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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Regulador de potencia de fase en un transistor de efecto de campo clave. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Reguladores de corriente, voltaje, potencia Por lo general, los reguladores de potencia de CA de fase se construyen sobre la base de un tiristor o triac. Estos esquemas se han convertido en estándar durante mucho tiempo y se han repetido muchas veces tanto por radioaficionados como a escala de producción. Pero los controladores de tiristores y triac, así como los interruptores, siempre han tenido un inconveniente importante: limitar la potencia de carga mínima. Es decir, un regulador típico de tiristores para una potencia de carga máxima de más de 100 watts no puede regular bien la potencia de una carga de baja potencia que consume unidades y fracciones de watts. Los transistores de efecto de campo clave difieren en que la operación física de su canal es muy similar a la operación de un interruptor mecánico convencional: en el estado completamente abierto, su resistencia es muy pequeña y asciende a fracciones de ohm, y en el estado cerrado, la corriente de fuga es de microamperios y esto prácticamente no depende del voltaje en los canapés. Es por eso que la cascada clave en el transistor de efecto de campo clave puede cambiar la carga con potencia desde unidades y fracciones de vatios, hasta el valor máximo de corriente permitido. Por ejemplo, el popular transistor de efecto de campo IRFS40 sin disipador de calor, que funciona en modo clave, puede cambiar la potencia de casi cero a 400 vatios. Además, el FET de conmutación tiene una corriente de puerta muy baja, por lo que se requiere una potencia estática muy baja para la conducción. Es cierto que esto se ve eclipsado por la capacitancia de la puerta relativamente grande, por lo que en el primer momento del encendido, la corriente de la puerta puede resultar bastante grande (corriente por carga de la capacitancia de la puerta). Esto se combate activando una resistencia limitadora de corriente en serie con la puerta, lo que reduce la velocidad de la tecla, ya que se forma un objetivo RC que consta de esta resistencia y la capacitancia de la puerta, o la salida del circuito de control se hace más potente. El circuito regulador de potencia se muestra en la figura.
La carga es alimentada por una tensión pulsante, ya que está conectada a través de un puente de diodos VD5-VD8. Esto es adecuado para alimentar un dispositivo de calefacción eléctrica (soldador, lámpara incandescente). Dado que la semionda negativa de la corriente pulsante se "gira" hacia arriba, se obtienen ondas con una frecuencia de 100 Hz. Pero son positivos, es decir, un gráfico de cambio de cero a un valor de amplitud positivo del voltaje. Por lo tanto, el ajuste es posible de 0% a 100%. El valor de la potencia de carga máxima en este circuito no está tan limitado por la corriente máxima del canal abierto VT1 (es de 30 A). ¿Cuánto es la corriente directa máxima de los diodos del puente rectificador VD5-VD8? Cuando se utilizan diodos KD209, el circuito puede funcionar con una carga de hasta 100 vatios. Si necesita trabajar con una carga más potente (hasta 400 W), debe usar diodos más potentes, por ejemplo, KD226G, D. En los inversores del chip D1, se realiza un controlador de pulsos de control que abre el transistor VT1 en una determinada fase de media onda. Los elementos D1.1 y D1.2 forman un disparador Schmitt, y los elementos restantes D1.3-D1.6 forman un potente inversor de salida. La salida tuvo que ser aumentada para compensar los problemas causados por el pico de corriente para cargar la capacitancia de la puerta VT1 en el momento en que se encendió. El sistema de suministro de energía de bajo voltaje del microcircuito por medio del diodo VD2 se divide en dos partes: la parte de suministro real, que crea un voltaje constante entre los terminales 7 y 14 del microcircuito, y la parte que es un sensor de fase de voltaje de red. Funciona de la siguiente manera. La tensión de red se rectifica mediante el puente VD5-VD8, luego se alimenta al estabilizador paramétrico en la resistencia R6 y al diodo zener VD9. Dado que no hay un condensador de filtrado en este circuito, el voltaje en el diodo zener es pulsante. El circuito R1-R2-C1, junto con el diodo VD1, establece la fase del voltaje pulsante en el que el voltaje a través del capacitor C1 alcanza el umbral de conmutación del disparador Schmitt. Al cambiar la resistencia de este circuito RC, cambiamos el tiempo de retardo de apertura del transistor clave desde el momento en que el voltaje en la red alcanza un valor de 8-10 V (el valor de voltaje del umbral de conmutación del disparador Schmitt). Dado que la frecuencia de la red es bastante estable, el momento de apertura del transistor clave en relación con la fase de la tensión de la red se mantiene suficientemente estable en relación con la resistencia establecida R1. El diodo VD1, junto con la resistencia R5, forma un circuito de descarga acelerada del condensador C1, que es necesario para que este condensador se descargue cuando la fase de la tensión de red llega a cero. En este caso, el gatillo Schmitt cambia al estado cero y el transistor clave se cierra. Por lo tanto, al ajustar la resistencia R1, cambiamos la fase del momento de apertura del transistor clave, y el voltaje se suministra a la carga solo en el período desde este punto hasta el valor de amplitud. Por lo tanto, se produce el control de potencia de fase. En general, el principio es casi el mismo que en un regulador de tiristores. Ahora sobre la fuente de alimentación del microcircuito. En la práctica, el microcircuito es alimentado por el voltaje almacenado en el capacitor C2. En cada media onda, este capacitor se carga a través del diodo VD2. Luego, cuando la fase llega a cero, este diodo se cierra y el microcircuito se alimenta con la carga del capacitor C2. Por lo tanto, la tensión de alimentación del microcircuito es constante, estable y no está sujeta a ondulaciones. Todas las partes excepto la resistencia R1 en la placa de circuito impreso con metalización de un lado. Dado que la versión del autor está diseñada para funcionar con una carga con una potencia de no más de 100 W, no se proporcionan radiadores y en el puente rectificador se utilizan diodos KD209. Sin embargo, el FET no necesita un radiador incluso con una potencia de carga nominal de hasta 400 vatios. Pero los diodos tendrán que recoger más potentes. El chip K561LN2 se puede reemplazar por K1561LN2. Diodo Zener. D814G se puede reemplazar con otro diodo zener para un voltaje de aproximadamente 10V. Durante el proceso de ajuste, puede ser necesario seleccionar las resistencias de la resistencia R2 (para proporcionar el ancho necesario del rango de ajuste) y la resistencia R5 (para garantizar la descarga de C1). La resistencia R5 debe elegirse lo más grande posible, pero tal que a la potencia mínima establecida por R1, el transistor no se abra en absoluto. Autor: Kapachev D.E.
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