Categories: Articles destacats » Electrònica pràctica
Nombre de visualitzacions: 205242
Comentaris sobre l'article: 8
Reguladors de potència del tiristor
Els controladors de tiristor són un dels dissenys de ràdio aficionats més comuns, i això no sorprèn. Al cap i a la fi, tothom que hagi utilitzat el ferro de soldadura habitual de 25 a 40 watts, la seva capacitat de sobreescalfament és encara molt coneguda. El ferro de soldadura comença a fumar i esclata, i, ben aviat, la punxada estanyada es crema, es torna negre. Ja és completament impossible soldar amb tal soldadura.
I aquí el regulador de potència arriba al rescat, amb l’ajut del qual podeu configurar la temperatura per a la soldadura amb molta precisió. S’ha de guiar pel fet que quan una soldadura toqui un tros de colofí, fuma bé, de manera que, mitja, sense xisclar i esquitxar, no gaire enèrgicament. Heu de centrar-vos en el fet que la soldadura és contorn brillant.
Per descomptat modernes estacions de soldadura estan equipats amb ferros de soldadura estabilitzats tèrmicament, un visualitzador digital i temperatura de calefacció regulable, però són massa cars en comparació amb una soldadura convencional. Per tant, amb volums poc importants de soldadura, és molt possible fer-ho amb una soldadura convencional amb un regulador de potència del tiristor. Al mateix temps, la qualitat de la soldadura, que pot no ser de seguida, resultarà excel·lent, s’aconsegueix mitjançant la pràctica.
Una altra àrea d’aplicació dels reguladors de tiristors és control de brillantor. Aquests reguladors es venen a les botigues elèctriques en forma d’interruptors de paret convencionals amb mànec rotatiu. Però aquí l’emboscada és esperar al comprador: làmpades modernes d’estalvi d’energia (sovint es coneix a la literatura com a làmpades fluorescents compactes), simplement no volen treballar amb aquests reguladors.
La mateixa opció imprevisible apareixerà en el cas de regular la brillantor de les làmpades LED. Doncs no estan pensats per a aquest treball, i això és: el pont rectificador amb un condensador electrolític situat a l’interior del CFL simplement no deixarà funcionar el tiristor. Per tant, un "llum nocturn" regulable amb un regulador només es pot crear mitjançant una làmpada incandescent.
Tanmateix, aquí hauríeu de recordar-ne transformadors electrònicsDissenyat per alimentar llums halògenes i en dissenys de ràdio aficionats per a diversos propòsits. En aquests transformadors, després del pont rectificador, per alguna raó, aparentment per tal d’estalviar, o simplement per reduir la mida, no hi ha instal·lat un condensador electrolític. És aquest “estalvi” que permet ajustar la brillantor de les làmpades mitjançant reguladors de tiristors.
Si tens la imaginació, encara pots trobar moltes més àrees on es requereixi l’ús de reguladors de tiristors. Un d’aquests àmbits és la regulació de les revolucions d’eines elèctriques: broques, rectificadores, tornavís, martells rotatius, etc. etc. Naturalment, els reguladors de tiristors es troben dins d’instruments alimentats amb corrent altern.VeureTipus i ordenació de les revolucions de la velocitat del motor del col·lector.
Tot aquest regulador està integrat al botó de control i és una caixa petita inserida al mànec del trepant. El grau de prement el botó determina la freqüència de gir del cartutx. En cas d’avaria, tota la caixa canvia immediatament: per tota l’aparent simplicitat del disseny, un regulador no és adequat per a la seva reparació.
En el cas d’eines que funcionen amb corrent directe de bateries, el control de potència es realitza mitjançant transistors mosfet mètode de modulació de l'amplada de pols. La freqüència PWM arriba a diversos quilohertz, de manera que a través del cos del tornavís es pot escoltar un crit d’alta freqüència. Aquest enrotllament del motor.
Però en aquest article, només es tindran en compte els controladors de potència de tiristors.Per tant, abans de considerar el circuit regulador, heu de recordar el seu funcionament tiristor.
Per no complicar la història, no considerarem el tiristor en forma de la seva estructura p-n-p-n de quatre capes, dibuixem una característica de corrent de tensió, sinó simplement descrivim en paraules com funciona, el tiristor. Per començar, en un circuit de corrent directe, tot i que els tiristors gairebé no s’utilitzen en aquests circuits. Al cap i a la fi, és molt difícil desactivar el tiristor en corrent directe. És el mateix que detenir el cavall.
No obstant això, els corrents elevats i les altes tensions dels tiristors atrauen a desenvolupadors de diversos equips de corrent continu, per regla general. Per apagar els tiristors cal anar a diverses complicacions dels circuits, trucs, però en general els resultats són positius.
A la figura 1 es mostra la designació de tiristors als esquemes de circuit.
Figura 1. Tiristor
És fàcil veure que en la seva designació als circuits, el tiristor és molt similar a díode ordinari. Si us fixeu, el tiristor, també té una conductivitat unilateral i, per tant, pot rectificar el corrent altern. Però només ho farà si s’aplica un voltatge positiu a l’elèctrode de control respecte al càtode, tal com es mostra a la figura 2. Segons l’antiga terminologia, el tiristor de vegades era anomenat diode controlat. Sempre que no s’apliqui el pols de control, el tiristor es tanca en cap direcció.
Figura 2
Com encendre el LED
Tot és molt senzill aquí. A la font de tensió de corrent continu 9V (podeu utilitzar la bateria "Krona") a través del tiristor Vsx connectat el LED HL1 amb una resistència limitant R3. Mitjançant el botó SB1, el voltatge del divisor R1, R2 es pot aplicar a l'elèctrode de control del tiristor i, a continuació, el tiristor s'obrirà i el LED comença a brillar.
Si allibereu ara el botó, deixeu de mantenir-lo premut, i el LED continuarà encès. Si premeu el botó tan breu es pot anomenar impuls. Aquest prement repetit i fins i tot repetit d’aquest botó no canviarà res: el LED no s’apagarà, però no brillarà ni s’enfosquirà.
Es va deixar anar i el tiristor va quedar obert. A més, aquesta condició és estable: el tiristor estarà obert fins que les influències externes el treguin d’aquest estat. Aquest comportament del circuit indica el bon estat del tiristor, la seva idoneïtat per treballar en un dispositiu en desenvolupament o reparació.
Poc comentari
Però sovint hi ha excepcions a aquesta regla: es prem el botó, s’encén el LED i, quan es deixa anar el botó, s’apaga, com si no hagués passat res. I quina és la captura, què has fet malament? Potser es va prémer el botó no gaire temps o no gaire fanàticament? No, tot es va fer de manera bastant conscient. El corrent mitjançant el LED ha resultat ser inferior al corrent de retenció del tiristor.
Perquè l’experiment descrit tingui èxit, només cal substituir el LED per una làmpada incandescent, el corrent es farà més gran o bé triar un tiristor amb un corrent de retenció inferior. Aquest paràmetre per a tiristors té una dispersió important, de vegades fins i tot és necessari seleccionar un tiristor per a un circuit específic. A més, una sola marca, amb una lletra i una caixa. Els tiristors importats, que s'han preferit recentment, són una mica millors amb aquest corrent: és més fàcil de comprar i els paràmetres són millors.
Com tancar un tiristor
No hi ha senyals aplicats a l’elèctrode de control que pot tancar el tiristor i apagar el LED: l’elèctrode de control només pot encendre el tiristor. Hi ha, naturalment, tiristors bloquejables, però el seu propòsit és una mica diferent que els reguladors banals de potència o els interruptors simples. Un tiristor convencional només es pot desactivar interrompent el corrent a través de la secció de l’ànode.
Això es pot fer d’almenys tres maneres. Primer, desconnecteu estúpidament tot el circuit de la bateria. Recordeu la figura 2. Naturalment, el LED s’apagarà.Però, quan es torni a connectar, no s’encendrà per si sol, ja que el tiristor s’ha mantingut tancat. Aquesta condició també és sostenible. I per a que el treguin d’aquest estat, per encendre la llum, només cal que premeu el botó SB1.
La segona manera d’interrompre el corrent a través del tiristor és simplement agafar i fer un recorregut curt als terminals del càtode i l’ànode amb un pont de fil. En aquest cas, tot el corrent de càrrega, en el nostre cas només és un LED, fluirà pel pont i la corrent a través del tiristor serà zero. Després de treure el pont, el tiristor es tancarà i el LED s’apagarà. En experiments amb esquemes similars, les pinces s’utilitzen més sovint com a pont.
Suposem que en lloc d’un LED d’aquest circuit hi haurà una bobina de calefacció suficientment potent amb una alta inèrcia tèrmica. Aleshores resulta regulador de potència gairebé llest. Si el tiristor s’encén de manera que l’espiral s’encén durant 5 segons i s’apaga el mateix temps, aleshores s’assigna un 50 per cent de potència a l’espiral. Si, durant aquest deu segons cicle, l’encesa triga només 1 segon, és obvi que l’espiral alliberarà només el 10% de la calor de la seva potència.
Amb aproximadament aquests cicles de temps, mesurats en segons, funciona el control de potència del microones. Simplement utilitzant un relé, la radiació RF s’activa i s’apaga. Els controladors de tiristor funcionen a la freqüència de la xarxa, on el temps es mesura en mil·lisegons.
La tercera manera d’apagar el tiristor
Consisteix a reduir la tensió de càrrega a zero o, fins i tot, revertir la polaritat de la tensió d’alimentació. Aquesta és precisament la situació obtinguda quan els circuits de tiristors es subministren amb corrent sinusoïdal alternatiu.
Quan el sinusoide passa per zero, canvia el seu signe al contrari, de manera que el corrent a través del tiristor esdevé menor que el corrent de retenció, i després és igual a zero. Així, el problema d’apagar el tiristor es resol com per si sol.
Controladors de potència del tiristor. Regulació de fases
Per tant, la qüestió queda a la petita. Per obtenir el control de fase només cal aplicar un pols de control en un moment determinat. Dit d’una altra manera, el pols ha de tenir una fase determinada: com més a prop estigui el final del semicicle de la tensió alterna, més petita serà l’amplitud de la tensió. A la figura 3 es mostra el mètode de control de fase.
Figura 3. Regulació de fases
Al fragment superior de la imatge, el pols de control s’aplica gairebé al principi de la mitja ona del sinusoide, la fase del senyal de control és propera a zero. A la figura, aquest temps és t1, per tant, el tiristor s’obre gairebé al principi del cicle mitjà i s’assigna una potència propera al màxim a la càrrega (si no hi hagués tiristors al circuit, la potència seria màxima).
Els senyals de control no es mostren en aquesta figura. L’ideal és que siguin polsos curts, positius respecte al càtode, aplicats en una certa fase a l’elèctrode de control. En els esquemes més senzills, pot ser un voltatge creixent linealment obtingut carregant un condensador. Això es parlarà a continuació.
A la gràfica mitjana, el pols de control s’aplica al mig del cicle mitjà, que correspon a l’angle de fase Π / 2 o al temps t2, de manera que només s’assigna la meitat de la potència màxima a la càrrega.
Al gràfic inferior, els polsos d’obertura s’apliquen molt a prop del final del cicle mitjà, el tiristor s’obre gairebé abans que s’hagi de tancar, segons el gràfic aquest temps s’indica com a t3, de manera que la potència en la càrrega s’assigna insignificant.
Circuits de commutació de tiristor
Després d'una breu revisió del principi de funcionament dels tiristors, probablement podeu aportar diversos circuits reguladors de potència. No s’inventa res aquí, tot es pot trobar a Internet ni a revistes antigues de ràdio. L'article proporciona una breu descripció general i una descripció del treball circuits reguladors de tiristors. Quan es descrigui el funcionament dels circuits, es prestarà atenció a com s’utilitzen tiristors, quins circuits de commutació de tiristors existeixen.
Com es deia al principi de l’article, el tiristor rectifica una tensió alterna com un díode regular. Resulta rectificació de mitja onada. Hi havia una vegada, mitjançant un díode, les làmpades incandescents de les escales que s’encenien: hi havia una mica de llum, m’enlluernava als ulls, però les làmpades s’encenen molt poques vegades. El mateix passa si el dimmer es realitza en un tiristor, només apareix la possibilitat de regular una brillantor ja insignificant.
Per tant, els controladors de potència controlen els dos semicicles de la tensió de xarxa. Per a això, s'aplica una connexió contra-paral·lela de tiristors, triacs o la inclusió d’un tiristor a la diagonal del pont rectificador.
Per obtenir més claredat d’aquesta afirmació, considerarem més diversos circuits de controladors de potència de tiristors. De vegades s’anomenen reguladors de tensió i el nom més correcte és difícil de solucionar, ja que juntament amb la regulació de tensió també es regula la potència.
El regulador de tiristors més senzill
Està dissenyat per regular la potència de la soldadura. El seu circuit es mostra a la figura 4.
Figura 4. Esquema del controlador de potència de tiristor més senzill
Per regular la potència de la soldadura, a partir de zero, no té cap sentit. Per tant, ens podem limitar a regular només un semicicle de la tensió de xarxa, en aquest cas, positiu. El semicicle negatiu passa sense canvis a través del díode VD1 directament a la planxa de soldadura, que garanteix la seva mitja potència.
El semicicle positiu passa pel tiristor VS1, permetent la regulació. El circuit de control del tiristor és extremadament senzill. Es tracta de resistències R1, R2 i condensador C1. El condensador es carrega a través del circuit: el fil superior del circuit, R1, R2 i el condensador C1, la càrrega, el filferro inferior del circuit.
Un elèctrode de control del tiristor està connectat al terminal positiu del condensador. Quan la tensió a través del condensador s’eleva a la tensió d’encesa del tiristor, aquest s’obre, passant un semicicle de tensió positiva a la càrrega, o més ben dit, part d’aquesta. El condensador C1 es descarrega de forma natural, preparant-se així per al següent cicle.
La velocitat de càrrega del condensador es regula mitjançant una resistència variable R1. Com més ràpid es carrega el condensador a la tensió d’obertura del tiristor, més aviat s’obre el tiristor, major part del semicicle positiu de la tensió entra a la càrrega.
El circuit és senzill, fiable, és adequat per a una soldadura, tot i que només regula un semestre del voltatge de la xarxa. A la figura 5 es mostra un esquema molt similar.
Figura 5. Controlador de potència del tiristor
És una mica més complicat que l’anterior, però permet ajustar-lo amb més fluïdesa i precisió, a causa del fet que el circuit de generació d’impulsos de control està muntat en un transistor de doble base KT117. Aquest transistor està dissenyat per crear generadors d’impulsos. Sembla que més, no és capaç de res més. Un circuit similar s'utilitza en molts controladors de potència, així com en fonts de commutació com a conductor per impulsar un impuls.
Tan aviat com la tensió a través del condensador C1 arriba al llindar del transistor, aquest s’obre i apareix un pols positiu al pin B1, obrint el tiristor VS1. El resistor R1 pot ajustar la velocitat de càrrega del condensador.
Com més ràpid es carrega el condensador, més aviat apareix el pols d’obertura, més gran serà el voltatge que entra en la càrrega. La segona mitja onada del voltatge de xarxa passa a la càrrega a través del díode VD3 sense canvis. Un rectificador VD2, R5, un díode Zener VD1 s'utilitza per alimentar el circuit de forma d'impuls de control.
Aquí podeu preguntar-vos, i quan s’obri el transistor, quin és el llindar? L’obertura del transistor es produeix en un moment en què la tensió al seu emissor E supera la tensió a la base de B1. Les bases B1 i B2 no són equivalents, si s’intercanvien, el generador no funcionarà.
La figura 6 mostra un circuit que permet ajustar els dos semicicles de tensió.
Figura 6
El diagrama és a dimmer. La tensió de xarxa es rectifica pel pont VD1-VD4, després del qual s’ofereix la tensió d’ondulació a la làmpada EL1, tiristor VS1, i a través de les resistències R3, R4 fins als díodes zener VD5, VD6, des dels quals s’encén el circuit de control. L’ús d’un pont rectificador en el circuit permet la regulació de cicles cicles positius i negatius utilitzant només un tiristor.
El circuit de control també es realitza en un transistor de dues bases KT117A. La velocitat de càrrega del condensador de sincronització C2 es canvia per la resistència R6, cosa que fa que canviï la fase del senyal de control del tiristor.
Es pot fer una petita observació sobre aquest circuit: el corrent de la càrrega només consisteix en els semicicles positius de la xarxa obtinguts després del rectificador del pont. Si cal obtenir les parts positives i negatives del sinusoide en la càrrega, n’hi ha prou, sense canviar res del circuit, per encendre la càrrega immediatament després del fusible. En lloc de la càrrega, només cal instal·lar un pont. Aquest circuit es mostra a la figura 7.
Figura 7. Esquema del controlador de potència del tiristor
El transistor KT117 és una invenció de la indústria electrònica soviètica i no té anàlegs estrangers, però si és necessari es pot muntar des de dos transistors segons el circuit que es mostra a la figura 8. De sobte algú es comprometrà a muntar un circuit similar, on puc obtenir un transistor?
Figura 8
En els circuits que es mostren a les figures 6 i 7, el tiristor s’utilitza en combinació amb un pont de díodes. Aquesta inclusió fa possible amb l'ajuda d'un tiristor controlar els dos períodes de tensió alterna. Però al mateix temps, apareixen 4 díodes addicionals, que generalment augmenten les dimensions de l’estructura.
Continuació de l'article: Controladors de potència del tiristor. Circuits amb dos tiristors
Boris Aladyshkin
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: