DIY regulátor napätia: hlavná trieda o tom, ako vytvoriť jednoduché zariadenie na reguláciu napätia. Regulátor napätia na tranzistore Schéma tyristorového stabilizátora napätia
Treba poznamenať, že toto zariadenie sa najefektívnejšie vyrovná s odporovým zaťažením - lampami, ohrievačmi atď. Je možné pripojiť aj spotrebiče indukčného prúdu, ale ak je jeho hodnota príliš malá, spoľahlivosť nastavenia sa zníži.
Obvod tohto domáceho tyristorového regulátora neobsahuje žiadne vzácne diely. Pri použití usmerňovacích diód uvedených v schéme môže zariadenie vydržať zaťaženie až 5A (asi 1 kW), berúc do úvahy prítomnosť radiátorov.
Na zvýšenie výkonu pripojeného zariadenia je potrebné použiť iné diódy alebo diódové zostavy určené pre prúd, ktorý potrebujete.
Treba vymeniť aj tyristor, pretože KU202 je dimenzovaný na maximálny prúd do 10A. Z tých výkonnejších sa odporúčajú domáce tyristory radu T122, T132, T142 a ďalších podobných.
V zásade nie je toľko dielov, montáž namontovaná je prijateľná, ale na doske s plošnými spojmi bude dizajn vyzerať krajšie a pohodlnejšie. Kresba dosky vo formáte LAY. Zenerova dióda D814G sa dá zmeniť na ľubovoľnú s napätím 12-15V.
DIY regulátor napätia
V tomto článku sa pozrieme na to, ako urob si sám jednoduché regulátor napätia na jeden premenlivý odpor, pevný odpor a tranzistor. Čo je užitočné pre reguláciu napätia na zdroji alebo univerzálnom adaptéri pre napájanie zariadení.
A keďže naša schéma je určená pre začiatočníkov.
Potom zvážime všetky aspekty.
Najprv sa pozrime na schému zariadenia. Môžete si ho pozrieť nižšie a kliknutím ho zväčšiť.
Najprv začneme zostavovať, pre pohodlie je možné vytlačiť výkres. Vytlačíme 1 ku 1. A vystrihneme bez obrázkov Nanesieme na DPS zo strany fólie.
Po vyvŕtaní otvorov. Permanentnou fixkou nakreslíme cestičky na DPS fóliu.
Odrežeme zvyšný testolit a začneme spájkovať súčiastky. Najprv prispájkujeme tranzistor, len pozor - nezamieňať nožičky na tranzistore (emitor a základňu).
Ďalej nainštalujeme 1k rezistor, potom prispájkujeme 10k premenlivý odpor s drôtmi. Môžete dať ďalší rezistor, okamžite prispájkovať rezistor bez týchto soplíkov, ale môj rezistor to neumožnil a musel som ho zavesiť na drôty... Zostáva prispájkovať 4 piny na napájanie a na výstupy.
Vývojár pri vývoji regulovateľného zdroja bez vysokofrekvenčného meniča naráža na problém, že pri minimálnom výstupnom napätí a veľkom zaťažovacom prúde sa veľké množstvo výkonu odvádza stabilizátorom na regulačnom prvku. Doteraz sa tento problém vo väčšine prípadov riešil takto: urobili niekoľko odbočiek na sekundárnom vinutí výkonového transformátora a rozdelili celý rozsah nastavenia výstupného napätia do niekoľkých podrozsahov. Tento princíp sa používa v mnohých sériových napájacích zdrojoch, napríklad UIP-2 a modernejších. Je jasné, že používanie zdroja s viacerými podrozsahmi sa stáva komplikovanejším a komplikovanejšie je aj diaľkové ovládanie takéhoto zdroja energie, napríklad z počítača.
Zdalo sa mi, že riešením je použiť riadený usmerňovač na tyristore, keďže je možné vytvoriť zdroj ovládaný jedným gombíkom na nastavenie výstupného napätia alebo jedným ovládacím signálom s rozsahom nastavenia výstupného napätia od nuly (resp. takmer od nuly) po maximálnu hodnotu. Takýto zdroj energie by mohol byť vyrobený z komerčne dostupných dielov.
Riadené usmerňovače s tyristormi boli doteraz veľmi podrobne opísané v knihách o napájacích zdrojoch, ale v praxi sa zriedka používajú v laboratórnych zdrojoch. Zriedkavo sa vyskytujú aj v amatérskych prevedeniach (samozrejme okrem nabíjačiek pre autobatérie). Dúfam, že táto práca pomôže zmeniť tento stav.
V zásade sa tu opísané obvody môžu použiť napríklad na stabilizáciu vstupného napätia vysokofrekvenčného meniča, ako sa to robí v televízoroch „Electronics Ts432“. Tu znázornené obvody je možné použiť aj na výrobu laboratórnych napájacích zdrojov alebo nabíjačiek.
Svoju prácu nepopisujem v poradí, v akom som ju vykonal, ale viac-menej usporiadane. Pozrime sa najprv na všeobecné problémy, potom na „nízkonapäťové“ konštrukcie, ako sú napájacie zdroje pre tranzistorové obvody alebo nabíjanie batérií, a potom na „vysokonapäťové“ usmerňovače na napájanie vákuových elektrónkových obvodov.
Prevádzka tyristorového usmerňovača s kapacitnou záťažou
Literatúra popisuje veľké množstvo tyristorových regulátorov výkonu pracujúcich na striedavý alebo pulzujúci prúd s odporovou (napríklad žiarovky) alebo indukčnou (napríklad elektromotor) záťažou. Zaťaženie usmerňovača je zvyčajne filter, v ktorom sa kondenzátory používajú na vyhladenie zvlnenia, takže zaťaženie usmerňovača môže byť kapacitného charakteru.
Uvažujme o prevádzke usmerňovača s tyristorovým regulátorom pre odporovo-kapacitnú záťaž. Schéma takéhoto regulátora je znázornená na obr. 1.
Ryža. 1.
Tu je ako príklad znázornený celovlnný usmerňovač so stredným bodom, ale môže byť vyrobený aj pomocou iného obvodu, napríklad mostíka. Niekedy tyristory okrem regulácie napätia pri záťaži U n Plnia aj funkciu usmerňovacích prvkov (ventilov), avšak tento režim nie je povolený pre všetky tyristory (tyristory KU202 s niektorými písmenami umožňujú prevádzku ako ventily). Pre prehľadnosť prezentácie predpokladáme, že tyristory sa používajú iba na reguláciu napätia na záťaži U n a vyrovnávanie sa vykonáva inými zariadeniami.
Princíp činnosti tyristorového regulátora napätia je znázornený na obr. 2. Na výstupe usmerňovača (miesto pripojenia katód diód na obr. 1) sa získajú napäťové impulzy (dolná polvlna sínusovky je „vytočená“), označené U rect . Frekvencia zvlnenia f p na výstupe celovlnového usmerňovača sa rovná dvojnásobku sieťovej frekvencie, t.j. 100 Hz pri napájaní zo siete 50 Hz . Riadiaci obvod dodáva prúdové impulzy (alebo svetlo, ak je použitý optotyristor) s určitým oneskorením do tyristorovej riadiacej elektródy t z vzhľadom na začiatok periódy pulzovania, t.j. momentu, kedy napätie usmerňovača U rect sa rovná nule.
Ryža. 2.
Obrázok 2 je pre prípad oneskorenia t z presahuje polovicu doby pulzácie. V tomto prípade obvod pracuje na dopadajúcej časti sínusovej vlny. Čím dlhšie je oneskorenie pri zapnutí tyristora, tým nižšie bude usmernené napätie. U n pri zaťažení. Zvlnenie záťažového napätia U n vyhladený filtračným kondenzátorom C f . Tu a nižšie sú pri zvažovaní činnosti obvodov urobené určité zjednodušenia: výstupný odpor výkonového transformátora sa považuje za rovný nule, úbytok napätia na usmerňovacích diódach sa neberie do úvahy a čas zapnutia tyristora je neberú do úvahy. Ukazuje sa, že dobíjanie kapacity filtra C f stane sa akoby okamžite. V skutočnosti po privedení spúšťacieho impulzu na riadiacu elektródu tyristora trvá nabíjanie filtračného kondenzátora určitý čas, ktorý je však zvyčajne oveľa kratší ako perióda pulzovania T p.
Teraz si predstavte, že oneskorenie pri zapnutí tyristora t z rovná polovici periódy pulzácie (pozri obr. 3). Potom sa tyristor zapne, keď napätie na výstupe usmerňovača prekročí maximum.
Ryža. 3.
V tomto prípade napätie záťaže U n bude aj najväčší, približne taký, ako keby v obvode nebol tyristorový regulátor (úbytok napätia na otvorenom tyristore zanedbávame).
Tu narážame na problém. Predpokladajme, že chceme regulovať napätie záťaže od takmer nuly po najvyššiu hodnotu, ktorú je možné získať z existujúceho výkonového transformátora. Aby ste to dosiahli, s prihliadnutím na predchádzajúce predpoklady, bude potrebné aplikovať spúšťacie impulzy na tyristor PRESNE v okamihu, keď U rect prejde maximom, t.j. tz = Tp /2. Berúc do úvahy skutočnosť, že tyristor sa neotvorí okamžite, ale dobíja filtračný kondenzátor C f tiež vyžaduje určitý čas, spúšťací impulz musí byť podaný o niečo SKÔR ako v polovici periódy pulzovania, t.j. t z< T п /2. Problém je v tom, že po prvé, je ťažké povedať, o koľko skôr, pretože to závisí od faktorov, ktoré je ťažké presne vziať do úvahy pri výpočte, napríklad čas zapnutia danej inštancie tyristora alebo celkový do úvahy indukčnosti) výstupný odpor výkonového transformátora. Po druhé, aj keď je obvod vypočítaný a nastavený absolútne presne, čas oneskorenia zapnutia t z , frekvencia siete, a teda frekvencia a perióda T p zvlnenie, čas zapnutia tyristora a ďalšie parametre sa môžu časom meniť. Preto, aby sa získalo najvyššie napätie pri záťaži U n existuje túžba zapnúť tyristor oveľa skôr ako polovica periódy pulzácie.
Predpokladajme, že sme to urobili, t.j. nastavili sme čas oneskorenia t z oveľa menej T p /2. Grafy charakterizujúce činnosť obvodu v tomto prípade sú znázornené na obr. 4. Všimnite si, že ak sa tyristor otvorí pred polovicou polovice cyklu, zostane v otvorenom stave, kým sa nedokončí proces nabíjania filtračného kondenzátora C f (pozri prvý impulz na obr. 4).
Ryža. 4.
Ukazuje sa, že na krátky čas oneskorenia t z môže dôjsť ku kolísaniu výstupného napätia regulátora. Vyskytujú sa, ak v okamihu, keď sa na tyristor aplikuje spúšťací impulz, napätie na záťaži U n na výstupe usmerňovača je väčšie napätie U rect . V tomto prípade je tyristor pod spätným napätím a nemôže sa otvoriť pod vplyvom spúšťacieho impulzu. Jeden alebo viacero spúšťacích impulzov môže vynechať (pozri druhý impulz na obrázku 4). K ďalšiemu zapnutiu tyristora dôjde pri vybití filtračného kondenzátora a v momente priloženia riadiaceho impulzu bude tyristor pod jednosmerným napätím.
Asi najnebezpečnejším prípadom je vynechanie každého druhého pulzu. V tomto prípade bude cez vinutie výkonového transformátora prechádzať jednosmerný prúd, pod vplyvom ktorého môže transformátor zlyhať.
Aby sa predišlo výskytu oscilačného procesu v obvode tyristorového regulátora, je pravdepodobne možné upustiť od pulzného riadenia tyristora, ale v tomto prípade sa riadiaci obvod stáva komplikovanejším alebo neekonomickým. Preto autor vyvinul obvod tyristorového regulátora, v ktorom je tyristor normálne spúšťaný riadiacimi impulzmi a nedochádza k žiadnemu oscilačnému procesu. Takáto schéma je znázornená na obr. 5.
Ryža. 5.
Tu je tyristor zaťažený štartovacím odporom R p a filtračný kondenzátor C R n pripojený cez štartovaciu diódu VD p . V takomto obvode sa tyristor rozbehne bez ohľadu na napätie na filtračnom kondenzátore C f .Po privedení spúšťacieho impulzu na tyristor začne jeho anódový prúd prechádzať najprv cez odpor spúšťača R p a potom, keď je napätie zapnuté R p prekročí záťažové napätie U n , štartovacia dióda sa otvorí VD p a anódový prúd tyristora dobíja filtračný kondenzátor C f. Odpor R p taká hodnota je zvolená na zabezpečenie stabilného rozbehu tyristora s minimálnym časom oneskorenia spúšťacieho impulzu t z . Je jasné, že pri štartovacom odpore sa zbytočne stráca nejaký výkon. Preto je vo vyššie uvedenom obvode výhodnejšie použiť tyristory s nízkym prídržným prúdom, potom bude možné použiť veľký štartovací odpor a znížiť straty výkonu.
Schéma na obr. 5 má nevýhodu, že záťažový prúd prechádza prídavnou diódou VD p , pri ktorom sa zbytočne stráca časť usmerneného napätia. Tento nedostatok je možné odstrániť pripojením štartovacieho odporu R p do samostatného usmerňovača. Obvod so samostatným riadiacim usmerňovačom, z ktorého je napájaný štartovací obvod a štartovací odpor R p znázornené na obr. 6. V tomto obvode môžu byť diódy riadiaceho usmerňovača nízkovýkonové, pretože záťažový prúd tečie iba cez výkonový usmerňovač.
Ryža. 6.
Nízkonapäťové zdroje s tyristorovým regulátorom
Nižšie je uvedený popis niekoľkých návrhov nízkonapäťových usmerňovačov s tyristorovým regulátorom. Pri ich výrobe som vychádzal z obvodu tyristorového regulátora používaného v zariadeniach na nabíjanie autobatérií (viď obr. 7). Túto schému úspešne použil môj zosnulý súdruh A.G. Spiridonov.
Ryža. 7.
Prvky zakrúžkované v schéme (obr. 7) boli inštalované na malej doske plošných spojov. V literatúre je popísaných niekoľko podobných schém, rozdiely medzi nimi sú minimálne, hlavne v typoch a hodnotení dielov. Hlavné rozdiely sú:
1. Používajú sa časovacie kondenzátory rôznych kapacít, t.j. namiesto 0,5m F dal 1 m F a teda premenlivý odpor inej hodnoty. Na spoľahlivé spustenie tyristora v mojich obvodoch som použil 1 kondenzátorm F.
2. Paralelne s časovacím kondenzátorom nemusíte inštalovať odpor (3 k Wna obr. 7). Je jasné, že v tomto prípade nemusí byť potrebný premenlivý odpor do 15 k Wa v inom rozsahu. Vplyv odporu paralelného s časovacím kondenzátorom na stabilitu obvodu som zatiaľ nezistil.
3. Väčšina obvodov popísaných v literatúre používa tranzistory typu KT315 a KT361. Niekedy zlyhajú, preto som vo svojich obvodoch použil výkonnejšie tranzistory typu KT816 a KT817.
4. K základnému bodu pripojenia zberač pnp a npn tranzistorov možno pripojiť delič odporov inej hodnoty (10 k W a 12 k W na obr. 7).
5. Do obvodu tyristorovej riadiacej elektródy je možné nainštalovať diódu (pozri schémy nižšie). Táto dióda eliminuje vplyv tyristora na riadiaci obvod.
Schéma (obr. 7) je uvedená ako príklad niekoľko podobných schém s popisom, ktoré možno nájsť v knihe „Nabíjačky a štartovacie nabíjačky: Informačný prehľad pre automobilových nadšencov / Comp. A. G. Chodasevich, T. I. Chodasevich -M.:NT Press, 2005.“ Kniha sa skladá z troch častí, obsahuje takmer všetky nabíjačky v histórii ľudstva.
Najjednoduchší obvod usmerňovača s tyristorovým regulátorom napätia je znázornený na obr. 8.
Ryža. 8.
Tento obvod používa celovlnný stredový usmerňovač, pretože obsahuje menej diód, takže je potrebných menej chladičov a vyššia účinnosť. Výkonový transformátor má dve sekundárne vinutia pre striedavé napätie 15 V . Riadiaci obvod tyristora tu pozostáva z kondenzátora C1, odporov R 1- R 6, tranzistory VT 1 a VT 2, dióda VD 3.
Uvažujme o činnosti obvodu. Kondenzátor C1 sa nabíja cez premenlivý odpor R2 a konštanta R 1. Keď napätie na kondenzátore C 1 prekročí napätie v mieste pripojenia odporu R4 a R 5 sa tranzistor otvorí VT 1. Tranzistorový kolektorový prúd VT 1 otvára VT 2. Na druhej strane kolektorový prúd VT 2 otvára VT 1. Tranzistory sa teda otvárajú ako lavína a kondenzátor sa vybíja C 1 V tyristorová riadiaca elektróda VS 1. Vznikne tak spúšťací impulz. Zmena premenlivým odporom R 2. čas oneskorenia spúšťacieho impulzu, možno nastaviť výstupné napätie obvodu. Čím väčší je tento odpor, tým pomalšie sa kondenzátor nabíja. C 1, oneskorenie spúšťacieho impulzu je dlhšie a výstupné napätie pri záťaži je nižšie.
Konštantný odpor R 1, zapojený do série s premennou R 2 obmedzuje minimálny čas oneskorenia impulzu. Ak je výrazne znížená, potom pri minimálnej polohe premenlivého odporu R 2, výstupné napätie náhle zmizne. Preto R 1 je zvolený tak, aby obvod pracoval stabilne R 2 v polohe minimálneho odporu (zodpovedá najvyššiemu výstupnému napätiu).
Obvod využíva odpor R 5 výkon 1 W len preto, že to prišlo pod ruku. Pravdepodobne bude stačiť nainštalovať R 5 výkon 0,5W.
Odpor R 3 je inštalovaný na elimináciu vplyvu rušenia na činnosť riadiaceho obvodu. Bez neho obvod funguje, ale je citlivý napríklad na dotyk svoriek tranzistorov.
Dióda VD 3 eliminuje vplyv tyristora na riadiaci obvod. Testoval som to na základe skúseností a bol som presvedčený, že s diódou obvod funguje stabilnejšie. Skrátka, netreba šetriť, jednoduchšie je nainštalovať D226, ktorého sú nevyčerpateľné rezervy, a vyrobiť spoľahlivo fungujúce zariadenie.
Odpor R 6 v obvode riadiacej elektródy tyristora VS 1 zvyšuje spoľahlivosť jeho prevádzky. Niekedy je tento odpor nastavený na väčšiu hodnotu alebo nie je nastavený vôbec. Obvod zvyčajne funguje bez neho, ale tyristor sa môže spontánne otvoriť v dôsledku rušenia a netesností v obvode riadiacej elektródy. Nainštaloval som R6 veľkosť 51 Wako sa odporúča v referenčných údajoch pre tyristory KU202.
Odpor R 7 a dióda VD 4 poskytujú spoľahlivé spustenie tyristora s krátkym oneskorením spúšťacieho impulzu (pozri obr. 5 a vysvetlivky k tomu).
Kondenzátor C 2 vyhladzuje zvlnenie napätia na výstupe obvodu.
Pri pokusoch s regulátorom bola ako záťaž použitá lampa zo svetlometu auta.
Obvod so samostatným usmerňovačom na napájanie riadiacich obvodov a spúšťanie tyristora je znázornený na obr. 9.
Ryža. 9.
Výhodou tejto schémy je menší počet výkonových diód, ktoré vyžadujú inštaláciu na radiátory. Všimnite si, že diódy D242 výkonového usmerňovača sú spojené katódami a môžu byť inštalované na spoločnom radiátore. Anóda tyristora pripojená k jeho telu je pripojená k „mínusu“ záťaže.
Schéma zapojenia tejto verzie riadeného usmerňovača je na obr. 10.
Ryža. 10.
Môže sa použiť na vyhladenie zvlnenia výstupného napätia L.C. - filter. Schéma riadeného usmerňovača s takýmto filtrom je na obr. jedenásť.
Ryža. jedenásť.
Prihlásil som sa presne L.C. - filtrovať z nasledujúcich dôvodov:
1. Je odolnejší voči preťaženiu. Vyvíjal som obvod pre laboratórne napájanie, takže jeho preťaženie je celkom možné. Všimol som si, že aj keď vytvoríte nejaký ochranný obvod, bude mať určitý čas odozvy. Počas tejto doby by zdroj energie nemal zlyhať.
2. Ak vytvoríte tranzistorový filter, určité napätie na tranzistore určite klesne, takže účinnosť bude nízka a tranzistor môže vyžadovať chladič.
Filter používa sériovú tlmivku D255V.
Uvažujme o možných modifikáciách riadiaceho obvodu tyristora. Prvý z nich je znázornený na obr. 12.
Ryža. 12.
Časovací obvod tyristorového regulátora je zvyčajne vyrobený z časovacieho kondenzátora a premenlivého odporu zapojených do série. Niekedy je vhodné zostaviť obvod tak, že jedna zo svoriek premenlivého odporu je pripojená k „mínusu“ usmerňovača. Potom môžete zapnúť premenlivý odpor paralelne s kondenzátorom, ako je to znázornené na obrázku 12. Keď je motor v spodnej polohe v obvode, hlavná časť prúdu prechádzajúceho cez odpor je 1,1 k Wvstupuje do časovacieho kondenzátora 1mF a rýchlo ho nabije. V tomto prípade tyristor začína na „vrcholoch“ usmernených pulzácií napätia alebo o niečo skôr a výstupné napätie regulátora je najvyššie. Ak je motor v obvode v hornej polohe, potom je časovací kondenzátor skratovaný a napätie na ňom nikdy neotvorí tranzistory. V tomto prípade bude výstupné napätie nulové. Zmenou polohy motora s premenlivým odporom môžete zmeniť silu nabíjacieho prúdu časovacieho kondenzátora a tým aj dobu oneskorenia spúšťacích impulzov.
Niekedy je potrebné ovládať tyristorový regulátor nie pomocou premenlivého odporu, ale z iného obvodu (diaľkové ovládanie, ovládanie z počítača). Stáva sa, že časti tyristorového regulátora sú pod vysokým napätím a priame pripojenie k nim je nebezpečné. V týchto prípadoch možno namiesto premenlivého odporu použiť optočlen.
Ryža. 13.
Príklad zapojenia optočlena do obvodu tyristorového regulátora je na obr. 13. Tu je použitý tranzistorový optočlen typu 4 N 35. Báza jeho fototranzistora (pin 6) je pripojená cez odpor k emitoru (pin 4). Tento odpor určuje koeficient prenosu optočlena, jeho rýchlosť a odolnosť voči zmenám teploty. Autor testoval regulátor s odporom 100 uvedeným v schéme k W, pričom závislosť výstupného napätia od teploty sa ukázala ako NEGATÍVNA, t.j. pri veľkom zahriatí optočlena (roztavila sa polyvinylchloridová izolácia vodičov) výstupné napätie pokleslo. Je to pravdepodobne spôsobené znížením výkonu LED pri zahrievaní. Autor ďakuje S. Balashovovi za radu o použití tranzistorových optočlenov.
Ryža. 14.
Pri nastavovaní riadiaceho obvodu tyristora je niekedy užitočné upraviť prah činnosti tranzistorov. Príklad takejto úpravy je na obr. 14.
Uvažujme aj o príklade zapojenia s tyristorovým regulátorom pre vyššie napätie (pozri obr. 15). Obvod je napájaný zo sekundárneho vinutia výkonového transformátora TSA-270-1, ktorý poskytuje striedavé napätie 32 V . Hodnoty dielov uvedené v diagrame sú zvolené pre toto napätie.
Ryža. 15.
Schéma na obr. 15 vám umožňuje plynulo nastaviť výstupné napätie od 5 V až 40 V , ktorý je dostatočný pre väčšinu polovodičových zariadení, preto je možné tento obvod použiť ako základ pre výrobu laboratórneho zdroja.
Nevýhodou tohto obvodu je potreba rozptýliť pomerne veľký výkon pri štartovacom odpore R 7. Je zrejmé, že čím nižší je prídržný prúd tyristora, tým väčšia je hodnota a tým nižší je výkon rozbehového odporu R 7. Preto je tu vhodnejšie použiť tyristory s nízkym prídržným prúdom.
V obvode regulátora tyristora je možné okrem bežných tyristorov použiť aj optotyristor. Na obr. 16 je znázornená schéma s optotyristorom TO125-10.
Ryža. 16.
Tu je optotyristor jednoducho zapnutý namiesto obvyklého, ale odvtedy jeho fototyristor a LED sú navzájom izolované; obvody na jeho použitie v tyristorových regulátoroch môžu byť odlišné; Všimnite si, že v dôsledku nízkeho prídržného prúdu tyristorov TO125 je počiatočný odpor R 7 vyžaduje menej energie ako v obvode na obr. 15. Keďže sa autor obával poškodenia optotyristorovej LED veľkými impulznými prúdmi, do obvodu bol zaradený odpor R6. Ako sa ukázalo, obvod funguje bez tohto odporu a bez neho obvod funguje lepšie pri nízkych výstupných napätiach.
Vysokonapäťové zdroje s tyristorovým regulátorom
Pri vývoji vysokonapäťových napájacích zdrojov s tyristorovým regulátorom bol pre tento obvod vyvinutý a vyrobený optotyristorový riadiaci obvod vyvinutý V.P Burenkom (PRZ). Autor vyjadruje vďačnosť V.P Burenkovovi za vzorku takejto dosky. Schéma jedného z prototypov nastaviteľného usmerňovača pomocou dosky navrhnutej Burenkovom je znázornená na obr. 17.
Ryža. 17.
Časti inštalované na doske s plošnými spojmi sú v schéme zakrúžkované bodkovanou čiarou. Ako je možné vidieť z obr. 16 sú na doske nainštalované tlmiace odpory R1 a R 2, usmerňovací mostík VD 1 a zenerove diódy VD 2 a VD 3. Tieto diely sú určené pre napájanie 220V V . Na testovanie obvodu tyristorového regulátora bez zmien na doske plošných spojov bol použitý výkonový transformátor TBS3-0,25U3, ktorého sekundárne vinutie je pripojené tak, že je z neho odstránené striedavé napätie 200. V , teda blízko normálneho napájacieho napätia dosky. Riadiaci obvod funguje podobne ako vyššie opísané, t.j. kondenzátor C1 sa nabíja cez odpor trimra R 5 a premenlivý odpor (inštalovaný mimo dosky), kým napätie na ňom neprekročí napätie na báze tranzistora VT 2, po ktorom tranzistory VT 1 a VT2 otvorené a kondenzátor C1 je vybitý cez otvorené tranzistory a LED tyristora optočlena.
Výhodou tohto obvodu je možnosť nastavenia napätia, pri ktorom sa tranzistory otvárajú (pomocou R 4), ako aj minimálny odpor v časovacom obvode (použitím R 5). Ako ukazuje prax, schopnosť vykonávať takéto úpravy je veľmi užitočná, najmä ak je obvod zostavený amatérsky z náhodných častí. Pomocou ladiacich odporov R4 a R5 dosiahnete reguláciu napätia v širokom rozsahu a stabilnú prevádzku regulátora.
S týmto obvodom som začal svoju výskumnú a vývojovú prácu na vývoji tyristorového regulátora. V ňom boli objavené chýbajúce spúšťacie impulzy pri prevádzke tyristora s kapacitnou záťažou (pozri obr. 4). Túžba zvýšiť stabilitu regulátora viedla k vzhľadu obvodu na obr. 18. Autor v ňom vyskúšal činnosť tyristora so štartovacím odporom (pozri obr. 5.
Ryža. 18.
V diagrame na obr. 18. Je použitá rovnaká doska ako v zapojení na obr. 17 je z neho odstránený iba diódový mostík, pretože Tu sa používa jeden usmerňovač spoločný pre záťažový a riadiaci obvod. Všimnite si, že v diagrame na obr. 17 bol vybraný štartovací odpor z niekoľkých paralelne zapojených, aby sa určila maximálna možná hodnota tohto odporu, pri ktorej obvod začne pracovať stabilne. Drôtový odpor 10 je zapojený medzi katódu optotyristora a filtračný kondenzátorW. Je potrebné obmedziť prúdové rázy cez optoristor. Kým sa tento odpor nestanovil, po otočení gombíka s premenlivým odporom optotyristor prepustil jednu alebo viac celých polvĺn usmerneného napätia do záťaže.
Na základe uskutočnených experimentov bol vyvinutý obvod usmerňovača s tyristorovým regulátorom vhodný pre praktické použitie. Je to znázornené na obr. 19.
Ryža. 19.
Ryža. 20.
PCB SCR 1 M 0 (obr. 20) je určený na inštaláciu moderných malorozmerových elektrolytických kondenzátorov a drôtových rezistorov do keramických puzdier typu SQP . Autor vyjadruje poďakovanie R. Peplovovi za pomoc pri výrobe a testovaní tejto dosky plošných spojov.
Odkedy autor vyvinul usmerňovač s najvyšším výstupným napätím 500 V , bolo potrebné mať určitú rezervu vo výstupnom napätí pre prípad poklesu sieťového napätia. Ukázalo sa, že je možné zvýšiť výstupné napätie opätovným pripojením vinutí výkonového transformátora, ako je znázornené na obr. 21.
Ryža. 21.
Poznamenávam tiež, že diagram na obr. 19 a doska obr. 20 sú navrhnuté s ohľadom na možnosť ich ďalšieho rozvoja. K tomu na doske SCR 1 M 0 sú ďalšie vodiče zo spoločného vodiča GND 1 a GND 2, z usmerňovača DC 1
Vývoj a inštalácia usmerňovača s tyristorovým regulátorom SCR 1 M 0 sa uskutočnili spoločne so študentom R. Pelovom na PSU. C s jeho pomocou boli urobené fotografie modulu SCR 1 M 0 a oscilogramy.
Ryža. 22. Pohľad na modul SCR 1M 0 zo strany dielov
Ryža. 23. Pohľad na modul SCR 1 M 0 spájkovacia strana
Ryža. 24. Pohľad na modul SCR 1 M 0 strana
Tabuľka 1. Oscilogramy pri nízkom napätí
|
Nie |
Poloha regulátora minimálneho napätia |
Podľa schémy |
Poznámky |
|
Na katóde VD5 |
5 V/div 2 ms/div |
||
|
|
Na kondenzátore C1 |
2 V/div 2 ms/div |
|
|
|
teda spojenia R2 a R3 |
2 V/div 2 ms/div |
|
|
|
Na anóde tyristora |
100 V/div 2 ms/div |
|
|
|
Na tyristorovej katóde |
50 V/div 2 ms/de |
Tabuľka 2. Oscilogramy pri priemernom napätí
|
Nie |
Stredná poloha regulátora napätia |
Podľa schémy |
Poznámky |
|
|
Na katóde VD5 |
5 V/div 2 ms/div |
|
|
|
Na kondenzátore C1 |
2 V/div 2 ms/div |
|
|
|
teda spojenia R2 a R3 |
2 V/div 2 ms/div |
|
|
|
Na anóde tyristora |
100 V/div 2 ms/div |
|
|
|
Na tyristorovej katóde |
100 V/div 2 ms/div |
Tabuľka 3. Oscilogramy pri maximálnom napätí
|
Nie |
Poloha regulátora maximálneho napätia |
Podľa schémy |
Poznámky |
|
|
Na katóde VD5 |
5 V/div 2 ms/div |
|
|
|
Na kondenzátore C1 |
1 V/div 2 ms/div |
|
|
|
teda spojenia R2 a R3 |
2 V/div 2 ms/div |
|
|
|
Na anóde tyristora |
100 V/div 2 ms/div |
|
|
|
Na tyristorovej katóde |
100 V/div 2 ms/div |
Aby sa tento nedostatok zbavil, zmenil sa obvod regulátora. Boli nainštalované dva tyristory - každý pre svoj vlastný polovičný cyklus. S týmito zmenami sa okruh testoval niekoľko hodín a nezaznamenali sa žiadne „emisie“.
Ryža. 25. Obvod SCR 1 M 0 s úpravami
Regulátory napätia sú široko používané v každodennom živote a priemysle. Mnoho ľudí pozná takéto zariadenie ako stmievač, ktorý vám umožňuje plynule nastavovať jas svietidiel. Toto je vynikajúci príklad regulátora napätia 220V. Je celkom jednoduché zostaviť takéto zariadenie vlastnými rukami. Samozrejme, dá sa kúpiť v obchode, ale náklady na domáci výrobok budú oveľa nižšie.
Účel a princíp činnosti
Pomocou regulátorov napätia môžete zmeniť nielen jas žiaroviek, ale aj rýchlosť otáčania elektromotorov, teplota hrotu spájkovačky a tak ďalej. Tieto zariadenia sa často nazývajú regulátory výkonu, čo nie je úplne správne. Zariadenia určené na reguláciu výkonu sú založené na obvodoch PWM (modulácia šírky impulzu).
To vám umožní získať rôzne frekvencie opakovania impulzov na výstupe, ktorých amplitúda zostáva nezmenená. Ak je však v takomto obvode paralelne k záťaži pripojený voltmeter, zmení sa aj napätie. Faktom je, že zariadenie jednoducho nemá čas na presné meranie amplitúdy impulzov.
Regulátory napätia sa najčastejšie vyrábajú na báze polovodičových častí - tyristorov a triakov. S ich pomocou sa mení trvanie prechodu napäťovej vlny zo siete do záťaže.
Treba poznamenať, že regulátory napätia budú najúčinnejšie pri práci s odporovými záťažami, ako sú napríklad žiarovky. Ale ich použitie na pripojenie k indukčnej záťaži je nepraktické. Faktom je, že indukčný prúd je oveľa nižší v porovnaní s odporovým prúdom.
Zostavenie domáceho stmievača je celkom jednoduché. To si bude vyžadovať určité základné znalosti elektroniky a niekoľko častí.
Na základe triaku
Takéto zariadenie funguje na princípe fázového posunu otvárania kľúča. Nižšie je Najjednoduchší obvod stmievača založený na triaku:
Štrukturálne je možné zariadenie rozdeliť do dvoch blokov:
- Sieťový vypínač, v úlohe ktorého sa používa triak.
- Jednotka na vytváranie riadiacich impulzov na báze symetrického dinistora.
Pomocou rezistorov R1-R2 je vytvorený delič napätia. Treba poznamenať, že odpor R1 je premenlivý. To vám umožní zmeniť napätie vo vedení R2-C1. Medzi týmito prvkami je zapojený DB3 dinistor. Akonáhle indikátor napätia na kondenzátore C1 dosiahne prah otvorenia dinistora, na spínač sa privedie riadiaci impulz (triak VS1).
Výsledkom je, že sa zapne vypínač a cez neho začne prúdiť elektrický prúd do záťaže. Poloha regulátora určuje, v ktorej časti vlnovej fázy má vypínač fungovať.
Na báze tyristora
Tieto rozchody sú tiež celkom efektné a ich vzory nie sú príliš zložité. Úlohu kľúča v takomto zariadení plní tyristor. Ak si pozorne preštudujete schému zapojenia zariadenia, okamžite si všimnete hlavný rozdiel medzi týmto obvodom a predchádzajúcim - pre každú polvlnu sa používa vlastný spínač s ovládacím dinistorom.
Princíp činnosti tyristorového zariadenia je nasledujúci:
- Keď kladná polvlna prechádza cez vedenie R5-R4-R3, kondenzátor C1 sa nabije.
- Po dosiahnutí prahu spínania dinistora V3 sa spustí a elektrický prúd tečie do spínača V1.
- Keď prejde záporná polvlna, podobná situácia je pozorovaná pre vedenie R1-R2-R5, riadiaci dinistor V4 a kľúč V2.
Pomocou fázových regulátorov môžete ovládať nielen jas žiaroviek, ale aj iné typy záťaže, napríklad počet otáčok vŕtačky. Malo by sa však pamätať na to, že zariadenie na báze tyristora nemožno použiť na prácu s LED a fluorescenčnými žiarovkami.
Kondenzátorové regulátory sa používajú aj v každodennom živote. Na rozdiel od polovodičových zariadení však neumožňujú plynulé zmeny napätia. Pre vlastnú výrobu je to najlepšie Vhodné sú tyristorové a triakové obvody.
Nájsť všetky diely potrebné na výrobu regulátora nie je ťažké. Nemusíte si ich však kupovať, ale dajú sa odstrániť zo starého televízora alebo iného rádiového zariadenia. V prípade potreby môžete vyrobiť dosku plošných spojov na základe zvoleného obvodu a potom do nej prispájkovať všetky prvky. Časti môžu byť tiež spojené pomocou bežných vodičov. Domáci majster si môže vybrať metódu, ktorá sa mu zdá najatraktívnejšia.
Obe diskutované zariadenia sa dajú pomerne ľahko zostaviť a na dokončenie celej práce nemusíte mať vážne znalosti v oblasti elektroniky. Dokonca aj nováčik rádioamatér môže vytvoriť obvod regulátora napätia 220 V vlastnými rukami. Pri nízkych nákladoch nie sú prakticky v žiadnom prípade nižšie ako ich továrenské náprotivky.
