С. СЕМИХАТСКИЙ, г. Ейск Краснодарского края
Обычно в фазоимпульсных регуляторах мощности момент открывания тринистора изменяют, регулируя постоянную времени зарядки конденсатора. В описываемом ниже устройстве управление происходит путем изменения порогов срабатывания компараторов таймера КР1006ВИ1 при постоянной скорости зарядки конденсатора.
Принципиальная схема регулятора мощности на напряжение сети 220 В показана на рис. 1
Стабилитрон VD2 с резистором R8 образуют ограничитель напряжения сети на уровне 5,6 В, резисторы R1, R2 и конденсатор С1 — времязадающую цепь таймера DA1. Переменный резистор R4 позволяет изменять порог срабатывания компаратора высокого уровня таймера DA1 и таким образом, регулировать мощность на нагрузке.
Таймер DA1 включен по схеме мультивибратора и в течение полупериода напряжения сети, пока на него поступает напряжение питания, формирует пачку импульсов отрицательной полярности, длительность которых определена скоростью разрядки конденсатора С1 через внутренний выходной транзистор таймера и резистор R1.
т, =0.7-R1-C1 10 мкс.
С коллектора транзистора VT1 на управляющий переход тринистора VS1 приходят положительные импульсы.
В начале полупериода, когда сетевое напряжение начинает увеличиваться от нуля, конденсатор С1 разряжен, напряжение порога срабатывания компаратора высокого уровня при верхнем по схеме положении движка резистора R4 равно 5,1 В. на выходе таймера (на выводе 3) высокий уровень напряжения (около 5,1 В) транзистор VT1 и тринистор VS1 закрыты, мост из диодов VD3—VD6 напряжение сети на нагрузку не пропускает.
Примерно через 57 мкс напряжение сети достигает значения 5.6 В Постоянная времени зарядки конденсатора С1 равна:
?зэр = (R1 + R2)C1 -3.6 мс.
С такой постоянной времени конденсатор С1 зарядится до напряжения порога срабатывания компаратора высокого уровня (5,1 В) за 9,9 мс. При этом напряжение на выходах таймера уменьшится до нуля и конденсатор С1 начнет разряжаться до напряжения порога срабатывания компаратора низкого уровня (приблизительно 2,5 В) Транзистор VT1 откроется, и на управляющем электроде тринистора VS1 будет открывающее его напряжение амплитудой 5 В в течение примерно 100 мкс.
Так как напряжение на стабилитроне VD2 с момента t=9,9 мс начинает уменьшаться, то уменьшается и порог срабатывания компаратора низкого уровня, поэтому конденсатор С1 разрядится до нуля Далее циклы зарядки—разрядки конденсатора будут повторяться в каждом полупериоде.
Тринистор открывается, но напряжение в сети и ток через нагрузку к этому моменту уже недостаточны для удержания его открытым. Поэтому мощность в нагрузку практически не поступает.
Если теперь уменьшить резистором R4 порог срабатывания компаратора высокого уровня, например, до 4 В. конденсатор С1 зарядится до этого уровня за время около 5 мс. а потом напряжение на нем будет колебаться между значениями 4 В и 2 В с периодом
T = 0,7(2R1 +R2)C1 =2.5мс.
Соответственно таймер сформирует в пределах полупериода напряжения сети пачку импульсов длительностью каждый 10 мкс, начиная с середины полупериода Первый же импульс пачки откроет тринистор VS1, и в нагрузку поступит половина полупериода напряжения сети Остальные импульсы пачки на работу регулятора мощности не окажут никакого влияния. Если по какой-либо причине тринистор не открылся первым импульсом пачки, его откроет второй импульс или последующие. Тринистор закроется в конце полупериода, когда напряжение на нем уменьшится до нуля. Формирование импульсов будет продолжаться до тех пор, пока не начнут уменьшаться напряжение питания таймера и порог срабатывания компаратора низкого уровня и пока конденсатор С1 не разрядится до нуля.
Максимальная мощность будет поступать к нагрузке при пороговом напряжении около 0,4 В (при меньшем таймер начинает работать неустойчиво), конденсатор С1 зарядится до этого значения за время около 0,3 мс, за которое напряжение сети достигнет примерно 29 В.
Все детали регулятора, кроме переменного резистора R4, смонтированы на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм. Чертеж платы представлен на рис. 2.
Транзистор VT1 — любой из серий КТ361, КТ3107, а диод VD1 — из серий КД503, КД521 Переменный резистор R4 — СПЗ-9а (или СП4-1а) с функциональной
зависимостью Б для обеспечения плавности регулирования при малых значениях мощности в нагрузке.
Для оценки мощности, подводимой к нагрузке, следует под ручкой переменного резистора R4 разместить круговую шкалу, проградуированную в процентах от максимальной мощности, а на ручке укрепить стрелку—указатель. О том, как градуировать шкалу, можно прочитать в статье М. Озолина "Регулятор температуры жала паяльника" в "Радио", 2010, № 4, с. 30, 31.
Радио 2010, № 12
