Регулятор мощности широкого применения

Регулятор мощности широкого применения

Под таким заголовком в журнале “Радио”, №7, 1998 г. была опубликована статья Ю. Нигматулина, в которой описывался регулятор с несколько необычным способом регулирования мощности в нагрузке. Тринисторы, коммутирующие нагрузку, работали в повторно кратковременном режиме. Такой режим характерен тем, что длительность цикла регулирования постоянна, а длительность включения нагрузки и паузы изменяются, или, говоря иначе, изменяется скважность – отношение времени включения нагрузки к длительности цикла регулирования. В вышеописанном варианте регулятора длительность цикла выбрана равной 45 с, а диапазон плавного регулирования мощности в нагрузке — от 5 до 95%.

Помимо указанных, устройство обладает еще рядом интересных особенностей. Во-первых, если регулирующий резистор группы А, то шкала регулятора получается линейной. Во-вторых, он относительно прост и при безошибочной сборке из исправных деталей не требует налаживания.

Конструкцию регулятора можно еще заметно упростить, если узел, задающий скважность, выполнить не на дискретных элементах (пяти транзисторах с задающими их режимы работы резисторами), а на таймере NE555 (КР1006ВИ1). Эта микросхема идеальным образом подходит для использования в подобном регуляторе. Она имеет мощный выход (до 200 мА), что позволяет ей управлять реле напрямую, без дополнительных усилителей, и требует минимальное число внешних элементов. Схема регулятора, основанная на NE555, приведена на рис. 1.

Длительность цикла регулирования определяется номиналами конденсатора С3 и резистора R1. В ряде случаев (нагрузка с небольшой теплоемкостью, например, маломощный паяльник) ее необходимо выбирать меньшей, чем в оригинале. В этом случае можно уменьшить номинал резистора до 51 кОм, а конденсатора — до 47 мкф. Дальнейшее уменьшение постоянной времени приведет к снижению плавности регулирования.

Реле K1 необходимо выбрать так, чтобы оно надежно срабатывало при подаче на него напряжения 12 В. В крайнем случае может подойти 15-вольтовое реле, но в этом случае нужно вместо VD1 использовать не 12-, а 15-вольтовый стабилитрон (дальнейшее увеличение напряжения ограничивается диапазоном допустимых напряжений микросхемы DD1).

Диоды VD4 и VD7 защищают тиристоры от подачи на них напряжения обратной полярности. Конденсаторы С4 и С5 сокращают время срабатывания тиристоров в начале каждой полуволны, что позволило повысить сопротивление резисторов R3 и R4 и, соответственно, снизить рассеиваемую на них мощность. Резистор R1 должен быть с выключателем, который замыкает тиристоры при максимальной мощности. Если регулятор управляет нагрузкой мощностью от 1 до 2 кВт, тиристоры нужно установить на радиаторы площадью не менее 100 см2.

Устройство может быть еще больше упрощено, если вместо тиристоров использовать симистор КУ208В(Г). Правда, при этом несколько снижается максимальная мощность нагрузки (не более 1 кВт), и симистор нужно устанавливать на радиатор уже при мощности нагрузки 500 Вт. Схема с симистором приведена на рис. 2.

Переключение симистора происходит в моменты, когда напряжение на выводах 2 и 6 достигает верхнего или нижнего пороговых уровней. Если эти моменты будут привязаны к моментам перехода сетевого напряжения через нуль, это резко снизит уровень создаваемых регулятором радиопомех и исключит большие импульсные токи через симистор. Схема, приведенная на рис. 3, позволяет осуществить подобную привязку. Принцип ее работы поясняют эпюры напряжений, изображенные на рис. 4.

Отмечу, что приведенная на рис. 3 схема привязки момента переключения тиристора к переходу сетевого напряжения через нуль может быть применена только с регулятором на рис. 2. Причиной этого ограничения является задержка срабатывания реле, сопоставимая с периодом сетевого напряжения.