Regulatoare de putere a tiristorului

Regulatoarele de energie tiristor sunt unul dintre cele mai frecvente modele de radio amatori, iar acest lucru nu este surprinzător. La urma urmei, toată lumea care a folosit vreodată fierul de lipit obișnuit de 25 - 40 wați, capacitatea sa de supraîncălzire este chiar foarte cunoscută. Fierul de lipit începe să fumeze și să șuieră, apoi, destul de curând, înțepăturile de conserve se ard, devin negre. Soldarea cu un astfel de fier de lipit este deja complet imposibilă.

Și aici regulatorul de putere vine la salvare, cu ajutorul căruia puteți seta temperatura pentru lipire destul de precis. Ar trebui să fie ghidat de faptul că atunci când un fier de lipit atinge o bucată de colofon, acesta fumează bine, deci, mediu, fără să șuie și să se stropească, nu foarte energic. Ar trebui să vă concentrați pe faptul că lipirea este contură, strălucitoare.

Desigur stații de lipit moderne sunt echipate cu fier de lipit stabilizat termic, afișaj digital și temperatură de încălzire reglabilă, dar sunt prea scumpe în comparație cu o fieră de lipit convențională. Prin urmare, cu volume nesemnificative de lucru de lipit, este destul de posibil să se facă cu o fieră de lipit convențională cu un regulator de putere a tiristorului. În același timp, calitatea lipirii, care poate să nu fie imediat, se va dovedi excelentă, se obține prin practică.

Un alt domeniu de aplicare a regulatoarelor tiristorului este controlul luminozității. Astfel de regulatoare sunt vândute în magazinele electrice sub formă de întrerupătoare de pereți convenționale cu mâner rotativ. Dar aici ambuscada stă în așteptarea cumpărătorului: lămpi moderne de economisire a energiei (deseori menționate în literatura de specialitate ca lămpi fluorescente compacte (CFL)) pur și simplu nu doresc să lucreze cu astfel de regulatoare.

Aceeași opțiune imprevizibilă se va dovedi în cazul reglării luminozității lămpilor LED. Ei bine, acestea nu sunt destinate unei astfel de lucrări și asta este: puntea de redresare cu un condensator electrolitic situat în interiorul CFL pur și simplu nu va lăsa tiristorul să funcționeze. Prin urmare, o „lumină de noapte” reglabilă cu un astfel de regulator poate fi creată doar cu ajutorul unei lămpi incandescente.

Totuși, aici ar trebui să vă amintiți despre transformatoare electroniceproiectat pentru a alimenta lămpi cu halogen și în proiecte radio amator pentru diverse scopuri. În aceste transformatoare, după puntea de redresare, din anumite motive, aparent pentru a economisi sau pur și simplu pentru a reduce dimensiunea, nu este instalat un condensator electrolitic. Această „economisire” vă permite să reglați luminozitatea lămpilor folosind regulatoare de tiristor.

Dacă vă încordați imaginația, puteți găsi în continuare multe alte domenii în care este necesară utilizarea regulatoarelor tiristorului. Unul dintre aceste domenii este reglarea revoluțiilor sculelor electrice: burghie, polizoare, șurubelnițe, ciocane rotative etc. etc. În mod natural, regulatoarele tiristorului sunt amplasate în interiorul instrumentelor alimentate cu curent alternativ.Urmărește -Tipuri și aranjament de rotații ale turației motorului colector.

Tot un astfel de regulator este încorporat în butonul de control și este o cutie mică introdusă în mânerul burghiei. Gradul de apăsare a butonului determină frecvența de rotație a cartușului. În caz de defecțiune, întreaga cutie se schimbă imediat: pentru toată simplitatea aparentă a proiectării, un astfel de regulator nu este absolut potrivit pentru reparații.

În cazul uneltelor care circulă cu curent continuu de la baterii, controlul puterii se efectuează utilizând tranzistoare mosfet metoda de modulare a lățimii pulsului Frecvența PWM atinge mai multe kilohertz, așa că prin corpul șurubelniței puteți auzi un scârțâit de înaltă frecvență. Această înfășurare a motorului scârțâie.

Dar în acest articol, vor fi luate în considerare doar controlerele de tiristor.Prin urmare, înainte de a lua în considerare circuitul regulatorului, trebuie să vă amintiți cum funcționează tiristoare.

Pentru a nu complica povestea, nu vom lua în considerare tiristorul sub forma structurii sale cu patru straturi p-n-p-n, să tragem o caracteristică de tensiune curentă, ci să descriem pur și simplu în cuvinte cum funcționează, tiristorul. Pentru început, într-un circuit de curent continuu, deși tiristoarele nu sunt aproape utilizate în aceste circuite. La urma urmei, oprirea tiristorului care lucrează la curent continuu este destul de dificilă. Este la fel ca oprirea calului.

Cu toate acestea, curenții mari și tensiunile ridicate ale tiristoarelor atrag dezvoltatorii diferitelor echipamente de curent continuu destul de puternice. Pentru a opri tiristoarele, trebuie să mergeți la diverse complicații ale circuitelor, trucuri, dar, în general, rezultatele sunt pozitive.

Desemnarea tiristorului pe diagramele circuitului este prezentată în figura 1.

Figura 1. Tiristorul

Este ușor de observat că, în desemnarea sa pe circuite, tiristorul este foarte similar cu diodă obișnuită. Dacă te uiți, tiristorul are, de asemenea, o conductivitate unilaterală și, prin urmare, poate rectifica curent alternativ. Dar el va face acest lucru numai dacă o tensiune pozitivă este aplicată electrodului de control în raport cu catodul, așa cum se arată în figura 2. Conform terminologiei vechi, tiristorul a fost uneori numit diodă controlată. Atâta timp cât nu este aplicat impulsul de control, tiristorul este închis în orice direcție.

Figura 2

Cum se aprinde LED-ul

Totul este foarte simplu aici. La sursa de tensiune continuă 9V (puteți utiliza bateria "Krona") prin tiristorul Vsx LED HL1 conectat cu un rezistor de limitare R3. Cu ajutorul butonului SB1, tensiunea de la divizorul R1, R2 poate fi aplicată pe electrodul de control al tiristorului, iar apoi tiristorul se va deschide, LED-ul începe să strălucească.

Dacă acum eliberați butonul, încetați să îl mențineți apăsat, apoi LED-ul ar trebui să continue să se aprindă. O astfel de scurtă apăsare a butonului poate fi numită impuls. Apăsarea repetată și chiar repetată a acestui buton nu va schimba nimic: LED-ul nu se va stinge, dar nu va străluci mai bine sau mai slab.

Apăsat - eliberat și tiristorul a rămas deschis. Mai mult, această afecțiune este stabilă: tiristorul va fi deschis până când influențele externe o vor elimina din această stare. Acest comportament al circuitului indică starea bună a tiristorului, capacitatea acestuia de a lucra într-un dispozitiv în curs de dezvoltare sau reparare.

Mică remarcă

Dar excepții de la această regulă apar adesea: butonul este apăsat, LED-ul se aprinde și, atunci când butonul este eliberat, acesta s-a stins, de parcă nu s-ar fi întâmplat nimic. Și care este captura, ce ai făcut rău? Poate că butonul a fost apăsat nu suficient de mult sau nu foarte fanatic? Nu, totul a fost făcut destul de conștiincios. Doar că curentul prin LED s-a dovedit a fi mai mic decât curentul de reținere al tiristorului.

Pentru ca experimentul descris să aibă succes, trebuie doar să înlocuiți LED-ul cu o lampă incandescentă, atunci curentul va deveni mai mult sau alegeți un tiristor cu un curent de reținere mai mic. Acest parametru pentru tiristoare are o împrăștiere semnificativă, uneori chiar trebuie să selectați tiristorul pentru un anumit circuit. Mai mult, o marcă, cu o singură literă și dintr-o cutie. Tiristorii importați, care au fost preferați recent, sunt oarecum mai buni cu acest curent: este mai ușor de cumpărat, iar parametrii sunt mai buni.

Cum să închizi un tiristor

Niciun semnal aplicat electrodului de control nu poate închide tiristorul și opri LED-ul: electrodul de control poate porni tiristorul. Există, desigur, tiristoare blocabile, dar scopul lor este oarecum diferit de regulatoarele de alimentare banale sau de întrerupătoare simple. Un tiristor convențional poate fi oprit doar prin întreruperea curentului prin secțiunea anodului - catod.

Acest lucru se poate face în cel puțin trei moduri. În primul rând, deconectați stupid întregul circuit de la baterie. Reamintim Figura 2. În mod natural, LED-ul se va stinge.Dar când va fi reconectat, acesta nu se va porni de la sine, deoarece tiristorul a rămas închis. Această condiție este, de asemenea, durabilă. Iar pentru a-l scoate din această stare, pentru a aprinde lumina, doar apăsarea butonului SB1 vă va ajuta.

Al doilea mod de a întrerupe curentul prin tiristor este pur și simplu să luați și să scurtați bornele catodului și anodului cu un jumper de sârmă. În acest caz, întregul curent de încărcare, în cazul nostru este doar un LED, va curge prin jumper, iar curentul prin tiristor va fi zero. După ce jumperul este scos, tiristorul se va închide și LED-ul se va stinge. În experimentele cu scheme similare, penseta este cel mai adesea folosită ca jumper.

Să presupunem că în loc de un LED în acest circuit va exista o bobină de încălzire suficient de puternică, cu o inerție termică ridicată. Apoi se dovedește regulator de putere aproape gata. Dacă tiristorul este pornit în așa fel încât spirala este pornită timp de 5 secunde și oprită pentru aceeași perioadă de timp, atunci 50% din putere sunt alocate în spirală. Dacă în acest ciclu de zece secunde, pornirea durează doar 1 secundă, atunci este evident că spirala va elibera doar 10% din căldură din puterea sa.

Cu aproximativ astfel de cicluri de timp, măsurate în câteva secunde, controlul puterii cu microunde funcționează. Pur și simplu folosind un releu, radiația RF este pornită și oprită. Regulatoarele tiristorului funcționează la frecvența rețelei, unde timpul este măsurat în milisecunde.

A treia cale de a opri tiristorul

Ea constă în reducerea tensiunii de încărcare la zero sau chiar inversarea polarității tensiunii de alimentare. Aceasta este exact situația obținută atunci când circuitele tiristorului sunt alimentate cu un curent sinusoidal alternativ.

Când sinusoidul trece prin zero, își schimbă semnul în sens opus, astfel încât curentul prin tiristor devine mai mic decât curentul de reținere, apoi complet egal cu zero. Astfel, problema opririi tiristorului este rezolvată ca de la sine.

Regulatoarele de putere ale tiristorului. Reglarea fazelor

Deci, problema este lăsată celor mici. Pentru a obține controlul de fază, trebuie doar să aplicați un impuls de control la un anumit moment. Cu alte cuvinte, pulsul trebuie să aibă o anumită fază: cu cât este mai aproape de sfârșitul semiciclului tensiunii alternative, cu atât amplitudinea tensiunii va fi mai mică. Metoda de control de fază este prezentată în figura 3.

Figura 3. Reglarea fazelor

În fragmentul superior al imaginii, pulsul de control este aplicat aproape chiar de la începutul jumătății de undă a sinusoidului, faza semnalului de control este aproape de zero. În figură, această dată este t1, prin urmare, tiristorul se deschide aproape la începutul semiciclului, iar în sarcină este alocată o putere apropiată de maxim (dacă nu ar exista tiristori în circuit, puterea ar fi maximă).

Semnalele de control în sine nu sunt afișate în această figură. În mod ideal, sunt impulsuri scurte, pozitive în raport cu catodul, aplicate într-o anumită fază electrodului de control. În cele mai simple scheme, aceasta poate fi o tensiune în creștere liniară obținută prin încărcarea unui condensator. Acest lucru va fi discutat mai jos.

În graficul mediu, pulsul de control este aplicat în mijlocul semiciclului, ceea ce corespunde unghiului de fază Π / 2 sau timpul t2, prin urmare, doar jumătate din puterea maximă este alocată în sarcină.

În graficul inferior, impulsurile de deschidere se aplică foarte aproape de sfârșitul semiciclului, tiristorul se deschide aproape înainte ca acesta să se închidă, conform graficului acest timp este indicat ca t3, deci puterea în sarcină este alocată nesemnificativă.

Circuite de comutare a tiristorului

După o scurtă trecere în revistă a principiului funcționării tiristoarelor, puteți aduce probabil mai multe circuite de reglare a puterii. Nimic nu este inventat aici, totul poate fi găsit pe Internet sau în reviste vechi de radio. Articolul oferă pur și simplu o scurtă privire de ansamblu și descrierea postului circuite de reglare a tiristorului. Când se descrie funcționarea circuitelor, se va acorda atenție modului în care sunt utilizate tiristoarele, ce circuite de comutare a tiristorului există.

Așa cum sa spus la începutul articolului, tiristorul rectifică o tensiune alternativă ca o diodă obișnuită. Se dovedește rectificarea cu jumătate de undă. O singură dată, exact așa, printr-o diodă, lămpile incandescente de pe scările s-au aprins: era foarte puțină lumină, în ochi încremenite, dar lămpile se aprind foarte rar. Același lucru se întâmplă dacă dimmerul este efectuat pe un tiristor, apare doar posibilitatea reglării unei luminozități deja nesemnificative.

Prin urmare, controlerele de putere controlează ambele semicicluri ale tensiunii de rețea. Pentru aceasta, se aplică o conexiune contra-paralelă a tiristoarelor, triace sau includerea unui tiristor în diagonala punții redresoare.

Pentru claritatea acestei afirmații, vom lua în considerare mai multe circuite ale regulatoarelor de putere tiristor. Uneori, ele sunt numite regulatoare de tensiune, iar numele este mai corect, este dificil de rezolvat, deoarece, împreună cu reglarea tensiunii, puterea este reglată și ea.

Cel mai simplu regulator de tiristor

Este conceput pentru a regla puterea fierului de lipit. Circuitul său este prezentat în figura 4.

Figura 4. Schema celui mai simplu regulator de alimentare a tiristorului

Pentru a regla puterea fierului de lipit, pornind de la zero, nu are rost. Prin urmare, ne putem limita la reglarea doar a unei jumătăți de ciclu a tensiunii de alimentare, în acest caz, pozitivă. Semiciclul negativ trece fără modificări prin dioda VD1 direct la fierul de lipit, care asigură jumătatea sa de putere.

Semiciclul pozitiv trece prin tiristorul VS1, permițând reglarea. Circuitul de control al tiristorului este extrem de simplu. Acestea sunt rezistențele R1, R2 și condensatorul C1. Condensatorul este încărcat prin circuit: firul superior al circuitului, R1, R2 și condensatorul C1, sarcină, firul inferior al circuitului.

Un electrod de control al tiristorului este conectat la borna pozitivă a condensatorului. Când tensiunea din condensator crește la tensiunea de pornire a tiristorului, acesta din urmă se deschide, trecând în sarcină un semiciclu pozitiv al tensiunii, sau mai degrabă o parte a acestuia. Condensatorul C1 se descarcă în mod natural, pregătindu-se astfel pentru următorul ciclu.

Viteza de încărcare a condensatorului este reglată folosind un rezistor variabil R1. Cu cât condensatorul se încarcă mai repede la tensiunea de deschidere a tiristorului, cu atât tiristorul se deschide mai devreme, cu atât mai mare parte a semiciclului pozitiv al tensiunii intră în sarcină.

Circuitul este simplu, fiabil, este potrivit pentru o fieră de lipit, deși reglează doar o jumătate de durată a tensiunii de rețea. O diagramă foarte similară este prezentată în figura 5.

Figura 5. Regulatorul de putere al tiristorului

Este ceva mai complicat decât precedentul, dar vă permite să vă reglați mai lin și mai precis, datorită faptului că circuitul de generare a impulsurilor de control este asamblat pe un tranzistor cu două baze KT117. Acest tranzistor este conceput pentru a crea generatoare de impulsuri. Mai mult, se pare, nu este capabil de nimic altceva. Un circuit similar este folosit în multe controlere de putere, precum și la comutarea surselor de alimentare ca șofer pentru un impuls de declanșare.

De îndată ce tensiunea prin condensatorul C1 atinge pragul tranzistorului, acesta din urmă se deschide și un impuls pozitiv apare pe pinul B1, deschizând tiristorul VS1. Rezistorul R1 poate ajusta rata de încărcare a condensatorului.

Cu cât este încărcat mai rapid condensatorul, cu atât apare mai devreme impulsul de deschidere, cu atât tensiunea va fi mai mare. A doua jumătate de undă a tensiunii de alimentare trece în sarcină prin dioda VD3 fără modificări. Un redresor VD2, R5, o diodă Zener VD1 este utilizat pentru a alimenta circuitul de formare a impulsurilor de control.

Aici vă puteți întreba și când tranzistorul se deschide, care este pragul? Deschiderea tranzistorului are loc într-un moment în care tensiunea la emițătorul său E depășește tensiunea de la baza lui B1. Bazele B1 și B2 nu sunt echivalente, dacă sunt schimbate, generatorul nu va funcționa.

Figura 6 prezintă un circuit care vă permite să reglați ambele cicluri de tensiune.

Figura 6

Diagrama este a dimmer. Tensiunea de rețea este rectificată de puntea VD1-VD4, după care tensiunea de ondulare este furnizată lămpii EL1, tiristorului VS1 și prin rezistențele R3, R4 la diodele zener VD5, VD6, de la care este alimentat circuitul de comandă. Utilizarea unei punți redresoare în circuit permite reglarea semiciclelor pozitive și negative folosind doar un tiristor.

Circuitul de control este, de asemenea, efectuat pe un tranzistor cu două baze KT117A. Viteza de încărcare a condensatorului de sincronizare C2 este modificată de rezistența R6, ceea ce determină modificarea fazei semnalului de control al tiristorului.

O mică observație poate fi făcută cu privire la acest circuit: curentul în sarcină constă numai din semiciclele pozitive ale rețelei obținute după redresorul podului. Dacă este necesară obținerea părților pozitive și negative ale sinusoidului din sarcină, este suficient, fără a schimba nimic din circuit, să porniți sarcina imediat după siguranță. În locul încărcării, instalați pur și simplu un jumper. Un astfel de circuit este prezentat în figura 7.

Figura 7. Schema regulatorului de alimentare al tiristorului

Tranzistorul KT117 este o invenție a industriei electronice sovietice și nu are analogi străini, dar, dacă este necesar, poate fi asamblat de la două tranzistoare în conformitate cu circuitul prezentat în figura 8. Brusc, cineva se va angaja să asambleze un circuit similar, unde pot obține un astfel de tranzistor?

Figura 8

În circuitele prezentate în figurile 6 și 7, tiristorul este utilizat în combinație cu o punte de diodă. Această includere face posibilă, cu ajutorul unui tiristor, controlul ambelor perioade de jumătate de tensiune alternativă. Dar, în același timp, apar 4 diode suplimentare, ceea ce crește în general dimensiunile structurii.

Continuarea articolului: Regulatoarele de putere ale tiristorului. Circuite cu doi tiristori

Boris Aladyshkin