Фазоимпульсный регулятор на полевом транзисторе

Фазоимпульсный регулятор на полевом транзисторе

Фазоимпульсными регуляторами (ФИР) называются устройства, позволяющие регулировать яркость ламп (диммеры), мощность электрических нагревателей, скорость вращения электроинструмента и т.п. ФИР содержит в своём составе электронный ключ, который включен между питающей сетью и нагрузкой. В течении некоторой части периода сетевого напряжения этот ключ замкнут, а затем он размыкается. Увеличивая или уменьшая время, в течении которого ключ находится в замкнутом состоянии, можно увеличивать или уменьшать мощность, выделяющуюся в нагрузке. Обычно в качестве ключа используется тиристор. Рассмотрим структурную схему тиристорного ФИР, представленную на рис. 1. Соответствующие временные диаграммы представлены на рис. 2.

Селектор нуля срабатывает, когда сетевое напряжение проходит через ноль. Цепь задержки через интервал времени Тз, регулируемый в пределах от нуля до 10 мс, запускает формирователь импульсов, открывающих тиристор. Далее тиристор остаётся открытым до тех пор, пока ток через него не станет меньше тока удержания, т.е. почти до конца полупериода.

На временной диаграмме Uc — выпрямленное сетевое напряжение. Uн — напряжение на нагрузке. Зелёным цветом выделены моменты времени, когда тиристорный ключ замкнут.

При малых и средних Тз тиристорный ФИР работает вполне удовлетворительно, но при больших Тз, близких к длительности полупериода сетевого напряжения, что соответствует питанию нагрузки короткими импульсами малой амплитуды, возникают проблемы, связанные с тем, что не все виды нагрузки могут нормально работать при таком питании. Например лампы накаливания начинают заметно мерцать. Кроме того при больших Тз нестабильность работы цепи регулируемой задержки вызывает существенные изменения длительности выходных импульсов. В самом деле — если Тз, например в результате нагрева элементов схемы, возрастёт с 9 до 9.5 мс, т.е. примерно на 5%, то длительность импульсов на нагрузке сократится от 1 мс до 0.5 мс, т.е. вдвое. Если Тз превысит 10 мс, то тиристор будет открываться в самом начале полупериода, что соответствует максимальной мощности. Это может привести к повреждению нагрузки, если она не рассчитана на полное сетевое напряжение.

Ещё одним недостатком тиристорных ФИР являются помехи, которые возникают при замыкании ключа и, в меньшей степени, при размыкании (имеется в виду работа ФИР на активную нагрузку).

Реальные тиристорные ФИР обычно делаются на симметричном тиристоре (симисторе), по этому выпрямитель не требуется, но рассмотренные недостатки им также присущи.

Если в качестве ключа использовать не тиристор, а мощный высоковольтный MOSFET транзистор, то можно существенно уменьшить проблемы, возникающие при необходимости питать нагрузку низким напряжением.

Структурная схема ФИР с ключом на полевом транзисторе представлена на рис. 3. Временные диаграммы представлены на рис. 4.

Компаратор сравнивает регулируемое напряжение Uоп, формируемое источником опорного напряжения, с выпрямленным сетевым напряжением. Если сетевое напряжение меньше опорного, то полевой транзистор открыт, нагрузка подключена к сети. В противном случае компаратор размыкает ключ — ток через нагрузку отсутствует. Очевидно, что как на восходящей так и на нисходящей ветвях синусоиды будут участки, когда транзисторный ключ замкнут, что и отражено на временной диаграмме. Это позволяет передать в нагрузку требуемую мощность за большее время, чем в случае тиристорного ФИР, и, соответственно, уменьшить пиковые напряжения и токи нагрузки.

Схема электрическая принципиальная транзисторного ФИР представлена на рис. 5.

Источник регулируемого опорного напряжения собран на элементах R1, C1, VD2 и R4. Напряжение +12В со стабилитрона VD2 также используется для питания микросхемы DA1.1. Конденсатор С2 уменьшает шумы, возникающие при вращении оси переменного резистора R4. Операционный усилитель DA1.1, используемый в качестве компаратора, сравнивает опорное напряжение с сетевым, поступающим на инверсный вход с делителя на резисторах R2, R3. Полевой транзистор VT1 представляет собой силовой ключ, управляемый сигналом с выхода компаратора. Резистор R8 разгружает выход усилителя DA1.1 от ёмкости затвор-исток полевого транзистора, кроме того благодаря этому резистору переключение VT1 несколько замедляется, что способствует снижению помех.

Первый вариант транзисторного ФИР содержал только эти элементы. Он был собран на макетной плате и оказался вполне работоспособен, но форма напряжения на нагрузке существенно отличалась от желаемой. Соответствующая осциллограмма приведена на рис. 6.

Левый пик на осциллограмме, соответствующий нисходящей ветви синусоиды, существенно ниже правого пика, соответствующего восходящей ветви. Так получается из-за задержки, вносимой компаратором и ключом. Применение более быстрого операционного усилителя и уменьшение резистора R8 позволяет улучшить ситуацию, но до конца проблему не устраняет, кроме того автору очень хотелось остаться в рамках недорогих и доступных комплектующих.

