Главная » Промышленная электроника
Призовой фонд
на сентябрь 2018 г.
1. 1000 руб.
Neru5
2. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
3. 200 руб.
От пользователей

Похожие статьи:


Универсальные схемы регуляторов мощности

Регуляторы мощности, о которых речь пойдет ниже, могут быть использованы для работы с любой нагрузкой, мощность которой не превышает 3-х кВт. Силовые компоненты представленных  регуляторов управляются простыми ШИ-схемами с синхронизацией частотой осветительной сети. Входное напряжение для нормальной работы регуляторов может иметь погрешность до 20% в обе стороны. Универсальность предлагаемых схем заключается в возможности применения в качестве силовых регулирующих компонентов тиристоров, симисторов или мощных полевых транзисторов при использовании одной и той же универсальной печатной платы.

рис.1 - схема регулятора 1

Управляющая часть схемы (рис. 1) первого регулятора выполнена на логической КМОП микросхеме U1 - CD4093 (К561ТЛ1) с триггерами Шмитта на входах, первые два элемента которой (U1.1, U1.2) выполняют функции формирователя прямоугольных импульсов, регулируемых по ширине с помощью потенциометра PR1. Импульсы (полупериоды сетевого напряжения) частотой 50Гц подаются на вход U1.1 с однополупериодного выпрямителя (диоды D1, D2) через резистивный делитель R3, R4, R5, подобранный таким образом, что бы порог срабатывания микросхемы (1,3В приблизительно) приходился на начало (5-7%) роста амплитуды положительного полупериода сетевого напряжения. На выходе U1.1 формируется последовательность прямоугольных импульсов (спад которых совпадает по времени с началом каждого полупериода), заряжающих конденсатор C2 при положительных значениях импульса и линейно разряжающие его при каждом спаде на выходе U1.1 через резисторы R6, R7, PR1. В зависимости от времени разряда конденсатора (определяется емкостью C2, сопротивлением цепи R6, R7, PR1)  меняется во времени и ширина прямоугольных импульсов на выходе элемента U1.2. Элементы U1.3 и U1.4 являются инвертирующими повторителями и формирователями полярности, созданных U1.2 импульсов управления. Транзисторы Q1, Q2 формируют импульсы, мощность которых достаточна для управления затворами полевых транзисторов (если именно они будут применены в качестве силовых ключей), либо для управления светодиодом динисторного оптрона VO1 (в случае, если в качестве регуляторов будут использованы тиристоры или симистор). В результате изменения ширины управляющего импульса (с помощью PR1), напряжение (а, следовательно, и - мощность) на нагрузке может изменяться от 0 до 100%. Питание схемы управления и подача импульсов на ее вход организованы через гасящий резистор R1, сопротивление которого рассчитано для получения напряжения питания (от +8 до +13В) схемы управления. Сглаженное постоянное напряжение на катоде диода VD1 ограничено стабилитроном VZ1. Т.к. схема и печатная плата регулятора являются универсальными, компоненты схемы RA1, VO1, RAF1, DF1-DF6, RF1, RF2, VF1, VF2 - не используются при монтаже платы, если регулятор выполняется на полевых транзисторах. Наоборот, эти элементы используются, но не устанавливаются в схему Q3, Q4, R10, R11, если планируется изготовление тиристорного регулятора. Схема управления одинаково хорошо работает и с тиристорами и транзисторами. Имеется возможность установки симистора вместо тиристора VF1. В этом случае отменяется использование компонентов Q3, Q4, R10, R11, VF2, DF5, DF6, а значения резисторов RF1, RF2 остаются прежними, как и при использовании тиристоров.


рис.2 - схема регулятора 2

Вторая схема (рис. 2) аналогична первой по принципу управления, но вместо логической микросхемы в качестве управляющего ШИ-элемента используется не менее популярная - LM555. В качестве формирователя прямоугольных задающих импульсов с частотой сети использованы маломощные полевые транзисторы Q1, Q2 (2N7000). На транзисторе Q1, стабилитроне VZ2, резисторе R2 выполнен параметрический стабилизатор напряжения, питающийся от выпрямителя на диоде D1 с гасящим резистором R1 на входе. Конденсаторы С1 и С2 образуют совместно с транзистором Q1 сглаживающий фильтр, снижающий в достаточной степени пульсации сетевого напряжения. Напротив, в точке соединения резистора R3 и подстроечного потенциометра PR1, образующих регулируемый делитель напряжения, присутствует пульсирующее напряжение, полученное после частичного (однополупериодного) выпрямления диодом D1 и ограниченное стабилитроном VZ1 (для защиты затвора транзистора Q1 от возможного перенапряжения). Пульсации эти необходимы для формирования импульсов с помощью пороговых свойств транзистора Q1. В то время, когда напряжение в средней точке делителя R3-PR1 ниже порогового значения реакции затвора (для таких транзисторов порог срабатывания может лежать в диапазоне 1-3В), канал исток-сток транзистора будет заперт и на стоке будет присутствовать логическая единица в виде потенциала, близкого по значению к напряжению питания. И, - наоборот, - при напряжении, превышающего пороговое значение реакции затвора Q1, канал исток-сток будет открыт и на стоке образуется логический ноль по причине замыкания резистора R5 на общий провод схемы через открытый канал транзистора Q1. Q2 является инвертирующим элементом, формирующим сигнал сброса в виде импульса отрицательной полярности для одновибратора на таймере U1, принуждая его к работе каждый раз синхронно с нарастанием амплитуды сетевого полупериода. С появлением "импульса сброса" на входе U1 (вывод 2 микросхемы) на выходе таймера (вывод 3) формируется крутой фронт положительного импульса, длительность которого определяется номиналами элементов C5, PR2, R10.

Таким образом, изменяя сопротивление потенциометра PR2, можно менять ширину импульса на выходе U2, изменяя время открывания силовых компонентов схемы, а, значит, и выходное напряжение на нагрузке. Точно так же, как и в предыдущей схеме, функциональность схемы при использовании, как силовых КМОП-транзисторов, так и тринисторов, - не меняется и не ухудшается. Для использования полевых транзисторов в этой схеме не монтируются элементы RAF1, RF1-RF3, VO1, DF1-DF6, RY1, RY2, VF1, VF2. Для использования тиристоров не устанавливаются компоненты R9-R12, Q4, Q5. Конечно же, при выборе силовых компонентов, необходимо учитывать их преимущества относительно конкретного применения. Как известно, при обычном управлении тиристорами могут возникнуть проблемы при их открывании на небольшую (высокоомную) или индуктивную нагрузку. Однако при работе с мощной нагрузкой тиристоры (симисторы) предпочтительнее транзисторов из-за хорошей перегрузочной способности, как по току, так и по напряжению. Кроме того, если схемы управления данных конструкций питать через понижающий трансформатор (с соответствующим напряжением вторичной обмотки), то силовая часть конструкции может быть полностью развязана от схем управления. При использовании транзисторов в качестве силовых компонентов, такая развязка в предлагаемых схемах - невозможна. Схема с "развязанными" от схемы управления транзисторами уже не получится такой же простой и дешевой, как, например, схема с "развязанными" тиристорами.

Сами схемы и применяемые компоненты (см список) предполагают построение регуляторов мощностью до 3-х кВт при использовании тиристоров, 1 кВт при использовании транзисторов и симисторов из списка. Однако, как при макетировании, так и собранные на печатных платах, устройства проверялись лишь при мощностях до 1 кВт.


рис.3 - печатная плата регулятора 1 (вид со стороны установки компонентов - TOP)


рис.4 - печатная плата регулятора 1 (вид стороны пайки - Bottom)


рис. 5 печатная плата регулятора 2 (вид со стороны установки компонентов - TOP)


печатная плата регулятора 2 (вид стороны пайки - Bottom)

Печатные платы обоих регуляторов – двухсторонние. Силовые компоненты расположены в одном ряду для удобного совместного крепления к общему радиатору. В схеме второго регулятора (рис. 2) предусмотрено использование фиксируемой софт-кнопки (контакты S1, S2) включения-выключения устройства. В случае нажатия на кнопку вывод 4 таймера замыкается на общий провод схемы и работа таймера блокируется с обеспечением логического «0» на выводе 3 U1. Отпускание кнопки возобновит работу регулятора. Такую же кнопку «вкл-выкл» можно предусмотреть и в схеме регулятора на рис. 1, включив ее между выводами 5, 6 микросхемы U1 и положительным проводом питания схемы. Тогда, в случае подачи напряжения питания (нажатие кнопки) на выводы 5, 6 U1, работа ШИМ будет блокирована с низким выходным уровнем в точке соединения коллектор Q2- эмиттер Q1.

В качестве регулировочных потенциометров использованы многооборотные подстроечные резисторы, применение которых оправдано в случае использования фиксированных выходных значений регулятора. В этом случае достаточно совместить шлиц переменного резистора с небольшим отверстием в корпусе под тонкую отвертку. Для большинства случаев большего и не надо. Для частых оперативных регулировок регулировочный резистор можно установить на корпусе устройства на возможно минимальном расстоянии от платы регулятора для предотвращения наводок на соединительные провода, идущие к переменному резистору. С проводами до 10 см регулятор работает гарантированно нормально.

В конструкциях регуляторов использованы достаточно распространенные электронные компоненты и возможна их замена на аналогичные детали в большинстве случаев.

Так, например, в схемах регуляторов испытывались в качестве мощных ключей транзисторы IRF840, IRF740, IRFP460, 20N60; тиристоры TYN1225, TYN812, Z0409MF; симисторы BT137-600E. Микросхема К561ТЛ1 заменима на аналогичную импортную CD4093; в качестве транзисторов Q2, 3 схемы второго регулятора работали отечественные КП501А; диоды 1n4007 могут быть заменены на любые кремниевые диоды с рабочим напряжением от 400В и током от 0,5А. АОУ103В применены в схеме только потому, что у меня они были. Они заменимы любыми динисторными оптронами аналогичных импортных серий типа MOC30XX без нулевого детектора. При этом отпадает необходимость в установке диодов с обозначением DF. Списки деталей приведенные ниже следует понимать так, - верхний список элементов - для регулятора 1; нижний, соответственно, - для регулятора 2.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
R1 Резистор
43 кОм
1 2WПоиск в Utsource В блокнот
R2 Резистор
91 кОм
1 Поиск в Utsource В блокнот
R4-R6 Резистор
62 кОм
3 Поиск в Utsource В блокнот
R7 Резистор
1.8 кОм
1 Поиск в Utsource В блокнот
R8, R9 Резистор
10 кОм
2 Поиск в Utsource В блокнот
R10, R11 Резистор1002 Поиск в Utsource В блокнот
RA1 Резистор7501 Поиск в Utsource В блокнот
RAF1 Резистор01 Поиск в Utsource В блокнот
RF1, RF2 Резистор3002 Поиск в Utsource В блокнот
R3 Резистор5k61 Поиск в Utsource В блокнот
PR1 Подстроечный резистор100k1 Поиск в Utsource В блокнот
D1, D2, DF1-DF6, VD1 Выпрямительный диод
1N4007
8 Поиск в Utsource В блокнот
VZ1 Стабилитрон
1N4743A
1 Поиск в Utsource В блокнот
Q3, Q4 MOSFET-транзистор
IRF840
2 Поиск в Utsource В блокнот
Q1, Q2 Биполярный транзистор
2N5551
2 Поиск в Utsource В блокнот
VO1 ОптронАОУ103В11 Поиск в Utsource В блокнот
D3 Выпрямительный диод
1N4148
1 Поиск в Utsource В блокнот
VF1, VF2 Тиристор
TYN1225
2 Поиск в Utsource В блокнот
U1 МикросхемаК561ТЛ11 Поиск в Utsource В блокнот
 
 
 
R1 Резистор
8.2 кОм
1 2WПоиск в Utsource В блокнот
R2 Резистор
15 кОм
1 1WПоиск в Utsource В блокнот
R3 Резистор
62 кОм
1 Поиск в Utsource В блокнот
R4 Резистор
3.9 кОм
1 Поиск в Utsource В блокнот
R5, R6 Резистор
22 кОм
1 Поиск в Utsource В блокнот
R7 Резистор
4.7 кОм
1 Поиск в Utsource В блокнот
R8, R11 Резистор
10 кОм
2 Поиск в Utsource В блокнот
R9, R12 Резистор472 Поиск в Utsource В блокнот
R10 Резистор
1 кОм
1 Поиск в Utsource В блокнот
RAF1 Резистор01 Поиск в Utsource В блокнот
RF1 Резистор7501 Поиск в Utsource В блокнот
RY1, RY2 Резистор2001 Поиск в Utsource В блокнот
RF2, RF3 Резистор3001 Поиск в Utsource В блокнот
D1, DF1-DF6, Выпрямительный диод
1N4007
1 Поиск в Utsource В блокнот
Q1 Биполярный транзистор
MJE13003
1 Поиск в Utsource В блокнот
Q2, Q3 MOSFET-транзистор
2N7000
2 Поиск в Utsource В блокнот
VZ2 Стабилитрон
1N4744A
1 Поиск в Utsource В блокнот
VZ1 Стабилитрон
1N4735A
1 Поиск в Utsource В блокнот
Q4, Q5 MOSFET-транзистор
IRF840
2 Поиск в Utsource В блокнот
VF1, VF2 Тиристор
TYN1225
2 Поиск в Utsource В блокнот
PR1 Подстроечный резистор10k1 Поиск в Utsource В блокнот
PR2 Подстроечный резистор100k1 Поиск в Utsource В блокнот
C1 Конденсатор100uX25V1 Поиск в Utsource В блокнот
C2 Конденсатор470uX25V1 Поиск в Utsource В блокнот
C3 Конденсатор0.1u1 Поиск в Utsource В блокнот
C4, C5 Конденсатор0.33u2 Поиск в Utsource В блокнот
VO1 ОптронАОУ103В11 Поиск в Utsource В блокнот
D2 Выпрямительный диод
1N4148
1 Поиск в Utsource В блокнот
МикросхемаLM555CN1 Поиск в Utsource В блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 0
Я собрал 0 0
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.

Комментарии (17) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
0
andro #
Смотрю уже вторую Вашу статью и мне понравился рисунок печатной платы, в какой программе Вы его создаёте?
Ответить
0

[Автор]
riswel #
DipTrace.
Ответить
0
makcucm8 #
Слишком все наворочено. Можно проще.
Ответить
0

[Автор]
riswel #
Можно и проще. А бывает и еще сложнее.
Ответить
0
dkg10 #
По-моему, у вас на второй схеме импульсы синхронизации (перехода через ноль) будут формироваться в разное время относительно момента перехода через ноль. А это приведет к несимметричности выходного напряжения. Эта несимметричность (хоть и небольшая) делает невозможным применение устройства для работы на трансформатор или двигатель вследствие намагничивание сердечника постоянной составляющей. Ну и ещё: если у вас схема регулятора с импульсно-фазовым управлением (ИФУ), то лучше это сразу явно указывать для определенности, поскольку бывают регуляторы, работающие целыми полупериодами.
Ответить
0

[Автор]
riswel #
Обоснуйте, пожалуйста, почему Вы так думаете...
Ответить
0
dkg10 #
Это проблема любого электронного устройства, где выполнена синхронизация от одного полупериода, поскольку спад импульса синхронизации оказывается
раньше перехода через ноль, а фронт, напротив, -запаздывает. От этого была бы свободна мостовая схема нуль органа, но вам это оказалось не надо т.к. мощность потерь выросла бы в 4 раза. И ещё непонятно было ли это устройство в реалии (фото нет) и осциллограмм тоже на даете.
Ответить
0

[Автор]
riswel #
Оба устройства были собраны и проверены в "макетном" варианте. Я не стал бы тратить время на ПП для нерабочей конструкции. На платах уже собраны оба варианта, но пока не доходят руки для проверки именно "чистовых" вариантов. Осциллограммы затруднительно снимать на свой телефон, но если оставите свой мэйл, сброшу фото осциллограмм. Что касается запаздывания фронта и раннего срабатывания по спаду, - все зависит от конкретной схемы синхронизации.
Ответить
0
Koteika #
Можно ли подобным устройством регулировать обороты двигателя 220в, конкретно меня интересует вентилятор ВН-2
Ответить
0
riswel #
Можно. Были опробован на тепловентиляторе в тиристорном варианте обе схемы (до 1,25кВт). Думаю, что двигатель в Вашем вентиляторе - аналогичный. Диапазон регулировки необходимо будет подобрать опытным путем, т.к. 0-100 вентилятору не нужен. Старт должен быть близким к 100% и регулировка уже раскрученного вентилятора (можно сделать и автоматическим этот процесс).
Ответить
0
Koteika #
А можно подробнее о модификации регулировки (какие элементы изменить во второй схеме), и как сделать чтобы запускалась на максимуме, а потом снижала обороты до выставленного уровня?
Ответить
0

[Автор]
riswel #
Ну, например, параллельно потенциометру PR2 подключить к-э транзистора типа p-n-p (обратной проводимости), базу которого подключить к точке соединения дополнительных конденсатора и резистора. При этом резистор - на плюс питания вторым своим электродом, конденсатор - вторым электродом на общий провод схемы (-). При включении схемы заряжающийся через резистор конденсатор на время собственного заряда откроет транзистор, который на это же время замкнет потенциометр. Конденсатор зарядится, транзистор закроется, параметры схемы вернутся к значениям, установленные потенциометром.
Ответить
0
Koteika #
А оптопара обязательно с динистором должна быть? Или оптосимистор подойдет? И если на выходе использовать симистор, то обвязка у него будет как у одного тиристора?
Ответить
0

[Автор]
riswel #
Все оптопары содержат двухэлектродный фототиристор или фотосимистор, но, так как они двухэлектродные то - динистор.
Ответить
+1
Shida #
Всё хорошо, но ваши схемы выполнены на чёрном фоне. Читать их дискомфортно, глаза устают.
Ответить
0
riswel #
ОК. Исправлюсь. В следующих статьях схемы будут гораздо более удобочитаемыми.
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическая мощность?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Солнечная панель 10Вт 12В поликристаллическая
Солнечная панель 10Вт 12В поликристаллическая
Паяльник с регулировкой температуры Конструктор: DDS генератор сигналов
вверх