Схема управления тиристором ку202н: ТИРИСТОРНЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Содержание

ТИРИСТОРНЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ

   Данный регулятор напряжения собирался мной для использования в различных направлениях: регулирование скорости вращения двигателя, изменение температуры нагрева паяльника и т.д. Возможно название статьи покажется не совсем корректным, и эта схема иногда встречается как регулятор мощности, но тут надо понимать, что по сути происходит регулировка фазы. То есть времени, в течении которого сетевая полуволна проходит в нагрузку. И с одной стороны регулируется напряжение (через скважность импульса), а с другой - мощность, выделяемая на нагрузке.


   Следует учесть, что наиболее эффективно данный прибор будет справляться с резистивной нагрузкой – лампы, нагреватели и т.д. Потребители тока индуктивного характера тоже можно подключать, но при слишком малой его величине надёжность регулировки снизится.


   Схема данного самодельного тиристорного регулятора не содержит дефицитных деталей. При использовании, указанных на схеме выпрямительных диодов, прибор может выдержать нагрузку до 5А (примерно 1 кВт) с учетом наличия радиаторов.
 


   Для увеличения мощности подключаемого устройства нужно использовать другие диоды или диодные сборки, рассчитанные на необходимый вам ток.

   Так-же нужно заменять и тиристор, ведь КУ202 рассчитан на предельный ток до 10А. Из более мощных рекомендуются отечественные тиристоры серии Т122, Т132, Т142 и другие аналогичные.


   Деталей в тиристорном регуляторе не так уж и много, в принципе допустим навесной монтаж, однако на печатной плате конструкция будет смотреться красивее и удобнее. Рисунок платы в формате LAY качаем тут. Стабилитрон Д814Г меняется на любой, с напряжением 12-15В.


   В качестве корпуса использовал первый попавшийся - подходящий по размерам. Для подключения нагрузки вывел наружу разъем для вилки. Регулятор работает надежно и действительно изменяет напряжение от 0 до 220 В. Автор конструкции: SssaHeKkk.

   Форум по радиосхемам

   Обсудить статью ТИРИСТОРНЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Включение тиристора схема включения тиристора

Самое простое включение тиристора и симистора

В различных электронных устройствах в цепях переменного тока в качестве силовых ключей широко применяют тринисторы и симисторы. Данная статья призвана помочь в выборе схемы управления подобными приборами.

Самый простой способ управления тиристорами — это подача на управляющий электрод прибора постоянного тока с величиной, необходимой для его включения (рис. 1). Ключ SA1 на рис. 1 и на последующих рисунках — это любой элемент, обеспечивающий замыкание цепи: транзистор, выходной каскад микросхемы, оптрон и др. Этот способ прост и удобен, но обладает существенным недостатком — требуется довольно большая мощность управляющего сигнала. В табл. 1 приведены наиболее важные параметры для обеспечения надежного управления некоторыми самыми распространенными тиристорами (три первых позиции занимают тринисторы, остальные — симисторы). При комнатной температуре для гарантированного включения перечисленных тиристоров требуется ток управляющего электрода Iу вкл равный 70–160 мА. Следовательно, при напряжении питания, типовом для собранных на микросхемах узлов управления (10–15 В), требуется постоянная мощность 0,7–2,4 Вт.

Отметим, что полярность управляющего напряжения для тринисторов положительная относительно катода, а для симисторов — или отрицательная для обоих полупериодов, или совпадающая с полярностью напряжения на аноде. Также можно добавить, что часто в соответствии с указаниями по применению требуется шунтирование управляющего перехода тринисторов сопротивлением 51 Ом (R2 на рис. 1) и не требуется никакого шунтирования для симисторов.

Реальные величины тока управляющего электрода, достаточного для включения тиристора, обычно меньше цифр, приведенных в табл. 1, поэтому нередко идут на его снижение относительно гарантированных значений: для тринисторов — до 7–40 мА, для симисторов — до 50–60 мА. Такое снижение часто приводит к ненадежной работе устройств, и необходимости предварительной проверки или же подбора тиристоров. Уменьшение управляющего тока также может приводить к возникновению помех радиоприему, поскольку включение тиристоров при малых токах управляющего электрода происходит при относительно большом напряжении на аноде — несколько десятков вольт, что приводит к броскам тока через нагрузку и, следовательно, к мощным помехам.

Недостатком управления тиристорами постоянным током является гальваническая связь источника управляющего сигнала и сети. Если в схеме с симистором (рис. 1, б) при соответствующем включении сетевых проводов источник управляющего сигнала можно соединить с нулевым проводом, то при использовании тринистора (рис 1, а) такая возможность возникает лишь при исключении выпрямительного моста VD1–VD4. Последнее приводит к однополупериодной подаче напряжения на нагрузку и двукратному уменьшению поступаемой в нее мощности.

В настоящее время в связи с большой потребляемой мощностью запуск тиристоров постоянным током при бестрансформаторном питании пусковых узлов (с гасящим резистором или конденсатором) практически не используется.

Одним из вариантов снижения потребляемой узлом управления мощности является использование вместо постоянного тока непрерывной последовательности импульсов с относительно большой скважностью. Поскольку время включения типовых тринисторов составляет 10 мкс и менее, можно подавать на их управляющий электрод импульсы такой же длительности со скважностью, например, 5–10–20, что соответствует частоте 20–10–5 кГц.

В этом случае потребляемая мощность также уменьшается в 5–10–20 раз соответственно.

Однако при таком способе управления выявляются некоторые новые недостатки. Во-первых, теперь тиристор включается не в самом начале полупериода сетевого напряжения, а в произвольные моменты времени, отстоящие от начала полупериода на время, не превышающее периода запускающих импульсов, т. е. 50–100–200 мкс.

За это время напряжение сети может возрасти примерно до 5–10–20 В. Это приводит к возникновению помех радиоприему и к некоторому уменьшению выходного напряжения, впрочем, малозаметному.

Существует еще одна проблема. Если при включении в начале полупериода во время действия запускающего импульса ток через тиристор не достигнет тока удержания (Iуд, табл. 1), тиристор после окончания импульса выключится. Следующий импульс вновь включит тиристор, и он не выключится лишь в том случае, если к моменту окончания импульса ток через него будет больше тока удержания.

Таким образом, ток через нагрузку сначала будет иметь вид нескольких коротких импульсов и лишь потом — синусоидальную форму.

Если же нагрузка имеет активноиндуктивный характер (например, электродвигатель), ток через нее за время действия короткого включающего импульса может не успеть достичь величины тока удержания, даже когда мгновенное напряжение в сети максимально. Тиристор после окончания каждого импульса будет выключаться. Этот недостаток ограничивает снизу длительность запускающих импульсов и может свести на нет уменьшение потребляемой мощности.

Схема включения тиристора и симистора с импульсным запуском

Применение импульсного запуска облегчает гальваническую развязку между узлом управления и сетью, ибо ее может обеспечить даже небольшой трансформатор с коэффициентом трансформации, близким к 1:1. Его обычно наматывают на ферритовом кольце диаметром 16–20 мм с тщательно выполненной изоляцией между обмотками. Следует предостеречь от применения малогабаритных импульсных трансформаторов промышленного изготовления.

Как правило, они имеют низкое напряжение изоляции (около 50–100 В) и могут служить причиной поражения электрическим током, если при использовании прибора будет считаться, что цепь управления изолирована от сети.

Схема включения тиристора и симистора с импульсным запуском.

Снижение требуемой при импульсном управлении мощности и возможность введения гальванической развязки позволяют применить в узлах управления тиристорами бестрансформаторное питание.

Включение тиристора через ключ и ограничительный резистор

Третий широко распространенный способ включения тиристоров — подача на управляющий электрод сигнала с его анода через ключ и ограничительный резистор (рис. 2). В таком узле ток через ключ протекает в течение нескольких микросекунд, пока включается тиристор, если напряжение на аноде достаточно велико.

В качестве ключей используют малошумящие электромагнитные реле, высоковольтные биполярные транзисторы, фотодинисторы или фотосимисторы (схемы на рис. 2 соответственно). Способ включения тиристора прост и удобен, не критичен к наличию у нагрузки индуктивной составляющей, но имеет недостаток, на который нередко не обращают внимания.



Недостаток связан с противоречивостью требований к ограничительному резистору R1. С одной стороны, его сопротивление должно быть как можно меньше, чтобы включение тиристора происходило как можно ближе к началу полупериода сетевого напряжения. С другой стороны, при первом открывании ключа, если оно не синхронизировано с моментом прохождения сетевого напряжения через нуль, напряжение на резисторе R1 может достигать амплитудного напряжения сети, т. е. составлять 310–350 В. Импульс тока через этот резистор не должен превышать допустимых значений для ключа и управляющего перехода тиристора. В табл.

2 приведены некоторые параметры наиболее часто применяемых отечественных фототиристоров (приборы серий АОУ103/3ОУ103 и АОУ115 — фотодинисторы, АОУ — фотосимисторы). Исходя из значений максимально допустимого импульсного тока управления (табл. 1) и максимального импульсного тока через ключ (табл. 2), можно для каждой конкретной пары приборов определить минимально допустимое сопротивление ограничительного резистора. Например, для пары КУ208Г (Iу, вкл макс = 1 А) и АОУ160А (Iмакс, имп = 2 А) можно выбрать R1 = 330 Ом. Если ток управляющего электрода, при котором происходит включение симистора, соответствует его максимальному значению 160 мА, симистор будет включаться при напряжении на аноде равном 0,16·330 = 53 В.

Как и в случае с подачей управляющих импульсов относительно большой скважности, это приводит к возникновению помех и к некоторому уменьшению выходного напряжения. Поскольку реальная чувствительность тиристоров по управляющему электроду обычно лучше, задержка открывания тиристора относительно начала полупериода меньше рассчитанной выше предельной величины.

Сопротивление ограничивающего резистора R1 может быть уменьшено на величину сопротивления нагрузки, поскольку в момент включения они включены последовательно.

Более того, если нагрузка имеет гарантированно индуктивно-резистивный характер, можно еще более уменьшить сопротивление указанного резистора. Однако если нагрузкой являются лампы накаливания, надо помнить, что их холодное сопротивление примерно в десять раз меньше рабочего.

Следует также иметь ввиду, что включающий ток симисторов имеет разную величину для положительной и отрицательной полуволн сетевого напряжения. Поэтому в выходном напряжении мо жет появиться небольшая постоянная составляющая.

Из фотодинисторов серии АОУ103/3ОУ103 для управления тиристорами в сети 220 В по максимально допустимому напряжению подходят только 3ОУ103Г, однако неоднократно проверено, что и АОУ103Б и АОУ103В годятся для работы в этом режиме.

Различие между приборами с индексами Б и В заключается в том, что подача напряжения обратной полярности на АОУ103Б не допускается.

Аналогично и различие между АОУ115Г и АОУ115Д: приборы с индексом Д допускают подачу обратного напряжения с индексом Г — нет.

Существенного сокращения потребляемой цепями управления мощности можно добиться, если включать ток управляющего электрода в момент включения тиристора. Два варианта схем узлов управления, обеспечивающих такой режим, приведены на рис. 3.

Включение тринистора в схеме на рис. 3, а происходит в момент замыкания контактов ключа SA1. После включения тринистора элемент DD1.1 выключается, и ток управляющего электрода прекращается, что существенно экономит потребление по цепи управления. Если напряжение на тринисторе в момент включения SA1 будет меньше порога переключения DD1.1, тринистор не включится, пока напряжение на нем не достигнет этого порога, т. е. не станет несколько более половины напряжения питания микросхемы. Регулировать пороговое напряжение можно подбором сопротивления нижнего плеча делителя резистора R6. Резистор R2 обеспечивает низкий логический уровень на входе 1 элемента DD1. 1 при закрывании тринистора VS1 и диодного моста VD2.

Для аналогичного включения симистора необходим узел двуполярного управления элементом совпадения DD1.1 (рис. 3, б). Этот узел собран на транзисторах VT1, VT2 и резисторах R2–R4. Транзистор VT1 включен по схеме с общей базой, и напряжение на его коллекторе становится по модулю меньше порога переключения элемента DD1.1, когда напряжение на аноде симистора VS1 положительно относительно катода и превышает его примерно на 7 В. Аналогично транзистор VT2 входит в насыщение, когда отрица тельное напряжение на аноде становится по модулю больше –6 В.

Такой узел выделения момента прохождения напряжения через нуль широко применяется в различных разработках. При всей кажущейся привлекательности узлы, выполненные по схемам, приведенным на рис. 3, и им аналогичные, обладают существенным недостатком: если по какойлибо причине тиристор не включится, ток через его управляющий электрод будет идти неопределенно долго. Поэтому необходимо предпринимать специальные меры по ограничению длительности импульса или рассчитывать источник питания на полный ток, т. е. на такую же мощность, как и для узлов по схеме на рис. 1.

Наиболее экономичные схемы управления используют формирование одиночного включающего импульса вблизи перехода сетевого напряжения через нуль. Две несложных схемы таких формирователей приведены на рис. 4, а временные диаграммы их работы — на рис. 5 (а и б соответственно). Недостатком, впрочем совершенно несущественным в большинстве случаев, является то, что первое включение происходит не в самом начале полупериода сетевого напряжения, а в самом конце того, во время которого был замкнут ключ SA1.

Двойная длительность включающего импульса 2Т0 определяется порогом переключения элемента ИЛИ НЕ с учетом делителя R2R3 (рис. 4, а) или порогом формирователя на VT1, VT2 (рис. 4, б), и рассчитывается по формуле

13.jpg (613 bytes)

Скорость изменения сетевого напряжения при переходе через нуль

14. jpg (926 bytes)

и при Uпор = 50 В двойная длительность составит 2Т0 = 1 мс. Скважность импульсов равна 10, и средний потребляемый ток в 10 раз меньше амплитудного значения, необходимого для надежного включения тиристора.

Минимальная длительность включающего импульса определяется тем, что он должен оканчиваться не ранее, чем ток через нагрузки достигнет тока удержания тиристора. Например, если нагрузка имеет мощность 200 Вт (Rн = 2202/200 = 242 Ом), а ток удержания симистора КУ208 — 150 мА, то этот ток достигается при мгновенном напряжении в сети 242·0, 15 = 36 В, т. е. при скорости нарастания 100 В/мс окончание импульса запуска должно быть не ранее, чем через 360 мкс от момента перехода напряжения через нуль. Снизить потребляемую мощность еще примерно в десять раз можно за счет подачи на третий вход элементов ИЛИ — НЕ схем на рис. 4 непрерывной последовательности импульсов (показано штриховыми линиями), как это было упомянуто в начале статьи применительно к узлам по схемам на рис. 1. При этом проявляются те же недостатки, что и при непрерывной подаче импульсов на управляющий электрод.

Для уменьшения потерь мощности можно сформированный в узлах по схемам на рис. 4 импульс, продифференцировать его, и продифференцированный задний фронт использовать как запускающий для тиристора (рис. 6). Параметры этого запускающего импульса Ти следует выбирать так. Он должен начинаться как можно раньше после прохождения сетевого напряжения через нуль, чтобы бросок тока через нагрузку в момент включения в начале каждого полупериода был бы минимальным и минимальными были бы помехи и потери мощности. Здесь ширина импульса, формируемого в момент прохождения напряжения сети через нуль, ограничена снизу только временем перезаряда дифференцирующей цепи C1R7 и может быть достаточно малой, но конечной. Оканчиваться импульс должен, как и для предыдущего варианта, не ранее, чем когда ток через нагрузку достигнет тока удержания тиристора.


При работе узлов по схемам на рис. 7 и 8 подача на управляющий электрод импульса включения спрямляет выходную характеристику тиристора в момент прохождения сетевого напряжения через нуль и при правильно выбранной длительности импульса удерживает тиристор во включенном состоянии до момента достижения тока удержания даже при наличии небольшой индуктивной составляющей нагрузки. Источник питания таких узлов может быть собран по бестрансформаторной схеме с гасящим резистором или, что еще лучше, конденсатором. Помех радиоприему такое включение тиристоров не создает и может быть рекомендовано для всех случаев управления нагрузками с малой индуктивной составляющей.

Если же нагрузка имеет выраженный индуктивный характер, можно рекомендовать схемы управления, приведенные на рис. 2. Для уменьшения помех радиоприему необходимо включение в сетевые провода помехоподавляющих фильтров, а если провода от регулятора до нагрузки имеют заметную длину, то и в эти провода тоже.

Выше были рассмотрены варианты управления тиристорами при их использовании в качестве ключей. При фазоимпульсном управлении мощностью нагрузок можно использовать описанные выше схемотехнические решения по формированию импульсов в моменты перехода сетевого напряжения через нуль для запуска времязадающего узла запуска тиристора. Отметим, что такой узел должен давать стабильную задержку включения тиристора, не зависящую от напряжения сети и температуры, а длительность формируемого импульса должна обеспечить достижение тока удержания независимо от момента включения нагрузки в пределах полупериода.

Тиристорный регулятор мощности | Радиобездна

Друзья, приветствую вас! Сегодня я хочу рассказать о самой распространенной самоделки радиолюбителей. Речь пойдет о тиристорном регуляторе мощности.Благодаря способности тиристора мгновенно открываться и закрываться, его с успехом применяют в различных самоделках. При этом он обладает низким тепловыделением. Схема тиристорного регулятора мощности достаточно известна, но она имеет отличительную особенность от подобных схем. Схема построена таким образом, что при первоначальном включении устройства в сеть отсутствует скачок тока через тиристор, благодаря чему через нагрузку не протекает опасный ток.

Ранее я рассказывал о регуляторе температуры для паяльника, в котором в качестве регулирующего устройства используется тиристор. Данный регулятор может управлять нагрузкой мощностью 2 киловатта. Если силовые диоды и тиристор заменить на более мощные аналоги, то нагрузку можно увеличить в несколько раз. И можно будет использовать этот регулятор мощности для электрического тэна. Я же использую данную самоделку для пылесоса.

Схема регулятора мощности на тиристоре

Сама схема проста до безобразия. Я думаю, что не стоит объяснять принцип её работы:

Детали устройства:

  • Диоды; КД 202Р, четыре выпрямительных диода на ток не меньше 5 ампер
  • Тиристор; КУ 202Н, или другой с током не меньше 10 ампер
  • Транзистор; КТ 117Б
  • Резистор переменный; 10 Ком, один
  • Резистор подстроечный; 1 Ком, один
  • Резисторы постоянные; 39 Ком, мощностью два ватта, два штуки
  •  Стабилитрон: Д 814Д, один
  • Резисторы постоянные; 1,5 Ком, 300 Ом, 100 Ком
  • Конденсаторы; 0,047 Мк, 0,47 Мк
  • Предохранитель; 10 А, один

Тиристорный регулятор мощности своими руками

Готовое устройство, собранное по этой схеме выглядит вот так:

Так как деталей в схеме используется не очень много, можно применить навесной монтаж. Я же использовал печатный:

Регулятор мощности собранный по этой схеме очень надежен. Сначала этот тиристорный регулятор использовался для вытяжного вентилятора. Эту схему я реализовал около 10 лет назад. Первоначально я не использовал радиаторы охлаждения, так как ток потребления вентилятора очень мал. Затем я стал использовать эту электронную самоделку для пылесоса мощностью 1600 ватт. Без радиаторов силовые детали нагревались значительно, рано или поздно они вышли бы из строя. Но и без радиаторов это устройство проработало целых 10 лет. Пока не пробило тиристор. Первоначально я использовал тиристор марки ТС-10:

Теперь я решил поставить теплоотводы. Не забываем нанести тонкий слой теплопроводящей пасты КПТ-8 на тиристор и 4 диода:

Если у вас не окажется однопереходного транзистора КТ117Б:

то его можно заменить двумя биполярными собранными по схеме:

Сам я такую замену не производил, но должно получиться.

По данной схеме в нагрузку поступает постоянный ток. Это не критично, если нагрузка активная. Например: лампы накаливания, нагревательные тэны, паяльник, пылесос, электродрель и другие устройства, имеющие коллектор и щетки. Если же вы планируете, данный регулятор использовать для реактивной нагрузки, например электродвигателя вентилятора, то нагрузку стоит включить перед диодным мостом,  как это показано на схеме:

Резистором R7 регулируют мощность на нагрузке:

а резистором R4 устанавливают границы интервала регулирования:

При таком положении движка резистора на лампочку приходит  80 вольт:

Внимание! Будьте внимательны, эта самоделка не имеет трансформатора, поэтому некоторые радиодетали  могут находиться под высоким потенциалом сети. Будьте осторожны при настройке регулятора мощности.

Обычно тиристор не открывается из-за малости напряжение на нём и скоротечности процесса, а если и откроется, то будет закрыт при первом же переходе напряжения сети через 0. Таким образом, использование однопереходного транзистора решает задачу принудительной разрядки накопительного конденсатора, в конце каждого полупериода питающей сети.

Собранное устройство я поместил в старый ненужный корпус от трансляционного радио. Переменный резистор R7 я установил на штатное место. Осталось поставить на него ручку и проградуировать шкалу напряжения:

Корпус слегка великоват, но зато тиристор и диоды охлаждаются просто великолепно:

С боку устройства я поместил розетку, чтобы можно было подключить вилку от любой нагрузки. Для подключения собранного устройство к электросети я использовал шнур от старого утюга:

Как я говорил ранее, этот тиристорный регулятор мощности очень надёжен. Я им пользуюсь уже не один год. Схема очень проста, её сможет повторить даже начинающий радиолюбитель.

Зарядные устройства на тиристорах для автомобильного аккумулятора

Зарядное устройство на тиристорах для аккумулятора обладает рядом преимуществ. Такая схема позволяет безопасно зарядить любую автомобильную батарею на 12 В, без риска закипания.

Дополнительно приборы данного типа подходят для восстановления свинцово-кислотных батарей. Достигается это за счет контроля параметров зарядки, а значит возможности имитировать восстановительные режимы.

Содержание статьи:

Импульсное зарядное устройство на КУ202Н

Распространенная, простая, но очень эффективная схема тиристорного фазоимпульсного регулятора мощности уже давно используется для заряда свинцовых аккумуляторов.

Зарядка на КУ202Н позволяет:

Схема тиристорного зарядного устройства на КУ202Н

  • добиться зарядного тока до 10А;
  • выдавать импульсный ток, благоприятно влияющий на продолжительность жизни АКБ;
  • собрать устройство своими руками из недорогих деталей, доступных в любом магазине радиоэлектроники;
  • повторить принципиальную схему даже новичку, поверхностно знакомому с теорией.

Условно, представленную схему можно разделить на:

  • Понижающее устройство – трансформатор с двумя обмотками, превращающий 220В из сети в 18-22В, необходимых для работы прибора.
  • Выпрямительный блок, преобразующий импульсное напряжение в постоянно собирается из 4-х диодов или реализуется с помощью диодного моста.
  • Фильтры – электролитические конденсаторы, отсекающие переменные составляющие выходного тока.
  • Стабилизация осуществляется за счет стабилитронов.
  • Регулятор тока производится компонентом, строящимся на транзисторах, тиристорах и переменном сопротивлении.
  • Контроль выходных параметров реализуется с помощью амперметра и вольтметра.

Принцип работы

Схема зарядного устройства с тиристором

Цепь из транзисторов VT1 и VT2 контролирует электрод тиристора. Ток проходит через VD2, защищающий от возвратных импульсов. Оптимальный ток зарядки контролируется компонентом R5. В нашем случае, он должен быть равен 10% от емкости аккумулятора. Чтобы контролировать регулятор тока, данный параметр перед клеммами подключения необходимо установить амперметр.

Питание данной схемы осуществляется трансформатором с выходным напряжением от 18 до 22 В. Обязательно необходимо расположить диодный мост, а также управляющий тиристор на радиаторах, для отвода избытка тепла. Оптимальный размер радиатора должен превышать 100см2. При использовании диодов Д242-Д245, КД203- в обязательном порядке изолируйте их от корпуса устройства.

Данная схема зарядного устройства на тиристорах обязательно должна комплектоваться предохранителем для выходного напряжения. Его параметры подбираются согласно собственных нужд. Если вы не собираетесь использовать токи более 7 А, то предохранителя на 7.3 А будет вполне достаточно.

Особенности сборки и эксплуатации

Схема проверки теристора

Собранное по представленной схеме зарядное устройство в дальнейшем можно дополнять автоматическими защитными системами (от переполюсовки, короткого замыкания и др). Особенно полезным, в нашем случае будет установка системы отключения подачи тока при заряде батареи, что убережет ее от перезаряда и перегрева.

Другие защитные системы желательно комплектовать светодиодными индикаторами, сигнализирующими о коротких замыканиях и других проблемах.

Внимательно следите за выходным током, так как он может изменяться из-за колебаний в сети.

Как и аналогичные тиристорные фазоимпульсные регуляторы, собранное по представленной схеме зарядное устройство создает помехи радиоприему, поэтому желательно предусмотреть LC-фильтр для сети.

Тиристор КУ202Н можно заменить аналогичными КУ202В, КУ 202Г или КУ202Е. Также можно использовать и более производительные Т-160 или Т-250.

Тиристорное зарядное устройство своими руками

Тиристор самодельный

Для собственноручной сборки представленной схемы понадобится минимум времени и сил, вместе с невысокими затратами на компоненты. Большую часть составляющих можно легко заменить на аналоги. Часть деталей можно позаимствовать у вышедшего из строя электрооборудования. Перед использованием, компоненты следует проверить, благодаря этому собранное даже из б/у деталей зарядное устройство, будет работать сразу после сборки.

В отличие от представленных на рынке моделей, работоспособность собранного своими руками зарядного сохраняется в большем диапазоне. Вы можете зарядить автомобильный аккумулятор от -350С до 350С. Это и возможность регулировать выходной ток, давая батарее большой ампераж, позволяет за короткое время компенсировать батарее заряд, достаточный для поворота стартером мотора.

Тиристорные зарядные устройства имеют место в гаражах автолюбителей, благодаря их возможностям безопасно заряжать автомобильный аккумулятор. Принципиальная схема данного прибора позволяет собрать его самостоятельно, используя товары с радио рынка. Если знаний недостаточно, можно воспользоваться услугами радиолюбителей, которые за плату в разы меньшую, чем стоимость магазинного зарядного устройства, смогут собрать вам аппарат по предоставленной им схеме.

Как сделать доступное зарядное устройство на тиристоре

Пришла идея собрать еще одно зарядное устройство. У меня уже есть несколько зарядных для авто аккумулятора. Благо задумка проста, детали все давно есть. Все собирается на отечественных деталях. Ничего редкого, все доступное.

Для самоделки нам понадобится

  • трансформатор;
  • диодный мост;
  • тиристор;
  • амперметр;
  • корпус;
  • выключатель;
  • крокодилы;
  • инструменты.

О компонентах

Трансформатор у меня остался от старого проекта. Стоял трансформатор в корпусе. Корпус добротный, с ручками. На корпусе уже установлен сетевой разъем и предохранитель. Напряжение на вторичке трансформатора 17 вольт.

Обмотка диаметром около 2 мм по меди. У меня первичная цепь практически собрана. Установлю выключатель и готово.

 

Диодный мост сборной. Можно установить сборку из магазина, но у меня была из диодов. Диоды на 10 ампер, советские Д242. Были прикручены на радиаторе. Диоды установлены через слюдяные шайбы.

Амперметр на 20 ампер. Показывает в обе полярности, да просто такой был рабочий. На нем уже установлен шунт.

 

Тиристор с радиатором от материнки компьютера. Ку 202. Максимальный ток 10 ампер. Он не сильно греется.

 


Схема зарядного устройства

По сути, это импульсный регулятор. Тиристор в данной схеме не греется. Я предохранитель не ставил.

Сборка зарядного устройства

 

По методике ЛУТ изготовил плату.

 

Сверлю отверстия в пятачках. Деталей минимум, все доступно и просто.

 

Устанавливаю и распаиваю компоненты.

 

Нужно просверлить крепежные отверстия. Плату сделал довольно компактной. Просверлив отверстия, столкнулся с проблемой крепления. Сделал скобку с вырезом.

 

Крепить диодную сборку буду непосредственно к корпусу. Диоды изолированы. Сверлю четыре отверстия.

 

Прикручиваю радиатор с диодами.

 

Распаиваю диодный мост.

 

Тиристор на радиаторе я закрепил на изоляции. Пластинка из пластика, в ней нарезал резьбу.

 

Для передней панели, я взял отрезок композитного пластика. На нем пока защитная пленка. Делаю разметку под все компоненты, прямо 

по защитной пленке. Вырезаю прорези, и сверлю отверстия.

 

Собираю остатки схемы и тестирую. Регулируется все плавно.

 

После проверки все ставлю на место. Фиксирую по возможности провода.

 

Зарядка получилась хорошая и надежная. Данная схема очень популярна.

 

Видео по сборке прилагаю

]

принцип работы, схемы управления тиристорами, подробные видео разбор темы, фото тиристорного светодиода

Автор Aluarius На чтение 5 мин. Просмотров 2.1k. Опубликовано

Перед тем как разбираться с темой «тиристор – принцип работы», необходимо понять, что собой представляет этот небольшой прибор. По сути, это силовой ключ, только он всегда находится в открытом состоянии. Поэтому его часто называют не полностью управляемый ключ.

Тиристор

Необходимо отметить, что по своему устройству тиристор напоминает обыкновенный транзистор или диод. Правда, есть и существенные отличия. К примеру, диод – это полупроводниковый двухслойный элемент на кремневой основе (PN), транзистор – трехслойный (PNP или NPN), тиристор – четырехслойный (PNPN). То есть, у него три перехода p-n. Именно поэтому диодные выпрямители перед тиристорными являются менее эффективными. Это хорошо видно на схеме управления тиристорами.

Где применяются тиристоры

Область применения тиристоров обширна. К примеру, из них можно собрать инвертор для сварки или зарядное автомобильное устройство. Некоторые умельцы своими руками собирают даже генераторы. Самое важное, что тиристоры могут через себя пропускать токи и высокочастотные, и низкочастотные. Поэтому, собрав мост из этих приборов, можно изготовить трансформатор и для сварочного аппарата.

Cхема управления тиристором

Конструкция и принцип действия

Состоит тиристорный ключ из трех частей:

  • Анод.
  • Катод.
  • Вход.

Последний состоит из трех переходов p-n. При этом переключение переходов производится с очень большой скоростью. Вообще, принцип работы тиристора можно объяснить лучше, если рассмотреть схему связки двух транзисторов, связанных параллельно, как выключатели комплементарно регенеративного действия.

Конструкция тиристора

Итак, самая простейшая схема двух транзисторов, совмещенных так, чтобы при пуске ток коллектора поступал на NPN второго прибора через каналы NPN первого. А в это же время ток проходит обратный путь через первый транзистор на второй. По сути, получается достаточно простая связка, где база-эмиттер одного из транзисторов, в нашем случае второго, получает ток от коллектора-эмиттера другого прибора, то есть, первого.

Цепь постоянного тока

В цепи постоянного тока тиристор работает по принципу подачи импульса положительной полярности, конечно, относительно катода. На длительность перехода из одного состояния в другое оказывает большое воздействие ряд характеристик. А именно:

  • Вид нагрузки (индуктивный, активный и прочее).
  • Скорость нарастания импульса и его амплитуда, имеется в виду ток нагрузки.
  • Величина самой токовой нагрузки.
  • Напряжение в цепи.
  • Температура самого прибора.



Здесь самое важное, чтобы в сети, где установлен данный прибор, не произошло резкое возрастание напряжения. В этом случае может произойти самопроизвольное включение тиристора, а сигнал управления будет в это время отсутствовать.

Цепь переменного тока

В этой сети тиристорный ключ работает немного по-другому. Этот прибор дает возможность проводить несколько видов операций. К примеру:

  • Включение и отключение цепи, в которое действует активная или активно-реактивная нагрузки.
  • Можно изменять значение действующей нагрузки и ее средней величины за счет возможности изменять (регулировать) подачу самого сигнала управления.
Тиристор в цепи переменного тока.

Но имейте в виду, что тиристорный ключ может пропускать сигнал только в одном направлении. Поэтому сами тиристоры устанавливаются в цепь, так сказать, во встречно-параллельном включении.

Управление тиристорами

В силовых электронных аппаратах чаще всего используется или фазное, или широтно-импульсное управление тиристором.

В первом случае регулировать токовую нагрузку можно за счет изменения углов или α, или θ. Это относится к принудительной нагрузке. Искусственную нагрузку можно регулировать только с помощью управляемого тиристора, который также называется запираемый.

