Фазовий регулятор потужності ключового польового транзистора. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Фазовий регулятор потужності ключового польового транзистора. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Регулятори струму, напруги, потужності

Коментарі до статті

Зазвичай фазові регулятори потужності змінного струму будуються з урахуванням тиристора чи симистора. Ці схеми вже давно стали типовими та повторені багаторазово як радіоаматорами, так і в масштабі виробництва. Але тиристорним і симісторним регуляторам, як і ключам, завжди був властивий один важливий недолік - обмеження мінімальної потужності навантаження. Тобто, типовий тиристорний регулятор на максимальну потужність навантаження більше 100 ват не може добре регулювати потужність малопотужного навантаження, що споживає одиниці та частки ват.

Ключові польові транзистори відрізняються тим, що фізично робота їх каналу дуже нагадує роботу звичайного механічного вимикача - в повністю відкритому стані їх опір дуже мало і становить частки Ом, а в закритому стані струм витоку складає мікроампери і це практично не залежить від величини напруги на канапі.

Саме тому ключовий каскад на ключовому польовому транзисторі може комутувати навантаження потужністю від одиниць і часток ват, до максимально допустимого струму значення. Наприклад, популярний польовий транзистор IRFS40 без радіатора, працюючи в ключовому режимі, може комутувати потужність практично від нуля до 400 ватів.

Крім того ключовий польовий транзистор має дуже низький струм затвора, тому для управління потрібна дуже низька статична потужність. Правда це затьмарюється відносно великою ємністю затвора, тому в перший момент включення струм затвора може виявитися досить великим (струм на заряд ємності затвора). З цим борються включенням послідовно затвору струмообмежувального резистора, що знижує швидкодію ключа, так як утворюється RC-мета що складається з цього опору і затвора ємності, або вихід схеми управління роблять більш потужним.

Схема регулятора потужності показано малюнку.

Фазовий регулятор потужності на ключовому польовому транзисторі

Навантаження живиться пульсуючим напругою, оскільки підключена через діодний міст VD5-VD8. Для живлення електронагрівального приладу (паяльника, лампи розжарювання) це підходить.

Так як у пульсуючого струму негативна напівхвиля "вивернута" вгору, виходять пульсації з частотою 100 Гц. Але вони позитивні, тобто графік зміни від нуля до позитивного амплітудного значення напруги. Тому регулювання можливе від 0% до 100%.

Величина максимальної потужності навантаження в цій схемі обмежена не так максимальним струмом відкритого каналу VT1 (це 30 А). що максимальним прямим струмом діодів випрямного мосту VD5-VD8. При використанні діодів КД209 схема може працювати із навантаженням потужністю до 100 Вт. Якщо потрібно працювати з більш потужним навантаженням (до 400 Вт), потрібно використовувати більш потужні діоди, наприклад, КД226Г, Д.

На інверторах мікросхеми D1 виконаний формувач керуючих імпульсів, які відкривають транзистор VT1 у певній фазі напівхвилі. Елементи D1.1 та D1.2 утворюють тригер Шміта, а решта елементів D1.3-D1.6 утворюють потужний вихідний інвертор.

Потужити вихід довелося щоб компенсувати проблеми викликані стрибком струму на заряд ємності затвора VT1 в момент його включення.

Система низьковольтного живлення мікросхеми за допомогою діода VD2 розділена на дві частини, - власне живильну частину, що створює постійну напругу між висновками 7 і 14 мікросхеми, і частина являє собою датчик фази напруги. Працює це в такий спосіб.

Мережевий напруга випрямляється мостом VD5-VD8, потім надходить на параметричний стабілізатор на резисторі R6 і стабілітроні VD9. Так як в даному ланцюгу немає конденсатора, що згладжує, напруга на стабілітроні носить пульсуючий характер.

Ланцюг R1-R2-C1 спільно з діодом VD1 встановлює фазу пульсуючої напруги, при якій напруга на конденсаторі С1 досягає порога перемикання тригера Шмітта. Змінюючи опір даної RC-ланцюга, ми змінюємо час затримки відкриття ключового транзистора від моменту того, коли напруга в мережі досягає значення 8-10V (значення напруги порога перемикання тригера Шмітта). Оскільки частота мережі досить стабільна, то момент відкриття ключового транзистора щодо фази напруги підтримується досить стабільним щодо встановленого резистором R1.

Діод VD1 разом з резистором R5 утворює ланцюг прискореної розрядки конденсатора С1, необхідну для того, щоб цей конденсатор розряджався при приході фази напруги до нуля.

При цьому тригер Шмітта перемикається в нульовий стан і ключовий транзистор закривається. Таким чином, регулюючи опір R1, ми змінюємо фазу моменту відкривання ключового транзистора, і напруга на навантаження надходить тільки в період від цієї точки до амплітудного значення. Таким чином відбувається фазове регулювання потужності. Загалом принцип майже такий самий як у тиристорному регуляторі.

Тепер про джерело живлення мікросхеми. Практично мікросхема живиться напругою, запасеною в конденсаторі С2. На кожній напівхвилі цей конденсатор заряджається через діод VD2. Потім при переході фази до нуля цей діод закривається і живлення мікросхеми підтримується зарядом конденсатора С2. Тому напруга живлення мікросхеми постійна, стабільна і не схильна до пульсацій. Всі деталі, крім резистора R1, на друкованій платі з односторонньою металізацією.

Так як авторський варіант розрахований на роботу з навантаженням потужністю не більше 100W, ніяких радіаторів не передбачено і в мостовому випрямлячі використовуються діоди КД209. Втім, польовому транзистору радіатор не знадобиться і при номінальній потужності навантаження до 400 Вт. А ось діоди доведеться підібрати потужніші.

Мікросхему К561ЛН2 можна замінити на К1561ЛН2. Стабілітрон. Д814Г можна замінити іншим стабілітроном на напругу близько 10V.

У процесі налагодження може знадобитися підбір опорів резистора R2 (щоб забезпечити необхідну ширину діапазону регулювання) та резистора R5 (щоб забезпечувалася розрядка С1). Опір R5 потрібно вибрати якомога більшим, але таким, щоб при мінімальній потужності встановленої R1 транзистор не відкривався взагалі.

Автор: Капачов Д.Є.

Дивіться інші статті розділу Регулятори струму, напруги, потужності.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Рішення Intel у сфері звуку 19.05.2004

Intel анонсувала остаточний варіант специфікації версії 1.0 технології Intel High Definition Audio (відомої під кодовим ім'ям Azalia), яка замінить специфікацію АС 97 у материнських платах.

Ця технологія продемонстрована на останньому IDF. буде інтегрована в чіпсети Intel i915 та i925, вона підтримає частоту семплювання 192 кГц/32-біт. вісім каналів та стандарт Dolby Pro Logic Їх. Небаченою досі нововведенням буде функція Jack Retasking, яка дозволить звуковій системі автоматично визначати вид підключеного обладнання - мікрофон, навушники або щось інше.

Що стосується підтримки ігрового 3D звуку, все залишиться на рівні підтримки EAX 2.0. тоді як EAX 3.0 поки залишиться привілеєм аудіокарт Creative Sound Blaster. Також стало відомо про укладання партнерських відносин Intel та Musicmatch.

У майбутньому материнські плати виробництва Intel будуть поставлятися в комплекті з Musicmatch Jukebox. Musicmatch Radio, Musicmatch MX та Musicmatch Downloads.

Інші цікаві новини:

▪ Найдавніша карта зірок

▪ Робот-кривляка

▪ Швидкість комп'ютера – 100 км/год

▪ Відновлено світлочутливість клітин після смерті донора

▪ Зовнішній накопичувач DashDrive Durable HD650 для екстрималів

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Електрик у будинку. Добірка статей

▪ стаття Через терни до зірок. Крилатий вислів

▪ стаття Хто власник статуї Свободи? Детальна відповідь

▪ стаття Пересування у гірських районах. Поради туристу

▪ стаття Алюміній. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття М'яч у мішку. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт