קטגוריות: מאמרים מוצגים » אלקטרוניקה מעשית
מספר צפיות: 205242
הערות לכתבה: 8
רגולטורי כוח של תיריסטור
בקרי כוח ת'וריסטור הם אחד מתכנוני הרדיו החובבניים הנפוצים ביותר, וזה לא מפתיע. אחרי הכל, כל מי שאי פעם השתמש ברזל ההלחמה הרגיל 25 - 40 וואט, יכולתו להתחמם יתר על המידה ידועה אפילו מאוד. המגהץ מתחיל לעשן ולשמוע, ואז, די מהר, העוקץ המשומר שורף החוצה, הופך להיות שחור. הלחמה עם מגהץ כזה היא כבר בלתי אפשרית לחלוטין.
וכאן רגולטור הכוח ניצל לעזרתכם בעזרתו תוכלו לקבוע את הטמפרטורה להלחמה די מדויקת. זה צריך להיות מונחה על ידי העובדה שכאשר מגהץ נוגע בחתיכת רוזין הוא מעשן היטב, כך, בינוני, בלי לחשוש ולהתיז, לא בצורה נמרצת במיוחד. כדאי להתמקד בעובדה שההלחמה היא קווי מתאר, מבריקה.
כמובן תחנות הלחמה מודרניות הם מצוידים במגהצי הלחמה מיוצבים תרמית, תצוגה דיגיטלית וטמפרטורת חימום מתכווננת, אך הם יקרים מדי בהשוואה למגהץ הלחמה קונבנציונאלי. לכן, עם נפחים לא מבוטלים של עבודות הלחמה, אפשר בהחלט לעשות עם ברזל הלחמה קונבנציונאלי עם ווסת כוח טיריסטור. יחד עם זאת, איכות ההלחמה, שאולי לא תהיה מייד, תתגלה כמצויינת, מושגת על ידי תרגול.
תחום נוסף ליישום רגולטורים של תיריסטור הוא בקרת בהירות. רגולטורים כאלה נמכרים בחנויות חשמל בצורה של מתגי קיר קונבנציונליים עם ידית סיבוב. אבל כאן המארב נמצא בהמתנה לקונה: מנורות חיסכון באנרגיה מודרניות (המכונה לעתים קרובות בספרות מנורות פלורסנט קומפקטיות (CFLs)) הם פשוט לא רוצים לעבוד עם רגולטורים כאלה.
אותה אפשרות בלתי צפויה תתברר במקרה של ויסות הבהירות של מנורות LED. ובכן, הם לא מיועדים לעבודה כזו וזהו: גשר המיישר עם קבל אלקטרוליטי הממוקם בתוך ה- CFL פשוט לא יאפשר לת'יסטור לעבוד. לכן ניתן ליצור "אור לילה" מתכוונן עם ווסת כזה רק באמצעות מנורת ליבון.
עם זאת, כאן עליכם לזכור שנאים אלקטרונייםתוכנן להפעלת מנורות הלוגן, ובעיצובים רדיו חובבים למגוון מטרות. בשנאים אלה, אחרי גשר המיישר, מסיבה כלשהי, ככל הנראה על מנת לחסוך, או פשוט כדי לצמצם את הגודל, אינו מותקן קבל אלקטרוליטי. זה "חיסכון" זה שמאפשר לך להתאים את בהירות המנורות באמצעות רגולטורים תיריסטור.
אם תאמצו את דמיונכם, תוכלו עדיין למצוא תחומים רבים נוספים בהם נדרש שימוש בווסת תיריסטור. אחד התחומים הללו הוא ויסות המהפכות של כלי חשמל: מקדחות, מטחנות, מברגים, פטישים סיבוביים וכו '. וכו ' באופן טבעי, הרגולטורים התיריסטורים ממוקמים בתוך מכשירים המונעים על ידי מתח AC.צפו -סוגים וסידור המהפכות של מהירות מנוע אספן.
כל רגולטור כזה מובנה בתוך כפתור הבקרה והוא קופסא קטנה המוכנסת לידית המקדחה. מידת לחיצה על הכפתור קובעת את תדירות סיבוב המחסנית. במקרה של כישלון התיבה כולה משתנה מייד: לכל הפשטות הנראית לעין של העיצוב, ווסת כזה אינו מתאים לחלוטין לתיקון.
במקרה של כלים הפועלים על זרם ישר ממצברים, בקרת החשמל מתבצעת באמצעות טרנזיסטורים מוספט שיטת אפנון רוחב הדופק. תדר ה- PWM מגיע לכמה קילוהרץ, כך שדרך גוף המברג ניתן לשמוע חריקת תדרים גבוהה. מנוע חריק זה מתפתל.
אך במאמר זה, רק בקרי כוח טיריסטור ייחשבו.לכן, לפני שאתה שוקל את מעגל הרגולטור, עליך לזכור איך הוא עובד תיריסטור.
כדי לא לסבך את הסיפור, לא נשקול את התיריסטור בצורה של מבנה ארבע שכבות p-n-p-n, נשרטט מאפיין מתח זרם, אלא פשוט נתאר במילים כיצד הוא עובד, התיריסטור. ראשית, במעגל זרם ישר, אם כי כמעט ולא משתמשים בתיריסטורים במעגלים אלה. אחרי הכל, כיבוי התייריסטור שעובד על זרם ישר הוא די קשה. זה אותו דבר כמו עצירת הסוס.
אף על פי כן, זרמים גבוהים ומתחים גבוהים של תיריסטורים מושכים מפתחים של ציוד, DC ככל הנראה, ציוד DC חזק למדי. כדי לכבות את התיריסטורים, אתה צריך ללכת לסיבוכים שונים של המעגלים, טריקים, אבל באופן כללי התוצאות חיוביות.
איור התייריסטור בתרשימי המעגל מוצג באיור 1.
איור 1. תיריסטור
קל לראות שבייעודו על המעגלים, התיריסטור דומה מאוד דיודה רגילה. אם אתה מסתכל, אז זה, הת'יסטוריסט, גם הוא בעל מוליכות חד-צדדית, ולכן הוא יכול ליישר זרם חילופי. אך הוא יעשה זאת רק אם יופעל מתח חיובי על אלקטרודת השליטה ביחס לקתודה, כפי שמוצג באיור 2. על פי המינוחים הישנים, התיריסטור נקרא לעיתים דיודה מבוקרת. כל עוד דופק הבקרה אינו מופעל, התיריסטור סגור לכל כיוון.
איור 2
כיצד להדליק את הנורית
הכל מאוד פשוט כאן. למקור מתח DC 9V (ניתן להשתמש בסוללה "Krona") דרך ה- Hyr1 המחובר Vsx המחובר עם נגן R3 המגביל. בעזרת כפתור SB1 ניתן להפעיל את המתח מהמחלק R1, R2 על אלקטרודת הבקרה של התיריסטור ואז התיריסטור ייפתח, הנורית מתחילה להאיר.
אם כעת תשחרר את הכפתור, הפסיק להחזיק אותו לחוץ, אז הנורית צריכה להמשיך להידלק. לחיצה כה קצרה על הכפתור יכולה להיקרא דחף. לחיצה חוזרת ואף על לחיצה חוזרת על כפתור זה לא תשנה דבר: הנורית לא תכבה, אך היא לא תזרח בהירה יותר או עמומה יותר.
לחוץ - שוחרר והתייריסטור נשאר פתוח. יתר על כן, מצב זה יציב: התיריסטור יהיה פתוח עד שהשפעות חיצוניות יסירו אותו ממצב זה. התנהגות זו של המעגל מצביעה על מצבו הטוב של התיריסטור, התאמתו לעבודה במכשיר המתפתח או בתיקון.
הערה קטנה
אך חריגים לכלל זה מתרחשים לעיתים קרובות: הכפתור נלחץ, הנורית נדלקת וכאשר הכפתור משתחרר, הוא כבה, כאילו דבר לא קרה. ומה המלכוד, מה עשית לא בסדר? אולי לחצו על הכפתור לא מספיק זמן או לא בצורה קנאית במיוחד? לא, הכל נעשה בצורה מצפונית למדי. זה רק שהזרם דרך הנורית התגלה כפחות מהזרם המחזיק של התיריסטור.
כדי שהניסוי המתואר יצליח, אתה רק צריך להחליף את הנורה במנורת ליבון, ואז הזרם יהפוך ליותר, או לבחור תיריסטור עם זרם אחיזה נמוך יותר. לפרמטר זה עבור תיריסטורים יש פיזור משמעותי, לעיתים אפילו יש צורך לבחור תיריסטור למעגל ספציפי. יתר על כן, מותג אחד, עם אות אחת ומתיבה אחת. טיריסטורים מיובאים, שהעדיפו לאחרונה, טובים במעט עם הזרם הזה: קל יותר לקנות והפרמטרים טובים יותר.
כיצד לסגור תיריסטור
אין איתותים שנשלחים לאלקטרודת הבקרה לא יכולים לסגור את התיריסטור ולכבות את הנורית: אלקטרודת הבקרה יכולה להדליק רק את התיריסטור. ישנם, כמובן, תיריסטורים הניתנים לנעילה, אך מטרתם שונה במקצת מבקרי כוח בנאלים או מתגים פשוטים. ניתן לכבות תיריסטור קונבנציונאלי רק על ידי הפרעה של הזרם דרך קטע האנודה-קתודה.
ניתן לעשות זאת לפחות בשלושה דרכים. ראשית, נתק בטיפשות את כל המעגל מהסוללה. נזכר באיור 2. באופן טבעי, נורית הנורית תכבה.אך כאשר הוא מחובר מחדש, הוא לא ייפתח מעצמו, מכיוון שהתייריסטור נשאר סגור. תנאי זה הוא גם בר-קיימא. וכדי להוציא אותו ממצב זה, להדליק את האור, רק לחיצה על כפתור ה- SB1 תעזור.
הדרך השנייה להפריע את הזרם דרך התיריסטור היא פשוט לקחת ולקצר את מסופי הקתודה והאנודה באמצעות מגשר תיל. במקרה זה, כל זרם העומס, במקרה שלנו מדובר בנורית בלבד, יזרום דרך המגשר, והזרם דרך התיריסטור יהיה אפס. לאחר הסרת המגשר, התיריסטור ייסגר ונורית ה- LED תכבה. בניסויים עם סכמות דומות, הפינצטה משמשת לרוב כאל מגשר.
נניח שבמקום נורית LED במעגל זה תהיה סליל חימום חזק מספיק עם אינרציה תרמית גבוהה. ואז מסתבר שמווסת כוח כמעט מוכן. אם התיריסטור מופעל בצורה כזו שהספירלה מופעלת למשך 5 שניות ומכבה אותה פרק זמן זהה, אז מוקצה 50 ספירת כוח לספירלה. אם במהלך מחזור זה של עשר שניות ההפעלה אורכת שנייה בלבד, אז ברור לחלוטין שהספירלה תשחרר רק 10% מהחום מכוחו.
עם מחזורי זמן כאלו שנמדדים בשניות, בקרת הכוח של המיקרוגל פועלת. פשוט באמצעות ממסר, קרינת ה- RF מופעלת ומכבה. בקרי ת'וריסטור פועלים בתדירות החשמל, כאשר נמדד הזמן באלפיות השנייה.
הדרך השלישית לכבות את התיריסטור
זה מורכב בהפחתת מתח העומס לאפס, או אפילו בהיפוך הקוטביות של מתח האספקה. זה בדיוק המצב שמתקבל כאשר למעגלי התיריסטור מסופקים זרם סינוסואידי מתחלף.
כאשר הסינוסואיד עובר באפס הוא משנה את הסימן שלו להיפך, ולכן הזרם דרך התיריסטור הופך להיות פחות מזרם האחיזה, ואז שווה לחלוטין לאפס. לפיכך, הבעיה של כיבוי התיריסטור נפתרת כאילו בפני עצמה.
בקרי כוח ת'וריסטור. ויסות שלב
אז העניין נשאר לקטן. כדי לקבל שליטה על שלב, אתה רק צריך להחיל דופק שליטה בזמן מסוים. במילים אחרות, הדופק חייב להיות שלב מסוים: ככל שהוא קרוב יותר לסוף מחצית המחזור של המתח המתחלף, כך משרעת המתח קטנה יותר על העומס. שיטת בקרת השלבים מוצגת באיור 3.
תרשים 3. ויסות שלב
בשבר העליון של התמונה, דופק השליטה מוחל כמעט ממש בתחילת גל החצי של הסינוסואיד, שלב אות השליטה קרוב לאפס. באיור, הזמן הזה הוא t1, כך שהתיריסטור נפתח כמעט בתחילת מחזור המחזור, והוקצה עומס קרוב למקסימום בעומס (אם לא היו תיריסטורים במעגל, ההספק היה מקסימאלי).
אותות הבקרה עצמם לא מוצגים באיור זה. באופן אידיאלי, הם פולסים קצרים, חיוביים ביחס לקתודה, המופעלים בשלב מסוים על אלקטרודת הבקרה. בסכמות הפשוטות ביותר, זה יכול להיות מתח גדל באופן לינארי המתקבל על ידי טעינת קבל. על כך נדון בהמשך.
בגרף הממוצע, פעולת הדופק מוחלת באמצע מחצית המחזור, אשר תואמת את זווית הפאז Π / 2 או את הזמן t2, לכן רק חצי מההספק המרבי מוקצה בעומס.
בגרף התחתון, פעימות הפתיחה מוחלות קרוב מאוד לסוף מחצית המחזור, התיריסטור נפתח כמעט לפני שהוא צריך להיסגר, על פי הגרף הזמן הזה מצוין כ- t3, כך שהכוח בעומס מוקצה לא חשוב.
מעגלי מיתוג של תיריסטור
לאחר סקירה קצרה של עקרון פעולת התיריסטים, אתם בטח תוכלו להביא מספר מעגלי רגולטור כוח. שום דבר לא ממציא כאן: הכל ניתן למצוא באינטרנט או במגזיני רדיו ישנים. המאמר פשוט מספק סקירה קצרה ותיאור תפקיד מעגלי ויסות תיריסטור. כאשר מתארים את פעולת המעגלים, תשומת לב לאופן השימוש בתיריסטורים, לאילו מעגלי מיתוג תיריסטורים קיימים.
כפי שנאמר ממש בתחילת המאמר, התייריסטור מיישר מתח לסירוגין כמו דיודה רגילה. מסתבר תיקון חצי גל. פעם, דרך דיודה, נדלקו מנורות ליבון על חדרי מדרגות: היה מעט אור, הוא הסתנוור בעיניי, אך אז הנורות נשרפות לעיתים רחוקות מאוד. אותו דבר קורה אם הדימר מתבצע על טיריסטור אחד, מופיעה רק האפשרות לווסת בהירות כבר לא משמעותית.
לפיכך, בקרי כוח שולטים בשני מחזורי המחזור של מתח החשמל. לשם כך מוחל חיבור נגדי-מקביל של טיריסטורים, טריאקים או הכללת טיריסטור באלכסון גשר המיישר.
לשם הבהרה של הצהרה זו, נשקול עוד מספר מעגלים של בקרי כוח ת'וריסטור. לפעמים הם נקראים ווסת מתח, ואיזה שם נכון יותר, קשה לפתור אותה, מכיוון שלצד ויסות מתח מתח מוסדרים גם כוח.
הרגולטור הרגיל ביותר של התיריסטור
זה נועד לווסת את עוצמת הברזל. המעגל שלה מוצג באיור 4.
איור 4. תרשים של בקר הכוח הטיריסטור הפשוט ביותר
להסדרת כוחו של המגהץ, החל מאפס, אין טעם. לכן, אנו יכולים להגביל את עצמנו לוויסות מחצית מחזור אחת בלבד של מתח החשמל, במקרה זה, חיובי. מחזור המחזור השלילי עובר ללא שינויים דרך דיודת VD1 ישירות למגהץ, מה שמבטיח את מחצית הכוח שלו.
חצי המחזור החיובי עובר דרך התיריסטור VS1, ומאפשר ויסות. מעגל הבקרה של התיריסטור פשוט ביותר. אלה נגדים R1, R2 וקבלים C1. הקבל נטען דרך המעגל: החוט העליון של המעגל, R1, R2 והקבל C1, עומס, החוט התחתון של המעגל.
אלקטרודת בקרת תיריסטור מחוברת למסוף החיובי של הקבל. כאשר המתח על פני הקבל עולה למתח ההפעלה של התיריסטור, האחרון נפתח, ומעביר לעומס חצי מחזור חיובי של המתח, או ליתר דיוק חלק ממנו. הקבל C1 פורק באופן טבעי ובכך מתכונן למחזור הבא.
מהירות הטעינה של הקבל מוסדרת באמצעות נגן R1 משתנה. ככל שמקבלים טעינה מהירה יותר למתח פתיחת התיריסטור, ככל שנפתח הטיריסטור מוקדם יותר, חלקו הגדול של מחצית המחזור החיובי של המתח ייכנס לעומס.
המעגל פשוט, אמין, הוא די מתאים למגהץ, אם כי הוא מווסת רק מחצית תקופה של מתח החשמל. תרשים דומה מאוד מוצג באיור 5.
איור 5. בקר כוח ת'וריסטור
זה קצת יותר מסובך מהקודם, אך הוא מאפשר לך להסתגל בצורה חלקה ומדויקת יותר, בגלל העובדה שמעגל יצירת הדופק שליטה מורכב על טרנזיסטור KT117 בעל בסיס כפול. טרנזיסטור זה נועד ליצור מחוללי דופק. יותר מכך, כך נראה, אינו מסוגל לשום דבר אחר. מעגל דומה משמש בקרי כוח רבים, כמו גם בהחלפת ספקי כוח כנהג לדופק מפעיל.
ברגע שהמתח על פני הקבל C1 מגיע לסף הטרנזיסטור, האחרון נפתח ודופק חיובי מופיע על סיכה B1, פותח את התיריסטור VS1. הנגד R1 יכול להתאים את קצב הטעינה של הקבל.
ככל שהקבל נטען מהר יותר, ככל שמופיע דופק הפתיחה מוקדם יותר, כך מתח המתח העומס גדול יותר. חצי הגל השני של מתח החשמל עובר לעומס דרך דיודה VD3 ללא שינויים. להפעלת מעגל מחולל הדופק שליטה, נעשה שימוש במיישר VD2, R5, דיודה זנר VD1.
כאן תוכלו לשאול, וכאשר הטרנזיסטור נפתח, מהו הסף? פתיחת הטרנזיסטור מתרחשת בזמן בו המתח בפולט שלו E עולה על המתח בבסיס B1. בסיסים B1 ו- B2 אינם שקולים, אם מחליפים אותם, הגנרטור לא יעבוד.
איור 6 מציג מעגל המאפשר לכוונן את שני מחזורי המתח.
איור 6
התרשים הוא א דימר. מתח החשמל מתוקן על ידי הגשר VD1-VD4, שלאחריו מועבר מתח האדווה למנורה EL1, תיריסטור VS1, ובאמצעות הנגדים R3, R4 לדיודות הזנר VD5, VD6, מהן מופעל מעגל השליטה. השימוש בגשר מיישר במעגל מאפשר ויסות חצי מחזורים חיוביים ושליליים באמצעות תיריסטור אחד בלבד.
מעגל הבקרה מתבצע גם על טרנזיסטור דו בסיסי KT117A. מהירות הטעינה של קבל העיתוי C2 משתנה על ידי הנגד R6, הגורם לשינוי שלב שליטת התוריסטור להשתנות.
ניתן להעיר הערה קטנה על מעגל זה: הזרם בעומס מורכב רק מחצי המחזורים החיוביים של הרשת המתקבלים לאחר מיישר הגשר. אם זה נדרש להשיג את החלקים החיוביים והשליליים של הסינוסואיד בעומס, די בלי לשנות שום דבר במעגל, להפעיל את העומס מיד לאחר הנתיך. במקום העומס, פשוט התקן מגשר. מעגל כזה מוצג באיור 7.
איור 7. תרשים של בקר כוח תיריסטור
הטרנזיסטור KT117 הוא המצאה של התעשייה האלקטרונית הסובייטית ואין לו אנלוגים זרים, אך במידת הצורך ניתן להרכיב אותו משני טרנזיסטורים לפי המעגל שמוצג באיור 8. פתאום מישהו יתחייב להרכיב מעגל דומה, איפה אוכל להשיג טרנזיסטור כזה?
איור 8
במעגלים המוצגים בתמונות 6 ו -7 משתמשים בתיריסטור בשילוב עם גשר דיודה. הכללה זו מאפשרת בעזרת טיריסטור אחד לשלוט על שתי תקופות המתח לסירוגין. אך במקביל מופיעות 4 דיודות נוספות, מה שמגדיל בדרך כלל את ממדי המבנה.
המשך המאמר: בקרי כוח ת'וריסטור. מעגלים עם שני תיריסטורים
בוריס אלאדישקין
ראה גם באתר elektrohomepro.com
: