Fazowy regulator mocy na kluczowym tranzystorze polowym. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Fazowy regulator mocy na kluczowym tranzystorze polowym. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Regulatory prądu, napięcia, mocy

Komentarze do artykułu

Zazwyczaj fazowe regulatory mocy prądu przemiennego budowane są w oparciu o tyrystor lub triak. Schematy te od dawna stały się standardem i były wielokrotnie powtarzane zarówno przez radioamatorów, jak i na skalę produkcyjną. Ale sterowniki tyrystorowe i triakowe, a także przełączniki, zawsze miały jedną istotną wadę - ograniczanie minimalnej mocy obciążenia. Oznacza to, że typowy regulator tyrystorowy dla maksymalnej mocy obciążenia większej niż 100 watów nie może dobrze regulować mocy obciążenia o małej mocy, które zużywa jednostki i ułamki watów.

Kluczowe tranzystory polowe różnią się tym, że fizyczna praca ich kanału jest bardzo podobna do działania konwencjonalnego przełącznika mechanicznego - w stanie całkowicie otwartym ich rezystancja jest bardzo mała i wynosi ułamki omów, a w stanie zamkniętym , prąd upływowy wynosi mikroampery i praktycznie nie zależy od napięcia na kanapkach.

Dlatego kluczowa kaskada na kluczowym tranzystorze polowym może przełączać obciążenie mocą z jednostek i ułamków watów, aż do maksymalnej dopuszczalnej wartości prądu. Na przykład popularny tranzystor polowy IRFS40 bez radiatora, pracujący w trybie kluczowym, może przełączać moc od niemal zera do 400 watów.

Ponadto przełączający FET ma bardzo niski prąd bramki, więc do sterowania wymagana jest bardzo niska moc statyczna. To prawda, że przyćmiewa to stosunkowo duża pojemność bramki, więc w pierwszym momencie włączenia prąd bramki może okazać się dość duży (prąd na ładunek pojemności bramki). Można temu zaradzić, włączając szeregowo z bramką rezystor ograniczający prąd, co zmniejsza prędkość klucza, ponieważ powstaje cel RC składający się z tej rezystancji i pojemności bramki lub sygnał wyjściowy obwodu sterującego jest większy potężny.

Obwód regulatora mocy pokazano na rysunku.

Fazowy regulator mocy na kluczowym tranzystorze polowym

Obciążenie zasilane jest napięciem pulsującym, gdyż jest podłączone poprzez mostek diodowy VD5-VD8. Nadaje się do zasilania elektrycznego urządzenia grzewczego (lutownica, lampa żarowa).

Ponieważ ujemna półfala prądu pulsującego jest „odwrócona” w górę, uzyskuje się tętnienie o częstotliwości 100 Hz. Ale są dodatnie, to znaczy wykres zmiany napięcia od zera do dodatniej wartości amplitudy. Dlatego możliwa jest regulacja w zakresie od 0% do 100%.

Wartość maksymalnej mocy obciążenia w tym obwodzie jest ograniczona nie tyle przez maksymalny prąd otwartego kanału VT1 (wynosi 30 A). ile wynosi maksymalny prąd przewodzenia diod mostka prostowniczego VD5-VD8. W przypadku stosowania diod KD209 obwód może pracować przy obciążeniu do 100 watów. Jeśli chcesz pracować z większym obciążeniem (do 400 W), musisz użyć mocniejszych diod, na przykład KD226G, D.

Na falownikach układu D1 tworzony jest sterownik impulsów sterujących, które otwierają tranzystor VT1 w określonej fazie półfali. Elementy D1.1 i D1.2 tworzą wyzwalacz Schmitta, a pozostałe elementy D1.3-D1.6 tworzą potężny falownik wyjściowy.

Należało zwiększyć moc wyjściową, aby skompensować problemy spowodowane udarem prądowym ładującym pojemność bramki VT1 w momencie jej włączenia.

Układ zasilania niskiego napięcia mikroukładu za pomocą diody VD2 jest podzielony na dwie części - część właściwą zasilającą, która wytwarza stałe napięcie między zaciskami 7 i 14 mikroukładu oraz część stanowiącą fazę napięcia sieciowego czujnik. Działa to w następujący sposób.

Napięcie sieciowe jest prostowane mostkiem VD5-VD8, następnie podawane jest do stabilizatora parametrycznego na rezystorze R6 i diodzie Zenera VD9. Ponieważ w tym obwodzie nie ma kondensatora wygładzającego, napięcie na diodzie Zenera pulsuje.

Obwód R1-R2-C1 wraz z diodą VD1 ustala fazę pulsującego napięcia, przy której napięcie na kondensatorze C1 osiąga próg przełączania wyzwalacza Schmitta. Zmieniając rezystancję tego obwodu RC, zmieniamy czas opóźnienia otwarcia kluczowego tranzystora od momentu, gdy napięcie w sieci osiągnie wartość 8-10 V (wartość napięcia progu załączenia wyzwalacza Schmitta). Ponieważ częstotliwość sieci jest dość stabilna, moment otwarcia kluczowego tranzystora w stosunku do fazy napięcia sieciowego jest utrzymywany na wystarczająco stabilnym poziomie w stosunku do ustawionego rezystora R1.

Dioda VD1 wraz z rezystorem R5 tworzy obwód przyspieszonego rozładowania kondensatora C1, który jest niezbędny do rozładowania tego kondensatora, gdy faza napięcia sieciowego osiągnie zero.

W takim przypadku wyzwalacz Schmitta przechodzi do stanu zerowego, a kluczowy tranzystor zamyka się. Zatem dostosowując rezystancję R1, zmieniamy fazę momentu otwarcia kluczowego tranzystora, a napięcie jest dostarczane do obciążenia tylko w okresie od tego punktu do wartości amplitudy. W ten sposób następuje kontrola mocy fazowej. Ogólnie zasada jest prawie taka sama jak w regulatorze tyrystorowym.

Teraz o zasilaniu mikroukładu. W praktyce mikroukład zasilany jest napięciem zgromadzonym w kondensatorze C2. Przy każdej półfali kondensator ten jest ładowany przez diodę VD2. Następnie, gdy faza spadnie do zera, dioda ta zamyka się, a mikroukład jest zasilany ładunkiem kondensatora C2. Dlatego napięcie zasilania mikroukładu jest stałe, stabilne i nie podlega tętnieniom. Wszystkie części z wyjątkiem rezystora R1 na płytce drukowanej z jednostronną metalizacją.

Ponieważ wersja autorska jest przystosowana do pracy z obciążeniem o mocy nie większej niż 100W, nie przewidziano radiatorów, a w mostku prostowniczym zastosowano diody KD209. Jednakże FET nie potrzebuje radiatora nawet przy znamionowej mocy obciążenia wynoszącej do 400 watów. Ale diody będą musiały nabrać większej mocy.

Chip K561LN2 można zastąpić K1561LN2. Dioda Zenera. D814G można zastąpić inną diodą Zenera na napięcie około 10V.

Podczas procesu regulacji może być konieczne dobranie rezystancji rezystora R2 (w celu zapewnienia niezbędnej szerokości zakresu regulacji) i rezystora R5 (w celu zapewnienia rozładowania C1). Rezystancję R5 należy wybrać tak dużą, jak to możliwe, ale tak, aby przy minimalnej mocy ustawionej przez R1 tranzystor w ogóle się nie otworzył.

Autor: Kapachev D.E.

Zobacz inne artykuły Sekcja Regulatory prądu, napięcia, mocy.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi 05.05.2024

Współczesny świat nauki i technologii rozwija się dynamicznie i każdego dnia pojawiają się nowe metody i technologie, które otwierają przed nami nowe perspektywy w różnych dziedzinach. Jedną z takich innowacji jest opracowanie przez niemieckich naukowców nowego sposobu sterowania sygnałami optycznymi, co może doprowadzić do znacznego postępu w dziedzinie fotoniki. Niedawne badania pozwoliły niemieckim naukowcom stworzyć przestrajalną płytkę falową wewnątrz falowodu ze stopionej krzemionki. Metoda ta, bazująca na zastosowaniu warstwy ciekłokrystalicznej, pozwala na efektywną zmianę polaryzacji światła przechodzącego przez falowód. Ten przełom technologiczny otwiera nowe perspektywy rozwoju kompaktowych i wydajnych urządzeń fotonicznych zdolnych do przetwarzania dużych ilości danych. Elektrooptyczna kontrola polaryzacji zapewniona dzięki nowej metodzie może stanowić podstawę dla nowej klasy zintegrowanych urządzeń fotonicznych. Otwiera to ogromne możliwości dla ... >>

Klawiatura Primium Seneca 05.05.2024

Klawiatury są integralną częścią naszej codziennej pracy przy komputerze. Jednak jednym z głównych problemów, z jakimi borykają się użytkownicy, jest hałas, szczególnie w przypadku modeli premium. Ale dzięki nowej klawiaturze Seneca firmy Norbauer & Co może się to zmienić. Seneca to nie tylko klawiatura, to wynik pięciu lat prac rozwojowych nad stworzeniem idealnego urządzenia. Każdy aspekt tej klawiatury, od właściwości akustycznych po właściwości mechaniczne, został starannie przemyślany i wyważony. Jedną z kluczowych cech Seneki są ciche stabilizatory, które rozwiązują problem hałasu typowy dla wielu klawiatur. Ponadto klawiatura obsługuje różne szerokości klawiszy, dzięki czemu jest wygodna dla każdego użytkownika. Chociaż Seneca nie jest jeszcze dostępna w sprzedaży, jej premiera zaplanowana jest na późne lato. Seneca firmy Norbauer & Co reprezentuje nowe standardy w projektowaniu klawiatur. Jej ... >>

Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie 04.05.2024

Odkrywanie kosmosu i jego tajemnic to zadanie, które przyciąga uwagę astronomów z całego świata. Na świeżym powietrzu wysokich gór, z dala od miejskiego zanieczyszczenia światłem, gwiazdy i planety z większą wyrazistością odkrywają swoje tajemnice. Nowa karta w historii astronomii otwiera się wraz z otwarciem najwyższego na świecie obserwatorium astronomicznego - Obserwatorium Atacama na Uniwersytecie Tokijskim. Obserwatorium Atacama, położone na wysokości 5640 metrów nad poziomem morza, otwiera przed astronomami nowe możliwości w badaniu kosmosu. Miejsce to stało się najwyżej położonym miejscem dla teleskopu naziemnego, zapewniając badaczom unikalne narzędzie do badania fal podczerwonych we Wszechświecie. Chociaż lokalizacja na dużej wysokości zapewnia czystsze niebo i mniej zakłóceń ze strony atmosfery, budowa obserwatorium na wysokiej górze stwarza ogromne trudności i wyzwania. Jednak pomimo trudności nowe obserwatorium otwiera przed astronomami szerokie perspektywy badawcze. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Pamięć flash wykonana z materiałów organicznych 10.11.2014

Japoński Instytut Badań Fizyczno-Chemicznych RIKEN eksperymentalnie udowodnił możliwość stworzenia nieulotnej pamięci o wysokiej gęstości opartej na materiałach organicznych. „Organic” jest używany w obwodach elektronicznych nie po raz pierwszy. Wielu słyszało o wyświetlaczach AMOLED firmy Samsung i po prostu wyświetlaczach OLED. Do produkcji zaawansowanych paneli słonecznych wykorzystuje się również tranzystory oparte na materiałach organicznych.

Ale znany jest jeszcze jeden efekt materiałów organicznych - fotochromowy, który nie znalazł jeszcze szerokiego zastosowania w elektronice (okulary kameleona się nie liczą). Efekt ten polega na tym, że pod wpływem promieniowania ultrafioletowego cząsteczki niektórych związków stają się przezroczyste: żółte, niebieskie, czerwone. Efekt ten jest odwracalny – napromieniowanie widzialnym źródłem światła przywraca cząsteczkom przezroczystość. Dopóki nie nastąpiła powtórna ekspozycja, nie dochodzi do zmiany barwy cząsteczek - zachowują one swój stan bez obowiązkowego wspomagania odżywiania (bez oświetlenia). Dlaczego nie pamięć?

Efekt fotochromizmu był badany od dawna. Głównym zadaniem było opracowanie technologii, która mogłaby przekształcić „bulion” o składzie chemicznym odmiennych substancji w uporządkowaną strukturę, podobną do macierzy SRAM lub DRAM. W tym przypadku cząsteczki muszą odtworzyć podobieństwo macierzy pamięci na czymś odpowiednim do dalszego tworzenia obwodu elektronicznego. Na przykład - na miedzianym podłożu.

W Instytucie RIKEN, w oparciu o chemiczne mechanizmy samoorganizacji struktur molekularnych z pochodnych diaryloetylenu, stworzyli podobną technologię i udowodnili jej skuteczność w praktyce. Na poniższym slajdzie po prawej stronie widać model uporządkowanego zespołu molekularnego powtarzających się elementów, a po prawej obraz rzeczywistej próbki wykonany za pomocą skaningowego mikroskopu tunelowego.

Według twórców struktura molekularna pozwala na rejestrowanie danych o gęstości ponad 1 Tbit/cal kwadratowy. To więcej niż możliwości nagrywania tradycyjnych środków. To prawda, że podczas gdy technologia RIKEN opuszcza laboratorium, nowoczesne technologie mogą się rozwijać daleko i nie jest jeszcze pewne, która z nich będzie naprawdę przełomowa.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Produkt transgeniczny powoduje alergie

▪ Przetwornik obrazu CMOS 2 megapiksele o grubości 6 mm

▪ Stworzyłem unikalną zimną materię

▪ Odkryto przepis na najszczęśliwsze piosenki

▪ Zimno jest dobre na trening

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Urządzenia różnicowoprądowe. Wybór artykułu

▪ artykuł Odcedź komara. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Do odsłuchania którego albumu potrzebujesz czterech systemów audio? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Orientacja według gwiazd. Wskazówki turystyczne

▪ artykuł Pulse shaper do kalibracji obrotomierza. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Metodyka restrukturyzacji radiostacji R-105m. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn