Samodzielny regulator napięcia: klasa mistrzowska na temat tworzenia prostego urządzenia do regulacji napięcia. Stabilizator napięcia na tranzystorze. Schemat tyrystorowego stabilizatora napięcia
Należy zaznaczyć, że to urządzenie najskuteczniej poradzi sobie z obciążeniami rezystancyjnymi – lampami, grzejnikami itp. Można również podłączyć odbiorniki prądu indukcyjnego, ale jeśli jego wartość będzie zbyt mała, niezawodność regulacji spadnie.
Obwód tego domowego regulatora tyrystorowego nie zawiera żadnych rzadkich części. Przy zastosowaniu diod prostowniczych wskazanych na schemacie urządzenie wytrzymuje obciążenie do 5A (około 1 kW), biorąc pod uwagę obecność grzejników.
Aby zwiększyć moc podłączonego urządzenia, należy zastosować inne diody lub zespoły diod zaprojektowane dla potrzebnego prądu.
Tyrystor również wymaga wymiany, ponieważ KU202 jest zaprojektowany na maksymalny prąd do 10A. Wśród mocniejszych zalecane są tyrystory domowe T122, T132, T142 i inne podobne serie.
Części nie ma zbyt wiele; w zasadzie montaż na montażu jest akceptowalny, ale na płytce drukowanej projekt będzie wyglądał piękniej i wygodniej. Rysunek tablicy w formacie LAY. Diodę Zenera D814G można wymienić na dowolną o napięciu 12-15V.
Samodzielny regulator napięcia
W tym artykule przyjrzymy się, jak to zrobić zrób to sam prosty regulator napięcia NA jeden rezystor zmienny, rezystor stały i tranzystor. Przydatny do regulacji napięcia na zasilaczu lub uniwersalny adapter do zasilania urządzeń.
A ponieważ nasz program jest dla początkujących.
Następnie rozważymy wszystkie aspekty.
Najpierw spójrzmy na schemat urządzenia. Można go zobaczyć poniżej, a klikając można powiększyć.
Zaczynamy składać; najpierw dla wygody rysunek można wydrukować. Drukujemy 1 do 1. I wycinamy bez obrazków. Naklejamy na płytkę od strony folii. Ułatwi nam to zaznaczanie i wiercenie otworów.
Po wywierceniu otworów. Ścieżki rysujemy na folii PCB markerem permanentnym.
Odcinamy pozostały testolit i zaczynamy lutować elementy. Najpierw lutujemy tranzystor, tylko uważajcie - nie pomylcie nóżek na tranzystorze (emiter i baza).
Następnie instalujemy rezystor 1k, a następnie lutujemy rezystor zmienny 10k z przewodami. Można włożyć inny rezystor, od razu wlutować rezystor bez tych smarków, ale mój rezystor na to nie pozwolił i musiałem go zawiesić na przewodach... Pozostaje przylutować 4 piny do zasilacza i do wyjść.
Opracowując regulowany zasilacz bez przetwornicy wysokiej częstotliwości, programista staje przed problemem polegającym na tym, że przy minimalnym napięciu wyjściowym i dużym prądzie obciążenia stabilizator rozprasza dużą moc na elemencie regulacyjnym. Do tej pory w większości przypadków problem ten rozwiązywano w ten sposób: wykonano kilka odczepów na uzwojeniu wtórnym transformatora mocy i podzielono cały zakres regulacji napięcia wyjściowego na kilka podzakresów. Zasada ta jest stosowana w wielu zasilaczach szeregowych, na przykład UIP-2 i nowszych. Oczywiste jest, że zastosowanie źródła prądu o kilku podzakresach staje się bardziej skomplikowane, a zdalne sterowanie takim źródłem prądu, na przykład z komputera, również staje się bardziej skomplikowane.
Wydawało mi się, że rozwiązaniem będzie zastosowanie prostownika sterowanego na tyrystorze, gdyż możliwe staje się stworzenie źródła prądu sterowanego jednym pokrętłem do ustawiania napięcia wyjściowego lub jednym sygnałem sterującym z zakresem regulacji napięcia wyjściowego od zera (lub prawie od zera) do wartości maksymalnej. Takie źródło zasilania mogłoby być wykonane z części dostępnych na rynku.
Do tej pory prostowniki sterowane z tyrystorami były bardzo szczegółowo opisywane w książkach o zasilaczach, jednak w praktyce są one rzadko stosowane w zasilaczach laboratoryjnych. Rzadko można je spotkać także w konstrukcjach amatorskich (z wyjątkiem oczywiście ładowarek do akumulatorów samochodowych). Mam nadzieję, że ta praca pomoże zmienić ten stan rzeczy.
Zasadniczo opisane tutaj obwody można wykorzystać do stabilizacji napięcia wejściowego przetwornika wysokiej częstotliwości, na przykład tak, jak ma to miejsce w telewizorach „Electronics Ts432”. Z pokazanych tu obwodów można także wykonać zasilacze laboratoryjne lub ładowarki.
Opis mojej pracy podaję nie w kolejności, w jakiej ją wykonywałem, ale w sposób mniej lub bardziej uporządkowany. Przyjrzyjmy się najpierw zagadnieniom ogólnym, potem projektom „niskonapięciowym”, takim jak zasilacze obwodów tranzystorowych czy ładowanie akumulatorów, a następnie prostownikom „wysokonapięciowym” do zasilania obwodów lampowych.
Działanie prostownika tyrystorowego przy obciążeniu pojemnościowym
W literaturze opisano dużą liczbę tyrystorowych regulatorów mocy działających na prąd przemienny lub pulsujący z obciążeniem rezystancyjnym (na przykład lampy żarowe) lub indukcyjnym (na przykład silnik elektryczny). Obciążenie prostownika jest zwykle filtrem, w którym kondensatory służą do wygładzania tętnień, więc obciążenie prostownika może mieć charakter pojemnościowy.
Rozważmy działanie prostownika z regulatorem tyrystorowym dla obciążenia rezystancyjno-pojemnościowego. Schemat takiego regulatora pokazano na ryc. 1.
Ryż. 1.
Tutaj jako przykład pokazano prostownik pełnookresowy z punktem środkowym, ale można go również wykonać za pomocą innego obwodu, na przykład mostka. Czasami tyrystory oprócz regulacji napięcia przy obciążeniu U n Pełnią także funkcję elementów prostowniczych (zaworów), jednak nie w przypadku wszystkich tyrystorów ten tryb jest dopuszczalny (tyrystory KU202 z niektórymi literami umożliwiają pracę jako zawory). Dla przejrzystości prezentacji zakładamy, że tyrystory służą wyłącznie do regulacji napięcia na obciążeniu U n , a prostowanie odbywa się za pomocą innych urządzeń.
Zasadę działania tyrystorowego regulatora napięcia pokazano na rys. 2. Na wyjściu prostownika (w miejscu podłączenia katod diod na ryc. 1) uzyskuje się impulsy napięciowe (dolna półfala sinusoidy jest „podkręcana”), oznaczone racja . Częstotliwość tętnienia f s na wyjściu prostownika pełnookresowego jest równa dwukrotności częstotliwości sieci, tj. 100 Hz przy zasilaniu z sieci 50 Hz . Obwód sterujący dostarcza impulsy prądu (lub światło w przypadku zastosowania optotyrystora) z pewnym opóźnieniem do tyrystorowej elektrody sterującej t z względem początku okresu pulsacji, czyli momentu, w którym na prostowniku pojawia się napięcie racja staje się równa zeru.
Ryż. 2.
Rysunek 2 dotyczy przypadku, w którym występuje opóźnienie t z przekracza połowę okresu pulsacji. W tym przypadku obwód działa na padającym odcinku fali sinusoidalnej. Im dłuższe opóźnienie włączenia tyrystora, tym niższe będzie napięcie wyprostowane. U n na obciążeniu. Tętnienie napięcia obciążenia U n wygładzone przez kondensator filtrujący C fa . Tutaj i poniżej wprowadzono pewne uproszczenia, biorąc pod uwagę działanie obwodów: rezystancję wyjściową transformatora mocy przyjmuje się jako równą zeru, spadek napięcia na diodach prostowniczych nie jest brany pod uwagę, a czas włączenia tyrystora wynosi nie brane pod uwagę. Okazuje się, że ładowanie pojemności filtra C fa dzieje się jakby natychmiast. W rzeczywistości po przyłożeniu impulsu wyzwalającego do elektrody sterującej tyrystora ładowanie kondensatora filtra zajmuje trochę czasu, który jednak jest zwykle znacznie krótszy niż okres pulsacji T p.
Teraz wyobraź sobie, że opóźnienie włączenia tyrystora t z równy połowie okresu pulsacji (patrz rys. 3). Następnie tyrystor włączy się, gdy napięcie na wyjściu prostownika przekroczy maksimum.
Ryż. 3.
W tym przypadku napięcie obciążenia U n będzie również największy, w przybliżeniu taki sam, jak gdyby w obwodzie nie było regulatora tyrystorowego (pomijamy spadek napięcia na otwartym tyrystorze).
W tym miejscu napotykamy problem. Załóżmy, że chcemy regulować napięcie obciążenia od niemal zera do najwyższej wartości, jaką można uzyskać z istniejącego transformatora mocy. Aby to zrobić, biorąc pod uwagę przyjęte wcześniej założenia, konieczne będzie podanie impulsów wyzwalających do tyrystora DOKŁADNIE w momencie, gdy racja przechodzi przez maksimum, tj. t z = T p /2. Biorąc pod uwagę fakt, że tyrystor nie otwiera się natychmiast, ale ładuje kondensator filtra C fa również wymaga trochę czasu, impuls wyzwalający musi zostać podany nieco WCZEŚNIEJ niż połowa okresu pulsacji, tj. t z< T п /2. Problem w tym, że po pierwsze trudno powiedzieć o ile wcześniej, gdyż zależy to od czynników, które trudno dokładnie uwzględnić przy obliczaniu np. czasu załączenia danej instancji tyrystorowej czy sumy całkowitej (biorąc pod uwagę uwzględniając indukcyjności) rezystancję wyjściową transformatora mocy. Po drugie, nawet jeśli obwód zostanie obliczony i wyregulowany absolutnie dokładnie, czas opóźnienia włączenia t z , częstotliwość sieci, a zatem częstotliwość i okres T str tętnienia, czas włączenia tyrystora i inne parametry mogą zmieniać się w czasie. Dlatego też w celu uzyskania jak najwyższego napięcia na obciążeniu U n istnieje potrzeba włączenia tyrystora znacznie wcześniej niż połowa okresu pulsacji.
Załóżmy, że właśnie to zrobiliśmy, czyli ustawiliśmy czas opóźnienia t z znacznie mniej T p /2. Wykresy charakteryzujące działanie obwodu w tym przypadku pokazano na ryc. 4. Należy pamiętać, że jeśli tyrystor otworzy się przed połową półcyklu, pozostanie w stanie otwartym do czasu zakończenia procesu ładowania kondensatora filtra C fa (patrz pierwszy impuls na ryc. 4).
Ryż. 4.
Okazuje się, że na krótki czas opóźnienia t z mogą wystąpić wahania napięcia wyjściowego regulatora. Występują, jeśli w momencie przyłożenia impulsu wyzwalającego do tyrystora napięcie na obciążeniu U n na wyjściu prostownika jest większe napięcie racja . W tym przypadku tyrystor znajduje się pod napięciem wstecznym i nie może się otworzyć pod wpływem impulsu wyzwalającego. Może zostać pominięty jeden lub więcej impulsów wyzwalających (patrz drugi impuls na rysunku 4). Kolejne załączenie tyrystora nastąpi w momencie rozładowania kondensatora filtrującego i w momencie podania impulsu sterującego tyrystor będzie pod napięciem stałym.
Prawdopodobnie najbardziej niebezpiecznym przypadkiem jest brak co drugiego impulsu. W takim przypadku przez uzwojenie transformatora mocy przejdzie prąd stały, pod wpływem którego transformator może ulec awarii.
Aby uniknąć pojawienia się procesu oscylacyjnego w obwodzie regulatora tyrystorowego, prawdopodobnie można zrezygnować ze sterowania impulsowego tyrystora, ale w tym przypadku obwód sterujący staje się bardziej skomplikowany lub staje się nieekonomiczny. Dlatego autor opracował obwód regulatora tyrystorowego, w którym tyrystor jest zwykle wyzwalany przez impulsy sterujące i nie zachodzi żaden proces oscylacyjny. Taki schemat pokazano na ryc. 5.
Ryż. 5.
Tutaj tyrystor jest ładowany na rezystancję początkową R str i kondensator filtrujący C R n podłączony poprzez diodę startową VD str . W takim obwodzie tyrystor uruchamia się niezależnie od napięcia na kondensatorze filtra C fa .Po przyłożeniu impulsu wyzwalającego do tyrystora, jego prąd anodowy zaczyna najpierw przepływać przez rezystancję wyzwalającą R str a następnie, gdy napięcie jest włączone R str przekroczy napięcie obciążenia U n , dioda startowa otwiera się VD str a prąd anodowy tyrystora ładuje kondensator filtra C fa . Opór R str taką wartość dobiera się, aby zapewnić stabilny rozruch tyrystora przy minimalnym czasie opóźnienia impulsu wyzwalającego t z . Oczywiste jest, że przy oporze początkowym część mocy jest bezużytecznie tracona. Dlatego w powyższym obwodzie lepiej jest zastosować tyrystory o niskim prądzie trzymania, wtedy będzie można zastosować dużą rezystancję rozruchową i zmniejszyć straty mocy.
Schemat na ryc. 5 ma tę wadę, że prąd obciążenia przepływa przez dodatkową diodę VD str , przy którym część wyprostowanego napięcia jest bezużytecznie tracona. Wadę tę można wyeliminować, podłączając rezystor rozruchowy R str do osobnego prostownika. Układ z wydzielonym prostownikiem sterującym, z którego zasilany jest obwód rozruchowy i rezystancja rozruchowa R str pokazany na ryc. 6. W tym obwodzie sterujące diody prostownicze mogą mieć małą moc, ponieważ prąd obciążenia przepływa tylko przez prostownik mocy.
Ryż. 6.
Zasilacze niskiego napięcia z regulatorem tyrystorowym
Poniżej znajduje się opis kilku konstrukcji prostowników niskiego napięcia z regulatorem tyrystorowym. Wykonując je, wziąłem za podstawę obwód regulatora tyrystorowego stosowanego w urządzeniach do ładowania akumulatorów samochodowych (patrz ryc. 7). Ten schemat został z powodzeniem zastosowany przez mojego zmarłego towarzysza A.G. Spiridonova.
Ryż. 7.
Elementy zaznaczone na schemacie (rys. 7) zostały zamontowane na małej płytce drukowanej. W literaturze opisano kilka podobnych schematów; różnice między nimi są minimalne, głównie pod względem typów i ocen części. Główne różnice to:
1. Stosowane są kondensatory czasowe o różnych pojemnościach, tj. zamiast 0,5M F postaw 1 M F i odpowiednio zmienna rezystancja o innej wartości. Aby niezawodnie uruchomić tyrystor w moich obwodach, użyłem 1 kondensatoraM F.
2. Równolegle z kondensatorem czasowym nie trzeba instalować rezystora (3 k Wna ryc. 7). Oczywiste jest, że w tym przypadku zmienny opór może nie być wymagany do 15 k Wi o różnej wielkości. Nie udało mi się jeszcze ustalić wpływu rezystancji równoległej do kondensatora czasowego na stabilność obwodu.
3. Większość obwodów opisywanych w literaturze wykorzystuje tranzystory typu KT315 i KT361. Czasami zawodzą, dlatego w moich obwodach zastosowałem mocniejsze tranzystory typu KT816 i KT817.
4. Do podstawowego punktu połączenia kolektor pnp i npn tranzystorów można podłączyć dzielnik rezystancji o różnej wartości (10 k W i 12 tys W na ryc. 7).
5. W obwodzie tyrystorowej elektrody sterującej można zamontować diodę (patrz schematy poniżej). Dioda ta eliminuje wpływ tyrystora na obwód sterujący.
Diagram (ryc. 7) podano jako przykład; kilka podobnych diagramów z opisami można znaleźć w książce „Chargers and Start-Chargers: Information Review for Car Enthusiasts / Comp. A. G. Khodasevich, T. I. Khodasevich -M.:NT Press, 2005.” Książka składa się z trzech części, zawiera prawie wszystkie ładowarki w historii ludzkości.
Najprostszy obwód prostownika z tyrystorowym regulatorem napięcia pokazano na ryc. 8.
Ryż. 8.
Obwód ten wykorzystuje pełnookresowy prostownik punktu środkowego, ponieważ zawiera mniej diod, a zatem potrzebnych jest mniej radiatorów i wyższa wydajność. Transformator mocy ma dwa uzwojenia wtórne dla napięcia przemiennego 15 V . Obwód sterujący tyrystora składa się tutaj z kondensatora C1, rezystancji R 1- R 6, tranzystory VT 1 i VT 2, dioda VD 3.
Rozważmy działanie obwodu. Kondensator C1 jest ładowany poprzez zmienną rezystancję R2 i stała R 1. Gdy napięcie na kondensatorze C 1 przekroczy napięcie w miejscu podłączenia rezystancji R4 i R 5, tranzystor otwiera się VT 1. Prąd kolektora tranzystora VT 1 otwiera VT 2. Z kolei prąd kolektora VT 2 otwiera VT 1. W ten sposób tranzystory otwierają się jak lawina, a kondensator się rozładowuje C Tyrystorowa elektroda sterująca 1 V VS 1. Tworzy to impuls wyzwalający. Zmiana poprzez zmienny opór R 2 czas opóźnienia impulsu wyzwalającego, napięcie wyjściowe obwodu można regulować. Im większy ten opór, tym wolniej ładuje się kondensator. C 1, czas opóźnienia impulsu wyzwalającego jest dłuższy, a napięcie wyjściowe przy obciążeniu jest niższe.
Stały opór R 1, połączone szeregowo ze zmienną R 2 ogranicza minimalny czas opóźnienia impulsu. Jeśli zostanie znacznie zmniejszony, to przy minimalnej pozycji zmiennej rezystancji R 2, napięcie wyjściowe nagle zniknie. Dlatego R 1 dobiera się tak, aby obwód działał stabilnie przy R 2 w pozycji minimalnej rezystancji (odpowiada najwyższemu napięciu wyjściowemu).
Obwód wykorzystuje rezystancję Moc R 5 1 W tylko dlatego, że przyszło do ręki. Prawdopodobnie wystarczy zainstalować Moc R 5 0,5 W.
Opór R 3 jest zainstalowany w celu wyeliminowania wpływu zakłóceń na działanie obwodu sterującego. Bez tego obwód działa, ale jest wrażliwy np. na dotykanie zacisków tranzystorów.
Dioda VD 3 eliminuje wpływ tyrystora na obwód sterujący. Przetestowałem to na podstawie doświadczenia i byłem przekonany, że z diodą obwód działa stabilniej. Krótko mówiąc, nie ma co oszczędzać, łatwiej jest zainstalować D226, którego rezerwy są niewyczerpane, i zrobić niezawodnie działające urządzenie.
Opór R 6 w obwodzie tyrystorowej elektrody sterującej VS 1 zwiększa niezawodność jego działania. Czasami rezystancja ta jest ustawiona na większą wartość lub nie ma jej wcale. Obwód zwykle działa bez niego, ale tyrystor może samoistnie się otworzyć z powodu zakłóceń i nieszczelności w obwodzie elektrody sterującej. zainstalowałem R6 w rozmiarze 51 Wzgodnie z zaleceniami w danych referencyjnych dla tyrystorów KU202.
Rezystancja R 7 i dioda VD 4 zapewniają niezawodny rozruch tyrystora z krótkim czasem opóźnienia impulsu wyzwalającego (patrz rys. 5 i objaśnienia).
Kondensator C 2 wygładza tętnienia napięcia na wyjściu układu.
Podczas eksperymentów z regulatorem jako obciążenie wykorzystano lampę z reflektora samochodowego.
Schemat z wydzielonym prostownikiem do zasilania obwodów sterujących i uruchamiania tyrystora pokazano na ryc. 9.
Ryż. 9.
Zaletą tego schematu jest mniejsza liczba diod mocy, które wymagają montażu na grzejnikach. Należy pamiętać, że diody D242 prostownika mocy są połączone katodami i można je zainstalować na wspólnym grzejniku. Anoda tyrystora połączona z jego korpusem jest połączona z „minusem” obciążenia.
Schemat podłączenia tej wersji sterowanego prostownika pokazano na rys. 10.
Ryż. 10.
Można go zastosować do wygładzenia tętnień napięcia wyjściowego L.C. -filtr. Schemat sterowanego prostownika z takim filtrem pokazano na ryc. 11.
Ryż. 11.
Zastosowałem się dokładnie L.C. -filtr z następujących powodów:
1. Jest bardziej odporny na przeciążenia. Opracowywałem obwód zasilacza laboratoryjnego, więc przeciążenie go jest całkiem możliwe. Zauważam, że nawet jeśli utworzysz jakiś obwód ochronny, będzie on miał pewien czas reakcji. W tym czasie źródło zasilania nie powinno zawieść.
2. Jeśli wykonasz filtr tranzystorowy, wówczas na tranzystorze na pewno spadnie napięcie, więc wydajność będzie niska, a tranzystor może wymagać radiatora.
W filtrze zastosowano dławik szeregowy D255V.
Rozważmy możliwe modyfikacje tyrystorowego obwodu sterującego. Pierwszy z nich pokazany jest na ryc. 12.
Ryż. 12.
Zazwyczaj obwód taktowania regulatora tyrystorowego składa się z kondensatora taktowania i zmiennej rezystancji połączonych szeregowo. Czasami wygodnie jest skonstruować obwód tak, aby jeden z zacisków zmiennej rezystancji był podłączony do „minusu” prostownika. Następnie można włączyć zmienną rezystancję równolegle z kondensatorem, jak pokazano na rysunku 12. Gdy silnik znajduje się w dolnym położeniu w obwodzie, główna część prądu przepływającego przez rezystancję wynosi 1,1 k Wwchodzi do kondensatora czasowego 1MF i szybko go ładuje. W tym przypadku tyrystor zaczyna się od „szczytów” wyprostowanych pulsacji napięcia lub nieco wcześniej, a napięcie wyjściowe regulatora jest najwyższe. Jeśli silnik znajduje się w górnym położeniu obwodu, wówczas kondensator rozrządu jest zwarty, a napięcie na nim nigdy nie otworzy tranzystorów. W takim przypadku napięcie wyjściowe będzie wynosić zero. Zmieniając położenie silnika o zmiennej rezystancji, można zmienić siłę prądu ładującego kondensator taktowania, a co za tym idzie, czas opóźnienia impulsów wyzwalających.
Czasami konieczne jest sterowanie regulatorem tyrystorowym nie za pomocą zmiennej rezystancji, ale z innego obwodu (pilot zdalnego sterowania, sterowanie z komputera). Zdarza się, że części regulatora tyrystorowego znajdują się pod wysokim napięciem i bezpośrednie połączenie z nimi jest niebezpieczne. W takich przypadkach zamiast rezystora zmiennego można zastosować transoptor.
Ryż. 13.
Przykład podłączenia transoptora do obwodu regulatora tyrystorowego pokazano na ryc. 13. Zastosowano tutaj transoptor tranzystorowy typu 4 N 35. Podstawa fototranzystora (pin 6) jest połączona poprzez rezystancję z emiterem (pin 4). Rezystancja ta określa współczynnik transmisji transoptora, jego prędkość i odporność na zmiany temperatury. Autor przetestował regulator z rezystancją 100 wskazaną na schemacie k W, natomiast zależność napięcia wyjściowego od temperatury okazała się UJEMNA, tj. gdy transoptor był mocno nagrzany (stopiła się izolacja przewodów z polichlorku winylu), napięcie wyjściowe spadło. Jest to prawdopodobnie spowodowane spadkiem mocy diod LED po podgrzaniu. Autor dziękuje S. Balashovowi za porady dotyczące stosowania transoptorów tranzystorowych.
Ryż. 14.
Podczas regulacji tyrystorowego obwodu sterującego czasami przydatne jest dostosowanie progu zadziałania tranzystorów. Przykład takiej regulacji pokazano na rys. 14.
Rozważmy również przykład obwodu z regulatorem tyrystorowym dla wyższego napięcia (patrz ryc. 15). Obwód zasilany jest z uzwojenia wtórnego transformatora mocy TSA-270-1, zapewniając napięcie przemienne 32 V . Wartości znamionowe części wskazane na schemacie zostały wybrane dla tego napięcia.
Ryż. 15.
Schemat na ryc. 15 umożliwia płynną regulację napięcia wyjściowego od 5 V do 40 V , co jest wystarczające dla większości urządzeń półprzewodnikowych, dlatego obwód ten można wykorzystać jako podstawę do produkcji zasilacza laboratoryjnego.
Wadą tego obwodu jest konieczność rozpraszania dość dużej mocy na rezystancji początkowej R 7. Oczywiste jest, że im niższy prąd trzymania tyrystora, tym większa wartość i mniejsza moc rezystancji początkowej R 7. Dlatego lepiej jest tutaj stosować tyrystory o niskim prądzie trzymania.
Oprócz konwencjonalnych tyrystorów w obwodzie regulatora tyrystorowego można zastosować optotyrystor. Na ryc. 16. pokazuje schemat z optotyrystorem TO125-10.
Ryż. 16.
Tutaj optotyrystor jest po prostu włączony zamiast zwykłego, ale od tego czasu jego fototyrystor i dioda LED są od siebie odizolowane; obwody do jego zastosowania w regulatorach tyrystorowych mogą być różne. Należy pamiętać, że ze względu na niski prąd trzymania tyrystorów TO125, rezystancja rozruchowa R 7 wymaga mniejszej mocy niż w obwodzie z ryc. 15. Ponieważ autor obawiał się uszkodzenia optotyrystorowej diody LED dużymi prądami impulsowymi, w obwodzie uwzględniono rezystancję R6. Jak się okazało, obwód działa bez tej rezystancji, a bez niej obwód działa lepiej przy niskich napięciach wyjściowych.
Zasilacze wysokiego napięcia z regulatorem tyrystorowym
Przy opracowywaniu zasilaczy wysokiego napięcia z regulatorem tyrystorowym za podstawę opracowano i wyprodukowano optotyrystorowy obwód sterujący opracowany przez V.P. Burenkova (PRZ) dla spawarek. Autor wyraża wdzięczność V.P. Burenkowowi za próbkę takiej tablicy. Schemat jednego z prototypów regulowanego prostownika z wykorzystaniem płytki zaprojektowanej przez Burenkowa pokazano na ryc. 17.
Ryż. 17.
Części zainstalowane na płytce drukowanej są zakreślone na schemacie linią przerywaną. Jak widać z rys. 16, na płytce zamontowane są rezystory tłumiące R1 i R 2, mostek prostowniczy Diody VD 1 i Zenera VD 2 i VD 3. Części te są przeznaczone do zasilania napięciem 220 V V . Aby przetestować obwód regulatora tyrystorowego bez przeróbek na płytce drukowanej, zastosowano transformator mocy TBS3-0.25U3, którego uzwojenie wtórne jest połączone w taki sposób, że napięcie przemienne 200 jest z niego usuwane V , czyli zbliżone do normalnego napięcia zasilania płytki. Obwód sterujący działa analogicznie do opisanych powyżej, tzn. kondensator C1 ładowany jest poprzez rezystancję trymera R 5 i rezystor zmienny (zamontowany na zewnątrz płytki) do momentu, aż napięcie na nim przekroczy napięcie na bazie tranzystora VT 2, po czym tranzystory VT 1 i VT2 otwarte, a kondensator C1 jest rozładowywany przez otwarte tranzystory i diodę LED tyrystora transoptora.
Zaletą tego obwodu jest możliwość regulacji napięcia, przy którym otwierają się tranzystory (za pomocą R 4), a także minimalną rezystancję w obwodzie rozrządu (przy użyciu R 5). Jak pokazuje praktyka, umiejętność dokonywania takich regulacji jest bardzo przydatna, zwłaszcza jeśli obwód jest złożony amatorsko z przypadkowych części. Stosując trymery R4 i R5 można uzyskać regulację napięcia w szerokim zakresie i stabilną pracę regulatora.
Rozpocząłem prace badawczo-rozwojowe nad opracowaniem regulatora tyrystorowego z tym obwodem. Odkryto w nim brakujące impulsy wyzwalające, gdy tyrystor pracował z obciążeniem pojemnościowym (patrz ryc. 4). Chęć zwiększenia stabilności regulatora doprowadziła do pojawienia się obwodu na ryc. 18. Autor przetestował w nim działanie tyrystora z rezystancją rozruchową (patrz ryc. 5.
Ryż. 18.
Na schemacie z rys. 18. Zastosowano tę samą płytkę, co w obwodzie na ryc. 17, usunięto z niego jedynie mostek diodowy, bo Stosowany jest tutaj jeden prostownik wspólny dla obwodu obciążenia i sterowania. Należy zwrócić uwagę, że na schemacie na ryc. 17 rezystancji początkowej wybrano spośród kilku połączonych równolegle, aby określić maksymalną możliwą wartość tej rezystancji, przy której obwód zaczyna pracować stabilnie. Pomiędzy katodą optotyrystora a kondensatorem filtra podłączony jest drut oporowy 10W. Konieczne jest ograniczenie przepięć prądu przez optorystor. Do czasu ustalenia tej rezystancji, po przekręceniu pokrętła regulacji rezystancji, optotyrystor przepuszczał do obciążenia jedną lub więcej całych półfali wyprostowanego napięcia.
Na podstawie przeprowadzonych eksperymentów opracowano obwód prostowniczy z regulatorem tyrystorowym, nadający się do praktycznego zastosowania. Pokazano to na ryc. 19.
Ryż. 19.
Ryż. 20.
PCB SCR 1M 0 (rys. 20) przeznaczony jest do montażu nowoczesnych małogabarytowych kondensatorów elektrolitycznych i rezystorów drutowych w obudowach ceramicznych typu SQP . Autor wyraża wdzięczność R. Peplovowi za pomoc przy produkcji i testowaniu tej płytki drukowanej.
Ponieważ autor opracował prostownik o najwyższym napięciu wyjściowym 500 V konieczne było posiadanie pewnej rezerwy napięcia wyjściowego na wypadek spadku napięcia sieciowego. Okazało się, że możliwe jest zwiększenie napięcia wyjściowego poprzez ponowne podłączenie uzwojeń transformatora mocy, jak pokazano na ryc. 21.
Ryż. 21.
Zwracam także uwagę, że schemat na ryc. 19 i tablica rys. 20 zaprojektowano z uwzględnieniem możliwości ich dalszego rozwoju. Aby to zrobić na tablicy SCR1 M 0 istnieją dodatkowe przewody ze wspólnego przewodu GND 1 i GND 2, z prostownika DC 1
Opracowanie i montaż prostownika z regulatorem tyrystorowym SCR1 M 0 zostały przeprowadzone wspólnie ze studentem R. Pelowem na PSU. C przy jego pomocy wykonano zdjęcia modułu SCR1 M 0 i oscylogramy.
Ryż. 22. Widok modułu SCR 1 M 0 od strony części
Ryż. 23. Widok modułu SCR1 M 0 strona lutownicza
Ryż. 24. Widok modułu Strona SCR 1 M 0
Tabela 1. Oscylogramy przy niskim napięciu
|
NIE. |
Minimalne położenie regulatora napięcia |
Według schematu |
Notatki |
|
Na katodzie VD5 |
5 V/dz 2 ms/dz |
||
|
|
Na kondensatorze C1 |
2 V/dz 2 ms/dz |
|
|
|
tj. połączenia R2 i R3 |
2 V/dz 2 ms/dz |
|
|
|
Na anodzie tyrystora |
100 V/dz 2 ms/dz |
|
|
|
Na katodzie tyrystorowej |
50 V/dz 2 ms/de |
Tabela 2. Oscylogramy przy średnim napięciu
|
NIE. |
Środkowe położenie regulatora napięcia |
Według schematu |
Notatki |
|
|
Na katodzie VD5 |
5 V/dz 2 ms/dz |
|
|
|
Na kondensatorze C1 |
2 V/dz 2 ms/dz |
|
|
|
tj. połączenia R2 i R3 |
2 V/dz 2 ms/dz |
|
|
|
Na anodzie tyrystora |
100 V/dz 2 ms/dz |
|
|
|
Na katodzie tyrystorowej |
100 V/dz 2 ms/dz |
Tabela 3. Oscylogramy przy maksymalnym napięciu
|
NIE. |
Pozycja regulatora napięcia maksymalnego |
Według schematu |
Notatki |
|
|
Na katodzie VD5 |
5 V/dz 2 ms/dz |
|
|
|
Na kondensatorze C1 |
1 V/dz 2 ms/dz |
|
|
|
tj. połączenia R2 i R3 |
2 V/dz 2 ms/dz |
|
|
|
Na anodzie tyrystora |
100 V/dz 2 ms/dz |
|
|
|
Na katodzie tyrystorowej |
100 V/dz 2 ms/dz |
Aby pozbyć się tej wady, zmieniono obwód regulatora. Zainstalowano dwa tyrystory - każdy na swój własny półcykl. Po tych zmianach obwód był testowany przez kilka godzin i nie zauważono żadnych „emisji”.
Ryż. 25. Obwód SCR 1 M 0 z modyfikacjami
Stabilizatory napięcia są szeroko stosowane w życiu codziennym i przemyśle. Wiele osób zna takie urządzenie jak ściemniacz, który pozwala na ciągłą regulację jasności lamp. Jest to doskonały przykład regulatora napięcia 220V. Złożenie takiego urządzenia własnymi rękami jest dość łatwe. Oczywiście można go kupić w sklepie, ale koszt domowego produktu będzie znacznie niższy.
Cel i zasada działania
Za pomocą regulatorów napięcia można zmienić nie tylko jasność lamp żarowych, ale także prędkość obrotowa silników elektrycznych, temperatura grotu lutownicy i tak dalej. Urządzenia te nazywane są często regulatorami mocy, co nie jest do końca poprawne. Urządzenia przeznaczone do regulacji mocy oparte są na układach PWM (modulacja szerokości impulsu).
Pozwala to na uzyskanie różnych częstotliwości powtarzania impulsów na wyjściu, których amplituda pozostaje niezmieniona. Jeśli jednak woltomierz zostanie podłączony równolegle do obciążenia w takim obwodzie, napięcie również się zmieni. Faktem jest, że urządzenie po prostu nie ma czasu na dokładny pomiar amplitudy impulsów.
Stabilizatory napięcia najczęściej wykonywane są na bazie elementów półprzewodnikowych – tyrystorów i triaków. Za ich pomocą zmienia się czas przejścia fali napięciowej z sieci do obciążenia.
Należy zauważyć, że regulatory napięcia będą najskuteczniejsze podczas pracy z obciążeniami rezystancyjnymi, takimi jak żarówki. Jednak używanie ich do podłączenia do obciążenia indukcyjnego jest niepraktyczne. Faktem jest, że prąd indukcyjny jest znacznie niższy w porównaniu z prądem rezystancyjnym.
Montaż domowego ściemniacza jest dość prosty. Będzie to wymagało podstawowej wiedzy na temat elektroniki i kilku części.
Oparty na triaku
Takie urządzenie działa na zasadzie przesunięcia fazowego otwarcia klucza. Poniżej jest Najprostszy obwód ściemniacza oparty na triaku:
Strukturalnie urządzenie można podzielić na dwa bloki:
- Przełącznik zasilania, w roli którego używany jest triak.
- Jednostka do tworzenia impulsów sterujących w oparciu o symetryczny dinistor.
Dzielnik napięcia tworzony jest za pomocą rezystorów R1-R2. Należy zauważyć, że rezystancja R1 jest zmienna. Pozwala to na zmianę napięcia w linii R2-C1. Pomiędzy tymi elementami podłączony jest dinistor DB3. Gdy tylko wskaźnik napięcia na kondensatorze C1 osiągnie próg otwarcia dinistora, do przełącznika podawany jest impuls sterujący (triak VS1).
W rezultacie przełącznik zasilania włącza się i prąd elektryczny zaczyna przez niego przepływać do obciążenia. Położenie regulatora określa, w której części fazy fali powinien działać wyłącznik zasilania.
Oparty na tyrystorze
Te rozcięcia są również dość efektowne, a ich wzory nie są bardzo skomplikowane. Rolę klucza w takim urządzeniu pełni tyrystor. Jeśli dokładnie przestudiujesz schemat obwodu urządzenia, od razu zauważysz główną różnicę między tym obwodem a poprzednim - dla każdej półfali używany jest własny przełącznik z dinistorem sterującym.
Zasada działania urządzenia tyrystorowego jest następująca:
- Kiedy dodatnia półfala przechodzi przez linię R5-R4-R3, kondensator C1 jest ładowany.
- Po osiągnięciu progu załączenia dinistora V3 następuje jego wyzwolenie i prąd elektryczny przepływa do wyłącznika V1.
- Kiedy przechodzi ujemna półfala, podobną sytuację obserwuje się dla linii R1-R2-R5, dinistora sterującego V4 i klucza V2.
Za pomocą regulatorów fazy można kontrolować nie tylko jasność żarówek, ale także inne rodzaje obciążeń, na przykład liczbę obrotów wiertarki. Należy jednak pamiętać, że urządzenie tyrystorowe nie może współpracować z żarówkami LED i świetlówkami.
Regulatory kondensatorowe są również stosowane w życiu codziennym. Jednak w przeciwieństwie do urządzeń półprzewodnikowych nie pozwalają na płynne zmiany napięcia. Dlatego do samodzielnej produkcji najlepiej jest Odpowiednie są obwody tyrystorowe i triakowe.
Znalezienie wszystkich części potrzebnych do wykonania regulatora nie jest trudne. Nie trzeba ich jednak kupować, można je jednak wyjąć ze starego telewizora lub innego sprzętu radiowego. W razie potrzeby w oparciu o wybrany obwód można wykonać płytkę drukowaną, a następnie wlutować w nią wszystkie elementy. Części można także łączyć za pomocą zwykłych przewodów. Mistrz domu może wybrać metodę, która wydaje mu się najbardziej atrakcyjna.
Obydwa omawiane urządzenia są dość proste w montażu, a do wykonania wszystkich prac nie trzeba posiadać poważnej wiedzy z zakresu elektroniki. Nawet początkujący radioamator może własnoręcznie wykonać obwód regulatora napięcia 220 V. Przy niskim koszcie praktycznie w niczym nie ustępują swoim fabrycznym odpowiednikom.
