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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Chip KR1182PM1 - regolatore di potenza di fase. Dati di riferimento
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / materiali di riferimento Chip KR1182PM1: un'altra soluzione al problema della regolazione della potenza di carichi potenti ad alta tensione. I microcircuiti possono essere utilizzati per accendere e spegnere senza problemi lampade elettriche a incandescenza e modificare la luminosità del bagliore, per controllare dispositivi di commutazione a semiconduttore più potenti, per controllare la velocità dei motori elettrici. I dispositivi sono realizzati con tecnologia epitassiale con isolamento dielettrico. Tra le caratteristiche del regolatore, va segnalata la sua capacità di limitare la potenza nel carico quando viene raggiunta la temperatura massima consentita della custodia del dispositivo. Il regolatore KR1182PM1 è progettato in una custodia di plastica del design europeo POWEP-DIP (12+4). Si tratta di un case a sedici spinotti (Fig. 1) con passo metrico dei pin, in cui i pin 4, 5 e 12, 13 sono lasciati liberi. Meccanicamente ed elettricamente, questi perni sono combinati e progettati per rimuovere il calore dal cristallo. Oltre a queste, non vengono utilizzate anche le conclusioni 1, 2, 7, 8. La massa del dispositivo non è superiore a 1,5 g.
Nelle prime fasi di mastering del microcircuito in produzione, è stato prodotto in una versione frameless e nel diffuso pacchetto europeo DIP16. Sulla fig. 2 mostra un diagramma schematico del regolatore e un diagramma tipico della sua inclusione. Il microcircuito è costituito da due trinistor, ciascuno assemblato secondo il circuito analogico a transistor del trinistor (VT1, VT2 e VT3, VT4) e collegato in antiparallelo, e un'unità di controllo (VT5-VT17). L'uscita dell'unità di controllo è collegata alle uscite di controllo dei trinistor separando i diodi VD6, VD7.
L'unità di controllo è alimentata da un ponte a diodi collegato da tensione alternata ai pin di rete 14, 15 e 10, 11 del microcircuito. La configurazione del ponte è leggermente diversa da quella tradizionale (Fig. 3). I resistori R3 e R6 svolgono il ruolo di zavorra.
I condensatori esterni C1, C2 forniscono il necessario ritardo di accensione dei trinistor ad ogni semionda della tensione di rete rispetto al momento della sua transizione attraverso lo "zero". Questi condensatori impediscono anche l'apertura degli SCR quando viene applicata la tensione di rete. L'unità di controllo, a sua volta, è costituita da un alimentatore stabilizzato sui transistor VT7-VT9, un generatore di corrente sui transistor VT11, VT12, che carica un condensatore di impostazione dell'ora esterno C3, un convertitore tensione-corrente sui transistor VT13-VT15 e uno "specchio corrente" VT16-VT17. Un dispositivo di protezione termica per il microcircuito è montato sul transistor VT10 e sui resistori R5, R7. Sulla fig. 2 come esempio mostra uno schema del circuito di controllo esterno - elementi C3, R1, SB1 - per utilizzare il regolatore nel dispositivo per accendere e spegnere senza problemi la lampada di illuminazione EL1. Il regolatore di potenza funziona come segue. Quando viene applicata la tensione di rete, i trinistor VT1, VT2 e VT3, VT4 sono chiusi. Una tensione di alimentazione di 6,3 V viene fornita all'unità di controllo dalla sorgente di alimentazione e genera una corrente di uscita Iout (corrente di collettore del transistor VT17). Supponiamo che al momento corrente sulle uscite combinate 14, 15 sia presente una tensione di rete positiva e su 10, 11 - negativa. La corrente di uscita dell'unità di controllo del microcircuito attraverso il diodo VD7 caricherà il condensatore di ritardo C2. Dopo un po ', la tensione su questo condensatore aumenterà fino a un livello al quale si apriranno i trinistori VT1, VT2. Da questo momento fino alla fine del mezzo ciclo, una corrente scorrerà attraverso il carico - la lampada EL1 - e il ponte raddrizzatore che alimenta l'unità di controllo sarà deviato da un trinistor aperto. Il condensatore C1 rimane scarico. Dopo aver cambiato la polarità della tensione di rete, inizia la carica del condensatore C1 e il trinistor VT3, VT4 si aprirà con lo stesso ritardo. Il condensatore C2 durante questo semiciclo si scaricherà rapidamente attraverso il resistore R1 e il transistor VT5. Sulla fig. 4 mostra i diagrammi di temporizzazione della tensione ai capi dei condensatori C1 e C2. Le linee continue mostrano i processi sopra descritti, corrispondenti a un valore intermedio della corrente di uscita dell'unità di controllo. Si può vedere che l'apertura dei trinistori avviene ad una tensione sui condensatori C1, C2, pari a 0,7 V. L'andamento della tensione sul carico è mostrato in fig. 4, città
Il ritardo di accensione dei trinistor in secondi rispetto all'inizio del semiperiodo è tset=0,7C2/Iout, dove 0,7 V è la tensione di soglia per l'apertura dei trinistor; C2=C1 - capacità dei condensatori di ritardo (in microfarad); Iout - corrente di uscita (in microampere) della centralina. Se si modifica la corrente di uscita dell'unità di controllo, cambierà il ritardo di accensione dei trinistor in ogni semiperiodo della tensione di rete e quindi la potenza rilasciata nel carico. Sulla fig. 4 ciò è illustrato da linee tratteggiate in grassetto. Al valore minimo della corrente di uscita Iout min, il ritardo deve superare la metà del periodo. Nei primi semicicli dopo che la tensione di rete è stata applicata al regolatore (Fig. 2), il condensatore di impostazione dell'ora scaricato C3 chiude i pin 3 e 6 del microcircuito come un ponticello, quindi la corrente di uscita Iout = Iout min . Tuttavia, poiché il generatore di corrente sui transistor VT11, VT12, il resistore R8 e il diodo VD8 fornisce una corrente stabile che scorre attraverso il pin 6, il condensatore C3 viene caricato uniformemente. Ciò porta ad un aumento della tensione alla base del transistor VT14, a causa del quale il transistor VT15 inizia ad aprirsi. Di conseguenza, la corrente di uscita dell'unità di controllo aumenta, il ritardo di accensione dei trinistor in ogni mezzo ciclo successivo diminuisce: la luminosità della lampada EL1 aumenta gradualmente da zero al massimo. Se ora chiudiamo i contatti dell'interruttore SB1, il condensatore C3 verrà scaricato attraverso il resistore R1 e la luminosità della lampada diminuirà fino a spegnersi completamente. La corrente di scarica del condensatore deve essere maggiore della corrente della sua carica dal lato del pin 6 del microcircuito. Principali caratteristiche tecniche a Tacr.av=25°С
L'assenza di chiusura attiva dei trinistor del microcircuito consente di utilizzarlo per controllare la potenza di un carico induttivo, poiché dopo che la fase della tensione di rete passa per "zero", il trinistor corrispondente rimarrà aperto fino a quando la corrente attraverso il carico è completamente fermo. Per garantire il normale funzionamento del regolatore di potenza, è necessario determinare la corrente di uscita minima e massima dell'unità di controllo del microcircuito. Quindi, per un ritardo nell'apertura dei trinistor di 10 ms con una capacità C1=C2=1 μF e una tensione di apertura soglia di 0,7 V, la formula precedente fornisce un valore della corrente di uscita minima di circa 70 μA.
Sulla fig. 5-9 mostra le principali dipendenze grafiche delle caratteristiche operative dei microcircuiti della serie KR1182PM1. La dipendenza della tensione di saturazione dei trinistor del microcircuito dalla corrente di carico è mostrata in fig. 5; in questa e in altre figure la zona di dispersione tecnologica è sfumata. Sulla fig. 6 e 7 mostrano le dipendenze della corrente consumata e della corrente di controllo dei trinistor sulla tensione all'ingresso di controllo del microcircuito (pin 6).
Il circuito di commutazione principale del regolatore KR1182PM1 è mostrato in fig. 2. Quando i contatti dell'interruttore SB1 sono aperti, la lampada EL1 si accende dolcemente applicando la tensione di rete, dopo l'apertura si spegne dolcemente. Modificando la capacità del condensatore di impostazione dell'ora C3 da 20 a 100 microfarad, è possibile modificare il tempo di accensione da decimi di secondo (la levigatezza visiva non è evidente, ma il filamento della lampada sarà protetto da un picco di corrente eccessivamente elevato ) a 1 ... 2 s. Il tempo di spegnimento viene impostato selezionando il resistore R1 nell'intervallo da 47 ohm a diversi kilo-ohm. Sulla fig. 10 mostra lo schema di un regolatore manuale di potenza per una lampada ad incandescenza, un saldatore elettrico o la velocità di un ventilatore domestico. Qui, è desiderabile combinare l'interruttore di alimentazione SA1 con il regolatore del livello di potenza - resistore R1, ei contatti SA1 dovrebbero aprirsi dopo aver impostato il cursore del resistore R1 sulla posizione di resistenza minima, che corrisponde allo spegnimento del carico. In questa posizione il regolatore dovrebbe essere connesso alla rete. I chip KR1182PM1 consentono la connessione parallela di due o più dispositivi. Ciò consente di aumentare la potenza di uscita del regolatore. Quindi, il dispositivo, il cui schema è mostrato in Fig. 11, può funzionare con un carico Rn fino a 300 W. Il numero di elementi incernierati con connessione parallela di microcircuiti rimane lo stesso. È facile vedere che i trinistor di entrambi i regolatori DA1 e DA2 sono aperti dalla tensione generata dal chip DA2. Chiudono le conclusioni di controllo 6 e 3 di tutti i regolatori aggiuntivi. Con una potenza di carico significativa, potrebbe risultare che il design dell'interruttore SA1, combinato con il resistore di regolazione R1, non è progettato per una corrente così elevata. In questo caso sarà necessario modificare leggermente il circuito trasferendo l'interruttore del regolatore sul circuito di controllo, come mostrato in Fig. 11 linee tratteggiate.
Da notare che nella nuova versione circuitale, il regolatore viene spento quando i contatti SA1 sono chiusi (e non aperti, come in quella originale). È necessario includere un tale regolatore nella rete con contatti chiusi SA1 e nella posizione della resistenza minima del resistore di regolazione R1. Prima di spegnere il carico, è opportuno ridurre al minimo la potenza su di esso impostando il cursore del resistore R1 nella posizione superiore secondo lo schema. Un aumento decisivo della potenza del carico (fino a 1 kW) può essere ottenuto introducendo un potente triac discreto VS1 nel controller (Fig. 12).
Quando si utilizza il regolatore KR1182PM1 per controllare la luminosità delle lampade ad incandescenza, è necessario ricordare che la resistenza di una spirale di lampada fredda è quasi 10 volte inferiore a quella di una calda. Per questo motivo, il valore di ampiezza della corrente al momento dell'accensione della lampada da 150 W può raggiungere i 10 A. Il design del microcircuito consente tale corrente solo per pochi microsecondi, mentre il riscaldamento della spirale continua per diversi semicicli della tensione di rete. Con le valutazioni consigliate del circuito di controllo a incandescenza esterno per accendere e spegnere senza problemi la lampada a incandescenza (vedere Fig. 2), la corrente attraverso la lampada da 150 W per l'intero processo di accensione non supera 2 ... 2,5 A . Autore: A. Nemich, Bryansk
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