Управление на мощността: триак и тиристори, дисплейни системи и схеми

Anonim
В почти всяко електронно устройство в повечето случаи има регулиране на мощността. Няма нужда да се отиде далеч за примери: това са електрически печки, котли, запояващи станции, различни регулатори на скоростта на двигателя в устройствата.

Начините, по които можете да монтирате регулатор на напрежение, направете си 220 V, мрежата е пълна. В повечето случаи това са схеми на триаци или тиристори. Тиристорът, за разлика от триак, е по-често срещан радио елемент и схемите, базирани на него, са много по-често срещани. Нека анализираме различни версии на изпълнението, базирани на двата полупроводникови елемента.

Триаков контролер на мощността

Triac, като цяло, е специален случай на тиристор, който предава ток в двете посоки, при условие че е по-висок от тока на задържане. Един от неговите недостатъци е лошото представяне при високи честоти. Затова често се използва в нискочестотни мрежи. За изграждане на регулатор на мощност, базиран на конвенционална мрежа 220 V, 50 Hz, той е доста подходящ.

Регулаторът на напрежението на триак се използва в обикновените домакински уреди, където е необходимо регулиране. Схемата за контрол на мощността на триака е както следва.

  • Pr. 1 - предпазител (избран в зависимост от необходимата мощност).
  • R3 - резистор за ограничаване на тока - служи за гарантиране, че при нулево потенциометрично съпротивление другите елементи не изгарят.
  • R2 - потенциометър, тример, който е настройката.
  • C1 - основният кондензатор, чийто заряд до определено ниво обединява динистора, заедно с R2 и R3 образува RC схема
  • VD3 - динистор, чийто отвор контролира триак.
  • VD4 - триак - основният елемент, който произвежда превключване и, съответно, настройка.

Основната работа е поверена на dinistor и триак. Мрежовото напрежение се подава към RC-веригата, в която е монтиран потенциометър, и в резултат на това мощността се регулира от нея. Чрез регулиране на съпротивлението променяме времето за зареждане на кондензатора и по този начин прага за включване на динистора, който от своя страна включва триака. Амортизираната RC верига, свързана успоредно с триак, служи за изглаждане на шума на изхода, както и за реактивно натоварване (мотор или индуктивност), което предотвратява триака от високи пикове на обратното напрежение.

Триакът се включва, когато токът, преминаващ през динистора, надвишава тока на задържане (референтен параметър). Изключва се, съответно, когато токът стане по-малък от тока на задържане . Проводимостта в двете посоки ви позволява да регулирате по-плавно регулиране, отколкото е възможно, например, на един тиристор, докато използвате минимален брой елементи.

Осцилограмата за управление на мощността е показана по-долу. Това показва, че след включване на триак, останалата половин вълна отива към товара и когато достигне 0, когато задържащият ток намалява до такава степен, че триакът е изключен. При втория “отрицателен” полупериод се осъществява един и същ процес, тъй като триакът има проводимост в двете посоки.

Тиристорно напрежение

Да започнем с това, да видим какво е тиристорът различен от триак. Тиристорът съдържа 3 pn кръга, а триак съдържа 5 pn кръга. Без да навлизаме в подробности, с прости думи, триакът има проводимост в двете посоки, а тиристорът е само в една. Графичните елементи са показани на фигурата. От графиката ясно се вижда .

Принципът на действие е абсолютно същият. На какво е вграден контрола на мощността във всяка схема. Помислете за няколко схеми на тиристорния контролер. Първата най-проста верига, която основно повтаря веригата на триак, описана по-горе. Вторият и третият - с използването на логика, схеми, които по-добре да утолят смущения, генерирани в мрежата чрез превключване тиристори.

Проста верига

По-долу е показана проста схема за регулиране на фазите на тиристора .

Единствената му разлика от веригата на триак е, че настройката се извършва само на положителната половин вълна на мрежовото напрежение. Временната RC схема контролира количеството отключване чрез регулиране на стойността на съпротивлението на потенциометъра, като по този начин се задава изходната мощност на товара. На формата на вълната изглежда така.

От осцилограмата може да се види, че управлението на мощността преминава чрез ограничаване на напрежението, приложено към товара. Образно казано, настройката е да се ограничи захранващото напрежение към изхода. Чрез регулиране на времето за зареждане на кондензатора чрез промяна на променливото съпротивление (потенциометър). Колкото по-високо е съпротивлението, толкова по-дълго е необходимо да се зареди кондензаторът и по-малко енергия ще се прехвърли на товара. Физиката на процеса е описана подробно в предишната схема. В този случай това не е нищо особено.

С логически базиран генератор

Вторият вариант е по-сложен. Поради факта, че процесите на превключване на тиристорите причиняват големи смущения в мрежата, това е лошо за елементите, инсталирани на товара. Особено ако товарът е сложно устройство с фини настройки и голям брой чипове.

Такава реализация на тиристорен регулатор на мощност със собствени ръце е подходяща за активни натоварвания, например, поялник или всякакви отоплителни устройства. На входа има мост-изправител, следователно и двете вълни на мрежовото напрежение ще бъдат положителни. Моля, обърнете внимание, че при такава верига ще е необходим допълнителен DC източник на напрежение от +9 V, за да се доставят чиповете, осцилограмата, поради наличието на мост-токоизправител, ще изглежда така.

Двете полу-вълни сега ще бъдат положителни поради влиянието на изправителния мост. Ако за реактивни товари (двигатели и други индуктивни товари) за предпочитане е наличието на различни полярни сигнали, тогава за активни товари е изключително важна положителна стойност на мощността. Изключването на тиристора се случва и когато полу вълната се приближава към нула, задържащият ток се захранва до определена стойност и тиристорът се заключва.

Въз основа на транзистора KT117

Наличието на допълнителен източник на постоянно напрежение може да предизвика затруднения, ако не съществува, и ще е необходимо изобщо да се изгради допълнителна верига. Ако нямате допълнителен източник, можете да използвате следната схема, в която генераторът на сигнали към управляващия изход на тиристора се сглобява на конвенционален транзистор. Съществуват схеми, базирани на генератори, изградени върху допълващи се двойки, но те са по-сложни и ние няма да ги разглеждаме тук.

В тази схема генераторът е изграден на двубазов транзистор KT117, който в такова приложение ще генерира контролни импулси на честота, определена от резистора за подстригване R6. На схемата е внедрена и дисплейна система, базирана на HL1 LED.

  • VD1-VD4 е диоден мост, който коригира и двете полу-вълни и позволява по-плавен контрол на мощността.
  • EL1 - лампа с нажежаема жичка - е представена като товар, но може да има друго устройство.
  • FU1 - предпазител, в този случай струва 10 A.
  • R3, R4 - резистори за ограничаване на тока - са необходими, за да не се изгори управляващата верига.
  • VD5, VD6 - ценерови диоди - изпълняват ролята на стабилизиране на напрежението на определено ниво в емитера на транзистора.
  • Транзистор VT1 - KT117 - трябва да бъде инсталиран с точно това разположение на основа № 1 и база № 2, в противен случай веригата няма да работи.
  • R6 е резистор за подстригване, който определя момента, в който пристига импулсът към управляващия изход на тиристора.
  • VS1 - тиристорно-превключващ елемент.
  • C2 - контролер за синхронизация, който определя периода на възникване на управляващия сигнал.

Останалите елементи играят незначителна роля и служат главно за ограничаване на тока и изглаждане на импулси. HL1 осигурява индикация и сигнализира само, че устройството е свързано към мрежата и е заредено.