31.03.21

[Домашняя]

Мы все привыкли к тому, что для регулировки мощности (яркости света лампы, температуры паяльника) на переменном токе необходимо использовать тиристорные или симисторные регуляторы, принцип работы которых основан на открывании тиристора (симистора) на опре­деленном месте синусоиды сетевого напряжения. Такому регулятору присуще множество недостатков, один из которых состоит в необходимости синхронизации управляющих импульсов с фазой электросети. Потому что тиристор нужно открывать только в строго определенный момент, поскольку он остается открытым до момента перехода синусоиды сетевого напряжения через нуль, даже если напряжение на его УЭ равно нулю. Работая на постоянном токе, управляя низковольтными нагрузками, обычно применяют регуляторы с широтно-импульсным управлением нагрузки, когда на нагрузку подается полное напряжение, но "короткими порциями", от длительности которых зависит фактическое действующее напряжение на нагрузке, а следовательно, и мощность. Такой способ более удобен, но применять его для управления высоковольтной нагрузкой на переменном токе до недавнего времени было проблематично, поскольку не существовало подходящего ключевого элемента. С появлением МДП-транзисторов эту проблему можно решить. Современные мощные полевые транзисторы обогащенного типа (МДП - транзисторы) имеют ряд уникальных параметров, таких как крайне низкое сопротивление открытого канала (доли Ом), достаточно высокое допустимое напряжение на закрытом канале, очень малый ток управления (ток изолированного затвора), достаточно большой максимальный ток через открытый канал. Крайне низкое сопротивление открытого канала сводит к минимуму рассеиваемую на полностью открытом транзисторе мощность, что в совокупности с большим допустимым током через открытый канал, позволяет управлять достаточно мощной нагрузкой (такой как нагревательный прибор), не приводя к существенному нагреванию транзистора. Теперь остается подключить канал этого транзистора в разрыв цепи питания нагрузки (через выпрямительный мост) и подать на его затвор импульсное напряжение с регулируемой широтой импульсов. Важно только, чтобы частота «того напряжения была значительно выше частоты электросети (в 10, и более, раз), в противном случае нагрузка будет работать неравномерно (лампа может моргать). Интересно и то, что такой регулятор мощности можно будет использовать как для регулировки мощности нагрузки на переменном токе, так и на постоянном. Принципиальная схема регулятора, способного управлять мощностью нагрузки до 200W, показана на рисунке 1.

Генератор импульсного напряжения с регулируемой шириной импульсов (регулируемой скважностью) выполнен на микросхеме D1. Такая схема позволяет изменять скважность выходных импульсов более чем в 20 раз, что обеспечит управление мощностью нагрузки в пределах от 5% до 95%. Скважность импульсов регулируется при помощи переменного резистора R1. Управляющее импульсное напряжение частотой около 2-3 кГц поступает на затвор МДП - транзистора VT1, в стоковой цепи которого включена нагрузка — лампа Н1. Через лампу протекает импульсный ток, от скважности импульсов которого зависит действующее результирующее напряжение на этой лампе, а значит и яркость её свечения. Питается микросхема от простейшего бестрансформаторного источника, представляющего собой параметрический стабилизатор, состоящий из гасящего сопротивления (R3-R6) и стабилитрона (VD3) Конденсатор СЗ сглаживает пульсации. Гасящее сопротивление разбито на четыре последовательно включенных резистора (R3-R6), это сделано для того чтобы исключить вероятность выхода схемы из строя из-за пробоя гасящего сопротивления. Для того чтобы работать с более мощной нагрузкой нужно просто увеличить число МДП - транзисторов (рисунок 2).

Однако это потребует применения более мощного выпрямительного моста (соответственно мощности нагрузки). Следует заметить, что, в отличие от тиристорного регулятора, минимальная мощность подключенной нагрузки не ограничена (можно регулировать яркость свечения даже одноваттной лампочки). В устройстве могут быть применены резисторы С1-4, МЛТ, ВС соответствующей мощности. Переменный резистор любого типа. Если мощность нагрузки не превышает 400 W выпрямительный мост BR310 можно заменить на RS405, КВРС106 или собрать его на четырех диодах КД202Р, Д247, BY254. Если нагрузка маломощная (25-ваттный паяльник) можно использовать диоды типа КД209, КД226 Диоды КД522 можно заменить на 1N4148 или на КД521. Диод VD4 - КД209, КД105, КД226. Стабилитрон Д814Д можно заменить на Д814Г, Д814Е или на КС212, КС512, другой на 11-14V. Полевой транзистор КП707В2 можно заменить на КП707Б2, КП753А, КП777А, (СП7130В или импортным BUZ210.

Радиоконструктор №4 2003г стр. 23