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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Regolatore di potenza di fase su un transistor ad effetto di campo chiave. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Regolatori di corrente, tensione, potenza Tipicamente, i regolatori di potenza CA di fase sono costruiti sulla base di un tiristore o triac. Questi schemi sono diventati da tempo standard e sono stati ripetuti molte volte sia dai radioamatori che su scala di produzione. Ma i controller a tiristori e triac, così come gli interruttori, hanno sempre avuto un importante inconveniente: limitare la potenza di carico minima. Cioè, un tipico regolatore a tiristori per una potenza di carico massima superiore a 100 watt non può regolare bene la potenza di un carico a bassa potenza che consuma unità e frazioni di watt. I principali transistor ad effetto di campo differiscono in quanto il funzionamento fisico del loro canale è molto simile al funzionamento di un interruttore meccanico convenzionale: nello stato completamente aperto, la loro resistenza è molto piccola e ammonta a frazioni di ohm e nello stato chiuso , la corrente di dispersione è di microampere e questo praticamente non dipende dalla tensione sulle tartine. Questo è il motivo per cui la cascata chiave sul transistor ad effetto di campo chiave può commutare il carico con potenza da unità e frazioni di watt, fino al valore massimo di corrente consentito. Ad esempio, il popolare transistor ad effetto di campo IRFS40 senza dissipatore di calore, operando in modalità chiave, può commutare la potenza da quasi zero a 400 watt. Inoltre, il FET di commutazione ha una corrente di gate molto bassa, quindi è necessaria una potenza statica molto bassa per il pilotaggio. È vero, questo è messo in ombra dalla capacità di gate relativamente grande, quindi al primo momento dell'accensione, la corrente di gate può risultare piuttosto grande (corrente per carica della capacità di gate). Questo viene combattuto attivando un resistore limitatore di corrente in serie con il gate, che riduce la velocità della chiave, poiché si forma un target RC costituito da questa resistenza e dalla capacità del gate, oppure l'uscita del circuito di controllo viene resa più potente. Il circuito del regolatore di potenza è mostrato in figura.
Il carico è alimentato da una tensione pulsante, poiché è collegato tramite un ponte a diodi VD5-VD8. Questo è adatto per alimentare un dispositivo di riscaldamento elettrico (saldatore, lampada a incandescenza). Poiché la semionda negativa della corrente pulsante viene "rivolta" verso l'alto, si ottengono increspature con una frequenza di 100 Hz. Ma sono positivi, cioè un grafico di variazione da zero a un valore di ampiezza positivo della tensione. Pertanto, la regolazione è possibile dallo 0% al 100%. Il valore della massima potenza di carico in questo circuito è limitato non tanto dalla corrente massima del canale aperto VT1 (è 30 A). quanto è la massima corrente diretta dei diodi del ponte raddrizzatore VD5-VD8. Quando si utilizzano diodi KD209, il circuito può funzionare con un carico fino a 100 watt. Se devi lavorare con un carico più potente (fino a 400 W), devi utilizzare diodi più potenti, ad esempio KD226G, D. Sugli inverter del chip D1 viene realizzato un driver di impulsi di controllo che apre il transistor VT1 in una certa fase a semionda. Gli elementi D1.1 e D1.2 formano un trigger di Schmitt e gli elementi rimanenti D1.3-D1.6 formano un potente invertitore di uscita. L'uscita doveva essere potenziata per compensare i problemi causati dal picco di corrente per caricare la capacità del gate VT1 al momento dell'accensione. Il sistema di alimentazione a bassa tensione del microcircuito tramite il diodo VD2 è diviso in due parti: la parte di alimentazione vera e propria, che crea una tensione costante tra i terminali 7 e 14 del microcircuito, e la parte che è una fase di tensione di rete sensore. Funziona come segue. La tensione di rete viene rettificata dal ponte VD5-VD8, quindi viene alimentata allo stabilizzatore parametrico sul resistore R6 e al diodo zener VD9. Poiché non vi è alcun condensatore di livellamento in questo circuito, la tensione sul diodo zener pulsa. Il circuito R1-R2-C1, insieme al diodo VD1, imposta la fase della tensione pulsante alla quale la tensione ai capi del condensatore C1 raggiunge la soglia di commutazione del trigger di Schmitt. Modificando la resistenza di questo circuito RC, cambiamo il tempo di ritardo di apertura del transistor chiave dal momento in cui la tensione nella rete raggiunge un valore di 8-10 V (il valore di tensione della soglia di commutazione del trigger di Schmitt). Poiché la frequenza di rete è abbastanza stabile, il momento di apertura del transistor a chiave rispetto alla fase della tensione di rete è mantenuto sufficientemente stabile rispetto al resistore R1 impostato. Il diodo VD1, insieme al resistore R5, forma un circuito per la scarica accelerata del condensatore C1, necessario affinché questo condensatore si scarichi quando la fase della tensione di rete si annulla. In questo caso, il trigger di Schmitt passa allo stato zero e il transistor a chiave si chiude. Pertanto, regolando la resistenza R1, cambiamo la fase del momento di apertura del transistor chiave e la tensione viene fornita al carico solo nel periodo da questo punto al valore di ampiezza. Pertanto, si verifica il controllo della potenza di fase. In generale, il principio è quasi lo stesso di un regolatore a tiristori. Ora sull'alimentazione del microcircuito. In pratica il microcircuito è alimentato dalla tensione immagazzinata nel condensatore C2. Ad ogni semionda, questo condensatore viene caricato attraverso il diodo VD2. Quindi, quando la fase va a zero, questo diodo si chiude e il microcircuito viene alimentato dalla carica del condensatore C2. Pertanto, la tensione di alimentazione del microcircuito è costante, stabile e non soggetta a increspature. Tutte le parti tranne il resistore R1 sul circuito stampato con metallizzazione unilaterale. Poiché la versione dell'autore è progettata per funzionare con un carico con una potenza non superiore a 100 W, non vengono forniti radiatori e nel raddrizzatore a ponte vengono utilizzati diodi KD209.Tuttavia, il FET non necessita di un radiatore anche con una potenza di carico nominale di fino a 400 watt. Ma i diodi dovranno essere più potenti. Il chip K561LN2 può essere sostituito da K1561LN2. Diodo Zener. D814G può essere sostituito con un altro diodo zener per una tensione di circa 10V. Durante il processo di regolazione, potrebbe essere necessario selezionare le resistenze del resistore R2 (per fornire l'ampiezza necessaria dell'intervallo di regolazione) e del resistore R5 (per garantire la scarica di C1). La resistenza R5 deve essere scelta il più grande possibile, ma tale che alla potenza minima impostata da R1, il transistor non si apra affatto. Autore: Kapachev D.E.
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