включающие в себя пусковые устройства и импульсные преобразователи.
Печатная плата диммера СКАЧАТЬ
Похожие статьи
описание принципа работы и сборки устройства
Симисторами называют полупроводниковый прибор, на котором присутствуют 5 р-н переходов. Важнейшее его качество, это способность пропускать сигнал, как в прямом, так и обратном направлениях.
Краткое содержимое статьи:
Принцип работы симисторного регулятора мощности
Их применяют только в небольших электроприборах из-за того, что они крайне чувствительны к электромагнитным волнам, выделяют много тепла и неспособны работать на высоких частотах переменного тока. Их не используют в крупных промышленных агрегатах.
Прибор прост в изготовлении, не требует больших денежных затрат и обладает долгим сроком эксплуатации. Его можно легко применять в сферах и приборах, где описанные выше недостатки не играют большой роли.
Многие не знают, для чего нужны симисторные регуляторы мощности. Но они присутствуют в большинстве домашних бытовых приборах, таких как: фен, пылесос, электроинструменты и нагревательные приборы.
Регулятор мощности позволяет пропускать электрический сигнал, с частотой заданной пользователем.
Инструкция, как сделать симисторный регулятор своими руками
На сегодняшний день не так легко найти подходящий регулятор мощности, несмотря на невысокую цену крайне проблематично достать полностью подходящий по параметрам симистор.
Поэтому не остается другого выбора, кроме как сделать его самостоятельно. Для этого нужно рассмотреть несколько простых основных схем регуляторов, чем они отличаются друг от друга и разберем элементарную базу каждой.
Устройство и схемы простых регуляторов
Простейшая схема, которая может работать под любой нагрузкой. Комплектующие простейшие электронные компоненты, а управление осуществляется по фазово-импульсному принципу.
Основные элементы схемы:
- симистор VD4 10 А, 400 В
- динистор VD3 32 В
- потенциометр R2
По R2 и R3 протекает ток, который накапливает заряд на конденсаторе С1. После того, как на заряд достигнет значения 32 В, откроется динистор VD3 и конденсатор С1 начнет разряжаться через R4 и VD3. Энергия пойдет на симистор VD4, он откроется и даст току протекать через нагрузку.
Регулировка мощности происходит при помощи симистора VD3 и нагрузки R2. Значения воздействия симистора постоянное и изменяться не может, регулировка мощности осуществляется путем изменения сопротивления нагрузки R2.
Элементы VD1, VD2, R1 являются не обязательными в данной схеме, но они позволяют обеспечивать плавность и точность изменения выходной мощности.
Для того, чтобы правильно рассчитать симисторный регулятор мощности нужно отталкиваться от используемой нагрузки, симистор подбирается по соотношению 1А=200 Вт.
Какие элементы понадобятся
- Динистор DB3;
- Симистор ТС106-10-4, ВТ136-600, 4-12А.
- Диоды VD1, VD2 1N4007;
- Сопротивления R1100 кОм, R3 1 кОм, R4 270 Ом, R5 1,6 кОм, потенциометр R2 100 кОм;
- Конденсатор С1 0,47 мкФ (рабочее напряжение от 250 В).
Данная схема наиболее распространена и универсальна, существует множество ее вариаций.
Сборка
Используя данный план по сборке, вы сэкономите свое время. Вам нужны точные параметры устройства, для которого будет изготавливаться прибор.
Нужно знать:
Обратите внимание!- Количество фаз. Их может быть одна или три;
- Наличие необходимости точной регулировки выходной мощности;
- Входное напряжение и ток потребляемый нагрузкой. Значения должны быть в Вольтах и Амперах.
Необходимо выбрать тип устройства, либо аналоговый либо цифровой. Подобрать комплектующие по мощности прибора. В сети можно найти различный софт, который поможет с расчетами.
Выполнить расчет тепловыделений. Это делается довольно просто: Падение напряжения на симисторе умножается на номинальный ток. Необходимые данные должны быть указаны в характеристике симистора.
Приобрести необходимые элементы, печатную плату и радиатор. Произвести разводку дорожек на печатной плате при помощи растворителя. Нельзя забывать о креплении симистора и радиатора. Припаять все элементы так, как показано на схеме. Уделить особое внимание полярности подключения диодов и симистора.
Осуществить проверку готового прибора при помощи мультиметра в режиме сопротивления. Характеристика должна быть идентична изначальному проекту.
Установить симистор почти вплотную к радиатору, но нужно обеспечить тепловую изоляцию между ними. Винт, которым будет произведено закрепления нужно качественно заизолировать. Изготовить пластиковый корпус для прибора.
Обратите внимание!
Поместить полученную установку в защитный корпус. Поставить значения потенциометра на минимальные значения и осуществить пробный запуск. Мультиметром измеряем напряжения на выходе, при этом плавно поворачиваем ручку регулятора;
Если полученный результат не соответствует требуемым производим регулировку мощности. Если прибор работает как надо, можно подключать нагрузку к выходу регулятора.
Заключение
Правильно изготовленный симисторный регулятор мощности будет надежно служить и потребует небольших денежных вложений. Долговечность порадует самых скептически настроенных специалистов. Можно ознакомиться с фото самодельных симисторных регуляторов мощности в сети и убедиться в целесообразности изготовления данного прибора.
Фото симисторного регулятора мощности
Обратите внимание!Также рекомендуем просмотреть:
Помогите проекту, поделитесь в соцсетях 😉Симисторные регуляторы мощности своими руками
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;
- Конденсатор 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:
- 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.
- 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.
- 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.
- Закупить необходимые электронные компоненты, радиатор и печатную плату.
- Произвести разводку контактных дорожек на плате и подготовить площадки для установки элементов. Предусмотреть крепление на плате для симистора и радиатора.
- 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 прозвонить их при помощи цифрового мультиметра или «аркашки».
- Проверить собранную схему мультиметром в режиме сопротивления. Полученное изделие должно соответствовать изначальному проекту.
- Надёжно закрепить симистор на радиатор. Между симистором и радиатором не забыть проложить изолирующую теплопередающую прокладку. Скрепляющий винт надёжно заизолировать.
- Поместить собранную схему в пластиковый корпус.
- Вспомнить о том, что на выводах элементов присутствует опасное напряжение.
- Выкрутить потенциометр на минимум и произвести пробное включение. Измерить напряжение мультиметром на выходе регулятора. Плавно поворачивая ручку потенциометра следить за изменением напряжения на выходе.
- 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.
Блиц-советы
- 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.
Статья была полезна?
4,00 (оценок: 1)
Мастер Винтик. Всё своими руками!Симисторный регулятор мощности
Простой регулятор мощности для паяльника (лампы) на MAC97A
Простой регулятор мощности до 100Вт можно сделать всего из нескольких деталей. Его можно приспособить для регулирования температуры жала паяльника, яркости настольной лампы, скорости вентилятора и т.п. Регулятор на тиристоре получается по размерам сильно большой и конструктивно имеет недочеты и большую схему. Регулятор мощности на импортном малогабаритном симисторе mac97a (600В; 0,6А) можно коммутировать и более мощные нагрузки, простая схема, плавная регулировка, маленькие габариты.
Немного о принципе работы симистора
Если у тиристора есть анод и катод, то электроды у симистора так охарактеризовать нельзя, потому что каждый электрод является и анодом и катодом одновременно. В отличие от тиристора, который проводит ток только в одном направлении, симистор способен проводить ток в двух направлениях. Именно поэтому симистор прекрасно работает в сетях переменного тока.
Как раз простой схемой, характеризующей принцип работы симистора служит наш электронный регулятор мощности.
После подключения устройства к сети на один из электродов симистора подаётся переменное напряжение. На электрод, который является управляющим с диодного моста подаётся отрицательное управляющее напряжение. При превышении порога включения симистор откроется и ток пойдёт в нагрузку. В тот момент, когда напряжение на входе симистора поменяет полярность он закроется. Потом процесс повторяется.
Чем больше уровень управляющего напряжения тем быстрее включится симистор и длительность импульса на нагрузке будет больше. При уменьшении управляющего напряжения длительность импульсов на нагрузке будет меньше. После симистора напряжение имеет пилообразную форму с регулируемой длительностью импульса.
В данном случае изменяя управляющее напряжение мы можем регулировать яркость электрической лампочки или температуру жала паяльника, а также скорость вентилятора.
Принципиальная схема регулятора на симисторе MAC97A6
Описание работы регулятора мощности на симисторе
При каждой полуволне сетевого напряжения конденсатор С заряжается через цепочку сопротивлений R1, R2, когда напряжение на С становится равным напряжению открывания динистора VD1 происходит пробой и разрядка конденсатора через управляющий электрод VS1 .
Динистор DB3 является двунаправленным диодом (триггер-диод), который специально создан для управления симистором или тиристором. В основном своем состоянии динистор DB3 не проводит через себя ток (не считая незначительный ток утечки) до тех пор, пока к нему не будет приложено напряжение пробоя.
В этот момент динистор переходит в режим лавинного пробоя и у него проявляется свойство отрицательного сопротивления. В результате этого на динисторе DB3 происходит падение напряжения в районе 5 вольт, и он начинает пропускать через себя ток, достаточный для открытия симистора или тиристора.
Диаграмма вольт-амперной характеристики (ВАХ) динистора DB3 изображена на рисунке:
Поскольку данный вид полупроводника является симметричным динистором (оба его вывода являются анодами), то нет разницы, как его подключать.
Характеристики динистора DB3
Кому нужно регулировать нагрузку более 100Вт, ниже представлена похожая схема более мощного регулятора на симисторе ВТ136-600.
Принципиальная схема регулятора на симисторе BT136-600
Приведенная схема регулятора мощности на симисторе рассчитана на достаточно большой ток нагрузки.
Если у Вас нет необходимых деталей и платы для сборки регулятора мощности на симисторе MAC97A6, Вы можете купить полный набор для его сборки в нашем магазине.
ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ
П О П У Л Я Р Н О Е:
- Колун для дров своими руками
- Световой меч своими руками
- Стабилизатор на тиристорах.
Зима не за горами, нужно подумать о тепле. Во многих домах сейчас проведён газ, но в некоторых селениях есть ещё дрова и уголь. Также дрова нужны и для бани. Махать топором трудоёмкое занятие, а если поленья большие, то и вообще расколоть их очень тяжело. Как же облегчить этот труд? Я давно уже задумывался над этим.
Подробнее…
Светово́й меч (англ. Lightsaber) — это фантастическое оружие многим известно по фантастической саге «Звёздные войны». Его можно встретить в научно-фантастических фильмах и рассказах.
В интернете много статей о том, как собрать световой меч. Они в основном на одном принципе: размещение в длинной трубе разноцветных светодиодов. Тем самым имитируют лазерный луч. Но нигде не встречается имитация звука этого луча.
Подробнее…
Предварительный стабилизатор на тиристорах
Подробнее…
Популярность: 93 881 просм.
Схема цепи диммера с дистанционным управлениемIR
В этом проекте мы собираемся сделать схему диммера TRIAC для устройств переменного тока. Здесь мы не будем использовать микроконтроллер. Мы использовали базовые компоненты для выполнения этой задачи. В этом проекте мы будем использовать симистор для управления яркостью лампы переменного тока с помощью пульта дистанционного управления ИК-телевизором. Вы также можете управлять скоростью вентилятора с помощью пульта ДУ телевизора, используя схему Triac Dimmer .
Для управления током в одном направлении у нас есть диодов, тиристор может срабатывать или смещать в одном направлении за раз.Или мы можем сказать, что они могут проводиться только в течение одного полупериода, либо положительного полупериода, либо отрицательного полупериода. Но при работе с переменным током нам нужны более эффективные коммутационные устройства, и здесь на первый план выходит TRIAC .
Если мы снова подключим два тиристора для запекания, то получится эквивалентная схема TRIAC. Таким образом, TRIAC также основан на той же концепции, которая может проводить как в положительном, так и в отрицательном полупериоде синусоидальной волны переменного тока. TRIAC — это краткая форма Triode AC Switch .
Требуется компонентов:
- TSOP1738 -1
- 555 таймер IC -2
- CD4017 -1
- MCT2E оптрон -1
- MOC3021 Драйвер TRIAC -1
- LM7805 -1
- BC547 Транзистор -1
- 12-0-12 Трансформатор -1
- 1n4007 Диод -10
- Конденсатор 1000 мкФ, 1 мкФ, 4,7 мкФ, 0,01 мкФ, 0,1 мкФ (4)
- Резистор 10 кОм (2), 1 кОм (3), 220 кОм, 22 кОм, 15 кОм, 3,3 кОм, 220 Ом, 680, 330 (3)
- Резистор 30к (10к + 10к + 10к)
- светодиод -2
и объяснение работы:
Схема симисторного диммера немного сложна для новичков, но в целом проста.Здесь у нас есть TSOP1738 ИК-приемник U1, который отвечает за прием ИК-сигналов (инфракрасных) от пульта дистанционного управления телевизором. Узнайте больше об обнаружении ИК-сигнала с помощью TSOP1738 здесь.
Как только он получит сигнал от телевизионного пульта, он запустит таймер 555 U2 , настроенный в режиме моностабильного мультивибратора. Этот мультивибратор используется для генерации одиночного импульса каждый раз, когда мы нажимаем любую кнопку на пульте дистанционного управления. Обычно, когда мы нажимаем любую кнопку на ИК-пульте дистанционного управления, он отправляет последовательность импульсов, и здесь нам не нужна эта последовательность импульсов, нам нужен только один импульс для запуска моностабильного мультивибратора и декадного счетчика IC 4017 (U3).U3 представляет собой декадный счетчик IC 4017 , который здесь используется для изменения периода времени следующего таймера 555 IC в моностабильном мультивибраторе (U4) путем изменения его значения временного резистора. См. Принципиальную схему для понимания. Здесь 555 IC U4 используется для генерации метрического запускающего импульса. Ознакомьтесь с другими схемами IC 4017, чтобы узнать об этом больше.
Счетчик декад 4017 устанавливает Временное сопротивление (R) для микросхемы 555 IC U4 в моностабильном мультивибраторе, переключая его выход на следующий выходной контакт.Здесь мы подключили 4 разных резистора к разным выходным контактам 4017. С помощью конденсатора и выбранного сопротивления (R5, R6, R7, R8) мультивибратор U4 генерирует выходной импульс на своем выходном контакте в течение фиксированного периода времени, когда спусковой штифт опускается ниже. Триггерный вывод мультивибратора U4 будет ожидать импульса пересечения нуля, поступающего от оптопары M2CTE (U5), который управляется полным мостовым выпрямителем для обнаружения пересечения нуля. Выход моностабильного мультивибратора U4 поступает на оптопару с драйвером симистора MOC3021 (U7), которая отвечает за управление симистором путем подачи импульса на вывод затвора симистора.
A 12-0-12 Трансформатор переменного тока используется для подачи питания на схему и для получения синусоидального сигнала для определения пересечения нуля. Стабилизатор напряжения 7805 также используется для подачи стабилизированного напряжения 5В в схему. Светодиод D1 используется для индикации полученного удаленного импульса, а светодиод D8 используется для индикации мощности.
Расчеты для цепи диммера симистора с дистанционным управлением IR:
Моностабильный мультивибратор Расчет длительности выходного импульса:
Период времени = 11.* R * C Где R - сопротивление, а C - емкость
Давайте возьмем пример здесь, в нашей схеме, мы использовали два моностабильных мультивибратора. В первом мультивибраторе 555 есть R2 и C2:
R2 = 220 К C2 = 1 мкФ Период выходного импульса = (1,1 * 220 * 1000 * 1) / 1000000 Период выходного импульса = 0,242 с или 242 миллисекунды
Теперь на секунды 555 Моностабильный мультивибратор, ниже приведены расчеты с четырьмя различными сопротивлениями, активируемыми нажатием кнопки дистанционного управления для управления яркостью лампы переменного тока:
R5 = 30 тыс. С3 + С4 = 0.1 + 0,1 мкФ = 0,2 мкФ Период времени выходного импульса при срабатывании триггерного импульса мультивибратора будет: Период времени выходного импульса = (1,1 * 30 * 1000 * 0,2) / 1000000 = 0,0066 с или ~ 7 мс (1/3 мощности)
Тогда у нас
R6 = 22 К C3 + C4 = 0,1 + 0,1 мкФ = 0,2 мкФ Период времени выходного импульса = (1,1 * 22 * 1000 * 0,2) / 1000000 = 0,00484 сек или ~ 5 мс (1/2 мощности)
Тогда у нас
R7 = 15 тыс. C3 + C4 = 0,1 + 0,1 мкФ = 0,2 мкФ Период выходного импульса = (1.1 * 15 * 1000 * 0,2) / 1000000 = 0,0033 сек или ~ 3 мс (2/3 мощности)
Теперь у нас
R7 = 1К C3 + C4 = 0,1 + 0,1 мкФ = 0,2 мкФ Период выходного импульса = (1,1 * 1 * 1000 * 0,2) / 1000000 = 0,00022 с или <1 мс (полная мощность)
Наконец, пользователю необходимо сгенерировать импульс 0-10 мс для драйвера симистора, чтобы управлять яркостью лампы переменного тока. А для генерации импульса разной длительности пользователь может изменять значения R5, R6, R7, R8, нажимая кнопки ИК-пульта дистанционного управления.А также пользователь может изменить сопротивление первого мультивибратора (R2), чтобы изменить длительность удаленного импульса.
