Способів, за якими можна зібрати регулятор напруги своїми руками 220 В, в Мережі повно. У більшості випадків це схеми на сімісторов або тиристорах. Тиристор, на відміну від симистора, більш поширений радіоелемент, і схеми на його основі зустрічаються набагато частіше. Розберемо різні варіанти виконання, засновані на обох напівпровідникових елементах.
Регулятор потужності на сімісторов
Симистор, за великим рахунком, - це окремий випадок тиристора, що пропускає струм в обидва боки, за умови, що він вище струму утримання. Один з його недоліків - це погана робота на високих частотах. Тому його часто використовують в низькочастотних мережах. Для побудови регулятора потужності на основі звичайної мережі 220 В, 50 Гц він цілком підходить.
Регулятор напруги на сімісторов використовується в звичайних побутових приладах, де потрібна регулювання. Схема регулятора потужності на сімісторов виглядає наступним чином.
- Пр. 1 - запобіжник (вибирається в залежності від необхідної потужності).
- R3 - струмообмежувальні резистор - служить для того щоб при нульовому опорі потенціометра інші елементи не вигоріли.
- R2 - потенціометр, підлаштування резистор, яким і здійснюється регулювання.
- C1 - основний конденсатор, заряд якого до певного рівня відмикає динистор, разом з R2 і R3 утворює RC-ланцюг
- VD3 - динистор, відкриття якого управляє симистором.
- VD4 - симистор - головний елемент, що виробляє комутацію і, відповідно, регулювання.
Основна робота покладена на динистор і симистор. Напруга подається на RC-ланцюжок, в якій встановлено потенціометр, їм в підсумку і регулюється потужність. Виробляючи регулювання опору, ми змінюємо час зарядки конденсатора і тим самим поріг включення динистора, який, в свою чергу, включає симистор. Демпферная RC-ланцюг, підключена паралельно сімісторов, служить для згладжування перешкод на виході, а також при реактивної навантаженні (двигун або індуктивність) оберігає симистор від стрибків високого зворотної напруги.
Симистор включається, коли струм, що проходить через динистор, перевищує струм утримання (довідковий параметр). Відключається, відповідно, коли струм стає менше струму утримання. Провідність в обидві сторони дозволяє налаштувати більш плавне регулювання, ніж це можливо, наприклад, на одному тиристорі, при цьому використовується мінімум елементів.
Осцилограма регулювання потужності представлена нижче. З неї видно, що після включення сімістора залишилася полуволна надходить на навантаження і при досягненні 0, коли струм утримання зменшується до такої міри, що симистор відключається. У другому «негативному» напівперіоді відбувається той же процес, т. К. Симистор володіє провідністю в обидві сторони.
Напруга на тиристори
Для початку розберемося, чим відрізняється тиристор від симистора. Тиристор містить в собі 3 pn переходу, а симистор - 5 pn переходів. Аби не заглиблюватися в деталі, якщо говорити простою мовою, симистор володіє провідністю в обох напрямках, а тиристор - тільки в одному. Графічні позначення елементів показані на малюнку. З графіки це добре видно.
Принцип роботи абсолютно такий же. На чому і побудована регулювання по потужності в будь-якій схемі. Розглянемо кілька схем регулятора на тиристорах. Перша найпростіша схема, яка в основі повторює схему на сімісторов, описану вище. Друга і третя - із застосуванням логіки, схеми, які більш якісно гасять перешкоди, створювані в мережі перемиканням тиристорів.
проста схема
Проста схема фазового регулювання на тиристори представлена нижче.
Єдине її відмінність від схеми на сімісторов - це те, що регулювання відбувається тільки позитивної напівхвилі мережевої напруги. Времязадающая RC-ланцюг шляхом регулювання величини опору потенціометра регулює величину відмикання, в такий спосіб задавати вихідну потужність, що надходить на навантаження. На осциллограмме це виглядає наступним чином.
З осцилограми видно, що регулювання потужності йде шляхом обмеження напруги надходить на навантаження. Образно кажучи, регулювання полягає в обмеженні надходження напруги на вихід. Регулюючи час заряду конденсатора шляхом зміни змінного опору (потенціометра). Чим вище опір, тим довше відбувається заряд конденсатора і тим менше потужності буде передано на навантаження. Фізика процесу детально описана в попередній схемі. В цьому випадку вона нічим особливим не відрізняється.
З генератором на основі логіки
Другий варіант більш складний. У зв'язку з тим, що процеси комутації на тиристорах викликають великі перешкоди в мережі, це погано впливає на елементи, встановлені на навантаженні. Особливо якщо на навантаженні знаходиться складний прилад з тонкими настройками і великою кількістю мікросхем.
Така реалізація тиристорного регулятора потужності своїми руками підійде для активних навантажень, наприклад, паяльник або будь-які пристрої нагріву. На вході стоїть випрямний міст, тому обидві хвилі напруги будуть позитивними. Зверніть увагу, що при такій схемі для живлення мікросхем знадобитися додаткове джерело постійної напруги +9 В. Осцилограма через наявність випрямного моста буде виглядати наступним чином.
Обидві напівхвилі тепер будуть позитивними через вплив випрямного моста. Якщо для реактивних навантажень (двигуни та інші індуктивні навантаження) наявність різно полярних сигналів переважно, то для активних - позитивне значення потужності вкрай важливо. Відключення тиристора відбувається також при наближенні напівхвилі до нуля струм утримання подає до певного значення і тиристор замикається.
На основі транзистора КТ117
Наявність додаткового джерела постійного напруження може викликати труднощі, якщо його немає, і зовсім доведеться городити додаткову схему. Якщо додаткове джерело у вас немає, то можна скористатися наступною схемою, в ній генератор сигналів на керуючий висновок тиристора зібраний на звичайному транзисторі. Є схеми на основі генераторів, побудованих на комплементарних парах, але вони більш складні, і тут ми їх розглядати не будемо.
В даній схемі генератор побудований на двухбазова транзисторі КТ117, який при такому застосуванні буде генерувати імпульси з періодичністю, що задається підлаштування резистором R6. На схемі ще реалізована система індикації на базі світлодіода HL1.
- VD1-VD4 - діодний міст, що випрямляє обидві напівхвилі і дозволяє виконувати більш плавне регулювання потужності.
- EL1 - лампа розжарювання - представлена на кшталт навантаження, але може бути будь-який інший прилад.
- FU1 - запобіжник, в цьому випадку варто на 10 А.
- R3, R4 - струмообмежувальні резистори - потрібні, щоб не спалити схему управління.
- VD5, VD6 - стабілітрони - виконують роль стабілізації напруги певного рівня на емітер транзистора.
- VT1 - транзистор КТ117 - встановлений повинен бути саме з таким розташування бази №1 і бази №2, інакше схема буде не працездатна.
- R6 - підлаштування резистор, що визначає момент, коли надходить імпульс на керуючий висновок тиристора.
- VS1 - тиристор - елемент, що забезпечує комутацію.
- С2 - времязадающій конденсатор, який визначає період появи керуючого сигналу.
Інші елементи відіграють незначну роль і в основному служать для струмообмеження і згладжування імпульсів. HL1 забезпечує індикацію і сигналізує тільки про те, що прилад підключений до мережі і знаходиться під напругою.