Регулятор мощности с экономичной схемой управления

Применение делителя с двумя гасящими резисторами R1 и R2, разделенных двуханодным стабилитроном обеспечивает напряжение на элементах схемы в районе 100В. Это более, чем в 3 раза снижает электрическую опасность и позволяет без использовать осциллограф (без корпусного заземления), для проведения интересующих замеров эпюр. Кроме этого, в данном случае,  диодный мост VD2--VD5 может быть выполнен уже из  более дешевых низковольтных диодов. Этот мост служит не только для обеспечения схемы бестрансформаторным питанием около 8В, но и для формирования импульсов синхронизации элементов схемы регулятора с частотой сетевого напряжения х 2.

На фотографии осциллограмм показаны эти импульсы, выделенные на резисторе R3. Очевидно, их время находится в пределах 200 мкс.

Рис.1

Работает по принципу пропуска полных полупериодов. Генератор на элементе DD2 вырабатывает импульсы частотой около 1 Гц с переменной скважностью. Эти импульсы время от времени (определяется положением ручки потенциометра R7) запрещают прохождение синхроимпульсов сети на базу управляющего транзистора VT1. Т.е. импульсы, которые прошли формирователь DD1, оказываются отпирающими силовой симистор, и, действуя в столь непродолжительный период времени, и обеспечивают схеме малую мощность потребления. Силовой симистор надежно открывается, благодаря применению промежуточного оптосимисторного реле типа MOC3023 (без встроенной схемы привязки переключения при переходе напряжения через 0), которое кроме малого времени включения (единицы микросекунд) обеспечивает необходимый рабочий потенциал. Данное решение регулятора вряд ли уступит широко распространенной схеме «диммера» и по массогабаритным показателям. Отметим попутно ещё два важных преимущества данного регулятора перед «диммером»:

1. Благодаря пропуску целых полупериодов напряжения не возникают резкие переходные процессы, которые часто приводят в помехам в питающей сети и в эфире.
2. Силовой симистор находится в более благоприятной зоне регулирования (при переходе сетевого напряжения через 0)и, следовательно, имеет меньше вероятности выйти из строя.

Рис.2

Рис.3

На рис.2 показана возможность расширения функций рассматриваемого регулятора, определяемых наличием свободных элементов микросхемы DD.

Узел на DD3 представляет собой аналоговый таймер и при нажатии на кнопку sw обеспечивает постоянный (форсированный) нагрев ТЭНа, электроплитки или другого нагревательного элемента в течении желательного периода времени.

Узел на элементе DD4, совместно с реле предельного тока REL, обеспечивает защиту силовых цепей в случаях возникновения перегрузок или коротких замыканий. Для изготовления такого токового реле можно рекомендовать известный прием намотки витков силового провода поверх геркона (напр. КМ1 или КМ3). При возникновении перегрузки или кз. Геркон, под действием избыточного электромагнитного поля сработает и времени замыкания его контактов на 2-3 мс будет достаточно для перезапуска ждущего одновибратора на элементе DD4, который, через диод VD9 запретит проход импульсов запуска через элемент DD1.

При всех достоинствах схемы управления по числу полупериодов, иногда возникает необходимость применения импульсно-фазового управления силовым симистором. Это характерно, например, с управлением яркостью ламп накаливания или других нагрузок, для которых нежелательно, даже кратковременно, отключать питающее напряжение. Для этих случаев можно предложить вариант схемы с импульсно-фазовым управлением (рис3). В этой схеме время задающая цепь из конденсатора С3 и сопротивлений R4 и R5 рассчитывается, исходя из времени 10 мс продолжительности полупериода сетевого напряжения. Применение дифференцирующей цепи перед транзистором  обеспечивает схеме повышенную экономичность. Фото устройств, выполненных на макетных платах показаны на  фото2

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}