Также проверьте демонстрационное видео , приведенное ниже.
Цепи регулятора напряжения- линейный регулятор напряжения, стабилитрон и импульсный регулятор напряжения
Регулятор напряжения, как следует из названия, представляет собой схему, которая используется для регулирования напряжения. Регулируемое напряжение - это плавная подача напряжения без каких-либо шумов или помех. Выход регулятора напряжения не зависит от тока нагрузки, температуры и изменения линии переменного тока.Регуляторы напряжения присутствуют почти в каждой электронике или бытовой технике, такой как телевизор, холодильник, компьютер и т. Д., Для стабилизации напряжения питания.
В основном, регулятор напряжения минимизирует колебания напряжения для защиты устройства. В системе распределения электроэнергии регуляторы напряжения находятся либо в фидерных линиях, либо на подстанции. В этой линейке используются два типа регуляторов, один - ступенчатый, в котором переключатели регулируют подачу тока. Другой - индукционный регулятор, представляющий собой переменную электрическую машину, подобную асинхронному двигателю, которая подает энергию в качестве вторичного источника.Он сводит к минимуму колебания напряжения и обеспечивает стабильный выход.
Существуют различные типы регуляторов напряжения, которые описаны ниже.
Типы схем регулятора напряжения
Схема линейного регулятора напряжения
- Регулятор напряжения серии
- Шунтирующий регулятор напряжения
Цепь стабилизатора напряжения
Цепь импульсного регулятора напряжения
- Бак типа
- Тип наддува
- Buck / Boost тип
Цепь линейного регулятора напряжения
Это наиболее распространенные регуляторы, используемые в электронике для поддержания постоянного выходного напряжения.Линейные регуляторы напряжения действуют как цепь делителя напряжения, в этом регуляторе сопротивление изменяется в зависимости от изменения нагрузки и дает постоянное выходное напряжение. Некоторые преимущества и недостатки линейного регулятора напряжения приведены ниже:
Преимущества
- Низкое напряжение пульсации на выходе
- Ответ быстрый
- Меньше шума
Недостатки
- Низкий КПД
- Требуется большое пространство
- Выходное напряжение всегда будет меньше входного напряжения
1.Регулятор напряжения серии
Стабилизатор напряжения серииявляется частью линейного регулятора напряжения и также называется последовательным регулятором напряжения. Последовательно включенный регулируемый элемент, используемый для поддержания постоянного выходного напряжения. При изменении сопротивления падения напряжения на последовательном элементе его можно изменять, чтобы обеспечить постоянство напряжения на выходе.
Как вы можете увидеть схему для серии стабилизатора напряжения, NPN-транзистор Т1 является элементом серии и стабилитрон используется для обеспечения опорного напряжения.
Когда выходное напряжение увеличивается, напряжение база-эмиттер уменьшается, из-за этого транзистор T1 проводит меньше. Поскольку T1 проводит меньше, он снижает выходное напряжение, следовательно, поддерживает постоянное выходное напряжение.
Когда выходное напряжение уменьшается, напряжение база-эмиттер увеличивается, благодаря чему транзистор T1 проводит больше. По мере увеличения проводимости T1 увеличивает выходное напряжение, следовательно, поддерживает постоянное выходное напряжение.
Выходное напряжение определяется как:
V O = V Z - V BE Где, V O - выходное напряжение V Z - напряжение пробоя стабилитрона V BE - напряжение база-эмиттер
2.Шунтирующий регулятор напряжения
Нерегулируемое напряжение прямо пропорционально падению напряжения на последовательно соединенных сопротивлениях, и это падение напряжения зависит от тока, потребляемого нагрузкой. Если ток, потребляемый нагрузкой, увеличивается, базовый ток также будет уменьшаться, и из-за этого меньший ток коллектора будет течь через вывод коллектора-эмиттера, и, следовательно, ток через нагрузку будет увеличиваться, и наоборот.
Регулируемое выходное напряжение шунтирующего регулятора напряжения определяется как:
В ВЫХ = V Z + V BE
Стабилитрон
Стабилитроныдешевле и подходят только для цепей малой мощности.Его можно использовать в приложениях, где количество энергии, потраченное впустую во время регулирования, не имеет большого значения.
РезисторА, соединенный последовательно со стабилитроном, чтобы ограничить количество тока, протекающего через диод, и входное напряжение Vin (которое должно быть больше, чем напряжение стабилитрона). подключено параллельно, как показано на изображении, и выход напряжение Vout снимается на стабилитроне с Vout = Vz (напряжение стабилитрона). Как мы знаем, стабилитрон начинает проводить в обратном направлении, когда приложенное напряжение выше, чем напряжение пробоя стабилитрона.Таким образом, когда он начинает проводить, он поддерживает то же напряжение на нем и возвращает дополнительный ток, обеспечивая тем самым стабильное выходное напряжение.
Узнайте больше о работе стабилитрона здесь.
Импульсный регулятор напряжения
Есть три типа импульсных регуляторов напряжения:
- Понижающий или понижающий импульсный регулятор напряжения
- Повышающий или повышающий импульсный регулятор напряжения
- Понижающий / повышающий импульсный регулятор напряжения
Понижающий или понижающий импульсный регулятор напряжения
Понижающий стабилизатор используется для понижения напряжения на выходе, мы даже можем использовать схему делителя напряжения для уменьшения выходного напряжения, но эффективность схемы делителя напряжения низкая, поскольку резисторы рассеивают энергию в виде тепла.Мы используем в цепи конденсатор, диод, индуктор и переключатель. Принципиальная схема понижающего импульсного регулятора напряжения приведена ниже:
Когда переключатель находится в положении ON, диод остается смещенным в обратном направлении, и к индуктору подключается питание. Когда переключатель разомкнут, полярность катушки индуктивности меняется на обратную, диод становится смещенным вперед и подключает катушку индуктивности к земле. Затем ток через дроссель уменьшается с крутизной:
d I L / dt = (0-V OUT ) / L
Конденсатор используется для предотвращения падения напряжения на нагрузке до нуля.Если мы продолжаем открывать и закрывать переключатель, среднее напряжение на нагрузке будет меньше подаваемого входного напряжения. Вы можете контролировать выходное напряжение, изменяя рабочий цикл переключающего устройства.
Выходное напряжение = (Входное напряжение) * (процент времени, в течение которого переключатель находится в положении ВКЛ)
Если вы хотите узнать больше о Buck Converter, перейдите по ссылке.
Повышающий или повышающий импульсный регулятор напряжения
Повышающий регулятор используется для повышения напряжения на нагрузке.Принципиальная схема регулятора наддува приведена ниже:
Когда переключатель замкнут, диод ведет себя как смещенный в обратном направлении, а ток через катушку индуктивности продолжает расти. Теперь, когда переключатель разомкнут, индуктор создаст силу, заставляющую ток продолжать течь, и конденсатор начнет заряжаться. Постоянно переводя переключатель в положение ВКЛ и ВЫКЛ, мы получим напряжение на нагрузке выше входного. Мы можем контролировать выходное напряжение, контролируя время включения (Ton) переключателя.
Выходное напряжение = Входное напряжение / процент времени, в течение которого переключатель разомкнут
Если вы хотите узнать больше о Boost Converter, то перейдите по ссылке.
Импульсный стабилизатор напряжения
Понижающий-повышающий импульсный регулятор - это комбинация понижающего и повышающего регуляторов, он дает инвертированный выходной сигнал, который может быть больше или меньше подаваемого входного напряжения.
Когда переключатель находится в положении ON, диод ведет себя как смещенный в обратном направлении, и индуктор накапливает энергию, а когда переключатель находится в положении OFF, индуктор начинает выделять энергию с обратной полярностью, которая заряжает конденсатор.Когда энергия, запасенная в катушке индуктивности, становится равной нулю, конденсатор начинает разряжаться в нагрузку с обратной полярностью. Из-за этого понижающе-повышающий регулятор также называется инвертирующим регулятором .
Выходное напряжение определяется как
Выход = Vin (D / 1-D) Где, D - рабочий цикл
Следовательно, если рабочий цикл низкий, регулятор ведет себя как понижающий регулятор, а когда рабочий цикл высокий, регулятор ведет себя как повышающий регулятор.
Практический пример схем регулятора
Цепь регулятора положительного линейного напряжения
Мы разработали схему положительного линейного стабилизатора напряжения с использованием 7805 IC . Эта ИС имеет все схемы для обеспечения 5-вольтного стабилизированного питания. Входное напряжение должно быть как минимум более чем на 2 В от номинального значения, как для LM7805, мы должны обеспечить как минимум 7 В.
На микросхему подается нерегулируемое входное напряжение, и мы получаем стабилизированное напряжение на выходе.Название ИС определяет ее функцию, 78 представляет положительный знак, а 05 представляет значение регулируемого выходного напряжения. Как вы видите на принципиальной схеме, мы подаем 9 В на 7805IC и получаем стабилизированное + 5 В на выходе. Конденсаторы C1 и C2 используются для фильтрации.
Цепь стабилитрона
Здесь мы разработали стабилизатор напряжения на стабилитроне 5,1 В. Стабилитрон работает как чувствительный элемент.Когда напряжение питания превышает его напряжение пробоя, он начинает проводить в обратном направлении и поддерживает то же напряжение на нем, а дополнительный ток течет обратно, обеспечивая тем самым стабильное выходное напряжение. В этой схеме мы даем 9 В входного напряжения и получаем почти 5,1 напряжения регулируемого выхода.
Цепи стабилизатора напряженияс использованием транзистора и стабилитрона
В этой статье мы подробно обсудим, как создавать индивидуальные схемы транзисторных стабилизаторов напряжения в фиксированных режимах, а также в переменных режимах.
Все цепи линейного источника питания, которые предназначены для получения стабилизированного постоянного напряжения и тока на выходе, в основном включают в себя транзисторные каскады и стабилитроны для получения требуемых регулируемых выходов.
Эти схемы, использующие дискретные части, могут быть в виде постоянно фиксированного или постоянного напряжения или стабилизированного регулируемого выходного напряжения.
Простейший регулятор напряжения
Вероятно, самым простым типом стабилизатора напряжения является стабилитрон шунтирующего стабилизатора, который работает с использованием базового стабилитрона для регулирования, как показано на рисунке ниже.
Стабилитроны имеют номинальное напряжение, эквивалентное предполагаемому выходному напряжению, которое может точно соответствовать желаемому выходному значению.
Пока напряжение питания ниже номинального значения напряжения стабилитрона, он демонстрирует максимальное сопротивление в диапазоне многих МОм, позволяя питанию проходить без ограничений.
Однако в момент, когда напряжение питания увеличивается сверх номинального значения «напряжения стабилитрона», происходит значительное падение его сопротивления, в результате чего перенапряжение шунтируется на землю через него, пока напряжение питания не упадет или не достигнет уровня напряжения стабилитрона. .
Из-за этого внезапного шунтирования напряжение питания падает и достигает значения стабилитрона, что вызывает повторное увеличение сопротивления стабилитрона. Затем цикл быстро продолжается, обеспечивая стабилизацию подачи на номинальном значении стабилитрона и никогда не позволяя ему превышать это значение.
Чтобы получить указанную выше стабилизацию, входное напряжение должно быть немного выше требуемого стабилизированного выходного напряжения.
Избыточное напряжение выше значения стабилитрона вызывает срабатывание внутренних «лавинных» характеристик стабилитрона, вызывая мгновенный эффект шунтирования и падение напряжения питания до тех пор, пока оно не достигнет номинального значения стабилитрона.
Это действие продолжается бесконечно, обеспечивая фиксированное стабилизированное выходное напряжение, эквивалентное номинальному значению стабилитрона.
Преимущества стабилизатора напряжения на стабилитроне
Стабилитроны очень удобны там, где требуется стабилизация низкого тока и постоянного напряжения.
Стабилитроны легко настраиваются и могут использоваться для получения достаточно точного стабилизированного выходного сигнала при любых обстоятельствах.
Для настройки каскада стабилизатора напряжения на основе стабилитрона требуется только один резистор, и его можно быстро добавить в любую схему для достижения желаемых результатов.
Недостатки стабилизаторов со стабилизацией напряжения
Хотя источник питания со стабилизацией стабилизации сигнала является быстрым, простым и эффективным методом достижения стабилизированного выходного сигнала, он имеет несколько серьезных недостатков.
- Выходной ток низкий, что может поддерживать высокие токовые нагрузки на выходе.
- Стабилизация возможна только при малых дифференциалах входа / выхода. Это означает, что входное напряжение не может быть слишком высоким, чем требуемое выходное напряжение. В противном случае сопротивление нагрузки может рассеять огромное количество энергии, что сделает систему очень неэффективной.
- Работа стабилитрона обычно связана с генерацией шума, который может критически повлиять на характеристики чувствительных схем, таких как конструкции усилителей Hi-Fi, и других подобных уязвимых приложений.
Использование «усиленного стабилитрона»
Это версия с усиленным стабилитроном, в которой используется BJT для создания переменного стабилитрона с улучшенными возможностями управления мощностью.
Давайте представим, что R1 и R2 имеют одно и то же значение, что создаст достаточный уровень смещения для базы BJT и позволит BJT работать оптимально.Поскольку минимальное требование прямого напряжения базового эмиттера составляет 0,7 В, BJT будет проводить и шунтировать любое значение, превышающее 0,7 В или самое большее 1 В, в зависимости от конкретных характеристик используемого BJT.
Таким образом, выход стабилизируется примерно на уровне 1 В. Выходная мощность этого «усиленного переменного стабилитрона» будет зависеть от номинальной мощности BJT и номинала нагрузочного резистора.
Однако это значение можно легко изменить или отрегулировать до другого желаемого уровня, просто изменив значение R2.Или проще, заменив R2 горшком. Диапазон потенциалов потенциометра R1 и R2 может составлять от 1 кОм до 47 кОм, чтобы получить плавно регулируемый выходной сигнал от 1 В до уровня питания (максимум 24 В). Для большей точности вы можете применить следующую формулу делителя напряжения:
Выходное напряжение = 0,65 (R1 + R2) / R2
Недостаток стабилитрона
Еще раз, недостатком этой конструкции является высокое рассеивание, которое увеличивается пропорционально разница на входе и выходе увеличивается.
Чтобы правильно установить значение резистора нагрузки в зависимости от выходного тока и входного питания, можно соответствующим образом применить следующие данные.
Предположим, что требуемое выходное напряжение составляет 5 В, требуемый ток - 20 мА, а вход питания - 12 В. Тогда, используя закон Ома, мы имеем:
Нагрузочный резистор = (12-5) / 0,02 = 350 Ом
мощность = (12-5) x 0,02 = 0,14 Вт или просто 1/4 Вт.
Цепь регулятора последовательного транзистораПо сути, последовательный стабилизатор, который также называется последовательным транзистором, представляет собой переменное сопротивление, создаваемое с помощью транзистора, подключенного последовательно с одной из линий питания и нагрузкой.
Сопротивление транзистора току автоматически регулируется
Симисторное регулирование сетевого напряжения
Симисторное регулирование сетевого напряжения Введение: Регулировка симистора подходит для регулирования мощности сетевых приборов.
Он может регулировать яркость ламп накаливания, галогенные, диммируемые энергосберегающие устройства, мощность обогревателей.
и другие тепловые приборы, регулирование двигателя (мотора) и др.Также подходит для регулирования некоторых типов трансформаторов Тесла (например, SSTC).
Мощность можно легко отрегулировать от 0 до 100%, просто повернув потенциометр.
Описание: При регулировании симистора симистор используется в качестве переключающего элемента. Симистор запускается в какой-то фазе импульсом на управляющий электрод G (Затвор).
и остается проводящим, пока линия не пройдет нулевое напряжение.
Также есть регуляторы, выполненные из дискретных компонентов, но как наиболее надежные.
Я обнаружил участие интегральной схемы U2008B.На схеме ниже показана схема регулирования симистора для
Напряжение сети 220В / 230В / 240В. Мощность регулируется P1. Если правила не регулируют полный диапазон, отрегулируйте R1 или R2.
Симистор работает во II и III квадрантах.
Внимание - обратите внимание, что электролиты на схеме имеют положительный полюс на нейтрали.
Резисторы, мощность которых не указана, являются миниатюрными.
Симистор Tc1 должен иметь достаточные размеры в соответствии с нагрузкой. Для большей мощности поместите его на радиатор.Вы можете использовать, например, BT134, BT136 - 4A, BTB12 - 12A, BTA16 - 16A или BTB24 - 24A.
Симистор также должен быть рассчитан на достаточное напряжение, я рекомендую не менее 600 В.
Предупреждение: Вся цепь находится под напряжением сети! Для обеспечения безопасности необходимо использовать подходящий потенциометр (с пластмассовым стержнем). Металлический корпус симистора не изолирован от сети! Подключенное устройство всегда следует рассматривать как находящееся под напряжением, даже если регулирование установлено на нулевую мощность.Прибор все еще находится под напряжением!
Принципиальная схема симистора регулирования мощности сети с интегральной схемой U2008B.
Первые эксперименты с симисторным регулированием фазы с U2008B - затемнение лампочки.
Форма волны выходного напряжения для прибора при мощности примерно 25%, 50% и 75%.
Видео регулирования мощности симистора от сети - осциллограмма на осциллографе, уменьшение яркости лампы накаливания и регулировка двигателя.
Добавлен: 6. 1. 2012
дом
»Примечания по электронике
- обзор основ схем линейных и импульсных стабилизаторов напряжения, используемых в источниках питания электроники.
Пособие и руководство по схемам источника питания Включает:
Обзор электронных компонентов источника питания
Линейный источник питания
Импульсный источник питания Защита от перенапряжения
Характеристики блока питания
Цифровая мощность
Шина управления питанием: PMbus
Бесперебойный источник питания
Регуляторы напряжения широко используются в схемах питания электроники.Они обеспечивают очень высокую степень регулирования и низкий уровень пульсаций, хотя их уровни эффективности намного ниже, чем у другой популярной формы регулятора, называемой регулятором режима переключения. Однако линейные регуляторы все еще используются в больших количествах из-за их относительной простоты и высокого уровня производительности.
Можно изготавливать схемы регулятора напряжения как из дискретных компонентов, так и использовать регуляторы IC. Регуляторы IC позволяют достичь очень высоких уровней производительности, часто с использованием сравнительно небольшого количества компонентов, но часто для многих проектов можно использовать несколько доступных компонентов, чтобы создать идеально подходящую схему регулятора напряжения.
Базовая концепция схем регулятора напряжения
Хотя существует множество различных схем регуляторов напряжения и интегральных регуляторов, основные концепции этих схем делятся на две основные категории:
- Последовательная схема регулятора
- Цепь параллельного или шунтирующего регулятора.
Все цепи регулятора напряжения попадают в одну из этих категорий, хотя из этих двух наиболее распространенным типом, наблюдаемым для схем полного регулятора напряжения, является последовательный регулятор.
Помимо того, что регуляторы напряжения классифицируются как последовательные и параллельные, их также можно разделить на две другие категории в зависимости от режима работы:
- Линейные регуляторы напряжения.
- Импульсные регуляторы напряжения.
Широко используются как линейные, так и импульсные схемы регуляторов. У каждого типа есть свои преимущества и недостатки, поэтому выбор типа регулятора необходимо делать в зависимости от предполагаемого применения.
Схема последовательного регулятора напряжения
Цепи последовательного регулятора напряжения работают с использованием последовательного элемента управления, такого как биполярный транзистор или полевой транзистор. Принцип работы схемы основан на контроле проводимости этого последовательного элемента с помощью управляющего напряжения. Если выходное напряжение имеет тенденцию к повышению, это будет обнаружено, и управляющее напряжение будет скорректировано для уменьшения проводимости последовательного элемента, что приведет к повышению напряжения на последовательном элементе.Поскольку последовательный элемент и нагрузка образуют схему делителя потенциала, любое увеличение напряжения на последовательном элементе управления приведет к падению напряжения на нагрузке.
Точно так же, если напряжение на нагрузке имеет тенденцию падать слишком низко, это будет обнаружено, управляющее напряжение для последовательного элемента затем вызовет повышение проводимости последовательного элемента, и напряжение на нагрузке будет поддерживаться.
Это типичная форма системы отрицательной обратной связи.Управляющее напряжение должно иметь эталон, с которым можно сравнивать выходной сигнал. Это часто обеспечивается опорного напряжения схемы, основанной вокруг стабилитрона. Выходное напряжение регулятора снимается, часто через делитель потенциала, и сравнивается с опорным напряжением, а напряжение ошибки возвращается в качестве управляющего напряжения для изменения проводимости последовательного элемента управления.
Можно изменить выходное напряжение, изменив величину деления выхода.Поместив переменный резистор в делитель потенциала, можно изменить напряжение, которое сравнивается с опорным напряжением. Это, в свою очередь, изменит выходное напряжение схемы регулятора напряжения.
Схема параллельного регулятора напряжения
Как следует из названия, шунтирующий регулятор напряжения работает параллельно с нагрузкой, а не последовательно с ней. Используя форму устройства постоянного тока, которое может быть таким же простым, как резистор, оно работает параллельно с нагрузкой, шунтируя или поглощая ток, так что напряжение на нагрузке остается неизменным.
В простейших формах шунтирующих регуляторов используются устройства постоянного напряжения, такие как стабилитроны. В этих схемах используется последовательный резистор для обеспечения действия по ограничению тока, а стабилитрон устанавливается между резистором и землей параллельно нагрузке. Поскольку стабилитрон поддерживает постоянное напряжение, а изменения тока нагрузкой не вызовут каких-либо (значительных) изменений напряжения, потому что диод будет поддерживать постоянное напряжение, принимая любые изменения тока. Естественно, существуют и другие, более сложные формы шунтирующего регулятора, но вариант с стабилитроном является наиболее простым и понятным.
Линейный регулятор напряжения
Схема линейного регулятора напряжения - это цепь, в которой проводимость элемента последовательного регулятора изменяется линейно, чтобы гарантировать поддержание требуемого напряжения на выходе. Таким образом, выходное напряжение поддерживается настолько точно, насколько это возможно, и получается самый чистый выходной сигнал.
Хотя схема линейного регулятора напряжения обеспечивает очень высокие уровни производительности с точки зрения шума, пульсаций и регулирования, этот тип схемы неэффективен.Элемент последовательного регулятора требует значительного падения напряжения на нем, чтобы он мог поддерживать высокий уровень шума и подавления пульсаций. Элемент последовательного регулятора должен быть способен рассеивать значительные уровни мощности в зависимости от требуемой выходной мощности. Это означает, что эти блоки питания могут быть большими и тяжелыми.
Импульсный регулятор напряжения
В отличие от линейных регуляторов, в которых последовательный элемент изменяется линейно, последовательный элемент в импульсных регуляторах имеет только два состояния - включено и выключено.Регулятор работает, заряжая большой конденсатор на выходе. Когда напряжение падает, поскольку заряд используется для питания нагрузки, включается последовательный регулятор. После достижения необходимого напряжения он снова отключается. Благодаря наличию на выходе емкостного конденсатора достаточно большого размера переключающие выбросы устраняются в основном.
Преимущество импульсных регуляторов заключается в их гораздо более высоком уровне эффективности, который они могут предложить. Последовательный элемент рассеивает очень мало энергии как во включенном, так и в выключенном состоянии.В результате эти источники питания не только очень эффективны, но и могут быть значительно меньше. Проблема в том, что на выходе всегда присутствуют всплески переключения, а общий уровень шума на выходе выше, чем у линейных регуляторов. Однако они вполне подходят для многих приложений и в результате очень широко используются.
Резюме
Линейные регуляторы напряжения очень широко используются в электронных схемах. В цепях, работающих на высоких скоростях и требующих точного обслуживания шин питания, цепи регулятора напряжения используются для обеспечения питания большинства цепей.
Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей
Схемы операционных усилителей
Цепи питания
Конструкция транзистора
Транзистор Дарлингтона
Транзисторные схемы
Схемы на полевых транзисторах
Условные обозначения схем
Вернуться в меню «Конструкция схемы». . .
Высокомощный тиристор, тиристор, 4000 Вт, регулятор напряжения
Высокомощный тиристор, тиристор, 4000 Вт, регулятор напряжения - ElectroDragon4000 Вт, тиристор, тиристор, регулятор напряжения высокой мощности
7 долларов США.10
- Описание
- Дополнительная информация
- Отзывы (0)
- Запрос продукта
Описание
Характеристики:
- Совершенно новый сердечник SCR BTA41-600B. Найдите документацию на этой странице.
- Наиболее часто используется для регулировки освещенности, скорости, температуры для текущего применения.
- Подходит для низковольтных нагревательных проводов: таких как резка пенополистирола, EPE, производство дождевиков и т. Д.
- Рабочее напряжение: 110 В или 220 В переменного тока
- Регулируемое напряжение: 10-220 В переменного тока
- Максимальная мощность: 4000 Вт (резистивная нагрузка)
- КПД: 90%
- Размеры: 85 x 55 (без ручки) x 35 мм
- Вес модуля: около 150 г
Конструкция безопасности:
- Дизайн двойной боковой панели , лучшее качество.Большинство современных продуктов на рынке имеют односторонний дизайн.
- С корпусом с предохранителем-регулятором более безопасный , более удобный в установке, более подходящий для семей и удобный монтаж заводов и предприятий.
- Используйте новый импортный SCR BTA-41600A.
- Используйте температуру печатной платы FR4 толщиной 1,6, конструкция схемы является разумной и используется для увеличения толщины конструкции пути сварки, даже достаточно большой, чтобы справиться с током за счет использования более безопасного и надежного.
- 35A - это стандартные четыре клеммы, клеммы имеют закрытый дизайн.
- Схема проектирования после нескольких технических улучшений, тщательно выбирайте каждую деталь, теперь полностью зрелая технология. Конструкция с двумя конденсаторами (конденсатор безопасности + конденсаторы с металлической пленкой) эффективно поглощает скачки напряжения и скачки напряжения, более эффективная защита тиристора, более эффективная и безопасная.
- Актуальные формы для штамповки из алюминия и нержавеющей стали толщиной 1,5, красивый, более подходящий для семейного регулятора термостата и промышленных предприятий!
Примечание:
- Сначала подключите нагрузку, затем выполните настройку
- SCR в основном используется для резистивных нагрузок (электрический провод накаливания и т. Д.), большинство однофазных двигателей переменного тока могут, но не могут гарантировать, другие типы нагрузок покупатель может подтвердить самостоятельно. Предохранитель не панацея, есть время реакции, при слишком большом токе помимо сгорания предохранителя может сгореть и модуль.
- Обратите внимание, пластиковая крышка из-за установки корпуса не может быть полностью открыта, отвертка, чтобы затянуть сторону с острием, другой, чтобы быть осторожным при открытии, чрезмерное усилие легко защелкивает крышку, экспресс-транспортировка также может быть раздавлена для ношения части, но не влияет на использование модуля, любые проблемы с пластиковым покрытием, связанные с рестораном, не несут ответственности за возврат.
Вся доставка осуществляется очень медленно, DHL с задержкой в 1 неделю (автоматический переход на FedEx, если таковой имеется, без задержки), остальные способы доставки - с задержкой на 2 недели.
