Р/л технология
Нашли ошибку? Сообщите нам ...Комментировать: Симисторный диммер с фазоимпульсным регулированиемРаспечатать: Симисторный диммер с фазоимпульсным регулированием

Симисторный диммер с фазоимпульсным регулированием



Радиолюбители уже не один десяток лет собирают различные варианты тиристорного регулятора мощности. Этот узел, будучи включённым между сетью переменного тока напряжением 220 В и нагрузкой, позволяет в определённых пределах изменять мощность, выделяемую в нагрузке. Если нагрузкой служил бытовой осветительный прибор, такой узел называли темнителем, если паяльник - регулятором температуры его жала. Ныне из-за рубежа пришло не только новое название этих устройств - дим-меры, но поступили в продажу и они сами. По мнению автора публикуемой ниже статьи, эти диммеры далеки от совершенства.

Диммер - это тиристорный регулятор мощности, предназначенный, в частности, для регулирования яркости свечения ламп накаливания в бытовых электроосветительных приборах (люстрах, бра, торшерах и т. п.). Его можно встраивать в настенные выключатели в жилых помещениях.

Анализ схем промышленно выпускаемых диммеров (в основном китайского производства) показал, что фазо-сдвигающая цепь в них питается неста-билизированным напряжением. Это приводит к тому, что момент открывания динистора в каждом полупериоде, а значит, и симистора, зависит от напряжения сети, что, в свою очередь, является причиной заметных перепадов мощности нагрузки диммера при колебаниях напряжения сети. Это ограничивает сферу применения подобных устройств.

В "Радио" было опубликовано описание регулятора мощности [1], в котором указанный недостаток прёодолён. Но, к сожалению, этот регулятор рассчитан на работу с нагрузками, мощность которых не превышает 100 Вт. Попытка приспособить его к работе с более мощными лампами путём замены тринистора VS1 и диода VD2 [2] оказалась неудачной - на минимальной яркости лампы неприятно мерцают из-за однополупе-риодного выпрямления сетевого напряжения диодом VD2.

Выручить в этой ситуации мог бы диодный мост, включённый на входе регулятора (диод VD2 придётся изъять), но разместить мощные диодный мост и тринистор в стандартной нише выключателя проблематично, не говоря уже об отсутствии в зоне монтажа активной конвекции воздуха. Наличие в цепи нагрузки пяти элементов надёжности устройству тоже не добавляет.

К тому же лампы в светильниках, перегорая, часто вызывают замыкание цепи, хоть и кратковременное, но вполне достаточное для выведения из строя переключательного элемента. Каждый раз заменять этот элемент и выпрямительный мост весьма накладно как в плане трудозатрат, так и денежных расходов.

Рис. 1



Фазоимпульсные регуляторы мощности с мощным симистором в качестве переключательного элемента отличают более высокий КПД и малое число элементов в цепи нагрузки, но из-за особенностей управления эти устройства зачастую схемно довольно громоздки [3]. Попытка объединить достоинства упомянутых схемных решений привела к устройству, схема которого показана на рис. 1. Оно, в отличие от описанного в [4], не требует применения импульсного трансформатора.

На транзисторах VT1 и VT2 собран аналог динистора, в который введён диод VD1. Это позволило использовать транзистор VT2 в роли замыкателя диагонали теперь уже маломощного выпрямительного моста VD3-VD6, включённого в цепь управляющего электрода симистора VS1.

В начале полупериода напряжения сети оба транзистора, диод VD1 и сими-стор закрыты, а конденсатор С1 разряжен. Увеличивающееся напряжение создаёт ток через резисторы R9, R8, диоды моста, резистор R7 и стабилитрон VD2. Падения напряжения на резисторе R9 пока недостаточно для открывания симистора. Стабилитрон VD2, включённый последовательно с балластным резистором R7, ограничивает напряжение между точками А и Б на уровне 12 В.

Через резисторы R3, R4 начинает заряжаться конденсатор С1. Как только напряжение на нём превысит напряжение на резисторе R6, начнёт открываться транзистор VT1. Падение напряжения на резисторе R2 приоткроет транзистор VT2, из-за чего начнёт уменьшаться напряжение на его коллекторе.

В результате этого начинает уменьшаться напряжение на резисторе R6. Возникает положительная ОС, действие которой приводит к лавинообразному открыванию обоих транзисторов аналога динистора. Как только падение напряжения на транзисторе VT2 станет меньше, чем на резисторе R6, откроется диод VD1, ещё более ускоряя открывание аналога динистора и снижая тем самым мощность, рассеиваемую на транзисторе VT2. Оба транзистора в конце процесса входят в насыщение.

Выходная диагональ диодного моста VD3-VD6 оказывается замкнутой, ток через резисторы R8 и R9 увеличивается и открывается симистор VS1, подключая нагрузку к сети на оставшуюся часть полупериода. Скорость зарядки конденсатора С1, а значит, и момент открывания транзистора VT1 зависят от положения движка переменного резистора R4, которым и регулируют мощность, выделяющуюся в нагрузке.

Если сопротивление цепи R3R4 окажется настолько большим, что конденсатор не успеет зарядиться до напряжения, необходимого для открывания аналога динистора, он останется закрытым. Но в конце полупериода конденсатор С1 всё равно разрядится транзистором VT1 вследствие того, что напряжение на резисторе R6 к этому моменту уменьшится до нулевого.

Такая привязка момента начала зарядки конденсатора С1 к началу полупериода необходима для того, чтобы исключить эффект "гистерезиса", который может возникнуть при регулировании мощности резистором R4. Этот эффект проявляется в "затягивании" регулировочной характеристики: при повороте ручки регулятора из положения минимальной мощности на малый угол мощность в нагрузке увеличивается скачком.

Резистор R1 ограничивает ток разрядки на безопасном для транзисторов уровне, растягивая разрядный импульс во времени для более уверенного открывания симистора, a R8 ограничивает ток через его управляющий электрод. Резистор R2 предотвращает самопроизвольное срабатывание аналога динистора из-за увеличения тока коллектора транзистора VT2 при его разогревании. Резистор R9 удерживает си-мистор закрытым (если он ещё не был открыт) на пиках сетевого напряжения.

Максимальная мощность нагрузки регулятора при обеспечении эффективного охлаждения симистора и транзистора уТ2 - 1 кВт

Рис. 2



Большая часть деталей устройства смонтирована на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Чертёж платы представлен на рис. 2. Все резисторы, кроме R4, - МЯТ; R4 - любой малогабаритный, умещающийся в отведённом ему пространстве. Поскольку все детали регулятора находятся под напряжением сети, необходимо при его установке и пользовании учитывать это обстоятельство. В частности, ручка переменного резистора R4 должна быть изготовлена из изоляционного материала.

Резисторы R8, R9 распаивают на выводах симистора, устанавливаемого вне платы. Если мощность нагрузки превышает 600 Вт, симистор следует снабдить теплоотводом в виде пластины размерами 20x20x1 мм из меди. Конденсатор С1 - КМ-6, К73-17 или К73-9

Диоды КД105В можно заменить на КД105Г или другие на обратное напряжение не менее 400 В. Транзистор КТ361В заменим любым из этой серии (с коэффициентом h2іе>50), а КТ538А - на КТ6135А или, в крайнем случае, на КТ940А, у которого ограниченный запас по напряжению коллектор-эмиттер (h21E>20). Разъём Х1 - любой малогабаритный, с двумя контактами, рассчитанный на сетевое напряжение; можно использовать два одноконтактных. Подойдут также и винтовые соединительные зажимы.

Налаживания регулятор не требует, но, возможно, будет целесообразно подобрать точнее резистор R3 по достижению максимальной яркости ламп в крайнем левом (по схеме) положении движка резистора R4.

Собранную плату устанавливают в нишу предварительно демонтированного стенного выключателя. Снаружи нишу закрывают декоративной лицевой панелью, на которой закрепляют переменный резистор R4 - он будет служить и включателем освещения, и регулятором яркости. Устройство можно смонтировать также в подставке торшера или настольной лампы.

Литература:

Нечаев И. Регуляторы температуры жала сетевых паяльников. - Радио, 1992, № 2, 3, с. 22-24.

2. Нечаев И. Регуляторы температуры жала сетевых паяльников (Наша консультация). - Радио, 1993, № 1, с. 45.

3. Бирюков С. Симисторные регуляторы мощности. - Радио, 1996, № 1, с. 44-46.

4. Сорокоумов В. Симисторный регулятор повышенной мощности. - Радио, 2000, №7, с. 41.

Автор: А. Дзанаев, г. Оренбург


Дата публикации: 07.12.2011
Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.


Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:








 



RadioRadar.net - datasheet, service manuals, схемы, электроника, компоненты, semiconductor,САПР, CAD, electronics