Устранить указанный недостаток позволяет введение в схему второго компаратора DA1.2. Благодаря цепи задержки на элементах VD3, R9, R10 и С3 DA1.2 срабатывает вслед за DA1.1 с задержкой около 100 микросекунд. Этой задержки вполне достаточно, чтобы к моменту срабатывания DA1.2 переходные процессы, связанные с переключением DA1.1 успевали закончиться. Напряжение с выхода DA1.2 через резистор R7 суммируется с сигналом, снимаемым с делителя R2,R3. Благодаря этому как на нисходящей, так и на восходящей ветвях синусоиды компаратор DA1.1 срабатывает чуть раньше — задержка компенсируется, длительности и амплитуды обеих пиков выравниваются. Осциллограмма для этого случая представлена на рис. 7.

Если ФИР настроен так, что срабатывание DA1.1 происходит вблизи вершины синусоиды (большая мощность на нагрузке), то вышеописанная задержка не сказывается на работе устройства. Это связано с тем, что вблизи вершины синусоиды скорость изменения сетевого напряжения замедляется и за время задержки значимого изменения напряжения не происходит. С другой стороны выяснилось, что эта же причина — медленное изменение сетевого напряжения вблизи вершины синусоиды — приводит к возникновению автоколебаний в цепочке из двух компараторов DA1.1 и DA1.2, охваченных обратной связью. Устранить автоколебания позволяет цепочка VD3, R9. Благодаря ей конденсатор С3 заряжается существенно быстрее, чем разряжается. Если импульсы на выходе DA1.1 достаточно широкие, что соответствует большой амплитуде импульсов на нагрузке ФИР, то C3 не успевает разряжаться — на нём появляется постоянное напряжение, превышающее напряжение на инверсном входе DA1.2. Компаратор DA1.2 перестаёт переключаться и автоколебания не возникают. Номиналы резисторов R5, R6, R9 и R10 подобраны так, что блокировка DA1.2 наступает при амплитуде импульсов на нагрузке ФИР около 150 В.

Монтаж устройства был выполнен на макетной плате, фотография которой не приводится, т.к. кроме описанного ФИР на ней было собрано ещё одно устройство, не имеющее отношения к данной разработке. Нагрузкой ФИР служит нагреватель мощностью около 100 ВА с рабочим напряжением 70В. Полевой транзистор размещён на радиаторе в виде пластины площадью 10 квадратных сантиметров. В процессе работы он почти не нагревается — видимо радиатор можно уменьшить или вовсе отказаться от него.

При отладке и последующей эксплуатации устройства следует соблюдать осторожность т.к. его элементы имеют контакт с электрической сетью.

Наладка устройства сводится к подбору резистора R7. ФИР следует подключить к сети 220В (через разделительный трансформатор!). В качестве нагрузки можно использовать лампу накаливания на 220В мощностью около 100 ВА, паяльник и т.п. Параллельно нагрузке следует включить вход осциллографа. С помощью резистора R4 нужно выставить амплитуду импульсов на нагрузке около 50 В. Резистор R7 следует подобрать таким образом, чтобы амплитуда импульсов на восходящей и нисходящей ветвях синусоиды были равны. При отклонении выходного напряжения от 50В равенство амплитуд импульсов не должно существенно нарушаться. У автора при выходном напряжении 20В амплитуды импульсов отличались на 2В, при 30В — на 1В, при 100В — на 1В.

В заключении укажем на особенности данного ФИР, определяющие возможную область применения. Его рекомендуется использовать для питания низковольтных устройств, которые по той или иной причине необходимо запитать от сети 220В. Стабилизация амплитуды импульсов на выходе транзисторного ФИР очень этому способствует.

Автор успешно использовал в качестве нагрузки паяльник мощностью 30ВА, рассчитанный на напряжение 27В, а также лампочку 6В 0.6ВА. Лампочка горела без мерцания, её яркость плавно регулировалась от нуля до видимого перекала. Средневолновый радиоприёмник, находящийся рядом с данным устройством, не реагировал на его включение. Из этого можно сделать вывод о небольшом уровне высокочастотных помех.

При питании от ФИР лампы накаливания на напряжение 220В выяснилось, что при небольших уровнях диммирования (почти максимальная яркость) имеют место самопроизвольные и весьма заметные изменения яркости. Анализ этого явления показал, что причиной является существенное отличие формы сетевого напряжения от синусоиды. Если порог срабатывания компаратора попадает на достаточно протяжённую плоскую вершину, которая имеется у реального сетевого напряжения, то даже небольшие изменения величины напряжения в сети будут вызывать значительные колебания длительности импульсов, вырабатываемых компаратором. Это и вызывает изменение яркости лампы.

При разработке и испытаниях данного устройства предполагалось, что нагрузка может быть только активной (резистор, нагреватель, лампа накаливания). Возможность использования транзисторного ФИР с реактивной нагрузкой, а также для зарядки каких-либо аккумуляторов, регулирования оборотов электродвигателей и т.п. не рассматривалась и не проверялась.

Читайте также  Измеритель ёмкости аккумуляторов (li-ion/nimh/nicd/pb)

Регулятор мощности на полевых транзисторах с ШИ-управлением + устройство для питания 110-вольтовой аппаратуры от 220 Вольт

Содержание / Contents

  • 1 Недостатки тиристорных и симисторных схем
  • 2 Схема регулятора мощности на полевых транзисторах
  • 3 Особенности схемы, применённые детали
  • 4 Результаты испытаний
  • 5 Рекомендации

↑ Недостатки тиристорных и симисторных схем

От схем тиристорных регуляторов, изготавливаемых ранее мною неоднократно, решил отказаться по многим причинам, не устраивающим меня:
а) трудноустраняемые помехи; б) большой ток управления;
в) полное открывание тиристоров (симисторов) без принятия специальных мер с усложнением схемы;
г) значительное падение напряжения, увеличивающее значение, рассеиваемой прибором мощности;
д) невозможность нормальной работы мощного триака на малых токах.

На самом деле проблему, указанную в пункте «а» можно решить глухой экранировкой и фильтрацией цепей питания, синхронизировать схему управления триаком с нулевым значением сетевой синусоиды, но эти меры неизбежно приведут к ухудшению массогабаритных показателей устройства, к его удорожанию.

Так же невозможно использование симисторной схемы в качестве балласта из-за полного открывания симистора в момент коммутации (без усложнения схемы), что может привести к выходу из строя питаемого через такой балласт устройства.

И, конечно, универсальный регулятор должен нормально работать в широком диапазоне токов нагрузки.

↑ Схема регулятора мощности на полевых транзисторах

Впрочем, как бы там ни было, я решил собрать регулятор на полевых транзисторах (далее ПТ) с ШИ-управлением. В отличие от схем на ПТ с фазоимпульсным управлением, где существует привязка схемы к частоте сетевого напряжения, при ШИ-управлении схемой управления генерируются собственная последовательность импульсов, модулируя сетевую частоту.
Изменением ширины этих импульсов достигается изменение значения выходного напряжения.

Схема регулятора получается достаточно простой, малошумящей и работоспособной при любых значениях тока в нагрузке.
Начну, пожалуй, с эксплуатационных характеристик. До 200 Вт полевые транзисторы практически не греются (для этого обеспечено их полное открывание импульсами схемы управления).
При эксплуатации регулятора с нагрузкой, имеющей большую, чем 200 Вт мощность, на ПТ следует установить радиаторы.
Так, например, при мощности нагрузки 1 кВт, на открытом канале ПТ, имеющем, предположим, сопротивление 0,1 Ом, падение напряжения составит около 0,45 В, а рассеиваемая мощность превысит 2 Вт, что неизбежно вызовет разогрев кристалла транзистора. При длительной работе на мощную нагрузку (от 500 Вт и выше) может потребоваться обдув радиатора. При работе с мощным трансформатором (от UPS — в понижающем включении), вторичная обмотка трансформатора была нагружена 12-вольтовой автомобильной галогенной лампой мощностью 190 Вт.

↑ Особенности схемы, применённые детали

В схеме использованы самые доступные детали. Так, например, полевые транзисторы — от компьютерных БП (напряжения и токи указаны на схеме), но могут быть использованы любые другие с учётом работы на конкретную нагрузку.
При мощности нагрузки до 200 Вт регулятор может иметь очень малые (со спичечный коробок) габариты.

↑ Результаты испытаний

Регулятор был собран на самопальной макетной плате моим другом и был опробован в работе с различными нагрузками:
1) галогенный прожектор (200 Вт);
2) тепловентилятор;
3) светодиодная группа от ТВ матрицы (150 В);
3) электродрель (360 Вт);
4) различные трансформаторы (от адаптеров питания старых модемов до трансформаторов от старых телевизионных приёмников).

Результаты оказались ожидаемыми. А это значит, что связку «регулятор-трансформатор» можно использовать в качестве автотрансформатора и получить на выходе регулируемое от 0 до максимального значения переменное напряжение.

Получилась также очень плавная регулировка светового потока, как галогенных ламп, так и светодиодной группы.

Регулировка оборотов/мощности двигателей (тепловентилятора и электродрели) так же — удалась, несмотря на то, что эта функция не имела для меня особого значения и была исследована ради интереса.

Регулировка мощности 2-киловаттной секции ТЭНов — успешно. Регулятор стабильно работает в широком диапазоне токов (от десятых долей миллиампер) и не имеет выбросов напряжения при коммутации.

↑ Рекомендации

При этом убирается VD1, R1, и один из ПТ, а нагрузка включается между стоком ПТ и плюсом питающего напряжения, который подаётся и на вывод 8 микросхемы таймера.

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

Полезные и проверенные железяки, можно брать

Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.

Сетевой регулятор мощности на MOSFET-транзисторах с фазоимпульсным управлением

В сетевых регуляторах мощности в основном применяют фазоимпульсное управление, когда момент открывания полупроводникового ключа (тиристора, симистора) задерживается относительно момента перехода сетевого напряжения через ноль, а закрывание происходит, когда ток через прибор становится меньше тока удержания. Особенность регулятора мощности, рассмотренного в этой статье, в том, что силовые ключи на MOSFET-транзисторах открываются при переходе сетевого напряжения через ноль, а закрываются после формирования временной задержки 555-м таймером.

С появлением мощных полевых высоковольтных транзисторов с изолированным затвором (MOSFET) появилась возможность разрабатывать схемы регуляторов с применением их в качестве полупроводниковых ключей. Одна из таких конструкций описана в [1]. Но в этой схеме не применяется фазоимпульсное управление.

В конструкции, предложенной в [2], рассмотрен сетевой регулятор на мощном триаке типа ВТ136-600Е с фазоимпульсным управлением. При сопоставлении этих двух схем возникла мысль взять самое лучшее из рассматриваемых конструкций и создать новую на мощных полевых транзисторах с фазоимпульсным управлением на 555-м таймере. В результате была разработана схема, показанная на рис.1.

Схема управления ключами /Т2 и /ТЗ типа IRF840 взята из [2], только 555-й таймер в этой схеме обеспечивает не задержку включения, как в [2], а формирование времени включенного со­стояния полупроводниковых ключей VТ2 и VТЗ. Длительность включённого состояния транзисто­ров можно определить по формуле:

Диоды VD7 и VD8 — это двухсторонний диодный ограничитель напряжения на затворах полевых транзисторов VT2, VТЗ. Питание таймера DА2 ор­ганизованно так, как предложено в статье [3], с по­мощью ограничителя на стабилитроне VD10 и ре­зисторах R12, R1З и выпрямителя VD9, С5.

Конструкция и детали

В предлагаемой схеме необходимо использо­вать заведомо исправные радиоэлементы. По­стоянные резисторы типа МЛТ, не менее указанной на схеме мощностью. Переменный резистор типа СПЗ-4аМ. Элементы, обведенные на схеме пунк­тирной линией, относятся к схеме формирования импульса при переходе сетевого напряжения че­рез ноль. Схема выполнена на SMD-элементах ти­поразмера 1206, исключая оптрон DA1 и диоды мо­ста VD1-VD4, но вместо КД102Б в этих позициях можно использовать SMD-диоды типа GS1K.

Детали формирования импульса при переходе сетевого напряжения через ноль установлены на плате из одностороннего фольгированного стекло­текстолита размерами 36×36 мм (фото 1). Оптрон запаян в отверстия с обратной стороны этой платы.

Чертеж печатной платы формирователя и рас­положение деталей на ней показано на рис.2.

Остальные элементы, исключая мощные транзи­сторы VТ2, VТЗ и элементы R14, НL1,VD11, разме­щены на второй плате из одностороннего фольги­рованного стеклотекстолита размерами 66×36 мм (фото 2).

Чертеж этой платы показан на рис.3, а расположение деталей на ней — на рис.4.

Конденсаторы С2 и СЗ типа К73-17 или К73-9. Электролитический конденсатор С5 импортный, например, фирмы НIТАNО. Диоды VD7, VD8 мож­но заменить отечественными типа КД522Б. Светодиод может быть любого цвета свечения, как им­портный, так и отечественный. Он устанавливается в отверстие на лицевой панели конструкции.

Полевые транзисторы можно применить типа КП707В или иные, импортные, с характеристика­ми, соответствующими применяемой нагрузке. Элементы R14 и VD11 монтируются непосред­ственно на выводах розетки устройства.

Внутри корпуса установлена общая плата из стеклотекстолита размерами 80×110 мм. На пла­те имеются отверстия для крепления радиатора. Радиатор использован от устройства регулировки температуры РТ-3. Размеры радиатора 70×40 мм. Радиатор имеет 8 ребер высотой 20 мм. На ради­аторе через изоляционные прокладки из слюды закреплены транзисторы VТ2, VТЗ. Выводы тран­зисторов соединены с платой (фото 3) проводом МГТФ. Силовые цепи выполнены двойным прово­дом этого типа. Плата формирования импульса при переходе сети через ноль смонтирована с обрат­ной стороны общей платы, напротив радиатора. Плата управления транзисторами установлена на втулки над переменным резистором R8. Монтаж внутри корпуса также выполнен проводом МГТФ. Вся конструкция расположена в корпусе устрой­ства регулировки температуры РТ-3.

Налаживание

При наличии осциллографа, контролируя на­пряжение на выводе 3 таймера, необходимо про­верить длительность импульса, при вращении руч­ки резистора R8. Длительность должна меняться в пределах от 2 мс до 9,8 мс, но ни в коем случае она не должна превышать 10 мс, что может нарушить правильность запуска схемы. Времязадающие ре­зисторы R8, R9 и конденсаторы С2, СЗ имеют раз­брос параметров. Поэтому при налаживании воз­никнет необходимость подбора R9, С2 и СЗ.

Все пайки и замены элементов необходимо производить только при извлеченной вилки сете­вого шнура из розетки бытовой сети. В противном случае, можно получить поражение электрическим током, так как элементы конструкции находятся под потенциалом сети.

При отсутствии осциллографа настрой­ку схемы можно провести, включив вместо нагрузки лампу накаливания мощностью 40… 100 Вт, контролируя накал нити нака­ла. При минимальном напряжении нить на­кала светит еле заметным темно-красным цветом. При полностью выведенной ручке регуляторе вправо лампа накаливания должна светить в полный накал. Впрочем, при желании, можно сузить диапазон ре­гулировки. Работа этого регулятора прове­рялась совместно с электроплиткой мощ­ностью 1 кВт.

Читайте также  Компания microchip представила новое семейство 8-битных микроконтроллеров pic16(l)f161x

Литература

  1. Белоусов О. Регулятор напряжения на МОSFЕТ-транзисторах // Электрик. — 2012. -№12-С.64-66.
  2. Белоусов О. Сетевой регулятор напряжения на 555-м таймере // Радиоаматор. — 2013. — №5 — С.26-28.
  3. Калашник В. Мощный коммутатор с опторазвязкой // Электрик. — 2013. — №5 — С.51, 52.

Автор: Олег Белоусов, г. Черкассы

Фазоимпульсный регулятор на полевом транзисторе

НЕСКОЛЬКО ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ СХЕМ РЕГУЛЯТОРОВ МОЩНОСТИ

РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ НА СИМИСТОРЕ

Особенностями предлагаемого устройства являются использование D — триггера для построения генератора, синхронизированного с сетевым напряжением, и способ управления симистором с помощью одиночного импульса, длительность которого регулируется а втоматически. В отличие от других способов импульсного управления симистором, указанный способ некритичен к наличию в нагрузке индуктивной сос тавляющей. Импульсы генератора следуют с периодом приблизительно 1,3 с .
Питание микросхемы DD 1 производится током , протекающим через защитный диод , находящийся внутри микросхемы между ее выводами 3 и 14. Он течет , когда напряжение на этом выводе , соединенном с сетью через резистор R 4 и диод VD 5, превышает на пряжение стабилизации стабилитрона VD 4.

К. ГАВРИЛОВ, Радио, 2011, №2, с. 41

ДВУХКАНАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Регулятор содержит два независимых канала и позволяет поддерживать требуемую температуру для различных нагру зок : температуры жала паяльника , электроутюга , электрообогревателя , электроплиты и др . Глубина регулирования составляет 5. 95% мощности питающей сети. Схема регулятора питается выпрямленным напряжением 9. 11 В с трансформаторной развязкой от сети 220 В с малым током потребления .

В.Г. Никитенко, О.В. Никитенко, Радiоаматор, 2011, №4, с . 35

СИМИСТОРНЫЙ РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ

Особенностью этого симисторного регулятора является то , что число подаваемых на нагрузку полупериодов сетевого на пряжения при любом положении органа управления оказывается четным . В результате, не образуется постоянная составляющая потребляемого тока и , следовательно , отсутствует подмагничивание магнитопроводов подклю ченных к регулятору трансформа торов и электродвигателей . Мощность р егулируется изменением числа периодов переменного на пряжения , приложенного к нагруз ке за определенный интервал времени . Регулятор предназначен для ре гулирования мощности приборов , обладающих значительной инерци ей ( нагревателей и т . п .).
Для регу лирован ия яркости освещения он не пригоден , т . к . лампы будут сильно мигать .

В . КАЛАШНИК , Н . ЧЕРЕМИСИНОВА , В . ЧЕРНИКОВ , Радиомир, 2011, № 5 , с. 17 — 18

БЕСПОМЕХОВЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Большинство регуляторов напряжения (мощности) выполнено на тиристорах по схеме с фазоимпульсным управлением. Как известно, подобные устройства создают заметный уровень радиопомех. Предлагаемый регулятор свободен от этого недостатка. Особенность предлагаемого регулятора — управление амплитудой переменного напряжения, при котором не искажается форма выходного сигнала, в отличие от фазоимпульсного управления.
Регулирующий элемент — мощный транзистор VT1 в диагонали диодного моста VD1-VD4, включенного последовательно с нагрузкой. Основной недостаток устройства — его низкий КПД. Когда транзистор закрыт, ток через выпрямитель и нагрузку не проходит. Если на базу транзистора подать напряжение управления, он открывается, через его участок коллектор—эмиттер, диодный мост и нагрузку начинает проходить ток. Напряжение на выходе регулятора (на нагрузке) увеличивается. Когда транзистор открыт и находится в режиме насыщения, к нагрузке приложено практически все сетевое (входное) напряжение. Управляющий сигнал формирует маломощный блок питания, собранный на трансформаторе Т1, выпрямителе VD5 и сглаживающем конденсаторе С1.
Переменным резистором R1 регулируют ток базы транзистора, а следовательно, и амплитуду выходного напряжения. При перемещении движка переменного резистора в верхнее по схеме положение напряжение на выходе уменьшается, в нижнее — увеличивается. Резистор R2 ограничивает максимальное значение тока управления. Диод VD6 защищает узел управления при пробое коллекторного перехода транзистора. Регулятор напряжения смонтирован на плате из фольгиро- ванного стеклотекстолита толщиной 2,5 мм. Транзистор VT1 следует установить на теплоотвод площадью не менее 200 см2. При необходимости диоды VD1-VD4 заменяют более мощными, например Д245А, и также размещают на теплоотводе.

Если устройство собрано без ошибок, оно начинает работать сразу и практически не требует налаживания. Необходимо лишь подобрать резистор R2.
С регулирующим транзистором КТ840Б мощность нагрузки не должна превышать 60 Вт . Его можно заменить приборами: КТ812Б, КТ824А, КТ824Б, КТ828А, КТ828Б с допустимой рассеиваемой мощностью 50 Вт.; КТ856А -75 Вт.; КТ834А, КТ834Б — 100 Вт.; КТ847А-125 Вт. Мощность нагрузки допустимо увеличить, если регулирующие транзисторы одного типа включить параллельно: коллекторы и эмиттеры соединить между собой, а базы через отдельные диоды и резисторы подключить к движку переменного резистора.
В устройстве применим малогабаритный трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 5. 8 В. Выпрямительный блок КЦ405Е можно заменить любым другим или собрать из отдельных диодов с допустимым прямым током не менее необходимого тока базы регулирующего транзистора. Эти же требования относятся и к диоду VD6. Конденсатор С1 — оксидный, например, К50-6, К50-16 и т. д., на номинальное напряжение не менее 15 В. Переменный резистор R1 — любой с номинальной мощностью рассеяния 2 Вт. При монтаже и налаживании устройства следует соблюдать меры предосторожности: элементы регулятора находятся под напряжением сети. Примечание: Для уменьшения искажения синусоидальной формы выходного напряжения попробуйте исключить конденсатор С1. А. Чекаров

Регулятор напряжения на MOSFET — транзисторах ( IRF540, IRF840 )

Олег Белоусов , Электрик , 201 2 , № 12 , с. 64 — 66

Так как физический принцип работы полевого транзистора с изолированным затвором отличается от работы тиристора и симмистора , то его в течение периода сетевого напряжения можно многократно включать и выключать . Частота коммутации мощных транзисторов в данной схеме выбрана 1 к Гц . Достоинством этой схемы является простота и возможность изменять скважность импульсов , мало изменяя при этом частоту повторения импульсов .

В авторской конструкции получены следующие длительности импульсов : 0,08 мс , при периоде следования 1 мс и 0,8 мс при периоде следования 0,9 мс , в зависимости от положения движка резистора R2.
Отключить напряжение на нагрузке можно , замкнув выключатель S 1, при этом на затворах MOSFET — транзисторов устанавливается напряжение , близкое к напряжению на 7 выводе микросхем ы . При разомкнутом тумблере напряжение на нагрузке в авторском экземпляре устройства можно было изменять рези стором R 2 в пределах 18. 214 В ( измерено прибором типа TES 2712).
Принципиальная схема подобного регулятора показан на рисунке ниже. В регуляторе использется отечественная микросхема К561ЛН2 на двух элементах которой собран генератор с регулируемой суважностью, а четыре эелемента используюся как усилители тока.

Для исключения помех по сети 220 послеловательно нагрузке рекомендуется подключить дроссель намотанный на ферритовом кольце диаметром 20. 30 мм до заполнения проводом 1 мм.

Генератор тока нагрузки на биполярных транзисторах ( КТ817 , 2SC3987 )

Бутов А . Л . , Радиоконструктор, 201 2 , № 7 , с. 11 — 12

Для проверки работоспособности и настройки источников питания удобно использовать имитатор нагрузки в виде регулируемого генератора тока . С помощью такого устройства можно не только быстро настроить блок питания , стабилизатор напряжения , но и, например , использовать его как генератор стабильного тока для зарядки , разрядки аккумуля торных батарей , устройств электролиза , для электрохимического травления печатных плат , как стабилизатор тока питания электроламп , для «мягкого» пуска коллекторных электродвигателей .
Устройство является двухполюсником , не требует дополнитель ного источника питания и может включаться в разрыв цепи питания различных устройств и исполнительных механизмов .
Диапазон регулировки тока от 0. 0 , 16 до 3 А , максимальная потребляемая ( рассеиваемая ) мощность 40 Вт , диапазон питающих напряжений 3. 30 В постоянного тока . Ток потребления регулируется переменным резистором R 6. Чем левее по схеме движок резистора R6, тем больший ток потребляет устрой ство . При разомкнутых контактах переключателя SA 1 резистором R6 можно установить ток потребления от 0,16 до 0,8 А . При замкнутых контактах этого переключателя ток регулируется в интервале 0,7. 3 А .


Принципиальная схема генератора тока


Чертеж печатной платы генератора тока

Имитатор автомобильного аккумулятора ( КТ827 )

В . МЕЛЬНИЧУК , Радиомир, 201 2 , № 1 2 , с. 7 — 8

При переделке компьютерных импульсных блоков питания ( ИБП ) подзарядные устройства ( ЗУ ) для автомобильных аккумуляторов готовые изделия в процессе наладки необходимо чем — то нагружать . Поэтому я решил изготовить аналог мощного стабилитрона с регулируемым напряжением стабилизации , схем а которого показана на рис . 1 . Резистором R 6 можно регулировать напряжение стабилизации от 6 до 16 В . Всего было сделано два таких устройства . В первом варианте в качестве транзис торов VT 1 и VT 2 применены КТ 803.
Внутреннее сопротивление такого стабилитрона оказалось слишком велико . Так , при токе 2 А напряжение стабилизации составило 12 В , а при 8 А — 16 В . Во втором варианте использованы составные транзисторы КТ827. Здесь при токе 2 А напряжение стабилизации составило 12 В , а при 10 А — 12,4 В .

Однако при регулировке более мощных потребителей, например электрокотлов симисторные регуляторы мощности становятся не пригодными — уж слишком большую помеху по сети они будут создавать. Для решения этой проблемы лучше использовать регуляторы с бОльшим периодом режимов ВКЛ-ВЫКЛ, что однозначно исключает возникновение помех. Один из вариантов схемы приведен ТУТ.

Читайте также  Dds-генератор синусоидального сигнала

Фазоимпульсный регулятор на полевом транзисторе

Зачем он нужен

Колебания температуры жала паяльного устройства могут быть объяснены следующими объективными причинами:

  • нестабильность входного питающего напряжения;
  • большие тепловые потери при пайке объёмных (массивных) деталей и проводников;
  • значительные колебания температуры окружающей среды.

Для компенсации воздействия этих факторов промышленностью освоен выпуск ряда устройств, имеющих специальный диммер для паяльника, обеспечивающий поддержание температуры жала в заданных пределах.

Однако при желании сэкономить на обустройстве домашней паяльной станции регулятор мощности вполне может быть изготовлен своими руками. Для этого потребуется знание основ электроники и предельная внимательность при изучении приводимых ниже инструкций.

Принцип работы контролера паяльной станции


Известно множество схем самодельных регуляторов нагрева паяльника, входящих в состав эксплуатируемой в домашних условиях станции. Но все они работают по одному и тому же принципу, заключающемуся в управлении величиной мощности, отдаваемой в нагрузку.
Распространённые варианты самодельных электронных регуляторов могут отличаться по следующим признакам:

  • вид электронной схемы;
  • элемент, используемый для изменения отдаваемой в нагрузку мощности;
  • количество ступеней регулировки и другие параметры.

Независимо от варианта исполнения любой самодельный контроллер паяльной станции представляет собой обычный электронный коммутатор, ограничивающий или увеличивающий полезную мощность в нагревательной спирали нагрузки.

Вследствие этого основным элементом регулятора в составе станции или вне её является мощный питающий узел, обеспечивающий возможность варьирования температуры жала в строго заданных пределах.

Образец классической подставки под паяльник со встроенным в неё регулируемым модулем питания приводится на фото.

Самостоятельное изготовление

На сегодня возможно установить простые регуляторы на электрические приборы своими руками, если имеется необходимый инструмент и схемы. Существует несколько возможных вариантов таких схем. К одной из схем можно отнести bt136 600e. Она идеально подходит, например, для регулировки степени нагрева паяльника.

Варианты схем

Паяльник можно оборудовать устройством для регулировки мощности до 90 Вт. Для этого необходимо всего лишь несколько деталей. Именно благодаря такому устройству можно изменять не только степень нагрева жала паяльника, но и уровень свечения настольной лампы, скорость вращения вентилятора для многих других приборов, которые требуют регулировки.
Такой регулятор можно собрать на основе многих симисторов, к примеру, ВТА 16600. Но идеальным вариантом будет использование устройства bt136 600e. Симистор этого типа лучше подходит для регулировки мощности жала паяльника.

С другой стороны, если имеется минимальный опыт работы с микросхемами, то можно вмонтировать такую лампу в схему регулятора мощности на симисторе типа bt136 600e. Главное, правильно выбрать неоновую лампу. От правильного выбора такого устройства будет зависеть качество работы регулятора, его функциональные возможности и многое другое. Она должна иметь минимальные показатели напряжения.

От этого показателя непосредственно зависит плавность регулировки степени нагрева жала паяльника или скорости вентилятора. При монтаже стартера в светильник неоновую лампу можно не применять. Хотя функциональность устройства от этого уменьшается, поскольку показатель напряжения (мощности) прибора при работе не будет виден.

  • Как сделать регулятор мощности на симисторе своими руками

В схемах регулятора для паяльника нет ничего сложного. Для создания диодного моста используются диоды D226. К нему в обязательном порядке следует монтировать тиристор KY202H. Он имеет личную цепь управления. Если диапазон регулировки мощности устройства должен быть довольно большим, то применяются схемы с дополнительной установкой элемента логики — счётчика K561NE8. Регулировать мощность здесь также будет тиристор.
После установки диодного моста, согласно схеме следует обычный параметрический стабилизатор. Он будет включать подачу электричества на микросхему

Также важно правильно подобрать мощность и количество диодов. Они должны соответствовать желаемому диапазону регулировки

Существует и другой вариант схемы для регулировки мощности паяльника. Она очень проста, никаких дорогостоящих и дефицитных деталей в ней нет. Предварительно установив светодиод, можно регулировать включённое/выключенное состояние.

Возможное допустимое напряжение на входе должно равняться от 120 до 210 вольт. Для любых приборов такого типа можно использовать индикатор напряжения. Такое устройство можно найти в старом магнитофоне и использовать его для личных целей. Для усовершенствования прибора можно использовать светодиод или любые другие комплектующие такого типа. Он будет подсвечивать шкалу напряжения устройства, а также включённое или выключенное состояние. Это позволит значительно увеличить его функциональность.

Сборка устройства

При сборке симисторного или тиристорного регулятора мощности своими руками следует позаботиться о качественном корпусе для устройства. Лучшим вариантом будет использование пластика, поскольку его легко согнуть, обрезать, склеить и в целом обрабатывать. Таким образом, нужно из пластика вырезать заготовки, зачистить и обработать края, после чего склеить вместе в форме коробки под устройство. В коробке монтируется сделанный регулятор. После того как прибор собран, его необходимо предварительно проверить на правильность схемы и на работоспособность перед эксплуатацией.
Для того чтобы совершить такую проверку, можно использовать обычный паяльник. В качестве альтернативы применяется мультиметр. Приборы просто нужно подключить к выходу самой регулировочной схемы и вращать ручку регулятора. Если в схеме предусмотрена проверочная лампочка, то при регулировке яркость её свечения должна изменяться.


Паяльник с регулировкой температуры

Преобразователи на управляемых диодах

Каждый из возможных вариантов исполнения устройств отличается своей схемой и регулирующим элементом. Существуют схему регуляторов мощности на тиристорах, симисторах и другие варианты.

Тиристорные устройства

По своему схемному решению большинство известных блоков регулировки изготавливаются по тиристорной схеме с управлением от специально формируемого для этих целей напряжения.

Двухрежимная схема регулятора на тиристоре низкой мощности приводится на фото.

Посредством такого прибора удаётся управлять паяльниками, мощность которых не превышает 40 Ватт. Несмотря на небольшие габариты и отсутствие вентиляционного модуля преобразователь практически не греется при любом допустимом режиме работы.

Такое устройство может работать в двух режимах, один из которых соответствует состоянию ожидания. В этой ситуации ручка варьируемого по величине резистора R4 установлена в крайне правое по схеме положение, а тиристор VS2 полностью закрыт.

Питание поступает на паяльник через цепочку с диодом VD4, на котором величина напряжения снижается примерно до 110 Вольт.

Во втором режиме работы регулятор напряжения (R4) выводится из крайне правой позиции; причём в среднем его положении тиристор VS2 немного приоткрывается и начинает пропускать переменный ток.

Переход в это состояние сопровождается зажиганием индикатора VD6, срабатывающего при выходном питающем напряжении порядка 150 Вольт.

Путём дальнейшего вращения ручки регулятора R4 можно будет плавно увеличивать мощность на выходе, поднимая его выходной уровень до максимальной величины (220 Вольт).

Симисторные преобразователи

Ещё один способ организации управления паяльником предполагает применение электронной схемы, построенной на симисторе и также рассчитанной на нагрузку небольшой мощности.

Эта схема работает по принципу снижения эффективного значения напряжения на полупроводниковом выпрямителе, к которому подключается полезная нагрузка (паяльник).

Состояние регулировочного симистора зависит от положения «движка» переменного резистора R1, меняющего потенциал на его управляющем входе. При полностью открытом полупроводниковом приборе поступающая в паяльник мощность снижается примерно в два раза.

Простейший вариант управления


Самый простой регулятор напряжения, являющийся «усечённым» вариантом двух рассмотренных выше схем, предполагает механическое управление мощностью в паяльнике.
Такой регулятор мощности востребован в условиях, когда предполагаются длительные перерывы в работе и не имеет смысла держать паяльник всё время включённым.

В разомкнутом положении выключателя на него поступает небольшое по амплитуде напряжение (примерно 110 Вольт), обеспечивающее невысокую температуру нагрева жала.

Для приведения устройства в рабочее состояние достаточно включить тумблер S1, после чего наконечник паяльника быстро нагревается до требуемой температуры, и можно будет продолжить пайку.

Такой терморегулятор для паяльника позволяет в промежутках между пайками снижать температуру жала до минимального значения. Эта возможность обеспечивает замедление окислительных процессов в материале наконечника и заметно продлевает срок его эксплуатации.

Ценовые категории

Сегодня на рынке имеется множество современных производителей, которые предлагают разные по качеству и цене товары. Нужно тщательно выбирать приспособление в зависимости от того, какой результат нужно получить.

Среди множества предложений обращать внимание необходимо на такие характеристики:

  1. Мощность приспособления. Чем она будет выше, тем и стоимость прибора будет больше.
  2. Сложность самой схемы. В самых простых схемах цена устройства будет зависеть от самих симисторов и ограничиваться их стоимостью. В более сложных схемах с микроконтроллером стоимость в несколько раз увеличивается. Хотя они и дают более высокие возможности, но и цена соответственно возрастает.
  3. Марка производителя. От этого параметра цена в некоторых случаях может возрастать в два раза. Но можно найти менее раскрученный бренд намного дешевле, а по своим показателям устройство будет ничем не хуже.

Таким образом, собрать тиристорный или симисторный регулятор мощности не составит особого труда даже для начинающих мастеров. Более сложной задачей будет усвоение правил его эксплуатации. Очень важным остаётся то, чтобы все вышеуказанные правила и инструкции по сборке учитывались. Это позволит сделать более качественное приспособление, которое будет бесперебойно и эффективно работать, а также приносить пользу своему владельцу.