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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Controlador de potencia triac de bajo ruido. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Reguladores de corriente, voltaje, potencia Los controladores de potencia Trinistor con control de fase se han descrito repetidamente en las páginas de nuestra revista. Pero, lamentablemente, muchos de ellos son fuertes fuentes de interferencias electromagnéticas, lo que limita el alcance de los dispositivos. Los reguladores nacionales extranjeros necesariamente están equipados con un filtro de supresión de ruido incorporado. Además, el nivel de interferencia que crean debe cumplir con los estrictos estándares adoptados en un país en particular. El autor del artículo habla de uno de estos reguladores. El esquema del regulador de potencia con control de pulso de fase se muestra en la fig. 1. Se monta según el esquema clásico sobre un dinistor simétrico de 32V (VD3) y un triac TIC226M (VS1). Con cada media onda de la tensión de red, el condensador C1 se carga con la corriente que fluye a través de las resistencias R2, R3. Cuando el voltaje alcanza los 32 V, el dinistor se abre y el condensador C1 se descarga rápidamente a través de la resistencia R4, el dinistor VD3 y el electrodo de control del triac. Por lo tanto, el triac se controla en los cuadrantes I y III: cuando el voltaje en el ánodo condicional del triac (terminal superior VS1 según el circuito) es positivo, el pulso de control también es positivo, y con un voltaje negativo, polaridad negativa.
El valor de potencia en la carga conectada al conector X1 depende de cuánto tiempo estará encendido el triac durante cada medio ciclo de tensión de red. El momento en que se enciende el triac está determinado por el voltaje umbral del dinistor y la constante de tiempo (R2 + R3)C1. Cuanto mayor sea la resistencia de la parte de entrada de la resistencia variable R2, cuanto más largo sea el período de tiempo durante el cual el triac está en estado cerrado, menor será la potencia en la carga. Las clasificaciones de los elementos constantes de tiempo indicadas en el diagrama proporcionan un rango casi completo de control de potencia de salida: del 0 al 99%. Para lograr un control de potencia de salida suficientemente suave, la resistencia variable R2 debe tener la característica del grupo B. La resistencia del grupo B también es adecuada, pero luego deberá activarse de tal manera que el aumento en la potencia de salida ( es decir, con una disminución en la resistencia de la resistencia variable) ocurre al girar sus perillas en sentido antihorario. El circuito formado por los diodos VD1, VD2 y la resistencia R1 garantiza un ajuste suave con una potencia de salida mínima. Sin él, la característica de control del controlador tiene una histéresis. Por ejemplo, el brillo de una lámpara incandescente utilizada como carga, con un aumento en la potencia de salida, cambia abruptamente de cero al 3 ... 5% del brillo máximo. La esencia de este fenómeno es la siguiente. Con una alta resistencia de la resistencia R2, cuando el voltaje a través del capacitor C1 no excede los 30 V, el dinistor no se abre durante todo el semiciclo del voltaje de la red y la potencia de salida es cero. Al mismo tiempo, cuando la tensión de red pasa por "cero", la tensión en el condensador tiene un valor cero y, en el siguiente medio ciclo, el condensador se descarga durante una parte importante del tiempo. Si se reduce la resistencia de la resistencia R2, luego de que el voltaje en el capacitor comience a exceder el umbral del dinistor, el capacitor se descargará al final del medio ciclo y comenzará a cargarse inmediatamente en el siguiente medio ciclo. , por lo que el dinistor se abrirá antes en el nuevo medio ciclo. El circuito de diodo-resistencia descarga el condensador cuando el voltaje de la red cambia de media onda negativa a positiva y, por lo tanto, elimina el efecto de un aumento inicial abrupto de potencia en la carga. La resistencia R4 limita la corriente máxima a través del dinistor a aproximadamente 0,1 A y ralentiza el proceso de descarga del condensador C1. Esto proporciona una duración de pulso relativamente larga, suficiente para arrancar de manera confiable el triac VS1 incluso con un componente inductivo significativo de la carga. Con las clasificaciones de la resistencia R4 y el condensador C1 indicadas en el diagrama, la duración del pulso de control es de 130 μs. Una parte importante de este tiempo fluye a través del electrodo de control del triac una corriente suficiente para abrir el triac en cualquier cuadrante; para un triac de 32 V, corresponde a 50 mA. Un dinistor simétrico de 32 V (VD3) garantiza el mismo ángulo de apertura del triac en ambas medias ondas de la tensión de red. En consecuencia, el regulador descrito no rectificará la tensión de la red, por lo que en muchos casos puede utilizarse incluso para controlar la carga conectada a él a través de un transformador. El dinistor de 32 V se puede sustituir por su análogo ensamblado sobre transistores de diferentes estructuras, como se muestra en la fig. 2. El puente de diodos VD4-VD7 garantiza la simetría del control triac y el diodo zener de baja potencia VD8 establece el umbral de respuesta analógica. Los transistores VT1 y VT2 deben soportar una corriente de base de impulso significativa (al menos 0,1 A). El coeficiente de transferencia de corriente estática de la base del transistor VT2 es al menos 50. Los diodos puente también deben soportar una corriente de pulso continuo de al menos 0,15 A. Por ejemplo, son adecuados los diodos de la serie KD103 con cualquier índice de letras.
El voltaje máximo permitido de diodos y transistores del análogo dinistor debe ser al menos un 30% mayor que el voltaje de estabilización del diodo zener VD8, es decir, al menos 50 V. Se pueden usar dos diodos zener de baja potencia encendiéndolos en serie de modo que su voltaje de estabilización total sea de 25...30 V. Las resistencias R7 y R8 proporcionan estabilidad analógica a alta temperatura. El triac TIC226M, cuya corriente permitida es de 8 A, permite controlar una carga con una potencia de hasta 1 kW. Para cargas de hasta 2 kW, se pueden utilizar triacs con una corriente permitida de 15 ... 16 A. En lugar del triac TIC226M, puede utilizar el trinistor doméstico KU208G. Sin embargo, tiene una sensibilidad significativamente peor. Para un funcionamiento confiable, debe fluir una corriente de al menos 208 mA a una temperatura ambiente de -250 ° C o 60 mA a temperatura ambiente a través del electrodo de control del trinistor KU170G. Por lo tanto, cuando se utiliza el trinistor KU208G, la resistencia de la resistencia R4 debe reducirse a 100 ohmios y la inductancia del inductor L1 a 100 μH. En consecuencia, los transistores y diodos análogos a un dinistor (Fig. 2) deben soportar corrientes de hasta 0,3 A. El nivel de interferencia generado por dicho regulador será significativamente mayor. Además, tendrá menos estabilidad cuando funcione con una carga con componente inductivo. La caída de voltaje en el triac VS1 es de aproximadamente 2 V, por lo tanto, con una carga de más de 100 W, el triac debe instalarse en un disipador de calor adecuado. Con una carga menor, la propia placa de circuito regulador puede servir como disipador de calor. Para hacer esto, el triac en la caja TO220 debe colocarse en el lado de la lámina de la placa de circuito impreso, atornillarse con un tornillo M3 con una tuerca y dejar un área de lámina de 5 ... 2 cmXNUMX. debajo del sitio de instalación del triac. En los diseños de aficionados, a menudo se utiliza un puente de diodos y un trinistor en lugar de un triac, lo que aumenta el costo de los componentes y el tamaño de la estructura. Esta solución duplica aproximadamente la pérdida de potencia en el regulador y reduce el rango de cargas permitidas. Además, el condensador de almacenamiento se carga con un voltaje unipolar, que, como se señala correctamente en el artículo de A. Maslov "Una vez más sobre el controlador de potencia trinistor" (ver "Radio", 1994, No. 5, p. 37) , provoca averías regulador a baja potencia instalada. Hablando del artículo de A. Maslov, es imposible no mencionar que el método que propone para reducir la tasa de aumento de voltaje en el trinistor (dV / dt) puede dañar el trinistor debido a su sobrecarga con corriente pulsada en el momento del encendido, ya que la corriente de descarga del condensador que desvía el trinistor, no está limitada de ninguna manera. Si se utiliza un condensador de alta calidad con baja resistencia interna, es casi seguro que el SCR se destruirá al exceder el valor actual o la velocidad de variación de la corriente (dV/dt). Para eliminar este inconveniente, es necesario conectar un cable o una resistencia de carbono a granel con una resistencia de al menos 10 ohmios en serie con el condensador de almacenamiento. Las resistencias de película metálica y de película de carbón no son adecuadas para este propósito, ya que pueden fallar debido a la gran disipación instantánea de energía en el momento de encender el trinistor. En el regulador de potencia descrito (ver Fig. 1), la tasa de cambio de voltaje en el triac VS1 está limitada por los condensadores C2, C3, y la corriente de su descarga cuando se abre el triac está limitada por el estrangulador L1. Los triacs modernos soportan una tasa de aumento de voltaje de 50 ... 200 V / μs, y algunos incluso hasta 750 V / μs, por lo que la capacitancia relativamente pequeña de los condensadores C2, C3 evita disparos falsos del triac incluso con cargas de baja resistencia. . Es lamentable tener en cuenta que los SCR domésticos obsoletos de la serie KU208 tienen solo 10 V/μs. Al mismo tiempo, el inductor L1 y los condensadores C2, C3 forman un filtro supresor de ruido de paso bajo. El inductor debe soportar la corriente de carga sin saturar el circuito magnético. Como núcleo magnético, el autor utilizó un anillo con un diámetro exterior de 26,5, un diámetro interior de 14,5 y un espesor de 7,5 mm hecho de hierro en polvo con una permeabilidad magnética de 75. El devanado contiene 58 vueltas de alambre PEV-2 con un diámetro de 1 mm. Un estrangulador de este tipo es adecuado para funcionar con una carga de hasta 1 kW. Cuando se utiliza un trinistor KU208G, el número de vueltas del inductor debe reducirse a 40. Los condensadores C2 y C3 deben ser del tipo X1 o X2 (esta es la designación internacional de los condensadores), especialmente diseñados para conectarse entre cables de red; Se encuentran en carcasas de plástico autoextinguible, lo que evita posibles incendios durante la avería de los condensadores. En el caso de un condensador de este tipo se debe indicar su tensión nominal de 250VAC, que corresponde al uso en una red de corriente alterna (AC = corriente alterna, es decir, corriente alterna). Además, las cajas deben llevar los símbolos de los laboratorios de pruebas que han probado este tipo de condensador y lo han considerado adecuado para su uso en la red eléctrica de CA. Las cajas de condensadores en buen estado suelen estar plagadas de estos signos, ya que han sido probados en muchos laboratorios. En casos extremos, en lugar de un condensador del tipo X1 o X2, se puede utilizar un condensador de película metálica o de papel con una tensión nominal de al menos 400 V. Autor: A.Kuznetsov, Moscú
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