При ШИМ (широтно-импульсной модуляции) во время Тоткр сигнал подается, а, значит, сам прибор находится в открытом состоянии, то есть, ток подается с напряжением Uн. В период времени Тзакр сигнал отсутствует, а сам прибор находится непроводящем состоянии.

Тиристорные светодиоды

Обычно тиристор и светодиод в одном светильнике не устанавливаются. Его место заменяет диод, который работает и на включение, и на отключение, как обычный ключ. Это связано с разными причинами, где основная – это конструкция и принцип действия самого прибора, который всегда находится в открытом состоянии. В настоящее время ученые изобрели так называемый тиристорный светодиод.

Тиристорный светодиод

Во-первых, тиристорный светодиод в своем составе кроме кремния имеет: галлий, алюминий, индий, мышьяк и сурьму. Во-вторых, спектр излучения при n-переходах между материалами создает волну длиною 1,95 мкм. А это достаточно большая оптическая мощность, если ее сравнивать с диодным элементом, который производит световые волны в том же диапазоне.

Вентилятор постоянного тока с регулируемой температурой с использованием термистора: проект со схемой

«Автоматизация - это хорошо, если вы точно знаете, где разместить машину», В этом руководстве мы создаем вентилятор постоянного тока с регулируемой температурой с использованием термистора , поскольку он начинается выше заданного уровня температуры и останавливается, когда температура возвращается к нормальному состоянию. Весь этот процесс происходит автоматически. Ранее мы создали вентилятор с регулируемой температурой, используя Arduino, где скорость вентилятора также регулируется автоматически.

Необходимые компоненты

Для этого автоматического контроллера вентилятора с термистором требуются следующие компоненты:

  • Микросхема операционного усилителя LM741
  • NPN транзистор MJE3055
  • Термистор NTC - 10к
  • Потенциометр - 10к
  • Резисторы - 47 Ом, 4,7к
  • Вентилятор постоянного тока (двигатель)
  • Блок питания-5в
  • Макетная плата и соединительные провода

Принципиальная схема

Ниже приведена принципиальная схема вентилятора с регулируемой температурой, использующего термистор в качестве датчика температуры:

Термистор

Ключевым компонентом схемы вентилятора с регулируемой температурой является термистор, который используется для определения повышения температуры. Термистор - это термочувствительный резистор , сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры. Существует два типа термистора NTC (отрицательный температурный коэффициент) и PTC (положительный температурный коэффициент), мы используем термистор типа NTC. Термистор NTC - это резистор, сопротивление которого уменьшается при повышении температуры, в то время как в PTC оно будет увеличивать сопротивление при повышении температуры. Мы также использовали термистор во многих интересных приложениях, таких как цепь пожарной сигнализации с использованием термистора, переменный ток с регулируемой температурой, цепь термостата на основе термистора.

Все проекты на базе термисторов можно найти здесь.

Микросхема ОУ LM741

Операционный усилитель - электронный усилитель напряжения с высоким коэффициентом усиления со связью по постоянному току. Это небольшая микросхема с 8 контактами. ИС операционного усилителя используется в качестве компаратора, который сравнивает два сигнала: инвертирующий и неинвертирующий. В микросхеме ОУ 741 PIN2 - это инвертирующая входная клемма, а PIN3 - неинвертирующая входная клемма.Выходной контакт этой ИС - PIN6. Основная функция этой ИС - выполнять математические операции в различных схемах.

Операционный усилитель

в основном имеет внутри компаратор напряжения , который имеет два входа: один - инвертирующий, а второй - неинвертирующий. Когда напряжение на неинвертирующем входе (+) выше, чем напряжение на инвертирующем входе (-), тогда на выходе компаратора высокий уровень. И если напряжение инвертирующего входа (-) выше, чем неинвертирующего конца (+), то выходное напряжение НИЗКОЕ.Операционные усилители имеют большое усиление и обычно используются как усилитель напряжения . Некоторые операционные усилители имеют более одного компаратора внутри (операционный усилитель LM358 имеет два, LM324 - четыре), а некоторые имеют только один компаратор, например LM741 . Применение этой ИС в основном включает сумматор, вычитатель, повторитель напряжения, интегратор и дифференциатор. Выходной сигнал операционного усилителя является произведением коэффициента усиления и входного напряжения. Проверьте здесь другие схемы операционного усилителя.

Схема выводов операционного усилителя IC741:

Конфигурация контактов

ПИН.

PIN Описание

1

Нулевое смещение

2

Инвертирующий (-) входной терминал

3

неинвертирующий (+) входной терминал

4

Источник отрицательного напряжения (-VCC)

5

нулевое смещение

6

Вывод выходного напряжения

7

Источник положительного напряжения (+ VCC)

8

не подключен

Работа вентилятора с автоматическим регулированием температуры с использованием термистора

Работает по принципу термистора. В этой схеме контакт 3 (неинвертирующий контакт операционного усилителя 741) соединен с потенциометром, а контакт 2 (инвертирующий контакт) соединен между R2 и RT1 (термистор), которые образуют схему делителя напряжения. Первоначально в нормальных условиях выход операционного усилителя НИЗКИЙ, так как напряжение на неинвертирующем входе меньше, чем на инвертирующем входе, что заставляет транзистор NPN оставаться в выключенном состоянии. Транзистор остается в выключенном состоянии, потому что на его базу не подается напряжение, и нам нужно некоторое напряжение на его базе, чтобы NPN-транзистор стал проводящим.Здесь мы использовали NPN-транзистор MJE3055, но здесь может работать любой сильноточный транзистор, как BD140.

Нет, когда температура повышается, сопротивление термистора уменьшается, а напряжение на неинвертирующем выводе операционного усилителя становится выше, чем на инвертирующем выводе, поэтому на выходе операционного усилителя PIN 6 станет ВЫСОКИМ, а транзистор будет включен (потому что, когда выход операционного усилителя ВЫСОКИЙ, напряжение будет течь через коллектор к эмиттеру). Теперь эта проводимость NPN-транзистора позволяет вентилятору запускаться.Когда термистор вернется в нормальное состояние, вентилятор автоматически выключится.

Преимущества

  • Простота в обращении и экономичность
  • Вентилятор запускается автоматически, поэтому он может контролировать температуру вручную.
  • Автоматическое переключение сэкономит энергию.
  • Для охлаждения теплоотводящих устройств установка проста.

Применение вентилятора постоянного тока с регулируемой температурой

  • Вентиляторы охлаждения для ноутбуков и компьютеров.
  • Это устройство используется для охлаждения двигателя автомобиля.

Схема защиты от перегрузки по току с использованием операционного усилителя

Цепи защиты жизненно важны для успеха любой электронной конструкции. В наших предыдущих руководствах по схемам защиты мы разработали множество базовых схем защиты, которые можно адаптировать к вашей схеме, а именно: защиту от перенапряжения, защиту от короткого замыкания, защиту от обратной полярности и т. Д. Добавляя к этому списку схем, в этой статье мы научится спроектировать и построить простую схему для защиты от сверхтоков с использованием операционного усилителя .

Защита от перегрузки по току часто используется в цепях питания для ограничения выходного тока блока питания. Термин «перегрузка по току» - это состояние, при котором нагрузка потребляет ток, превышающий указанные возможности блока питания. Это может быть опасной ситуацией, так как перегрузка по току может привести к повреждению источника питания. Поэтому инженеры обычно используют схему защиты от перегрузки по току для отключения нагрузки от источника питания во время таких сценариев сбоя, таким образом защищая нагрузку и источник питания.

Защита от перегрузки по току с использованием операционного усилителя

Существует много типов схем защиты от перегрузки по току; сложность схемы зависит от того, насколько быстро схема защиты должна реагировать в случае перегрузки по току. В этом проекте мы построим простую схему защиты от перегрузки по току с использованием операционного усилителя, который очень часто используется и может быть легко адаптирован для ваших проектов.

Схема, которую мы собираемся спроектировать, будет иметь регулируемое пороговое значение перегрузки по току , а также будет иметь функцию Автоматический перезапуск при отказе .Поскольку это схема защиты от перегрузки по току на базе операционного усилителя, она будет иметь операционный усилитель в качестве блока управления. Для этого проекта используется операционный усилитель общего назначения LM358 . На изображении ниже показана схема контактов LM358.

Как видно на изображении выше, внутри одного корпуса ИС у нас будет два канала операционного усилителя. Однако в этом проекте используется только один канал. Операционный усилитель будет переключать (отключать) выходную нагрузку с помощью полевого МОП-транзистора. В этом проекте используется MOSFET IRF540N с каналом N.Рекомендуется использовать соответствующий радиатор MOSFET, если ток нагрузки превышает 500 мА. Однако в этом проекте MOSFET используется без радиатора. На изображении ниже представлена ​​распиновка IRF540N .

Для питания ОУ и схемы используется линейный стабилизатор напряжения LM7809 . Это линейный стабилизатор напряжения 9В 1А с широким диапазоном входного напряжения. Распиновку можно увидеть на изображении ниже

Необходимые материалы:

Список компонентов, необходимых для максимальной токовой защиты цепи , приведен ниже.

  1. Макет
  2. Требуется источник питания 12 В (минимум) или в соответствии с напряжением.
  3. LM358
  4. 100 мкФ 25 В
  5. IRF540N
  6. Радиатор (согласно требованиям приложения)
  7. горшок обрезной 50к.
  8. Резистор 1 кОм с допуском 1%
  9. Резистор 1Meg
  10. Резистор
  11. 100 кОм с допуском 1%.
  12. Резистор 1 Ом, 2 Вт (максимум 2 Вт при токе нагрузки 1,25 А)
  13. Провода для макета

Цепь защиты от перегрузки по току

Простая схема защиты от перегрузки по току может быть спроектирована с использованием операционного усилителя для определения перегрузки по току, и на основе результата мы можем управлять МОП-транзистором для отключения / подключения нагрузки к источнику питания.Принципиальная схема для того же проста и ее можно увидеть на изображении ниже

.

Работа цепи защиты от перегрузки по току

Как видно из принципиальной схемы, полевой МОП-транзистор IRF540N используется для управления нагрузкой как ВКЛ или ВЫКЛ во время нормального состояния и состояния перегрузки . Но перед отключением нагрузки важно определить ток нагрузки. Для этого используется шунтирующий резистор R1 , который представляет собой шунтирующий резистор на 1 Ом и мощностью 2 Вт.Этот метод измерения тока называется Shunt Resistor Current Sensing , вы также можете проверить другие методы измерения тока, которые также можно использовать для обнаружения сверхтока.

Во включенном состоянии полевого МОП-транзистора ток нагрузки протекает через сток полевого МОП-транзистора к истоку и, наконец, к земле через шунтирующий резистор. В зависимости от тока нагрузки шунтирующий резистор создает падение напряжения, которое можно рассчитать по закону Ом . Поэтому предположим, что при протекании тока 1 А (ток нагрузки) падение напряжения на шунтирующем резисторе составляет 1 В, как V = I x R (V = 1 A x 1 Ом).Итак, если это падение напряжения сравнивается с заранее заданным напряжением с помощью операционного усилителя, мы можем обнаружить перегрузку по току и изменить состояние полевого МОП-транзистора, чтобы отключить нагрузку.

Операционный усилитель обычно используется для выполнения математических операций, таких как сложение, вычитание, умножение и т. Д. Поэтому в этой схеме операционный усилитель LM358 настроен как компаратор. Согласно схеме, компаратор сравнивает два значения. Первый из них является падение напряжения через шунт, а другой представляет собой предопределенное напряжение (опорное напряжение), используя переменный резистор или потенциометр RV1.RV1 действует как делитель напряжения. Падение напряжения на шунтирующем резисторе определяется инвертирующим выводом компаратора и сравнивается с опорным напряжением, подключенным к неинвертирующему выводу операционного усилителя.

В связи с этим, если считанным напряжением меньше, чем опорное напряжение, компаратор будет производить положительное напряжение на выходе, которая близка к VCC компаратора. Но, если считанное напряжение больше, чем опорное напряжение, компаратор будет производить отрицательное напряжение питания через выход (отрицательное питание подключено через GND, поэтому 0В в данном случае). Этого напряжения достаточно для включения или выключения MOSFET.

Работа с переходным откликом / проблемой стабильности

Но когда высокая нагрузка будет отключена от источника питания, переходные процессы создадут линейную область на компараторе, и это создаст петлю, в которой компаратор не сможет правильно включить или выключить нагрузку, и операционный усилитель станет нестабильный . Например, предположим, что 1А устанавливается с помощью потенциометра для переключения полевого МОП-транзистора в состояние ВЫКЛ.Поэтому переменный резистор настроен на выход 1 В. В ситуации, когда компаратор определяет, что падение напряжения на шунтирующем резисторе составляет 1,01 В (это напряжение зависит от точности операционного усилителя или компаратора и других факторов), компаратор отключит нагрузку. Переходных изменения возникают, когда высокая нагрузка внезапно отключена от блока питания, и это кратковременное повышение опорного напряжения, который приглашает плохие результаты через компаратор и заставляет его работать в линейной области.

Лучший способ для решения этой проблемы заключается в использовании стабильного питания через компаратор, где переходные изменения не влияют на входном напряжение компаратора и источник опорного напряжения. Мало того, в компараторе необходимо добавить дополнительный гистерезис метода. В этой схеме это осуществляется линейным регулятором LM7809 и резистором гистерезиса R4, резистором 100 кОм. LM7809 обеспечивает надлежащее напряжение на компараторе, так что переходные процессы в линии питания не влияют на компаратор.C1, конденсатор емкостью 100 мкФ используется для фильтрации выходного напряжения.

Гистерезисный резистор R4 подает небольшую часть входного сигнала на выход операционного усилителя, что создает разрыв по напряжению между нижним порогом (0,99 В) и высоким порогом (1,01 В), при котором компаратор меняет свое выходное состояние. Компаратор не изменяет состояние немедленно, если достигается пороговая точка, вместо этого, чтобы изменить состояние с высокого на низкий, измеренный уровень напряжения должен быть ниже, чем нижний порог (например, 0. 97 В вместо 0,99 В) или чтобы изменить состояние с низкого на высокое, измеренное напряжение должно быть выше верхнего порога (1,03 вместо 1,01). Это повысит стабильность компаратора и уменьшит количество ложных срабатываний. Помимо этого резистора, R2 и R3 используются для управления затвором. R3 - это понижающий резистор затвора полевого МОП-транзистора.

Тестирование цепи защиты от перегрузки по току

Схема построена на макетной плате и протестирована с использованием лабораторного источника питания вместе с переменной нагрузкой постоянного тока.

Схема проверена, и было замечено, что выход успешно отключился при различных значениях, установленных переменным резистором. Видео, представленное в нижней части этой страницы, показывает полную демонстрацию тестирования максимальной токовой защиты в действии.

Советы по проектированию защиты от сверхтока

  • RC демпферная цепь на выходе может улучшить EMI.
  • Радиатор большего размера и специальный МОП-транзистор могут быть использованы для требуемого приложения.
  • Правильно сконструированная печатная плата улучшит стабильность схемы.
  • Мощность шунтирующего резистора необходимо регулировать в соответствии с степенным законом (P = I 2 R) в зависимости от тока нагрузки.
  • Резистор очень низкого номинала в миллиОмах можно использовать для небольшого корпуса, но падение напряжения будет меньше. Чтобы компенсировать падение напряжения, можно использовать дополнительный усилитель с соответствующим усилением.
  • Для решения проблем, связанных с точным измерением тока, рекомендуется использовать специальный усилитель измерения тока.

Надеюсь, вы поняли руководство и получили из него что-то полезное. Если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте их в комментариях или используйте форумы для других технических вопросов.

SCR Тиристорный лом - Схема защиты от перенапряжения »Примечания по электронике

Тиристор или тиристор могут обеспечить простое средство защиты от перенапряжения для источников питания с использованием схемы лома.


Конструкция схемы тиристора Включает:
Праймер для разработки схемы тиристора Схема работы Конструкция цепи запуска / запуска Лом перенапряжения Цепи симистора


Источники питания обычно надежны, но в случае их выхода из строя они могут серьезно повредить схемы, которые они питают.

Тиристор или тиристор могут предложить очень простой, но эффективный метод обеспечения цепи лома для защиты от такой возможности.

Режимы отказа аналогового источника питания

Один из видов отказа для многих аналоговых регулируемых источников питания заключается в том, что последовательный транзистор может выйти из строя с коротким замыканием между коллектором и эмиттером. Если это произойдет, на выходе может появиться полное нерегулируемое напряжение, и это приведет к недопустимо высокому напряжению во всей системе, что приведет к отказу многих микросхем и других компонентов.

Глядя на соответствующие напряжения, очень легко понять, почему включение защиты от перенапряжения так важно. Типичный источник питания может обеспечивать стабилизацию логической схемы 5 вольт. Чтобы обеспечить достаточное входное напряжение для обеспечения адекватной стабилизации, подавления пульсаций и т.п., входное напряжение регулятора источника питания может быть в диапазоне от 10 до 15 вольт. Даже 10 вольт было бы достаточно, чтобы уничтожить многие используемые сегодня микросхемы, особенно более дорогие и сложные.Соответственно, предотвращение этого имеет большое значение.

Цепь лома защиты от перенапряжения тиристора / тиристора

Показанная схема тиристорного лома очень проста и состоит из нескольких компонентов. Его можно использовать во многих источниках питания и даже можно дооснастить в ситуациях, когда не может быть встроена защита от перенапряжения.

Он использует всего четыре компонента: кремниевый управляемый выпрямитель или SCR, стабилитрон, резистор и конденсатор.

Схема защиты тиристора от перенапряжения

Шина SCR от перенапряжения или схема защиты подключается между выходом источника питания и землей. Напряжение на стабилитроне выбирается немного выше, чем на выходной шине. Обычно шина 5 В может работать с стабилитроном на 6,2 В. Когда напряжение на стабилитроне достигнуто, ток будет проходить через стабилитрон и запускать кремниевый управляемый выпрямитель или тиристор. Затем это приведет к короткому замыканию на землю, тем самым защищая цепь, которая питается от любого повреждения, а также сработает предохранитель, который затем снимет напряжение с последовательного регулятора.

Поскольку кремниевый управляемый выпрямитель, тиристор или тиристор могут пропускать относительно высокий ток - даже довольно средние устройства могут проводить ток в пять ампер и короткие пики тока могут составлять 50 и более ампер, дешевые устройства могут обеспечить очень хороший уровень защиты. за небольшую стоимость.Кроме того, напряжение на тиристоре будет низким, обычно только вольт, когда он сработал, и в результате отвод тепла не является проблемой.

Требуется небольшой резистор, часто около 100 Ом от затвора тиристора или тиристора до земли, чтобы стабилитрон мог подавать разумный ток при включении. Он также фиксирует напряжение затвора на уровне потенциала земли, пока не включится стабилитрон. Конденсатор C1 присутствует, чтобы гарантировать, что короткие выбросы не вызовут срабатывание цепи. Для выбора правильного значения может потребоваться некоторая оптимизация, хотя 0.1 микрофарад - хорошая отправная точка.

Если источник питания должен использоваться с радиопередатчиками, фильтрация на входе в затвор может быть немного более сложной, в противном случае RF от передатчика может попасть на затвор и вызвать ложное срабатывание. Конденсатор C1 должен быть в наличии, но небольшая индуктивность также может помочь. Может хватить даже ферритовой бусины. Эксперименты, чтобы гарантировать, что задержка срабатывания тиристора не слишком велика, чтобы исключить отключение RF.Также может помочь фильтрация линии электропередачи к / от передатчика.

Ограничения цепи лома

Хотя эта схема защиты от перенапряжения источника питания широко используется, она имеет некоторые ограничения.

  • Напряжение зажигания лома: Напряжение зажигания цепи тиристорного лома устанавливается стабилитроном. Необходимо выбрать стабилитрон с подходящим напряжением. Стабилитроны нельзя регулировать, и они имеют допуск в лучшем случае 5%.Напряжение зажигания должно быть значительно выше номинального выходного напряжения источника питания, чтобы любые всплески, которые могут появиться на линии, не привели к срабатыванию цепи.
  • Восприимчивость к RF: Если источник питания должен использоваться для питания передатчика, требуется фильтрация на линии к / от передатчика, а также тщательная разработка защиты от всплесков на затворе.
  • Порог цепи: С учетом всех допусков и пределов гарантированное напряжение, при котором цепь может загореться, может быть на 20-40% выше номинального в зависимости от напряжения источника питания.Чем ниже напряжение, тем больше требуемый запас. Часто при питании от источника 5 В может возникнуть трудность спроектировать его так, чтобы лом срабатывал при перенапряжении ниже 7 В, что может привести к повреждению защищаемых цепей.

Эта простая схема тиристорного лома может быть очень эффективной. Он прост, даже если немного грубоват, но может защитить дорогостоящее оборудование от возможного выхода из строя элемента последовательного регулятора.

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Конструкция транзистора Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы Схемы на полевых транзисторах Условные обозначения схем
Вернуться в меню «Конструкция схемы».. .

P202A Обрыв цепи управления нагревателем бака восстановителя

Код неисправности OBD-II Техническое описание

Артикул автора

Stephen Darby
Сертифицированный специалист ASE

Цепь управления нагревателем бака восстановителя / обрыв

Что это значит?

Этот диагностический код неисправности (DTC) является общим кодом трансмиссии и применяется ко многим автомобилям OBD-II (с 1996 года и новее). Это может включать, но не ограничивается автомобилями Volkswagen, Mercedes-Benz, Dodge, Audi и т. Д.Несмотря на общий характер, точные этапы ремонта могут различаться в зависимости от года выпуска, марки, модели и конфигурации трансмиссии.


Сохраненный код P202A означает, что модуль управления трансмиссией (PCM) не обнаружил напряжения в цепи управления нагревателя бака восстановителя.

Каталитическая система отвечает за сокращение (в основном) всех выбросов выхлопных газов, хотя некоторые приложения также оснащены ловушкой NOx.

Системы рециркуляции выхлопных газов (EGR) делают еще один шаг в сокращении выбросов NOx.Тем не менее, современные более крупные и мощные дизельные двигатели не могут соответствовать строгим федеральным (США) стандартам выбросов только с системой рециркуляции отработавших газов, сажевым фильтром / каталитическим нейтрализатором и уловителем NOx. По этой причине были изобретены системы селективного каталитического восстановления (SCR).

Системы

SCR впрыскивают состав восстановителя или жидкость для выхлопных газов дизельного двигателя (DEF) в выхлопные газы перед сажевым фильтром, уловителем NOx и / или каталитическим нейтрализатором через клапан впрыска восстановителя (соленоид).Точно рассчитанный впрыск DEF повышает температуру фильтрующего элемента и позволяет ему работать более эффективно. Он увеличивает срок службы фильтрующих элементов и позволяет снизить выбросы вредных выхлопных газов в атмосферу. Вся система SCR контролируется и управляется либо PCM, либо автономным контроллером (который взаимодействует с PCM). В любом случае, контроллер контролирует датчики O2, NOx и температуры выхлопных газов (а также другие входы), чтобы определить подходящее время для впрыска DEF (восстановителя).Точный впрыск DEF необходим для поддержания температуры выхлопных газов в пределах допустимых параметров и оптимизации фильтрации загрязняющих веществ.

Подогреватели бака с восстановителем используются для предотвращения замерзания выхлопной жидкости дизельного двигателя при экстремально низких температурах. Эти нагреватели обычно расположены в резервуаре DEF или вокруг него.

Если PCM обнаруживает отсутствие напряжения в цепи управления нагревателем бака восстановителя, код P202A будет сохранен, и может загореться индикаторная лампа неисправности (MIL).Для включения MIL может потребоваться несколько циклов зажигания - в случае отказа.


Каков серьезность этого кода неисправности?

Сохраненный код P202A следует рассматривать как серьезный и устранять как можно скорее. Система SCR могла быть отключена из-за этого. Повреждение катализатора может произойти, если условия, которые способствовали сохранению кода, не будут исправлены своевременно.

Каковы некоторые признаки кода?

Симптомы кода неисправности P202A могут включать:

  • Снижение топливной экономичности
  • Чрезмерный черный дым из выхлопных газов автомобиля
  • Пониженная мощность двигателя
  • Другие коды, связанные с SCR

Каковы наиболее частые причины появления кода?

Причины для этого кода могут включать:

  • Неисправный нагревательный элемент бака восстановителя
  • Обрыв или короткое замыкание в цепи в блоке управления нагревателем бака восстановителя
  • Плохой контроллер SCR / PCM или ошибка программирования

Какие шаги по устранению неполадок P202A?

Для диагностики кода P202A потребуются диагностический сканер, цифровой вольт / омметр (DVOM) и источник диагностической информации для конкретного автомобиля.

Вы можете использовать свой источник информации об автомобиле, чтобы найти бюллетень технического обслуживания (TSB), соответствующий году выпуска, марке и модели автомобиля; а также объем двигателя, сохраненные коды и обнаруженные симптомы. Если вы его найдете, это может дать полезную диагностическую информацию.

Используйте сканер (подключенный к диагностическому разъему автомобиля), чтобы получить все сохраненные коды и соответствующие данные стоп-кадра. Рекомендуется записать эту информацию перед очисткой кодов, а затем провести тест-драйв автомобиля, пока PCM не перейдет в режим готовности или код не будет сброшен.

Если PCM переходит в режим готовности в это время, код является прерывистым, и его может быть намного сложнее диагностировать. В этом случае условия, которые способствовали сохранению кода, возможно, должны ухудшиться, прежде чем можно будет поставить точный диагноз.

Если код будет немедленно сброшен, на следующем этапе диагностики потребуется выполнить поиск в источнике информации о транспортном средстве диагностических блок-схем, схем разводки контактов, видов лицевой панели разъемов и процедур / спецификаций тестирования компонентов.

Шаг 1

Используйте DVOM для проверки нагревательного элемента бака восстановителя в соответствии со спецификациями производителя. Нагреватели, как правило, бывают типа одеял или булавок. Нагревательные элементы, не прошедшие испытания в пределах максимально допустимых параметров, следует считать дефектными.

Шаг 2

Используйте свой источник диагностической информации о транспортном средстве и DVOM, чтобы проверить напряжение цепи нагревателя восстановителя (обычно напряжение батареи) при включенной системе. Если текущие условия не позволяют активировать обогреватель, используйте сканер, чтобы вручную активировать нагреватель.

Шаг 3

Если нагреватель бака восстановителя функционирует, используйте DVOM для проверки цепей входных и выходных сигналов от панели предохранителей, PCM и выключателя зажигания. Отключите все контроллеры перед использованием DVOM для тестирования.

  • Системы подогрева бака восстановителя используются исключительно в транспортных средствах с дизельным двигателем и в более холодных климатических условиях

Обсуждение связанных DTC

Нужна дополнительная помощь w

Схемы драйвера | PowerGuru - Информационный портал силовой электроники

Схемы драйверов

чаще всего используются для усиления сигналов от контроллеров или микроконтроллеров для управления переключателями питания в полупроводниковых устройствах. Цепи драйверов часто берут на себя дополнительные функции, которые включают в себя изоляцию цепи управления и цепи питания, обнаружение неисправностей, хранение и передачу отчетов о неисправностях в систему управления, служащие в качестве меры предосторожности против неисправности, анализ сигналов датчиков и создание вспомогательных напряжений.

Цепи драйвера тиристора

В схемах драйвера тиристора соответствующие управляющие сигналы используются для генерации импульсов тока затвора для запуска тиристора.Трансформатор часто изолирует цепь управления от высоких напряжений силовой цепи.

Рисунок 1. Принцип схемы драйвера тиристора

Импульсы зажигания повторяются несколько раз, чтобы гарантировать, что они превышают ток фиксации тиристора. Ток фиксации - это минимальный ток затвора, необходимый для срабатывания тиристора. Для включения тиристора импульс затвора должен продолжаться до тех пор, пока ток через тиристор не достигнет тока удержания, минимального тока, необходимого для того, чтобы тиристор оставался во включенном состоянии.

Схемы драйверов MOSFET и IGBT

Драйверы

IGBT и MOSFET очень похожи в том, что оба компонента управляются напряжением (зарядка конденсатора затвора). В таблице 1 ниже показаны типичные управляющие напряжения для обоих типов драйверов:

МОП-транзистор IGBT
Включить +10 В +15 В
Выключить 0 В -8 В (-15 В)

Таблица 1. Типичные управляющие напряжения для полевых МОП-транзисторов и IGBT-транзисторов

Напряжение на затворе БТИЗ в выключенном состоянии обычно составляет приблизительно от -8 В до 15 В, чтобы предотвратить нежелательное емкостное включение. Изоляция между затвором и эмиттером выполнена из тонкого оксида кремния. Максимальное напряжение от 20 В до 25 В никогда не должно превышаться, чтобы гарантировать, что оксидные слои остаются неповрежденными.

Функции типовых схем драйвера

На схеме ниже показан пример схемы полумостового драйвера IGBT.

Рисунок 2. Схема полумостовой схемы драйвера IGBT

Первичная сторона цепи драйвера

На первичной стороне схемы полумостового драйвера IGBT, указанной выше, принимаются входные сигналы, а сигналы ошибок отправляются обратно в контроллер.

Обработка сигналов, которая происходит на первичной стороне схемы драйвера, позволяет подавлять короткие импульсы для минимизации сбоев, предотвращать одновременное включение обоих IGBT в полумосту, чтобы избежать коротких замыканий, а также контролировать температуру и пониженное напряжение.

Изоляция между первичной и вторичной сторонами

Изоляция первичной и вторичной сторон схемы драйвера обычно достигается с помощью трансформаторов или оптопар (светодиодов и фототранзисторов). Типичные схемы драйвера могут выдерживать напряжение 2500 В между первичной и вторичной обмотками.

В некоторых простых схемах драйверов отсутствует изоляция между первичной и вторичной сторонами, оставляя эту задачу в руках пользователя.

Вторичная сторона цепи драйвера

На вторичной стороне схемы драйвера входные сигналы усиливаются и используются для управления переключением IGBT.Для обнаружения коротких замыканий в силовой цепи контролируются сверхтоки. Это делается либо путем сравнения напряжения коллектор-эмиттер V CE с заданным пороговым значением, либо путем отслеживания сигнала датчика тока.

Если возникает перегрузка по току, вторичная сторона драйвера отключает все IGBT и отправляет сигнал ошибки первичной стороне.

Изоляция сигнала запуска с помощью оптопары

Оптопары часто используются вместо трансформаторов для изоляции сигналов.Оптопара состоит из светодиода (светоизлучающего диода) и светочувствительного транзистора (фототранзистора) в одном корпусе.

В общем, оптопары уступают трансформаторам, поскольку они демонстрируют более высокую чувствительность, чем трансформаторы, меньшую долговечность, ограниченные характеристики и ограниченное напряжение изоляции. Эти недостатки более очевидны в недорогих оптронах.

Выходной каскад схем драйвера

Конденсатор затвор-эмиттер заряжается и разряжается через резистор затвора драйвером.Это определяет скорость переключения IGBT.

Рисунок 3. Выходной каскад драйвера затвора

На диаграмме выше R gon представляет последовательное сопротивление внешнего затвора при включении, а R goff - последовательное сопротивление внешнего затвора при выключении. Чем выше R g , тем медленнее процесс переключения.

Мягкое выключение

Для многих схем драйвера переключение на более высокий R goff выполняется в случае короткого замыкания, что приводит к более медленному или плавному отключению.Таким образом предотвращаются перенапряжения, которые могут вызвать высокие токи и паразитные индуктивности, которые в противном случае могут повредить модуль.

Максимальный и средний ток затвора

Высокие токи, протекающие в течение короткого времени, необходимы для зарядки или разрядки конденсатора затвора. Чем выше скорость переключения и чем больше поверхность IGBT, тем выше пиковый ток затвора (до 10 А).

Средний ток драйвера дополнительно зависит от тактовой частоты, то есть количества операций переключения в секунду.

Максимальные и средние токи затвора необходимо учитывать при выборе схемы драйвера для конкретного приложения.

Для получения дополнительной информации, пожалуйста, прочтите:

Подключение драйверов затвора к IGBT и контроллеру

Расчет драйвера IGBT

Драйверы для тиристоров

Требования к импульсному трансформатору

VN: F [1.9.17_1161]

Рейтинг: 5.2 / 6 (5 поданных голосов)

Схемы драйверов, 5.2 из 6 на основе 5 оценок

SCR в цепях переменного тока

  • Изучив этот раздел, вы должны уметь:
  • Описать методы управления мощностью переменного тока с использованием тиристоров
  • • Полуволновое и полноволновое управление
  • • Базовое резистивное управление.
  • • Фазовое управление.
  • • Контроль уровня.
  • • Импульсный запуск.
  • • Синхронное переключение или переключение через ноль.
  • Понимать работу схемы для различных методов запуска SCR.
  • Описать методы безопасной изоляции для устройств среднего и высокого напряжения.

Базовый резистивный контроль

Тиристоры обычно используются в цепях управления питанием переменного тока, таких как диммеры освещения, регуляторы скорости двигателя переменного тока, нагреватели и т. Д.где сетевые (линейные) напряжения используются для нагрузок в много ватт или часто киловатт. Целью управления переменным током является запуск SCR на части в течение каждого цикла переменного тока, чтобы ток нагрузки через SCR отключался на часть цикла переменного тока, таким образом ограничивая средний ток, протекающий через SCR, и, следовательно, среднюю передаваемую мощность к нагрузке.

Рис. 6.2.1 Базовая схема резистивного управления

Самый простой способ достижения этого проиллюстрирован на рис. 6.2.1, где тиристор включается подачей синусоидальной волны низкого напряжения (полученной от входа переменного тока простой резисторной цепью, содержащей переменный потенциометр) на вывод затвора SCR.Обратите внимание, что поскольку входная волна затвора получается из переменного тока, протекающего через тиристор, она будет состоять только из выпрямленных полуволновых импульсов. Эффект этой входной волны заключается в том, что SCR будет включаться только тогда, когда форма волны затвора достигает потенциала срабатывания SCR, что происходит на половине каждого положительного полупериода волны переменного тока. После включения тиристора он продолжает проводить до тех пор, пока волна переменного тока не упадет до уровня чуть выше нуля вольт, когда ток, протекающий между анодом и катодом, упадет до значения, меньшего, чем пороговое значение `` тока удержания '' (показано в тиристорном модуле 6. 0 рис. 6.0.3). Затем тиристор остается в непроводящем состоянии в течение отрицательного полупериода волны переменного тока, поскольку теперь он смещен в обратном направлении (в режиме обратной блокировки) в течение оставшейся части цикла переменного тока. Когда начинается следующий положительный полупериод, тиристор остается в непроводящем состоянии до тех пор, пока сигнал запуска на выводе затвора не достигнет своего пускового потенциала еще раз.

Рис. 6.2.2 Активное срабатывание SCR

Время или фазовый угол, при котором срабатывает SCR, можно изменять, изменяя амплитуду сигнала затвора.Как видно из анимации на рис. 6.2.2. Чем меньше амплитуда стробирующего сигнала, тем позже включается тиристор. Таким образом, изменение амплитуды сигнала триггера контролирует время включения SCR. Однако обратите внимание, что, поскольку тиристор в основном представляет собой выпрямительный диод, он проводит только половину цикла переменного тока, поэтому один тиристор может обеспечить только 50% доступной мощности переменного тока. Кроме того, при использовании этой очень простой формы управления током, протекающим через тиристор, можно управлять только в течение половины положительного полупериода, то есть четверти полного цикла переменного тока.Видно, что как только время включения достигает пика амплитуды волны переменного тока, его нельзя регулировать дальше, так как пиковая амплитуда сигнала запуска больше не будет достигать потенциала срабатывания затвора SCR и поэтому не будет запускать SCR после эта точка.

Рис. 6.2.3 Управление переменным током с помощью резисторов

Рис. 6.2.3 Видео недоступно в формате для печати

Из анимации и видео на рис. 6.2.3 также видно, что при использовании простого резистивного метода управление не очень линейное; первоначально ток через SCR изменяется только на относительно небольшую величину, но есть более быстрое изменение непосредственно перед тем, как проводимость прекращается.Внимательно посмотрите на вставку с изображением лампы на видео; он начинает заметно тускнеть только тогда, когда время переключения приближается к пиковому значению волны переменного тока.

Рис. 6.2.4 Методы управления полноволновым тиристором

Полноволновой регулятор SCR

Базовая операция SCR, описанная выше, может быть значительно улучшена с помощью некоторых простых модификаций. Возможно, самым большим недостатком простого резистивного управления является то, что диапазон регулировки может покрывать только 25% всей волны переменного тока.Это связано с тем, что диод SCR проводит только во время положительной половины волны переменного тока. Чтобы обеспечить проводимость во время отрицательной идущей половины волны переменного тока, переменный ток можно выпрямить с помощью двухполупериодного выпрямителя, как показано на рис. 6.2.4 (a). Поскольку обе половины волны переменного тока теперь будут положительными, диапазон регулировки теперь увеличен почти до 50%. Альтернативой является использование второго SCR, соединенного встречно-параллельно, как показано на рис. 6.2.4 (b), чтобы один SCR работал в течение положительных полупериодов, а другой SCR - во время отрицательных полупериодов. Однако такое параллельное расположение тиристоров можно также получить, просто используя один симистор вместо двух тиристоров.

Рис. 6.2.5 Демонстрационная схема управления фазой SCR

Управление фазой тиристора

Для достижения практически 100% -ного контроля волны переменного тока при регулировке фазы просто заменяется один из резисторов в резистивной цепи управления на конденсатор. Теперь это преобразует цепь резисторов в переменный фильтр нижних частот, который будет сдвигать фазу волны переменного тока, подаваемой на затвор.Подробности о том, как работает фильтр нижних частот, можно найти здесь, но в основном значения C и R выбраны таким образом, чтобы регулировка R1 обеспечивала сдвиг фазы от 0 ° до почти 90 °. Чтобы быть эффективным, изменение R1 должно приводить к значительным изменениям в поведении нагрузочного устройства (в данном случае лампы на 12 В, 100 мА). Однако, помимо сдвига фазы сигнала затвора, RC-фильтр также будет изменять амплитуду формы сигнала затвора, поэтому амплитуда сигнала затвора также должна поддерживаться выше пускового потенциала выбранного типа SCR для переключения иметь место. Из этих условий видно, что расчет подходящих значений для R и C для обеспечения надлежащего управления зависит как от фазы, так и от амплитуды, поэтому может быть довольно сложным. Поэтому, скорее всего, также потребуются некоторые практические эксперименты со значениями R и C.

Рис. 6.2.6 Управление фазой SCR

Рис. 6.2.6 Видео недоступно в формате для печати

Видео на рис. 6.2.6 показывает рабочую схему с использованием значений компонентов, показанных на рис.6.2.5. Наблюдая за яркостью лампы вместе с изменяющейся формой сигнала, показанной на вставленном изображении, можно увидеть, что использование фазового управления действительно дает значительно лучший контроль почти над всеми 180 ° каждого полупериода по сравнению с простым резистивным управлением.

Контроль уровня SCR

Рис. 6.2.7 Контроль уровня SCR

Другой способ включения тиристора в соответствующую часть цикла переменного тока - подать напряжение постоянного тока на затвор в течение времени, которое требуется тиристору для проведения. Следовательно, постоянный ток, приложенный к затвору, будет импульсом переменной ширины, имеющим уровень напряжения, достаточный для того, чтобы заставить тиристор проводить. Эти импульсы должны быть синхронизированы с выпрямленной волной переменного тока, чтобы они всегда начинались и заканчивались в правильное время относительно формы волны переменного тока.

Анимация на рис. 6.2.7 иллюстрирует основной метод запуска SCR с использованием управления уровнем. SCR запускается (включается) в течение каждого полупериода выпрямленного переменного тока напряжением V g , приложенным к затвору SCR.SCR отключается в конце каждого полупериода, когда напряжение на SCR падает почти до нуля, что также совпадает с концом триггерного импульса V g . Импульсы постоянного тока могут генерироваться в цифровом виде, с использованием выхода компьютера или дискретной компонентной схемы, такой как показанная ниже на рисунке 6.2.8, в которой используется моностабильный таймер 555. Эта схема предлагает простой и недорогой метод демонстрации работы тринистора с использованием только низких напряжений. Используются два блока питания, заштрихованная область на рис.6.2.8 - это демонстрационный источник питания переменного тока, описанный в модуле SCR 6.0, который изолирует демонстрационную схему от сети (линии). На секцию управления цепи должно подаваться постоянное напряжение от 5 В до 12 В. Это может быть либо отдельный источник питания постоянного тока (например, «настенная бородавка»), либо специальный регулируемый источник питания IC, либо батарея. Секция управления схемы (черная) также изолирована от секции переменного тока (красная) двумя оптопарами, IC1 и IC3. Поскольку эта цепь уже изолирована от сетевого напряжения с помощью T1, казалось бы, нет необходимости использовать второй метод изоляции в IC1, однако основная функция IC1 в данном случае не изоляция, а действие как детектор перехода через нуль.

Рис. 6.2.8 Цепь запуска уровня SCR

Рис. 6.2.9 Формы сигналов запуска уровня SCR

Демонстрационная схема запуска уровня

Схема на рис. 6.2.8 включает тиристор в момент времени, выбранный настройкой VR1, в течение каждого положительного полупериода переменного тока от низковольтного источника питания (форма сигнала A). SCR снова отключается, когда выпрямленное переменное напряжение падает почти до нуля в конце каждого полупериода. Схема управления основана на микросхеме таймера 555, работающей в моностабильном режиме, и двух оптопарах 4N25.

Помимо изоляции схемы 555 от входящего переменного тока, IC1 (4N25) обеспечивает синхронизирующий импульс (форма сигнала B на рис. 6.2.9). Это достигается за счет смещения IC1 в режиме общего коллектора, так что его выходной транзистор проводит большую часть входного двухполупериодного переменного тока, создавая высокое (5 В) напряжение на выводе 4, но отключается, когда волна переменного тока приближается к 0 В, создавая выход 0 В. на выводе 4 микросхемы IC1. Эти импульсы используются для запуска моностабильного модуля 555 (IC2) в начале каждого полупериода.

Каждый раз, когда срабатывает IC2, его выход на выводе 3 становится высоким в течение времени, установленного постоянной времени, создаваемой переменным резистором VR1 и конденсатором синхронизации C1.Обратите внимание, что VR1 также подключен параллельно резистору R4 на 27 кОм. Целью этого является достижение более точной постоянной времени, чем это возможно при использовании только предпочтительных значений VR1 и C1. Также можно было бы установить предварительно установленный резистор вместо R4 для получения точной длительности запускающего импульса высокого уровня, создаваемого IC2.

Рис. 6.2.10 Срабатывание уровня SCR

Рис. 6.2.10 Видео недоступно в формате для печати

Обратите внимание, что запускающий импульс, создаваемый IC2 (форма сигнала C на рис.6.2.9) переходит в высокий уровень сразу после получения синхронизирующего импульса, который включает SCR в начале полупериода. Кроме того, когда импульс запуска возвращается на низкий уровень, это не отключит SCR, он будет продолжать работать до конца полупериода; это не то, что нужно. Однако форма сигнала C инвертируется под действием оптрона IC3, поскольку его выходной транзистор подключен в режиме общего эмиттера. Следовательно, SCR срабатывает во время последнего периода полупериода выпрямленного переменного тока (форма сигнала D на рис.6.2.9). Обратите внимание на то, что форма волны D не похожа на обратную форму волны C, потому что, как только SCR запускается, вход затвора (вместе с анодом и катодом) следует форме выпрямленной волны переменного тока с момента запуска до момента, когда он достигает 0 В.

Обратите внимание, что схема запуска уровня, описанная здесь и показанная в работе на видео на рис. 6.2.10, не предназначена конкретно для представления практической схемы для управления высоким напряжением, а как демонстрационный образец, позволяющий изучить управление SCR. .Таким образом, этот модуль дает возможность более глубоко изучить режимы запуска SCR, используя низковольтный источник питания переменного тока, описанный в модуле SCR 6. 0, и создавая схемы запуска на макетной плате. Однако на практике есть некоторые недостатки срабатывания по уровню, которые можно преодолеть с помощью импульсного запуска.

Импульсный запуск SCR

Использование запуска по уровню, как описано выше, имеет недостаток, заключающийся в создании тока затвора в течение всего периода включения SCR.Это создает ненужный ток затвора и в приложениях с большой мощностью может увеличить количество тепла, выделяемого на переходе 2 SCR, что, в свою очередь, может снизить долговременную надежность.

Модификация схемы, показанной на рис. 6.2.8, проиллюстрирована на рис. 6.2.11. Эта схема генерирует одиночный узкий импульс (длительностью около 4 мкс) для запуска SCR при выбранном угле включения, затем SCR продолжает проводить до тех пор, пока прямой ток не упадет до значения, меньшего, чем значение тока удержания около 0 В, что значительно снижает средний затвор текущий.

Рис. 6.2.11 Цепь запуска импульса SCR

Как работает схема запуска импульса

Часть рис. 6.2.11, показанная бледно-серым цветом, работает так же, как уже было описано для рис. 6.2.8; Выход IC2 (моностабильный) состоит из положительных импульсов переменной ширины (форма сигнала A, показанная на рис. 6.2.12), где задний фронт каждого импульса определяет угол включения SCR. (Обратите внимание, что в схеме запуска уровня этот сигнал инвертируется перед подачей на затвор, так что задний фронт становится нарастающим фронтом для запуска SCR).На рис. 6.2.11 перед тем, как выходной сигнал IC2 будет инвертирован, он дифференцируется C3 и R5 для создания серии узких 4 мкс положительных и отрицательных импульсов, соответствующих нарастающим и спадающим фронтам сигнала A. Эти узкие импульсы подаются на общий коллектор (эмиттерный повторитель) задающего транзистора Tr1 через R6. Диод D2 на эмиттере Tr1 удаляет положительные импульсы (за исключением небольшого остатка из-за потенциала прямого перехода диода).

Рис. 6.2.12 Формы сигналов запуска импульса SCR

Отрицательные импульсы (форма волны B) на эмиттере Tr1 инвертируются импульсным трансформатором 1: 1 T2 путем соединения вторичной обмотки T2 в противофазе с первичной обмоткой T2 (обратите внимание на точки индикатора фазы рядом с первичной и вторичной обмотками), таким образом создавая положительные триггерные импульсы для SCR. Т2 также действует как изолятор между цепью управления постоянного тока низкого напряжения и тиристором переменного тока высокого напряжения. На рис. 6.2.12 форма волны C показывает форму волны катода SCR, причем быстрый нарастающий фронт соответствует времени запуска импульса, подаваемого на затвор через токоограничивающий резистор R8; это снижает ток, подаваемый каждым импульсом запуска, примерно до 100 мкА.

Цепи запуска по уровню и импульсного запуска обеспечивают надежный запуск и настройку почти на всех 360 ° волны переменного тока 50 Гц.Для работы 60 Гц может потребоваться некоторая регулировка постоянной времени моностабильности. Уровень напряжения питания постоянного тока не является критическим, от 5 до 12 В.

Рис. 6.2.13 Сигналы пересечения нуля SCR

Синхронное переключение (переход через нуль)

Однако существует проблема со всеми описанными выше методами управления. Форма выходного сигнала переменного тока, когда SCR включается в течение каждого положительного полупериода волны переменного тока, имеет очень быстрое время нарастания, поскольку ток через SCR внезапно переключается с нуля на мгновенное значение волны переменного тока. При использовании источника переменного тока 230 В это резкое изменение может составлять около 325 В (пиковое значение волны переменного тока). Форма волны также может быть острым треугольным всплеском, если SCR включается после достижения пикового значения волны. В любом случае форма волны переменного напряжения, создаваемая действием SCR, будет богата гармониками, которые могут вызвать серьезный уровень электромагнитных помех (ЭМИ), вызывая проблемы не только для других подключенных схем; Помехи также могут излучаться на другие расположенные поблизости электронные устройства в виде радиочастотных помех (r.f.i.), поскольку создаваемые гармоники могут распространяться в радиодиапазоны. Чтобы избежать этих проблем, можно использовать альтернативные методы контроля. Один из таких методов, называемый «синхронное переключение или переключение с переходом через нуль», заключается в том, чтобы разрешить тиристорам переключаться только тогда, когда форма напряжения сети равна нулю или очень близка к нему. Затем тиристор включается на некоторое количество циклов, а затем снова выключается (когда напряжение переменного тока проходит через 0 В) еще на количество циклов. Затем соотношение циклов включения и выключения можно изменить, чтобы обеспечить изменение средней мощности, подаваемой на нагрузку.Рис. 6.2.13 иллюстрирует теоретический метод достижения нулевого переключения кроссовера. Практическая демонстрационная схема показана на рис. 6.2.14, а фактические формы сигналов, полученные из схемы, показаны на рис. 6.2.15.

Форма сигнала A на рис. 6.2.15 показывает форму сигнала 18Vpp, 100 Гц, приложенную к цепи перехода через ноль от двухполупериодного выпрямленного источника переменного тока и мостового выпрямителя (заштриховано серым на рис. 6.2.14).

Форма сигнала B представляет собой серию импульсов 5 В, полученных от оптопары IC1.Поскольку транзистор оптопары включен в течение большей части положительного полупериода входа переменного тока, это делает эмиттер высоким, за исключением узкого импульса, когда эмиттер падает с 5 В до 0 В каждый раз, когда вход переменного тока падает до 0 В. Таким образом, эти импульсы синхронизируются с точкой нулевого напряжения формы сигнала A.

Однако, поскольку для запуска SCR необходимы положительные импульсы запуска, импульсы в точке B инвертируются Tr1 для создания формы сигнала C.

Форма сигнала D является выходом автономного нестабильного генератора 555 IC2, который генерирует прямоугольные импульсы с частотой повторения импульсов около 7 Гц и переменной скважностью, регулируемой VR1.Эта форма сигнала используется для управления соотношением времени включения и выключения SCR. Поскольку SCR будет высоким (включен) в течение нескольких полупериодов 100 Гц, затем низким (выключенным) в течение нескольких полупериодов. Отношение метки к пространству прямоугольной волны, создаваемой IC2, регулируется VR1, чтобы обеспечить время включения примерно от 20% до 90% от периодического времени нестабильного выхода. Более подробно работа IC2 описана в Модуле 4.4 генераторов.

Выходы Tr1 (форма сигнала C) и IC2 (форма сигнала D) подаются на два входа логического элемента И (IC3). Выход IC3 переходит в логическую 1 только тогда, когда оба входа находятся на логической 1. Это создает серию узких положительных импульсов запуска (форма сигнала E) для запуска SCR только в начале этих полупериодов, когда форма сигнала D имеет высокий уровень. Создаваемые импульсы запуска подаются на Т2, изолирующий импульсный трансформатор 1: 1, через транзистор Tr2 драйвера эмиттерного повторителя. Вторичная обмотка T2 подает триггерные импульсы на затвор SCR через резистор ограничителя тока R11 и диод D3. Форма волны затвора (форма волны F) практически идентична форме волны выхода на катоде SCR, поскольку между затвором и катодом SCR существует лишь небольшая разница в напряжении.

Рис. 6.2.14 Цепь управления переходом через ноль SCR

* Примечание по безопасности: Как правило, резисторы 0,25 Вт подходят для этой конструкции, но если схема работает в течение длительного времени без источника переменного тока, но при этом источник постоянного тока все еще включен, существует вероятность того, что R11 (47R 0,25 Вт) может перегреться. , поскольку в этих условиях он будет пропускать повышенный ток из-за сигнала E, являющегося версией нестабильного выхода с более высоким током (форма сигнала D). Чтобы избежать перегрева, R5 можно заменить версией с более высокой мощностью, или, предпочтительно, всегда должны быть отключены источники переменного и постоянного тока, когда цепь не работает!

Рис.6.2.15 Формы сигналов Рис. 6.2.14 Схема

Рис. 6.2.16 SCR Zero Crossing
Схема макетной платы

Работа цепи перехода через ноль SCR

В этой демонстрационной схеме снова используется двухполупериодный выпрямленный источник переменного тока низкого напряжения (12 В RMS ), описанный ранее и закрашенный серым на рис. 6.2.14.

Рис. 6.2.14. использует два разных метода изоляции и демонстрирует, как можно достичь метода контроля перехода через ноль с использованием стандартных компонентов.Он не предназначен для представления какого-либо конкретного коммерчески доступного решения и не предназначен для представления наилучшего доступного метода. Целью схем управления затвором SCR, обсуждаемых в этом модуле, является предоставление полезных демонстраций широко используемых методов управления и среды низкого напряжения для соответствующих экспериментов. Они могут быть построены недорого на стандартном макете или плате, как показано на рис. 6.2.16, в качестве полезных демонстраций или студенческих проектов. В этих проектах используются низкие напряжения, чтобы поддерживать более безопасную среду, но узнайте больше об электронике.org не заявляет и не предполагает, что любая электронная схема является полностью безопасной, выбор построения и / или использования схем и методов, описанных на этом сайте, осуществляется исключительно на ваш страх и риск.

Видео на рис. 6.2.17 показывает эффект управления переходом через нуль при использовании для уменьшения яркости лампы. Обратите внимание на выраженное мерцание, возникающее при включении и выключении SCR на низких частотах, показывая, что это решение, устраняя одну проблему управления SCR (помехи), создает другую - низкую скорость переключения и связанное с этим мерцание. Однако, хотя это может быть проблемой для приложений освещения, это не проблема для приложений с медленно меняющимися значениями, такими как управление нагревом. Таким образом, переход через нуль может быть эффективным при регулировании температуры путем изменения средней мощности, подаваемой на нагревательный элемент. Кроме того, из-за отсутствия быстро изменяющихся скачков напряжения при управлении переходом через нуль, он больше подходит для использования с индуктивными нагрузками, чем схемы управления, которые переключаются во время цикла переменного тока.

Рис.6.2.17 SCR Zero Crossing Control

Рис. 6.2.17 Видео недоступно
в формате для печати

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *