Site Loader

Содержание

изготовление своими руками по схемам

Здравствуйте, уважаемые хабровчане!

Данный пост посвящен созданию устройства для регулировки мощности бытовых приборов (лампочки, паяльники, обогреватели, электроплитки). Конструкция устройства очень простая, количество элементов минимальное, его способен собрать даже начинающий. Без радиаторов мощность нагрузки до 1 кВт, с использованием радиаторов можно увеличить до 1,5 кВт. Мной устройство было собрано за один вечер. Ниже видео, демонстрирующее работу.

Подробности:

Девайс был размещен в корпусе от старого CD-ROM-а. Для передней и задней стороны корпуса необходимо вырезать пластмассовые стороны 4х14,5 см., и либо прикрутить либо приклеить к корпусу. Девайс в сборе выгладит так:

Перечень элементов, принципиальная схема и описание работы:

Нам понадобится:

  • Тиристоры: КУ-202Н, М — 2 шт.
  • Динисторы: КН-102А, Б — 2 шт
  • Резисторы: Любые, R=220 Ом, мощностью 0,5 Вт
  • Конденсаторы: 0,1 мкФ, 400 В — 2 шт.
  • Любой переменный резистор сопротивлением 220 — 330 кОм (в случае с 220 кОм нижний предел регулировки будет выше чем 330 кОм)
  • Провод с вилкой для подключения к сети и розетка для подключения нагрузки
  • Для защиты можно добавить предохранитель

Принципиальная электрическая схема выглядит так:

Данный регулятор использует принцип фазового управления. Он основан на изменении момента включения тиристора относительно перехода сетевого напряжения через ноль. На начало полу периода тиристор закрыт, ток через него не идет. Через некоторое время (в зависимости от текущего сопротивления переменного резистора) напряжение на конденсаторе достигает уровня необходимого для открытия динистора, он открывается и в свою очередь открывает тиристор. Для второго полу периода все аналогично. График прохождения тока через нагрузку:

Подробности сборки и окончательный вид:

На момент сборки устройства в моем арсенале не было приспособлений для изготовления печатных плат, поэтому сборка делалась на куске старой платы, на которой до этого был какой то прибор. После соединения всех деталей и упаковки всего внутрь корпуса от CD-ROM-а готовое изделие внутри выглядит вот так:

Итоги:

За очень короткое время собрана полезная вещь из старых деталей. Но есть и некоторые недостатки, это то что пределы регулировки немного изменяются в зависимости от нагрузки, наличие радиопомех и некоторая нестабильность на небольшом участке регулировки.

Источник: habr.com

Конструкция

Конструктивно тиристор КУ202Н и вся серия выполнены в металлическом корпусе из медного сплава с покрытием, который имеет выводы под резьбу и два вывода под пайку различной толщины и высоты. Размер резьбового отвода или анода (А) составляет М6 под гайку. Выводы выполнены жесткими путем заливки эпоксидной смолой, но при выполнении монтажа не следует применять усилия более 0,98 Н.

При выполнении пайки силового вывода (К) необходимо соблюдать минимальное расстояние до стекла не менее 7 мм , так как высокой температурой его целостность может нарушиться. При выполнении подключения управляющего вывода (УЭ) следует выдержать расстояние до стекла не менее 3,5 мм по той же причине. При этом общее время удерживания паяльника не рекомендуется превышать более 3 с. Эффективная температура жала паяльного инструмента не должна превышать +260 градусов.

Особенности схемного подключения

Тиристор предназначен для коммутации напряжения в различных устройствах. Но при этом имеется стандартная схема его подключения, которую нарушать крайне не рекомендуется. Например, между катодом (вывод под пайку) и управляющим электродом необходимо подключить резистор в качестве шунтирующего компонента. Благодаря его присутствию управляющая цепь замыкается и обеспечивается насыщение перехода. Его сопротивление должно быть не более и не менее 51 Ом.

Если на аноде присутствует напряжение отрицательной полярности, то управляющий ток должен быть равен нулю. Иначе произойдет электрический пробой перехода, что приведет к неисправности всего устройства в целом. Дальнейшая его работа невозможна, как и обратное восстановление.

Технические параметры тиристора

Тиристор КУ202Н относится к группе высоковольтных устройств, предназначенных для работы при напряжении до 400 В с максимально допустимым прямым током в открытом состоянии не более 10 А. Всего в линейке имеется 12 моделей тиристоров с различными напряжениями в закрытом состоянии. Поэтому при выборе основным параметром является именно оно.

Для использования в цепях с напряжением от 300 и выше вольт предназначены тиристоры с буквенными обозначениями от К до Н. Что касается остальных параметров, то они остаются теми же. Довольно часто новички радиолюбители сталкиваются с такими проблемами, что приводит к дополнительным растратам.

Эти тиристоры довольно часто применяются в построении регуляторов мощности нагрузкой не более 2 кВт. Но крайне не рекомендуется его эксплуатировать в критических режимах. Следует пропускать через устройство ток не более 7-8 А, что будет обеспечивать наиболее эффективные и щадящие режимы.

Как работает тиристор?

Тиристор – это управляемый полупроводниковый прибор, способный проводить ток в одном направлении. Слово «управляемый» употреблено неспроста, поскольку с его помощью, в отличие от диода, который тоже проводит ток только к одному полюсу, можно выбирать момент, когда тиристор начнет проводить ток. Тиристор имеет три вывода:

Для того чтобы ток начал течь через тиристор, необходимо выполнить следующие условия: деталь должна стоять в цепи, находящейся под напряжением, на управляющий электрод должен быть подан кратковременный импульс. В отличие от транзистора, управление тиристором не требует удержания управляющего сигнала. На этом нюансы не заканчиваются: тиристор можно закрыть, лишь прервав ток в цепи, или сформировав обратное напряжение анод – катод. Это значит, что использование тиристора в цепях постоянного тока весьма специфично и часто неблагоразумно, а вот цепях переменного, например в таком приборе как тиристорный регулятор мощности, схема построена таким образом, что обеспечено условие для закрытия. Каждая из полуволн будет закрывать соответствующий тиристор.

Вам, скорее всего, не всё понятно? Не стоит отчаиваться – ниже будет подробно описан процесс работы готового устройства.

Проверка тиристора

Многих интересует, тиристор КУ202Н как проверить и как правильно включить в устройстве для проверки его работоспособности. Дело в том, что довольно часто он оказывается неисправен по различным причинам. Притом дефекты встречаются и у новых изделий.

Проверить тиристор можно несколькими способами:

  • Использовать специальное устройство, которое анализирует параметры всех переходов.
  • Применить мегомметр для проверки состояния основного перехода в обоих направлениях. В обратном направлении должен прозваниваться как обычный диод, в прямом включении он закрыт, в идеальном состоянии его сопротивление должно быть равно бесконечности.

Второй способ применим только к серии устройств с буквенным индексом М и Н. При этом можно устанавливать напряжение прозвонки до 400 В. Устройства с буквами К и Л только до 300 В, Ж и И – до 200 В и так далее. Прежде чем проверять таким способом изделие, необходимо сверить его технические характеристики со справочной таблицей. Иначе можно повредить устройство, даже не использовав его по назначению.

Менее мощные тиристоры могут быть проверены обычным мультиметром в режиме прозвонки (значок диода и звукового сигнала). В обратном направлении он звонится как диод, в прямом – бесконечность.

Важно! При осуществлении проверки тиристора в режиме диода, необходимо УЭ объединить с А.

Применение регулятора в быту и техника безопасности

Нельзя не сказать о том, что данная схема не обеспечивает гальванической развязки от сети, поэтому существует опасность поражения электрическим током. Это значит, что не стоит касаться руками элементов регулятора. Необходимо использовать изолированный корпус. Следует проектировать конструкцию вашего прибора так, чтобы по возможности вы могли спрятать её в регулируемом устройстве, найти свободное место в корпусе. Если регулируемый прибор располагается стационарно, то вообще имеет смысл подключить его через выключатель с регулятором яркости света. Такое решение частично обезопасит от поражения током, избавит от необходимости поиска подходящего корпуса, имеет привлекательный внешний вид и изготовлено промышленным методом.

В электротехнике довольно часто приходиться встречаться с задачами регулирования переменного напряжения, тока или мощности. Например, для регулирования частоты вращения вала коллекторного двигателя необходимо регулировать напряжение на его зажимах, для управления температурой внутри сушильной камеры нужно регулировать мощность, выделяемую в нагревательных элементах, для достижения плавного безударного пуска асинхронного двигателя – ограничивать его пусковой ток. Распространенным решением является устройство, называемое тиристорный регулятор.

Устройство и принцип действия однофазного тиристорного регулятора напряжения

Тиристорные регуляторы бывают однофазные и трехфазные соответственно для однофазных и трехфазных сетей и нагрузок. В этой статье мы рассмотрим простейший однофазный тиристорный регулятор, трехфазные – в других статьях. Итак, на рисунке 1 ниже представлен однофазный тиристорный регулятор напряжения:

Рис.1 Простой однофазный тиристорный регулятор с активной нагрузкой

Сам тиристорный регулятор обведен голубыми линиями и включает в себя тиристоры VS1-VS2 и систему импульсно-фазового управления ( далее – СИФУ). Тиристоры VS1-VS2 – полупроводниковые приборы, имеющие свойство быть закрытыми для протекания тока в нормальном состоянии и быть открытыми для протекания тока одной полярности при подаче напряжения управления на его управляющий электрод. Поэтому для работы в сетях переменного тока необходимо два тиристора, включенных разнонаправлено – один для протекания положительной полуволны тока, второй – отрицательной полуволны. Такое включение тиристоров называется встречно-параллельным.

Однофазный тиристорный регулятор с активной нагрузкой

Работает тиристорный регулятор так. В начальный момент времени подается напряжение L-N ( фаза и ноль в нашем примере), при этом импульсы управляющего напряжения на тиристоры не подаются, тиристоры закрыты, ток в нагрузке Rн отсутствует. После получения команды на запуск СИФУ начинает формировать импульсы управления по определенному алгоритму ( см.рис. 2).

Рис.2 Диаграмма напряжения и тока в активной нагрузке

Сначала система управления синхронизируется с сетью, то есть определяет момент времени, в который напряжение сети L-N равно нулю. Эта точка называется моментом перехода через ноль ( в иностранной литературе – Zero Cross). Далее отсчитывается определенное время T1 от момента перехода через ноль и подается импульс управления на тиристор VS1. При этом тиристор VS1 открывается и через нагрузку протекает ток по пути L-VS1-Rн-N. При достижении следующего перехода через ноль тиристор автоматически закрывается, так как не может проводить ток в обратном направлении. Далее начинается отрицательный полупериод сетевого напряжения. СИФУ снова отсчитывает время Т1 относительно уже нового момента перехода напряжения через ноль и формирует второй импульс управления уже тиристором VS2, который открывается, и через нагрузку протекает ток по пути N-Rн-VS2-L. Такой способ регулирования напряжения называется фазо-импульсный

.

Время Т1 называется временем задержки отпирания тиристоров, время Т2 – время проводимости тиристоров. Изменяя время задержки отпирания T1 можно регулировать величину выходного напряжения от нуля ( импульсы не подаются, тиристоры закрыты) до полного сетевого, если импульсы подаются сразу в момент перехода через ноль. Время задержки отпирания T1 варьируется в пределах 0..10 мс (10 мс – это длительность одного полупериода напряжения стандартной сети 50 Гц). Также иногда говорят о временах T1 и Т2, но оперируют при этом не временем, а электрическими градусами. Один полупериод составляет 180 эл.градусов.

Что представляет выходное напряжение тиристорного регулятора? Как видно из рисунка 2, оно напоминает « обрезки» синусоиды. Причем чем больше время Т1, тем меньше этот „обрезок“ напоминает синусоиду. Из этого следует важный практический вывод – при фазо-импульсном регулировании выходного напряжение несинусоидально. Это обуславливает ограничение области применения — тиристорный регулятор не может быть применен для нагрузок, не допускающих питание несинусоидальным напряжением и током. Так же на рисунке 2 красным цветом показана диаграмма тока в нагрузке. Поскольку нагрузка чисто активная, то форма тока повторяет форму напряжения в соответствии с законом Ома I=U/R.

Случай активной нагрузки является наиболее распространенным. Одно из самых частых применений тиристорного регулятора – регулирование напряжения в ТЭНах. Регулируя напряжение, изменяется ток и выделяемая в нагрузке мощность. Поэтому иногда такой регулятор также называют тиристорным регулятором мощности

. Это верно, но все-таки более верное название – тиристорный регулятор напряжения, так как именно напряжение регулируется в первую очередь, а ток и мощность – это величины уже производные.

Регулирование напряжения и тока в активно-индуктивной нагрузке

Мы рассмотрели простейший случай активной нагрузки. Зададимся вопросом, что изменится, если нагрузка будет иметь помимо активной еще и индуктивную составляющую? Например, активное сопротивление подключено через понижающий трансформатор ( рис. 3). Это кстати очень распространенный случай.

Рис.3 Тиристорный регулятор работает на RL-нагрузку

Посмотрим внимательно на рисунок 2 из случая чисто активной нагрузки. На нем видно, что сразу после включения тиристора ток в нагрузке почти мгновенно нарастает от нуля до своего предельного значения, обусловленного текущим значением напряжения и сопротивления нагрузки. Из курса электротехники известно, что индуктивность препятствует такому скачкообразному нарастанию тока, поэтому диаграмма напряжения и тока будет иметь несколько отличный характер:

Рис.4 Диаграмма напряжения и тока для RL-нагрузки

После включения тиристора ток в нагрузке нарастает постепенно, благодаря чему кривая тока сглаживается. Чем больше индуктивность, тем более сглаженная кривая тока. Что это дает практически?

— Наличие достаточной индуктивности позволяет приблизить форму тока к синусоидальной, то есть индуктивность выполняет роль синус фильтра. В данном случае это наличие индуктивности обусловлено свойствами трансформатора, но часто индуктивность вводят преднамеренно в виде дросселя.

— Наличие индуктивности уменьшает величину помех, распространяемых тиристорным регулятором по проводам и в радиоэфир. Резкое, почти мгновенное ( в течение нескольких микросекунд) нарастание тока вызывает помехи которые могут препятствовать нормальной работе другого оборудования. А если питающая сеть « слабая», то бывает и совсем курьез – тиристорный регулятор может „глушить“ сам себя своими же помехами.

Читать также: Блок питания из сварочного инвертора своими руками

— У тиристоров есть важный параметр – величина критической скорости нарастания тока di/dt. Например, для тиристорного модуля SKKT162 эта величина составляет 200 А/мкс. Превышение этой величины опасно, так как может привести к выходу тиристору из строя. Так вот наличие индуктивности дает возможность тиристору остаться в области безопасной работы, гарантированно не превысив предельную величину di/dt. Если же это условие не выполняется, то может наблюдаться интересное явление – выход тиристоров из строя, притом что ток тиристоров не превышает их номинального значения. Например, тот же SKKT162 может выходить из строя при токе в 100 А, хотя он может нормально работать до 200 А. Причиной будет превышение именно скорости нарастания тока di/dt.

Кстати, надо оговориться, что индуктивность в сети есть всегда, даже если нагрузка носит чисто активный характер. Ее наличие обусловлено, во-первых, индуктивностью обмоток питающей трансформаторной подстанции, во вторых, собственной индуктивностью проводов и кабелей и, в третьих, индуктивностью петли, образованной питающими и нагрузочными проводами и кабелями. И чаще всего этой индуктивности хватает, чтобы обеспечить условие непревышения di/dt критического значения, поэтому производители обычно не ставят в тиристорные регуляторы дроссели, предлагая их как опцию тем, кого беспокоит « чистота» сети и электромагнитная совместимость устройств к ней подключенных.

Также обратим внимание диаграмму напряжения на рисунке 4. На ней также видно, что после перехода через ноль на нагрузке появляется небольшой выброс напряжения обратной полярности. Причина его возникновения – затягивание спадания тока в нагрузке индуктивностью, благодаря чему тиристор продолжает быть открытым даже при отрицательной полуволне напряжения. Запирание тиристора происходит при спадания тока до нуля с некоторым запаздыванием относительно момента перехода через ноль.

Случай индуктивной нагрузки

Что будет если индуктивная составляющая много больше составляющей активной? Тогда можно говорить о случае чисто индуктивной нагрузки. Например, такой случай можно получить, отключив нагрузку с выхода трансформатора из предыдущего примера:

Рисунок 5 Тиристор регулятор с индуктивной нагрузкой

Трансформатор, работающий в режиме холостого хода – почти идеальная индуктивная нагрузка. В этом случае из-за большой индуктивности момент запирания тиристоров смещается ближе к середине полупериода, а форма кривой тока максимально сглаживается до почти синусоидальной формы:

Рисунок 6 Диаграммы тока и напряжение для случая индуктивной нагрузки

При этом напряжение на нагрузке почти равно полному сетевому, хотя время задержки отпирания составляет всего половину полупериода (90 эл. градусов) То есть при большой индуктивности можно говорить о смещении регулировочной характеристики. При активной нагрузке максимальное выходное напряжение будет при угле задержки отпирания 0 эл.градусов, то есть в момент перехода через ноль. При индуктивной нагрузке максимум напряжения можно получить при угле задержки отпирания 90 эл.градусов, то есть при отпирании тиристора в момент максимума сетевого напряжения. Соответственно, случаю активно-индуктивной нагрузки максимум выходного напряжения соответствует углу задержки отпирания в промежуточном диапазоне 0..90 эл.градусов.

Тиристор это один из мощнейших полупроводниковых приборов, именно поэтому он часто используется в мощных преобразователях энергии. Но он обладает своей спецификой управления: его можно открыть импульсом тока, а вот закроется он только когда ток опуститься почти до нуля (если быть точнее, то ниже тока удержания). Из этого тиристор в основном применяются для коммутирования переменного тока.

Проверка в режиме коммутации

Чтобы убедиться в работоспособности тиристора, достаточно собрать небольшую схему включения, состоящую из следующих компонентов:

  1. лампочки или светодиода с соответствующим резистором, если подключается к питанию 12В;
  2. источник малого напряжения, например, пальчиковая батарейка типа АА;
  3. несколько проводников и источник напряжения 12 В.

Для осуществления проверки выполняем следующие шаги:

  1. Подключаем нагрузку в цепь источник питания 12 В и А-К тиристора.
  2. Подаем отрицательное напряжение на выводы УЭ и А (+ батарейки должен подключаться к А) на мгновенье.

После чего лампочка или светодиод загорится. Чтобы он потух, необходимо отключить коммутируемую цепь или сменить полярность управляющего напряжения. Такой режим считается нормальным для работы и может применяться при любых постоянных напряжениях коммутации в разрешенных пределах. В случае с тиристором КУ202Н оно не должно превышать 400 В.

Конструкция и принцип работы


Стабилизатор обеспечивает постоянство тока при его отклонении
Стабилизатор обеспечивает постоянство показателей рабочего тока LED-диодов при его отклонении от нормы. Он предотвращает перегрев и выгорание светодиодов, поддерживает постоянство потока при перепадах напряжения или разрядке АКБ.

Простейшее устройство состоит из трансформатора, выпрямительного моста, соединенного с резисторами и конденсаторами. Действие стабилизатора основывается на следующих принципах:

  • подача тока на трансформатор и изменение его предельной частоты до частоты электросети – 50 Гц;
  • регулировка напряжения на повышение и понижение с последующим выравниванием частоты до 30 Гц.

В процессе преобразования также задействуются выпрямители высоковольтного типа. Они определяют полярность. Стабилизация электрического тока осуществляется при помощи конденсаторов. Для снижения помех применяются резисторы.

Аналоги КУ202Н

Как и любые другие устройства, отечественный тиристор КУ202 имеет зарубежный аналог, который по своим параметрам относится к той же категории компонентов. Зарубежные производители давно ушли от производства такого форм-фактора по мощности тиристоров в металлическом корпусе. На рынке будут доступны только элементы в корпусе транзистора ТО220. Поэтому в любом случае придется внести конструктивные изменения в плату и монтажное место в частности.

К зарубежным аналогам тиристора КУ202Н относятся устройства:

Параметры незначительно отличаются от вышеописанного компонента, и средний ток в том числе, равен 7,5 А. Также можно применить в схемах более новый российский элемент Т112-10. Он имеет также металлический корпус с резьбовым отводом, но его размеры будут несколько меньше.

Регулятор мощности

В схеме реализован принцип частотно-импульсного регулирования угла отпирания тиристоров за счет синхронизации с сетью. Такое управление является наиболее эффективным и надежным, так как тиристор работает в нормальных режимах без завышения своих возможностей.

В схеме имеется генератор, который формирует импульсы управления и сдвигает их относительно фронтов импульсов при переходе сетевого напряжения через ноль. Управляющая последовательность импульсов подается на УЭ и К. Напряжение в нагрузке выпрямляется при помощи двухполупериодного выпрямителя. Использование емкостей в схеме в качестве фильтров недопустимо, так как они будут нарушать главный принцип работы устройства. Такой регулятор мощности можно применить для управления температурой жала паяльника путем изменения напряжения его питания. Но если потребуется организоваться управления первичными цепями трансформатора, придется включить нагрузку перед диодным мостом. Ток регулирования должен быть не более 7,5 А.

Источник: instrument.guru

На днях понадобился мне простой регулятор мощности, так как для демонтажа деталей из старых плат я использую советский 80 ваттный паяльник, и мне, в такую жару за окном, надоело, через десять минут его работы, обливаться потом, так как он разогревается до безумия, что деревянную ручку уже невозможно спокойно держать в руках.

Основными требованиями к схеме регулятора мощности было: легкость сборки и минимум доступных деталей, которые есть у каждого радиолюбителя в наличии. В итоге на просторах Интернета были найдены две вариации схемы из одного и того же набора деталей. Обе схемы регулятора мощности проверены и работают идентично.

В оригинальной схеме вместо диодного моста использовались 226е диоды, я же поставил диодный мост КЦ402Б.

ристор можно использовать любой имеющийся, смотрите только его характеристики, так как от них зависит максимально допустимая нагрузка и рабочее напряжение. В одном таком регуляторе мощности я использовал тиристор КУ202Н, а в другом, более мощный, Т122-25-6. Конденсатор можно брать до 470мкФ, а переменный резистор 5-10кОм. Постоянный резистор должен быть минимум МЛТ-2, он ощутимо греется в процессе работы регулятора мощности. Так что если Вы используете корпус для данного устройства, обращайте внимание, чтобы резистор не касался пластиковые его частей.

Данный регулятор мощности можно использовать как приставку для разных целей и устройств. Например, он же является простым регулятором яркости светильника и т.д.

Источник: best-chart.ru

Принципиальная схема

При питании мощных нагрузок постоянным током часто применяется схема (рис.1) выпрямителя на четырех силовых вентилях. Переменное напряжение подводится к одной диагонали «моста», выходное постоянное (пульсирующее) напряжение снимается с другой диагонали. В каждом полупериоде работает одна пара диодов (VD1-VD4 или VD2-VD3).

Это свойство выпрямительного «моста» существенно: суммарная величина выпрямленного тока может достигать удвоенной величины предельного тока для каждого диода. Предельное напряжение диода не должно быть ниже амплитудного входного напряжения.

Поскольку класс напряжения силовых вентилей доходит до четырнадцатого (1400 В), с этим для бытовой электросети проблем нет. Существующий запас по обратному напряжению позволяет использовать вентили с некоторым перегревом, с малыми радиаторами (не злоупотреблять!).

Рис. 1. Схема выпрямителя на четырех силовых вентилях.

Внимание! Силовые диоды с маркировкой «В» проводят ток, «подобно» диодам Д226 (от гибкого вывода к корпусу), диоды с маркировкой «ВЛ» – от корпуса к гибкому выводу.

Использование вентилей различной проводимости позволяет выполнить монтаж всего на двух двойных радиаторах. Если же с корпусом устройства соединить «корпуса» вентилей «ВЛ» (выход «минус»), то останется изолировать всего один радиатор, на котором установлены диоды с маркировкой «В». Такая схема проста в монтаже и «наладке», но возникают трудности, если приходится регулировать ток нагрузки.

Если со сварочным процессом все понятно (присоединять «балласт»), то с пусковым устройством возникают огромные проблемы. После пуска двигателя огромный ток не нужен и вреден, поэтому необходимо его быстро отключить, так как каждое промедление укорачивает срок службы батареи (нередко батареи взрываются!).

Очень удобна для практического исполнения схема, показанная на рис.2, в которой функции регулирования тока выполняют тиристоры VS1, VS2, в этот же выпрямительный мост включены силовые вентили VD1, VD2. Монтаж облегчается тем, что каждая пара «диод-тиристор» крепится на своем радиаторе. Радиаторы можно применить стандартные (промышленного изготовления).

Другой путь – самостоятельное изготовление радиаторов из меди, алюминия толщиной свыше 10 мм. Для подбора размеров радиаторов необходимо собрать макет устройства и «погонять» его в тяжелом режиме. Неплохо, если после 15-минутной нагрузки корпуса тиристоров и диодов не будут «обжигать» руку (напряжение в этот момент отключить!).

Корпус устройства необходимо выполнить так, чтобы обеспечивалась хорошая циркуляция нагретого устройством воздуха. Не помешает установка вентилятора, который «помогает» прогонять воздух снизу вверх. Удобны вентиляторы, устанавливаемые в стойках с компьютерными платами либо в «советских» игровых автоматах.

Рис. 2. Схема регулятора тока на тиристорах.

Возможно выполнение схемы регулируемого выпрямителя полностью на тиристорах (рис.3). Нижняя (по схеме) пара тиристоров VS3, VS4 запускается импульсами от блока управления.

Импульсы приходят одновременно на управляющие электроды обоих тиристоров. Такое построение схемы «диссонирует» с принципами надежности, но время подтвердило работоспособность схемы («сжечь» тиристоры бытовая электросеть не может, поскольку они выдерживают импульсный ток 1600 А).

Тиристор VS1 (VS2) включен как диод – при положительном напряжении на аноде тиристора через диод VD1 (или VD2) и резистор R1 (или R2) на управляющий электрод тиристора будет подан отпирающий ток. Уже при напряжении в несколько вольт тиристор откроется и до окончания полуволны тока будет проводить ток.

Второй тиристор, на аноде которого было отрицательное напряжение, не будет запускаться (это и не нужно). На тиристоры VS3 и VS4 из схемы управления приходит импульс тока. Величина среднего тока в нагрузке зависит от моментов открывания тиристоров – чем раньше приходит открывающий импульс, тем большую часть периода соответствующий тиристор будет открыт.

Рис. 3. Схемы регулируемого выпрямителя полностью на тиристорах.

Открывание тиристоров VS1, VS2 через резисторы несколько «притупляет» схему: при низких входных напряжениях угол открытого состояния тиристоров оказывается малым – в нагрузку проходит заметно меньший ток, чем в схеме с диодами (рис.2).

Таким образом, данная схема вполне пригодна для регулировки сварочного тока по «вторичке» и выпрямления сетевого напряжения, где потеря нескольких вольт несущественна.

Эффективно использовать тиристорный мост для регулирования тока в широком диапазоне питающих напряжений позволяет схема, показанная на рис. 4,

Устройство состоит из трех блоков:

  1. силового;
  2. схемы фазоимпульсного регулирования;
  3. двухпредельного вольтметра.

Трансформатор Т1 мощностью 20 Вт обеспечивает питание блока управления тиристорами VS3 и VS4 и открывание «диодов» VS1 и VS2. Открывание тиристоров внешним блоком питания эффективно при низком (автомобильном) напряжении в силовой цепи, а также при питании индуктивной нагрузки.

Рис. 4. Тиристорный мост для регулировки тока в широком диапазоне.

Рис. 5. Принципиальная схема блока управления тиристорами.

Открывающие импульсы тока с 5-вольтовых обмоток трансформатора подводятся в противофазе к управляющим электродам VS1, VS2. Диоды VD1, VD2 пропускают к управляющим электродам только положительные полуволны тока.

Если фазировка открывающих импульсов «подходит», то тиристорный выпрямительный мост будет работать, иначе тока в нагрузке не будет.

Этот недостаток схемы легко устраним: достаточно повернуть наоборот сетевую вилку питания Т1 (и пометить краской, как нужно подключать вилки и клеммы устройств в сеть переменного тока). При использовании схемы в пуско-зарядном устройстве заметно увеличение отдаваемого тока по сравнению со схемой рис.3.

Читать также: Как работать ручным рубанком

Очень выгодно наличие слаботочной цепи (сетевого трансформатора Т1). Разрывание тока выключателем S1 полностью обесточивает нагрузку. Таким образом, прервать пусковой ток можно маленьким концевым выключателем, автоматическим выключателем или слаботочным реле (добавив узел автоматического отключения).

Это очень существенный момент, поскольку разрывать сильноточные цепи, требующие для прохождения тока хорошего контакта, намного труднее. Мы не случайно вспомнили о фазировке трансформатора Т1. Если бы регулятор тока был «встроен» в зарядно-пусковое устройство или в схему сварочного аппарата, то проблема фазировки была бы решена в момент наладки основного устройства.

Наше устройство специально выполнено широкопрофильным (как пользование пусковым устройством определяется сезоном года, так и сварочные работы приходится вести нерегулярно). Приходится управлять режимом работы мощной электродрели и питать нихромовые обогреватели.

На рис.5 показана схема блока управления тиристорами. Выпрямительный мостик VD1 подает в схему пульсирующее напряжение от 0 до 20 В. Это напряжение через диод VD2 подводится к конденсатору С1, обеспечивается постоянное напряжение питания мощного транзисторного «ключа» на VT2, VT3.

Пульсирующее напряжение через резистор R1 подводится к параллельно соединенным резистору R2 и стабилитрону VD6. Резистор «привязывает» потенциал точки «А» (рис.6) к нулевому, а стабилитрон ограничивает вершины импульсов на уровне порога стабилизации. Ограниченные импульсы напряжения заряжают конденсатор С2 для питания микросхемы DD1.

Эти же импульсы напряжения воздействуют на вход логического элемента. При некотором пороге напряжения логический элемент переключается. С учетом инвертирования сигнала на выходе логического элемента (точка «В») импульсы напряжения будут кратковременными -около момента нулевого входного напряжения.

Рис. 6. Диаграмма импульсов.

Следующий элемент логики инвертирует напряжение «В», поэтому импульсы напряжения «С» имеют значительно большую длительность. Пока действует импульс напряжения «С», через резисторы R3 и R4 происходит заряд конденсатора C3.

Экспоненциально нарастающее напряжение в точке «Е», в момент перехода через логический порог, «переключает» логический элемент. После инвертирования вторым логическим элементом высокому входному напряжению точки «Е» соответствует высокое логическое напряжение в точке «F».

Двум различным величинам сопротивления R4 соответствуют две осциллограммы в точке «Е»:

  • меньшее сопротивление R4 – большая крутизна – Е1;
  • большее сопротивление R4 – меньшая крутизна – Е2.

Следует обратить внимание также на питание базы транзистора VT1 сигналом «В», во время снижения входного напряжения до нуля транзистор VT1 открывается до насыщения, коллекторный переход транзистора разряжает конденсатор С3 (происходит подготовка к зарядке в следующем полупериоде напряжения). Таким образом, логический высокий уровень появляется в точке «F» раньше или позже, в зависимости от сопротивления R4:

  • меньшее сопротивление R4 – раньше появляется импульс – F1;
  • большее сопротивление R4 – позже появляется импульс – F2.

Усилитель на транзисторах VT2 и VT3 «повторяет» логические сигналы -точка «G». Осциллограммы в этой точке повторяют F1 и F2, но величина напряжения достигает 20 В.

Через разделительные диоды VD4, VD5 и ограничительные резисторы R9 R10 импульсы тока воздействуют на управляющие электроды тиристоров VS3 VS4 (рис.4). Один из тиристоров открывается, и на выход блока проходит импульс выпрямленного напряжения.

Меньшему значению сопротивления R4 соответствует большая часть полупериода синусоиды – h2, большему – меньшая часть полупериода синусоиды – h3 (рис.4). В конце полупериода ток прекращается, и все тиристоры закрываются.

Рис. 7. Схема автоматического двухпредельного вольтметра.

Таким образом, различным величинам сопротивления R4 соответствует различная длительность «отрезков» синусоидального напряжения на нагрузке. Выходную мощность можно регулировать практически от 0 до 100%. Стабильность работы устройства определяется применением «логики» – пороги переключения элементов стабильны.

Классическая тиристорная схема регулятора

Классическая тиристорная схема регулятора мощности паяльника не соответствовала одному из главных моих требований, отсутствию излучающих помех в питающую сеть и эфир. А для радиолюбителя такие помехи делают невозможным полноценно заниматься любимым делом. Если схему дополнить фильтром, то конструкция получится громоздкой. Но для многих случаев использования такая схема тиристорного регулятора может с успехом применяться, например, для регулировки яркости свечения ламп накаливания и нагревательных приборов мощностью 20-60вт. Поэтому я и решил представить эту схему.

Для того, что понять как работает схема, остановлюсь подробнее на принципе работы тиристора. Тиристор, это полупроводниковый прибор, который либо открыт, либо закрыт. чтобы его открыть, нужно на управляющий электрод подать положительное напряжение 2-5 В в зависимости от типа тиристора, относительно катода (на схеме обозначен k). После того, как тиристор открылся (сопротивление межу анодом и катодом станет равно 0), закрыть его через управляющий электрод не возможно. Тиристор будет открыт до тех пор, пока напряжение межу его анодом и катодом (на схеме обозначены a и k) не станет близким к нулевому значению. Вот так все просто.

Работает схема классического регулятора следующим образом. Сетевое напряжение переменного тока подается через нагрузку (лампочку накаливания или обмотку паяльника), на мостовую схему выпрямителя, выполненную на диодах VD1-VD4. Диодный мост преобразует переменное напряжение в постоянное, изменяющееся по синусоидальному закону (диаграмма 1). При нахождении среднего вывода резистора R1 в крайнем левом положении, его сопротивление равно 0 и когда напряжение в сети начинает увеличиваться, конденсатор С1 начинает заряжаться. Когда С1 зарядится до напряжения 2-5 В, через R2 ток пойдет на управляющий электрод VS1. Тиристор откроется, закоротит диодный мост и через нагрузку пойдет максимальный ток (верхняя диаграмма).

При повороте ручки переменного резистора R1, его сопротивление увеличится, ток заряда конденсатора С1 уменьшится и надо будет больше времени, чтобы напряжение на нем достигло 2-5 В, по этому тиристор уже откроется не сразу, а спустя некоторое время. Чем больше будет величина R1, тем больше будет время заряда С1, тиристор будет открываться позднее и получаемая мощность нагрузкой будет пропорционально меньше. Таким образом, вращением ручки переменного резистора, осуществляется управление температурой нагрева паяльника или яркостью свечения лампочки накаливания.

Выше приведена классическая схема тиристорного регулятора выполненная на тиристоре КУ202Н. Так как для управления этим тиристором нужен больший ток (по паспорту 100 мА, реальный около 20 мА), то уменьшены номиналы резисторов R1 и R2, а R3 исключен, а величина электролитического конденсатора увеличена. При повторении схемы может возникнуть необходимость увеличения номинала конденсатора С1 до 20 мкФ.

Схемы на тиристорах

Регулировать общую мощность паяльника можно довольно просто, если использовать для этого аналоговые или же цифровые паяльные станции. Последние довольно дорогие совершать использование, и собрать их, не имея особого опыта, довольно сложно. В то время как аналоговые приборы (считаются по своей сути регуляторами общей мощности) не составит труда создать самостоятельно.

Довольно простая схема прибора, которая поможет регулировать показатель мощности на паяльнике.

  1. VD — КД209 (либо близкие по его общим характеристикам).
  2. R 1 — сопротивление с особым номиналом в 15 кОм.
  3. R 2 — это резистор, который обладает особым показателем переменного тока около 30 кОм.
  4. Rn — это общая нагрузка (в этом случае вместо неё будет использован особый маятник).

Такое устройство для регуляции может контролировать не только положительный полупериод, по этой причине мощность паяльника будет в несколько раз меньше номинальной. Управляется такой тиристор с помощью специальной цепи, которая несёт в себе два сопротивления, а также ёмкость. Время зарядки конденсата (оно будет регулироваться особым сопротивлением R2) влияет на длительность открытия такого тиристора.

Простейшая тиристорная схема регулятора

Вот еще одна самая простая схема тиристорного регулятора мощности, упрощенный вариант классического регулятора. Количество деталей сведено к минимуму. Вместо четырех диодов VD1-VD4 используется один VD1. Принцип работы ее такой же, как и классической схемы. Отличаются схемы только тем, что регулировка в данной схеме регулятора температуры происходит только по положительному периоду сети, а отрицательный период проходи через VD1 без изменений, поэтому мощность можно регулировать только в диапазоне от 50 до 100%. Для регулировки температуры нагрева жала паяльника большего и не требуется. Если диод VD1 исключить, то диапазон регулировки мощности станет от 0 до 50%.

Если в разрыв цепи от R1 и R2 добавить динистор, например КН102А, то электролитический конденсатор С1 можно будет заменить на обыкновенный емкостью 0,1 mF. Тиристоры для выше приведенных схем подойдут, КУ103В, КУ201К (Л), КУ202К (Л, М, Н), рассчитанные на прямое напряжение более 300 В. Диоды тоже практически любые, рассчитанные на обратное напряжение не менее 300 В.

Приведенные выше схемы тиристорных регуляторов мощности с успехом можно применять для регулирования яркости свечения светильников, в которых установлены лампочки накаливания. Регулировать яркость свечения светильников, в которых установлены энергосберегающие или светодиодные лампочками, не получится, так как в таких лампочках вмонтированы электронные схемы, и регулятор просто будет нарушать их нормальную работу. Лампочки будут светить на полную мощность или мигать и это может даже привести к преждевременному выходу их из строя.

Схемы можно применять для регулировки при питающем напряжении в сети переменного тока 36 В или 24 В. Нужно только на порядок уменьшить номиналы резисторов и применить тиристор, соответствующий нагрузке. Так паяльник мощностью 40 Вт при напряжении 36 В будет потреблять ток 1,1 А.

Практические примеры для повторения

Наибольшей популярностью среди радиолюбителей пользуются схемы, предназначенные для управления яркостью светильника и изменения мощности паяльника. Такие схемы просты для повторения и могут собираться без использования печатных плат простым навесным монтажом.

Схемы, выполненные самостоятельно, ничем не уступают по работоспособности заводским, так как не требуют настроек и при исправных радиодеталях сразу готовы к использованию. В случае отсутствия возможности или желания изготовить прибор своими руками с «нуля», можно приобрести наборы для самостоятельного изготовления. Такие комплекты содержат все необходимые радиоэлементы, печатную плату и схему с инструкцией по сборке.

Доминирующая схема

Такой прибор проще всего собрать на тиристоре. Работа схемы основана на способности открывания тиристора при прохождении входной синусоиды через ноль, в результате чего сигнал обрезается, и величина напряжения на нагрузке изменяется.

Схема для повторения тиристорного регулятора мощности построена на использовании тиристора VS1, в качестве которого используется КУ202Н. Это радиоэлемент изготавливается из кремния и имеет структуру p-n-p типа. Применяется в качестве симметричного переключателя сигналов средней мощности и коммутации силовых цепей на переменном токе.

При подаче напряжения 220в входной сигнал выпрямляется и поступает на конденсатор C1. Как только значение падения напряжения на C1 сравняется с величиной разности потенциалов, в точке между сопротивлениями R3 и R4 биполярные транзисторы VT1 и VT2 открываются. Уровень напряжения ограничивается стабилитроном VD1. Сигнал поступает на управляющий вывод КУ202Н, а конденсатор C1 разряжается. При возникновении сигнала на управляющем выводе тиристор отпирается. Как только конденсатор разрядится, VT1 и VT2 закрываются, соответственно запирается и тиристор. При следующем полупериоде входного сигнала всё повторяется вновь.

Такой регулятор возможно использовать не только как диммер, но и для управления мощностью коллекторного двигателя. Доминирующая схема может работать при токах до 10 ампер, эта величина напрямую зависит от характеристик используемого тиристора, при этом он обязательно устанавливается на радиатор.

Контроллер нагрева паяльника

Управление мощностью паяльника не только положительно сказывается на сроке его службы, предотвращая жало и внутренние его элементы от перегревания, но и позволяет выпаивать радиоэлементы, критичные к температуре устройства.

Приборы для контроля температуры паяльника выпускаются давно. Одним из его видов был отечественный прибор, выпускающийся под названием «Добавочное устройство для электропаяльника типа П223». Он позволял подключать низковольтный паяльник к сети 220В.

Проще всего выполняется регулятор для паяльника с применением симистора КУ208Г.

Силовые контакты подключаются последовательно к нагрузке. Поэтому ток, протекающий через симистор, совпадает с током нагрузки. Для управления ключевым режимом применяется динистор VS2. Конденсатор C1 заряжается через резисторы: R1 и R2. Индикация работы организовывается под средством VD1 и светодиода LED. Из-за того, что для изменения напряжения на конденсаторе требуется время, образуется сдвиг фаз между сетевым и конденсаторным напряжением. Изменяя величину сопротивления R2, регулируется величина фазового сдвига. Чем дольше конденсатор заряжается, тем меньше находится в открытом состоянии симистор, а значит и значение мощности ниже.

Такой регулятор рассчитан на подключение нагрузки с мощностью до 300 ватт. При использовании паяльника с мощностью более 100 ватт симистор следует устанавливать на радиатор. Изготовленная плата с лёгкостью помещается на текстолите размером 25х30 мм и свободно размещается во внутренней сетевой розетке.

Бытовые электроприборы в наших домах подключаются к одной из фаз трехфазного переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Часто бывает необходимо регулировать мощность и напряжение на входе.

Простейший регулятор мощности можно сделать на трансформаторе.

Тиристорная схема регулятора не излучающая помехи

Главное отличие схемы представляемого регулятора мощности паяльника от выше представленных, это полное отсутствие радиопомех в электрическую сеть, так как все переходные процессы происходят во время, когда напряжение в питающей сети равно нулю.

Приступая к разработке регулятора температуры для паяльника, я исходил из следующих соображений. Схема должна быть простой, легко повторяемой, комплектующие должны быть дешевыми и доступными, высокая надежность, габариты минимальными, КПД близок к 100%, отсутствие излучающих помех, возможность модернизации.

Работает схема регулятора температуры следующим образом. Напряжение переменного тока от питающей сети выпрямляется диодным мостом VD1-VD4. Из синусоидального сигнала получается постоянное напряжение, изменяющееся по амплитуде как половина синусоиды с частотой 100 Гц (диаграмма 1). Далее ток проходит через ограничительный резистор R1 на стабилитрон VD6, где напряжение ограничивается по амплитуде до 9 В, и имеет уже другую форму (диаграмма 2). Полученные импульсы заряжают через диод VD5 электролитический конденсатор С1, создавая питающее напряжение около 9 В для микросхем DD1 и DD2. R2 выполняет защитную функцию, ограничивая максимально возможное напряжение на VD5 и VD6 до 22 В, и обеспечивает формирование тактового импульса для работы схемы. С R1 сформированный сигнал подается еще на 5 и 6 выводы элемента 2ИЛИ-НЕ логической цифровой микросхемы DD1.1, которая инвертирует поступающий сигнал и преобразовывает в короткие импульсы прямоугольной формы (диаграмма 3). С 4 вывода DD1 импульсы поступают на 8 вывод D триггера DD2.1, работающего в режиме RS триггера. DD2.1 тоже, как и DD1.1 выполняет функцию инвертирования и формирования сигнала (диаграмма 4).

Обратите внимание, что сигналы на диаграмме 2 и 4 практически одинаковые, и казалось, что можно сигнал с R1 подавать прямо на 5 вывод DD2.1. Но исследования показали, что в сигнале после R1 находится много приходящих из питающей сети помех и без двойного формирования схема работала не стабильно. А ставить дополнительно LC фильтры, когда есть свободные логические элементы не целесообразно.

На триггере DD2.2 собрана схема управления регулятора температуры паяльника и работает она следующим образом. На вывод 3 DD2.2 с вывода 13 DD2.1 поступают прямоугольные импульсы, которые положительным фронтом перезаписывают на выводе 1 DD2.2 уровень, который в данный момент присутствует на D входе микросхемы (вывод 5). На выводе 2 сигнал противоположного уровня. Рассмотрим работу DD2.2 подробно. Допустим на выводе 2, логическая единица. Через резисторы R4, R5 конденсатор С2 зарядится до напряжения питания. При поступлении первого же импульса с положительным перепадом на выводе 2 появится 0 и конденсатор С2 через диод VD7 быстро разрядится. Следующий положительный перепад на выводе 3 установит на выводе 2 логическую единицу и через резисторы R4, R5 конденсатор С2 начнет заряжаться.

Время заряда определяется постоянной времени R5 и С2. Чем величина R5 больше, тем дольше будет заряжаться С2. Пока С2 не зарядится до половины питающего напряжения на выводе 5 будет логический ноль и положительные перепады импульсов на входе 3 не будут изменять логический уровень на выводе 2. Как только конденсатор зарядится, процесс повторится.

Таким образом, на выходы DD2.2 будет проходить только заданное резистором R5 количество импульсов из питающей сети, и самое главное, перепады этих импульсов будут происходить, во время перехода напряжения в питающей сети через ноль. Отсюда и отсутствие помех от работы регулятора температуры.

С вывода 1 микросхемы DD2.2 импульсы подаются на инвертор DD1.2, который служить для исключения влияния тиристора VS1 на работу DD2.2. Резистор R6 ограничивает ток управления тиристором VS1. Когда на управляющий электрод VS1 подается положительный потенциал, тиристор открывается и на паяльник подается напряжение. Регулятор позволяет регулировать мощность паяльника от 50 до 99%. Хотя резистор R5 переменный, регулировка за счет работы DD2.2 нагрева паяльника осуществляется ступенчато. При R5 равному нулю, подается 50% мощности (диаграмма 5), при повороте на некоторый угол уже 66% (диаграмма 6), далее уже 75% (диаграмма 7). Таким образом, чем ближе к расчетной мощности паяльника, тем плавне работает регулировка, что позволяет легко отрегулировать температуру жала паяльника. Например, паяльник 40 Вт, можно будет настроить на мощность от 20 до 40 Вт.

Конструкция и детали регулятора температуры

Все детали тиристорного регулятора температуры размещены на печатной плате из стеклотекстолита. Так как схема не имеет гальванической развязки с электрической сетью, плата помещена в небольшой пластмассовый корпус бывшего адаптера с электрической вилкой. На ось переменного резистора R5 надета ручка из пластмассы. Вокруг ручки на корпусе регулятора, для удобства регулирования степени нагрева паяльника, нанесена шкала с условными цифрами.

Шнур, идущий от паяльника, припаян непосредственно к печатной плате. Можно сделать подключение паяльника разъемным, тогда будет возможность подключать к регулятору температуры другие паяльники. Как это ни удивительно, но ток, потребляемый схемой управления регулятора температуры, не превышает 2 мА. Это меньше, чем потребляет светодиод в схеме подсветки выключателей освещения. Поэтому принятия специальных мер по обеспечению температурного режима устройства не требуется.

Микросхемы DD1 и DD2 любые 176 или 561 серии. Советский тиристор КУ103В можно заменить, например, современным тиристором MCR100-6 или MCR100-8, рассчитанные на ток коммутации до 0,8 А. В таком случае можно будет управлять нагревом паяльника мощностью до 150 Вт. Диоды VD1-VD4 любые, рассчитанные на обратное напряжение не менее 300 В и ток не менее 0,5 А. Отлично подойдет IN4007 (Uоб=1000 В, I=1 А). Диоды VD5 и VD7 любые импульсные. Стабилитрон VD6 любой маломощный на напряжение стабилизации около 9 В. Конденсаторы любого типа. Резисторы любые, R1 мощностью 0,5 Вт.

Регулятор мощности настраивать не требуется. При исправных деталях и без ошибок монтажа заработает сразу.

Схема разработана много лет назад, когда компьютеров и тем более лазерных принтеров не было в природе и поэтому чертеж печатной платы я делал по дедовской технологии на диаграммной бумаге с шагом сетки 2,5 мм. Затем чертеж приклеивал клеем «Момент» на плотную бумагу, а саму бумагу к фольгированному стеклотекстолиту. Далее сверлились отверстия на самодельном сверлильном станке и руками вычерчивались дорожки будущих проводников и контактные площадки для пайки деталей.

Чертеж тиристорного регулятора температуры сохранился. Вот его фотография. Изначально выпрямительный диодный мост VD1-VD4 был выполнен на микросборке КЦ407, но после того, как два раза микросборку разорвало, заменил ее четырьмя диодами КД209.

Практические примеры для повторения

Наибольшей популярностью среди радиолюбителей пользуются схемы, предназначенные для управления яркостью светильника и изменения мощности паяльника. Такие схемы просты для повторения и могут собираться без использования печатных плат простым навесным монтажом.

Схемы, выполненные самостоятельно, ничем не уступают по работоспособности заводским, так как не требуют настроек и при исправных радиодеталях сразу готовы к использованию. В случае отсутствия возможности или желания изготовить прибор своими руками с «нуля», можно приобрести наборы для самостоятельного изготовления. Такие комплекты содержат все необходимые радиоэлементы, печатную плату и схему с инструкцией по сборке.

Доминирующая схема

Такой прибор проще всего собрать на тиристоре. Работа схемы основана на способности открывания тиристора при прохождении входной синусоиды через ноль, в результате чего сигнал обрезается, и величина напряжения на нагрузке изменяется.

Схема для повторения тиристорного регулятора мощности построена на использовании тиристора VS1, в качестве которого используется КУ202Н. Это радиоэлемент изготавливается из кремния и имеет структуру p-n-p типа. Применяется в качестве симметричного переключателя сигналов средней мощности и коммутации силовых цепей на переменном токе.

При подаче напряжения 220в входной сигнал выпрямляется и поступает на конденсатор C1. Как только значение падения напряжения на C1 сравняется с величиной разности потенциалов, в точке между сопротивлениями R3 и R4 биполярные транзисторы VT1 и VT2 открываются. Уровень напряжения ограничивается стабилитроном VD1. Сигнал поступает на управляющий вывод КУ202Н, а конденсатор C1 разряжается. При возникновении сигнала на управляющем выводе тиристор отпирается. Как только конденсатор разрядится, VT1 и VT2 закрываются, соответственно запирается и тиристор. При следующем полупериоде входного сигнала всё повторяется вновь.

Такой регулятор возможно использовать не только как диммер, но и для управления мощностью коллекторного двигателя. Доминирующая схема может работать при токах до 10 ампер, эта величина напрямую зависит от характеристик используемого тиристора, при этом он обязательно устанавливается на радиатор.

Контроллер нагрева паяльника

Управление мощностью паяльника не только положительно сказывается на сроке его службы, предотвращая жало и внутренние его элементы от перегревания, но и позволяет выпаивать радиоэлементы, критичные к температуре устройства.

Приборы для контроля температуры паяльника выпускаются давно. Одним из его видов был отечественный прибор, выпускающийся под названием «Добавочное устройство для электропаяльника типа П223». Он позволял подключать низковольтный паяльник к сети 220В.

Проще всего выполняется регулятор для паяльника с применением симистора КУ208Г.

Силовые контакты подключаются последовательно к нагрузке. Поэтому ток, протекающий через симистор, совпадает с током нагрузки. Для управления ключевым режимом применяется динистор VS2. Конденсатор C1 заряжается через резисторы: R1 и R2. Индикация работы организовывается под средством VD1 и светодиода LED. Из-за того, что для изменения напряжения на конденсаторе требуется время, образуется сдвиг фаз между сетевым и конденсаторным напряжением. Изменяя величину сопротивления R2, регулируется величина фазового сдвига. Чем дольше конденсатор заряжается, тем меньше находится в открытом состоянии симистор, а значит и значение мощности ниже.

Такой регулятор рассчитан на подключение нагрузки с мощностью до 300 ватт. При использовании паяльника с мощностью более 100 ватт симистор следует устанавливать на радиатор. Изготовленная плата с лёгкостью помещается на текстолите размером 25х30 мм и свободно размещается во внутренней сетевой розетке.

Originally posted 2018-07-04 07:13:04.

Простое тиристорное зарядное | Все своими руками

Простое тиристорное зарядное

Эдуард Орлов Просмотров 2 182

Приветствую друзья. Хочу представить вашему вниманию зарядное устройство на тиристорах. Данная схема меня привлекла своей простотой, да еще и зарядное устройство самостоятельно отключается при достижении заряда 14,2В, что делает её более безопасной.
Напряжения 14,2В достаточно для полной зарядки свинцового аккумулятора будь то аккумулятор с автомобиля или с мотоцикла, хотя на практике зарядился и гелевый аккумулятор 17А.ч от мотоблока
Вот оригинальная схема зарядки на тиристорах

Схема достаточно хорошо известна в интернете, но как то удивляло, что никто ее не повторяет при ее простоте, но везде распихали. Заменил тиристор V1 на КУ221Г, стабилитрон на 3,3В. Сделал для нее печатную плату, распаял все, а схема не запустилась. Резисторы грелись, ничего не заряжалось.

Тогда было решено немного перебрать номиналы резисторов и немного упростить схему. В конечном итоге схема тиристорной зарядки приобрела другой вид. Хотя есть еще над чем поработать

Ну первым делом добавил диодный мост. Номиналы R1 R2 увеличил, вместо резистивного делителя с подстроечником поставил цепь D3R4. Стабилитрон у меня из 5,1В и 3,3В последовательно включенных, но на схеме указал 8,2В и на печатке место для одного стабилитрона.

Теперь на холостом ходу резисторы слегка теплые,  немного разогрет R4, думаю его можно до 100 Ом увеличить и будет нормально. Все на той же на небольшой плате и вот так выглядит в жизни, особенно радует раритетный КУ221. Диодный мост и тиристор КУ202И выведены за пределы платы и установлены на радиаторы. На конденсатор не смотрите, это остатки с предыдущей схемы, лень было выпаять

Перед тем как подключать аккумулятор покажу, что происходит на выходе зарядного на карманном осциллографе. Говорят что пульсирующий ток полезен для аккумуляторов
Выходное напряжение в импульсе 22В, хотя питается схема от 21В.
Далее подключил на зарядку гелевый аккумулятор от мотоблока 12В 17А.ч, ток подскочил до 4А и форма импульсов следующая
В конце зарядки сработала защита от перезаряда и импульсы стали едва ли заметные
Через несколько часов напряжение на аккумуляторе поднялось до 14,7В и в течении получаса спустилось до 14.34В
Зарядка заканчивалась,но ток еще в пол ампера был и по чуть чуть падал. На самодельном регуляторе переменного тока отчетливо видно как работает защита, стрелка мечется в пределах 0,2А туда-сюда, средние показания как раз как на фото 0,3А-0,4А.
В целом зарядка не плохая и вроде нормально справляется с задачей. Не хватает индикаторов и защиты от переполюсовки, но с успехом можно использовать обычное реле, как нибудь потом покажу как это сделать
Вот печатная плата тиристорной зарядки ссылка

Как изготовить печатную плату своими руками, можно посмотреть в статье Как изготовить печатную плату.

Рекомендую глянуть схему тиристорного зарядного с регулировкой тока, защитой от КЗ и отключением в конце зарядки

Если нравятся мои материалы, подписывайтесь на обновления в социальных сетях в Вконтакте или Одноклассниках и всегда будете в курсе последних обновлений

С ув. Эдуард

Уважаемые читатели. Дело в том, что сборка моих проектов занимает очень много времени, не простительно много удерживаю средств из семейного бюджета и больше этого делать не буду. Если вам нравиться то, чем я тут занимаюсь и хотите продолжения, то прошу поддержки с вашей стороны. Будет поддержка, будет много нового(чертежи и схемы уже лежат).Поддержать можно тут

Как проверить тиристор, схема пробника. Мастер класс с пошаговыми фото

При ремонте зарядных устройств и прочей бытовой аппаратуры иногда возникает необходимость проверки тиристоров. Вашему вниманию предлагается простой пробник, с помощью которого можно проверить тиристоры на обрыв и пробой.

Схема пробника для проверки тиристора

Это — одна из самых простых схем подобных пробников. Кроме тиристоров, она позволяет проверить исправность диодов и переходов биполярных транзисторов.

Конечно, из-за простоты такой пробник не позволит измерить токи открытия и удержания, но часто это бывает не критично — главное, чтобы деталь была исправна.

В качестве корпуса отлично подошёл корпус от блока управления неисправной китайской елочной гирлянды.

Внутри корпуса находится плата — по её контурам создаём новую. Особое внимание следует обратить на координаты отверстий для выводов кнопки.

Распечатываем шаблоны и изготавливаем монтажную плату.

При сборке нужно постараться не перегреть кнопку — из-за деформации такая кнопка может отказать.

Провода для подключения тиристора лучше взять разных цветов — меньше шанс их перепутать.

Делаем в корпусе отверстие под светодиод и собираем пробник — прибор готов к проверке.

Подключив питание (в качестве которого можно использовать блок питания или батарейку типа «Крона»), приступаем к проверке тиристора.

Подключаем зажимы к выводам тиристора — светодиод не горит.

При нажатии кнопки тиристор открывается, светодиод загорается.

Отпускаем кнопку — тиристор остаётся в открытом состоянии, светодиод продолжает гореть.

Меняем полярность щупов на аноде и катоде — при нажатии кнопки тиристор тоже откроется, но при отпускании — закроется.

Если при подключении щупов анода и катода светодиод тут же загорается, то такой тиристор неисправен. При смене полярности поведение неисправной детали не изменится.

Если при нажатии кнопки при любой полярности щупов светодиод не загорается — тиристор неисправен (обрыв).

Для проверки диодов и переходов мощных биполярных транзисторов используем только зажимы, подключаемые к аноду и катоду.

Сварочный аппарат на мощных тиристорах

Самодельная электроника в быту

материалы в категории

Предлагаемое устройство представляет собою регулятор постоянного тока, а так как диапазон регулировок у него очень широк и используются мощные тиристоры то применять его можно и как мощное зарядное устройство так и сварочный аппарат.

Схема сварочного аппарата на тиристорах

График, поясняющий работу силового блока, выполненного по однофазной мостовой несимметричной схеме (U2 — напряжение, поступающее со вторичной обмотки сварочного трансформатора, alpha — фаза открывания тиристора, t — время).

Регулятор может подключаться к любому сварочному трансформатору с напряжением вторичной обмотки U2=50…90В. Предлагаемая конструкция очень компактна. Общие габариты не превышают размеры обычного нерегулируемого выпрямителя типа «мостик» для сварки постоянным током. Схема регулятора состоит из двух блоков: управления А и силового В. Причём первый представляет собой не что иное, как фазоимпульсный генератор. Выполнен он на базе аналога однопереходного транзистора, собранного из двух полупроводниковых приборов n-p-n и p-n-p типов. С помощью переменного резистора R2 регулируется постоянный ток конструкции. В зависимости от положения движка R2 конденсатор С1 заряжается здесь до 6,9 В с различной скоростью. При превышении же этого напряжения транзисторы резко открываются. И С1 начинает разряжаться через них и обмотку импульсного трансформатора Т1. Тиристор, к аноду которого подходит положительная полуволна (импульс передаётся через вторичные обмотки), при этом открывается.

В качестве импульсного можно использовать промышленные трёхобмоточные ТИ-3, ТИ-4, ТИ-5 с коэффициентом трансформации 1:1:1. И не только эти типы. Хорошие, например, результаты дает использование двух двухобмоточных трансформаторов ТИ-1 при последовательном соединении первичных обмоток. Причём все названные типы ТИ позволяют изолировать генератор импульсов от управляющих электродов тиристоров.

Только есть одно «но». Мощность импульсов во вторичных обмотках ТИ недостаточна для включения соответствующих тиристоров во втором (см. схему), силовом блоке В. Выход из этой «конфликтной» ситуации был найден элементарный. Для включения мощных использованы маломощные тиристоры с высокой чувствительностью по управляющему электроду.

Силовой блок В выполнен по однофазной мостовой несимметричной схеме. То есть тиристоры трудятся здесь в одной фазе. А плечи на VD6 и VD7 при сварке работают как буферный диод.

Монтаж? Его можно выполнить и навесным, базируясь непосредственно на импульсном трансформаторе и других относительно «крупногабаритных» элементах схемы. Тем более что соединяемых в данную конструкцию радиодеталей, как говорится, минимум-миниморум.

Прибор начинает работать сразу.

Моделист-конструктор 1994 №9.
А.ЧЕРНОВ, г. Саратов

Лабораторный источник питания с тиристорным предрегулятором

РадиоКот >Схемы >Питание >Блоки питания >

Лабораторный источник питания с тиристорным предрегулятором

Всем известно, что сделать блок питания — легко. А вот сделать хороший блок питания — не очень.

Линейные источники питания сильно нагреваются, рассеивая огромную мощность на регулирующих элементах. Отводы от обмотки трансформатора плюс реле, у которых со временем подгорает от условий работы… Не просто найти подходящий трансформатор… Громоздкие схемы измерения и управления этими реле… А если ИП двухполярный?

Импульсный ИП — это выход, но довольно сложно собрать самому схему, которая будет выдавать напряжение вплоть от нуля, со стабилизацией тока, при этом преобразуя сетевое напряжение 220 вольт.

Существует интересный вариант со схемой Трансформатор — Импульсный предрегулятор — Линейный стабилизатор со своими достоинствами и недостатками, но на котором хотелось бы остановиться.

Мне попал в руки модуль питания от аппаратуры BEAG, из которого я сразу решил сделать двухполярный блок питания по вышеописанному принципу.

Начнем со схемы линейного стабилизатора — это LM317 с PNP транзистором (выход снимается с коллектора, без просадки напряжения на резисторе).

Отрицательное смещение задается микросхемой 431.

Также можно видеть, что вместо традиционного потенциометра в регулирующей цепи 317 стоит еще один «управляемый стабилитрон» на 431. Он там нужен для того, чтобы можно было поставить любой потенциометр с любым сопротивлением. Помимо этого, изменяется характеристика регулировки напряжения, она становится более удобной, похожей на экспоненциальную — удобно выставлять маленькие напряжения до 1 В.

Защита устроена крайне примитивно — датчик тока 0,01 Ом, с которого сигнал идет на переходы кремниевого и германиевого транзисторов, напряжения открывания которых 0,6 и 0,2 вольт соответственно.

В цепи коллектора кремниевого транзистора — симисторная оптопара, при токе 6 А она открывается и блокирует выход, закорачивая 431. Триггерная защита, сбрасывается кнопкой.

В цепи коллектора германиевого транзистора — обычная оптопара, при токе 2 А она открывается и ограничивает ток на уровне 2 А. Она отключаемая.

При нажатой кнопке выходное напряжение практически равно нулю, поэтому она используется и для коммутации нагрузки.

Итак, теперь самое интересное — нам нужно, чтобы на входе линейного регулятора напряжение было на 3 вольта больше, чем на выходе, чтобы минимизировать нагрев. В этом нам поможет т.н. предрегулятор.

https://electronics.stackexchange.com/questions/183316/setting-a-step-down-regulator-to-provide-constant-drop-on-the-following-linear-r

Это распространенная схема, которая существует во множестве вариантов, также вместо составного транзистора частенько используется и полевой. Компаратор сравнивает напряжение на входе и выходе, открывает и закрывает транзистор в ключевом режиме, таким образом разность на входе и выходе не составляет больше 3,7 вольт (задается стабилитронами).

Следующим этапом эволюции стал управляемый ШИМ. Много теории есть в описании к отечественной разработке.

http://www.radioradar.net/radiofan/power_supply/pclab.html

Я остановился на следующем варианте. Был интерес использовать именно симисторы.

Экономичный блок питания
Автор Кудинов Г., Савчук Г. Год 1986 Номер 05

Данный вариант, на мой взгляд, куда грамотнее и изящнее. Вкратце принцип работы таков — на транзисторе кт117 выполнен генератор, синхронизированный с сетевой частотой 50 Гц. В начале полупериода генератор запускается и выдает импульс через некоторый промежуток времени. Данный промежуток зависит от разности входа и выхода линейного стабилизатора. Чем она больше, тем больше и данный промежуток. Чем больше разность, тем позже откроется тиристор, тем меньшая амплитуда окажется на входе стабилизатора. Если входное напряжение мало, тиристор открывается раньше. Более подробно написано в журнале.

Я переделал эту схему, используя таймер 555.

Принцип тот же, но вместо транзистора — таймер 555.

Ниже по графикам станет яснее принцип работы. В точке А синхроимпульсы 50 Гц. В точке С заряжается конденсатор. Чем больше открыта оптопара (читай — разность напряжений), тем медленнее он заряжается. Симистор открывается по спаду сигнала в точке D.

Дроссель необходим для того, чтобы сгладить импульс тока в момент открывания симистора. Дроссели намотал пока временные на кольцах невыясненного происхождения, индуктивность 0,28mH проводом МГТФ 1мм, возможно придется подбирать другой сердечник.

Осциллограмма после диодного моста, без дросселя. 5в/дел

 

С дросселем

На конденсаторе фильтра, 5в/дел.

Пульсации на выходе, 5 вольт 4 А , 0,05В/дел

Пульсации на выходе, 5 В 2 А 0,05 В/дел

Несколько фото получившейся конструкции.

Панель сделана из разделочной доски цвета белый мрамор. Амперметры с напечатанной шкалой. Вольтметры китайские.

Вместо кнопок применены выключатели в виде замочков с ключами — это те самые кнопки, которые закорачивают управляющий вход LM317. Если надо включить питание, поворачивается ключ. Ими же и сбрасывается защита.

Отдельных переключателей на выход нет — для них нет места, к тому же лишнее падение напряжения на подгоревших контактах нам ни к чему.

Два тумблера коммутируют защиту на 2 А, напряжение регулируется двумя проволочными потенциометрами на 10 кОм (сбоку справа).

Слева размещены предрегуляторы, дроссели и диодные мосты.

Применение предрегулятора дало результат, были проведены измерения температур радиатора и трансформатора при следующих условиях: Выходное напряжение 5 вольт, ток 2 А в течении 30 мин. Начальная температура трансформатора 40°.

Без предрегулятора Температура радиатора 64°, трансформатора 48°.

С предрегулятором — соответственно, 47° и 50°.

Еще одно измерение проведено при напряжении 5 вольт, ток 3,5 А, время 20 мин. Начальная температура трансформатора 43°.

Без предрегулятора температура радиатора 79°, трансформатора 58°.

С предрегулятором — соответственно, 60° и 62°.

Соответственно, вывод таков — нагрев радиатора существенно меньше, нагрев трансформатора незначительно больше.

Учитываем то, что трансформатор может выдать всего 17 вольт. А если бы он выдавал 30? На радиаторе можно было бы кулинарить вовсю. В то время как для предрегулятора ничего бы существенно не изменилось — падение на транзисторе осталось бы тем же.

 


Все вопросы в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

Снова тиристор с управляемым выключением

Заголовок «снова тиристор с управляемым выключением» связан с пре­дыдущим рассмотрением этого устройства в главе 5; кроме того, он под­разумевает периодический подъем и спад популярности тиристора с управляемым выключением тиристор) как коммутирующего уст-

ройства. Кажется, что с каждым подъемом его популярности другие устройства подвергаются усовершенствованиям, которые отвлекают вни­мание конструкторов. Так, модернизированные мощные МОП-транзис­торы, транзисторы Дарлингтона и дискретные биполярные транзисторы в то или другое время уменьшагхи интерес к тиристору. Кроме того, появлялись новые устройства, такие как IGBT-транзисторы, не говоря уже об обычных тиристорах. Эти конкурентоспособные устройства в не­которых случаях демонстрируют реальные преимущества в стоимости, доступности эффективности. Тем не менее, интерес к (7ГО-тиристору сохраняется, и все большее число конструкторов благосклонно отно­сится к этому тиристору как к мощному устройству коммутации для та­ких приложений как управление двигателями, сварка, преобразование частоты и источники бесперебойного питания.

Здесь уместно несколько расширить область применения этого уст­ройства. В этом разделе рассматривается схема с двумя задающими уст­ройствами, потому что этот вариант использования тиристора не был исследован в главе 5. Поскольку (7ГО-тиристор требует наличия двух импульсов, включения и выключения, успешная работа и управле­ние зависят исключительно от метода возбуждения. Наиболее уместно снова обратиться к инвертору с (7ГО-тиристором, который был предло­жен вашему вниманию в главе 5, потому что там детально не рассмат-ривагюсь никакой схемы управления.

На рис. 19.18 можно видеть тот же самый 1200-ваттный, 20 кГц инвертор с тиристором из главы 5, но на сей раз он связан с уни-калъным драйвером. Интересно, что хотя необходимы обе полярности пусковых импульсов, схема на рис. 19.18 не имеет источника отрицатель-

ного напряжения питания. Оказывается, что при переключении транзи­стора Q\ из включенного состояния в выключенное и обратно, к управ­ляющему электроду GrO-тиристора поступают как положительные (включающие) так и отрицательные (выключающие) импульсы. В част­ности, когда транзистор Q\ выключается, положительные запускающие импульсы переводят GJO-тиристор в проводящее состояние. Этот поло­жительный импульс появляется благодаря электромагнитной энергии, запасенной в катушках индуктивности 11 и L2. В момент включения транзистора Q\ на управляющем электроде (УГО-тиристора появляется отрицательный импульс и выключает его. Отрицательный импульс обра­зуется за счет электростатической энергии, запасенной в конденсаторе О. Амплитуда отрицательного импульса почти вдвое превышает посто­янное напряжение вспомогательного источника питания и составляет величину около 70 В. Однако, как и в случае с обычным тиристором, для надежного включения СГО-тиристора достаточно положительного импульса, имеющего амплитуду несколько вольт. Заметить, что изменяя интервал между входными импульсами, можно осуществлять ШИМ-уп-равление мощностью в нагрузке (такой метод управления можно также рассматривать как управление с фазово-импульсной модуляцией).

Рис. 19.18. Преобразователь с внешним возбуждением на GTO-тиристоре для переключения 1200 Вт с частотой 20 кГц. Из-за высокой плотности тока и регенеративного действия тиристоров, этот инвертор может иметь к.п.д. 95 %. Фирмы Muilard и Unitrode также выпускают СГО-тиристоры.rO-тиристор в такой ситуации может быть поврежден из-за большого рассеяния мощности. Эта проблема ис­чезает при более длинных импульсах включения. Кроме электрических причин, недостаточное защелкивание связано с аномальным повышени­ем температуры — этот тип саморазогрева к сожалению имеет регенера­тивный характер. Конечно, надо помнить, что для обеспечения нор­мальных условий работы требуется соответствующий радиатор.

Если обеспечен соответствующий сигнал запуска и отвод тепла, то СГО-тиристор электрически надежное устройство. Хорошо, если СТО-тиристор защищен плавким предохранителем. Быстродействующая элек­тронная защита часто не нужна потому, что как только запущен реге­неративный процесс защелкивания, вероятность работы СГО-тиристора в линейной области очень мала. Эти замечания относятся к отлаженной системе, которая некоторое время уже работала надежно. Во время от­ладки схемы и экспериментирования хорошим средством защиты оста­ется повышенная осторожность.

Рис.ГО-тиристоры очень удобны при отсутствии сильных индустри-afibHbix помех, но может быть ненадежен там, где мощные переходные процессы являются обычным явлением.

Тиристорный источник питания для Gailcone

Привет, Юсуф, это напоминает мне что-то вроде того, что, возможно, пробовал Боб Карвер, вероятно, давным-давно. Это кажется довольно интересной идеей. Вам все еще нужна изоляция и нужен силовой трансформатор, хотя и меньший, чем требуется в противном случае, поскольку вам нужно будет ограничить угол проводимости до определенного максимального числа градусов в конце каждой половины цикла переменного тока. Но ваш гул по-прежнему будет на частоте 50 или 60 Гц, что делает импульсный источник питания, работающий на ультразвуковых частотах, нынешний стандарт для звука, более желательным, я бы сказал.Тем не менее, трансформатор может звонить на более высокой частоте, если он способен резонировать с подходящей емкостью. Я думаю, что что-то подобное лучше работало бы с симистором вместо SCR.

Если вы использовали тиристор, вам нужно было бы либо использовать трансформатор обычного размера, после чего один тиристор использовался для однополупериодного выпрямления, возможно, вместе со вторым для двухполупериодного выпрямления, или, возможно, он мог бы возбудить какую-то цепь бака на первичной стороне, содержащую меньший трансформатор и подходящую емкость.Затем вам нужно будет исправить форму сигнала звонка на вторичной стороне трансформатора.

В обоих случаях основная частота переключения на частоте сети может быть слышна в виде пиков переключения. Вам нужно будет фильтровать их дополнительно. Одной из причин, по которой тиристоры не так популярны в наши дни, может быть их ограниченная коммутационная способность. Их характеристики включения и выключения ограничены довольно узким диапазоном. Я провел некоторые эксперименты с выпрямлением SCR после обычного трансформатора более десяти лет назад, но я не пробовал ничего, о чем я размышлял выше, кроме этого довольно простого способа использования SCR в качестве выпрямителей после стандартного силового трансформатора с питанием от сети.

Может быть у кого-то есть схема использования тиристоров тем или иным способом, который я пропустил. Я думаю, что это может быть интересный проект, хотя я не уверен, что он так же практичен, как более стандартные методы переключения, использующие более высокие основные частоты.

 

Предварительные регуляторы

Предварительные регуляторы
 Эллиот Саунд Продактс Методы предварительного регулирования 

Страница опубликована и © Февраль 2020 г., Род Эллиотт


Основной индекс Указатель статей Верхняя
Содержимое
Введение

Схемы предварительной стабилизации (или предварительной стабилизации) уже много лет являются обычным требованием в источниках питания.Причин две — либо для уменьшения пульсаций, присутствующих на выходе, либо для минимизации рассеиваемой мощности регулятора. Это снижает тепловыделение (в регуляторе) и может немного улучшить регулирование, поскольку на входе меньше изменение напряжения. Существует бесчисленное множество различных схем, но они следуют одним и тем же общим темам — линейная, с переключением отводов, с отсечкой фазы и режимом переключения. Последние три могут быть реализованы разными способами. Линейные предварительные регуляторы обычно очень похожи, потому что количество опций ограничено.

Первый вариант заключается в использовании линейного предварительного регулятора с выходным напряжением, достаточно высоким, чтобы гарантировать, что регулятор продолжает контролировать выходной сигнал. Преимущество этого заключается в том, что на саму схему регулятора уже подается сигнал практически без пульсаций, что обеспечивает очень низкий выходной шум. Однако рассеивание в предварительном регуляторе может быть очень большим даже для относительно маломощной схемы.

Простейшая форма «высокоэффективной» предварительной стабилизации с использованием двух или более отводов напряжения на трансформаторе, при этом соответствующее выходное напряжение снимается с трансформатора в зависимости от установленного выходного напряжения.Переключение ответвлений (как это называется) довольно просто реализовать, но обычно требует специального трансформатора. Это делает его подходящим для производителей, но гораздо менее привлекательным для DIY, если только конструктор не захочет использовать два трансформатора с несколькими ответвлениями, предполагая местную доступность и двойное питание с положительным и отрицательным выходными напряжениями. У вас может быть даже подходящий трансформатор в «коробке для мусора».

Во многих первых высокоэффективных источниках питания была распространена схема «отсечки фазы» переменного тока.Включив переменный ток в той части сигнала, где пиковое переменное напряжение было чуть выше напряжения, необходимого на выходе, напряжение на регуляторе было сведено к минимуму, что повысило эффективность. В этих системах обычно использовались тиристоры (также известные как SCR или кремниевые выпрямители), которые легко доступны в сильноточных версиях. Очень резкий характер формы волны может создавать как акустические, так и электрические шумы. Симисторы также были распространены, и существовал коммерческий усилитель мощности звука, в котором использовалась эта техника.

В современных источниках высокой мощности используется импульсный источник питания на входе либо с прямым преобразованием от сети переменного тока, либо низковольтный импульсный стабилизатор, следующий за силовым трансформатором. Они могут иметь высокий КПД, а там, где ожидается очень высокая мощность, на стороне переменного тока может использоваться активная коррекция коэффициента мощности (PFC), чтобы форма сигнала сети была как можно ближе к синусоиде. Это создает сложный дизайн в целом, но способен дать очень хорошие результаты.

Для этого обсуждения мы рассмотрим источник питания, который может обеспечить до 50 В постоянного тока при токе до 5 А.Хотя схемы будут описывать только один (положительный) источник питания, те же принципы применимы к двойному источнику питания как с положительным, так и с отрицательным выходом. Основное отличие состоит в том, что для двойного источника питания напряжение, ток и общая рассеиваемая мощность удваиваются. Конечно, это применимо только тогда, когда обе полярности обеспечивают одинаковое напряжение и ток (источник питания с двойным отслеживанием). Здесь рассматривается только предварительный регулятор — регулятор представляет собой отдельный объект и показан как «блок», аналогичный регулятору IC с 3 выводами.

Приведенные ниже рисунки являются примерами и в каждом случае показывают один из способов настройки конкретного предварительного регулятора. Существует столько же возможностей, сколько дизайнеров, и было бы невозможно включить образцы каждого из них. Веб-поиск конкретной конструкции предварительного регулятора часто выдает несколько хороших примеров, наряду с обычными нерелевантными ссылками и некоторыми примерами, в которых должно быть указано, что показанного метода следует избегать, но кто-то все равно сочтет это хорошей идеей.


1 Общие требования

Независимо от используемого метода, схема регулятора (дискретная, интегральная или гибридная) всегда должна иметь достаточное напряжение для обеспечения надлежащего регулирования.Это включает в себя самую отрицательную часть формы волны пульсаций. Если регулятору требуется перепад 5 В (вход-выход), нестабилизированное (или предварительно отрегулированное) напряжение всегда должно быть на 90 059 не менее чем на 90 060 5 В больше, чем выходное напряжение. Если есть пульсации 3 В, то самая отрицательная часть этого напряжения все равно должна быть на 5 В больше, чем вход. Таким образом, самая положительная часть пульсирующего сигнала будет на 8 В выше выходного.

Если перепад напряжения недостаточно велик, будут пульсации «прорыва», и часть их будет видна на выходных клеммах.Это означает, что среднее напряжение (и, следовательно, средняя мощность, рассеиваемая в стабилизаторе) должно быть немного выше ожидаемого. При размахе пульсаций 3 В требуемое среднее постоянное напряжение увеличивается на 1,5 вольта. Звучит не так уж много, но это увеличивает требования к мощности регулятора. При выходном токе 5 А рассеиваемая мощность увеличивается на 7,5 Вт, поэтому общее рассеивание (включая необходимый абсолютный минимум 5 В) составляет 32,5 Вт. Это значительное увеличение по сравнению с рассеиваемой мощностью 25 Вт, если предварительно отрегулированное напряжение не имеет пульсаций.

В зависимости от типа используемого выпрямления (обычные диоды, тиристоры) и других факторов трансформатору также может потребоваться более высокая полная мощность (ВА или вольт-ампер). Стандартный мостовой выпрямитель имеет номинальную мощность в ВА, которая примерно в 1,8 раза превышает фактическую отдаваемую мощность. Это означает, что если вы ожидаете, что выходная мощность (включая потери) составит 250 Вт, вам понадобится трансформатор на 450 ВА, если полная выходная нагрузка поддерживается в течение любого промежутка времени (дольше нескольких минут). Трансформатор меньшего размера можно использовать только в том случае, если вы включите термодатчик на трансформаторе, а также на радиаторах, поэтому источник питания отключится, если он начнет перегреваться.Отсутствие этой защиты может привести к отказу трансформатора.

При работе с любым настольным источником питания большой мощности одной из проблем, с которыми вы всегда будете сталкиваться, являются пределы SOA (зоны безопасной работы) транзистора. В таблицах данных это обычно представлено в графической форме, и выход за пределы второго предела пробоя (даже кратковременный) может привести к мгновенному отказу. Это должно быть учтено в окончательном проекте, и подробности приведены ниже (эта схема будет в регуляторе, а не в предварительном регуляторе).Помните, что если транзистор регулятора выйдет из строя, произойдет короткое замыкание, поэтому на тестируемое устройство будет подаваться полное напряжение питания. Это может привести к выходу из строя тестируемого устройства.

В обсуждаемых случаях предполагается, что силовые транзисторы будут монтироваться непосредственно на радиатор без электрического изолятора. Это минимизирует тепловое сопротивление от корпуса до радиатора, но всегда будет ненулевым значением. Лучшее, на что вы можете надеяться, это, вероятно, около 0.1°C/Вт, но на практике этого добиться непросто. Использование силиконовых «тепловых» прокладок настолько неразумно, что я даже не осмеливаюсь упоминать о них, но они существуют, и некоторые люди до сих пор считают их хорошей идеей. Хотя они хороши для приложений с низким энергопотреблением (примерно до 10 Вт непрерывно), они в порядке, но для серьезной мощности они совершенно неадекватны.

К сожалению, непосредственный монтаж почти всегда означает, что радиаторы «горячие» (т. е. электрически «находящиеся под напряжением»), и они должны быть изолированы от корпуса, и необходимо очень тщательно следить за тем, чтобы короткое замыкание на корпус было практически невозможным. как вы можете это сделать.Это не обязательно так сложно, как кажется, но требует дизайна, отличного от того, как обычно используются радиаторы. В качестве примера я включил фото ниже сдвоенного живого радиатора, который скреплен кусочками акрила. Все винты утоплены глубоко под поверхностью, и перед монтажом будет наложена лента для обеспечения надлежащего электрического барьера. Крепление к корпусу простое — в акриле просверлены три отверстия и нарезана резьба для винтов с металлической резьбой 4 мм.


Рис. 1. Двойной активный радиатор с вентилятором и акриловыми разделителями

Показанная компоновка очень хорошо подходит для этого применения, и один радиатор предназначен для положительного питания, а другой — для отрицательного. Это готовится для многообещающего проекта, предназначенного для обеспечения доступного двойного источника питания с напряжением до ± 25 В и током нагрузки до 2 А (один или оба источника). Почти все схемы будут прикреплены к радиатору, кроме потенциометров установки напряжения, ограничения тока и основного источника питания (трансформатор, мостовой выпрямитель и фильтрующие конденсаторы).

Хотя вентилятор довольно хиленький, а радиаторы не слишком большие (туннель имеет квадратную форму 80 мм и длину 160 мм), этот радиатор должен достаточно легко рассеивать до 50 Вт с каждой стороны (всего 100 Вт). Это намного больше, чем мне нужно, но не бывает слишком больших радиаторов. Обратите внимание, что абсолютно необходимо, чтобы вентилятор нагнетал воздух в туннель, потому что вентиляторы, которые , , на самом деле отвратительны! Существует огромная разница в производительности, и она подробно описана в статье ESP Heatsinks.


2   Линейный предварительный регулятор

Это проще всего реализовать, если не считать необходимых условий управления температурным режимом. Для нашего гипотетического источника питания потребуется нерегулируемое напряжение не менее 62 В постоянного тока. Если бы вы использовали его с полным выходом 5 А при (скажем) выходе постоянного тока 5 В, предварительный регулятор будет рассеивать не менее 260 Вт, а регулятор рассеивает еще 25 Вт (при условии, что перепад напряжения регулятора составляет 5 В). Это большое количество тепла, от которого нужно избавляться, и пытаться сделать это без принудительного воздушного охлаждения (вентилятора) нереально.Это можно сделать, но радиатор должен быть массивным, а его стоимость почти наверняка превысит стоимость самого блока питания. Это просто глупо, если только нет абсолютного требования к полной акустической тишине, что редко бывает в случае с лабораторным/лабораторным источником.

По мере увеличения выходного напряжения рассеивание на предварительном регуляторе уменьшается, пока в самом верхнем пределе оно не должно передавать почти полное нестабилизированное напряжение на регулятор. Это может означать, что выходной шум (гул или жужжание 100-120 Гц) также увеличивается, потому что нет предварительной регулировки для уменьшения пульсаций.Конечно, этому можно противодействовать более высоким нерегулируемым напряжением, но это еще больше увеличивает потери. Как уже отмечалось, самым большим преимуществом является простота, но большая часть этого, как правило, исчезает, когда вам нужно добавить схему управления температурным режимом.

Обычно вентилятор не работает, и это будет иметь место (вероятно) в большинстве тестов, которые обычно выполняются. Однако по мере увеличения температуры радиатора транзисторы или полевые МОП-транзисторы, используемые в предварительном регуляторе, становятся склонными к выходу из строя из-за чрезмерных температур кристалла.Как только температура радиатора превысит 30°C или около того, должен включиться вентилятор (он может иметь переменную скорость), и если температура радиатора продолжит расти, подача должна автоматически отключиться. Если эти меры предосторожности не будут приняты, ваша тестовая нагрузка и блок питания могут быть серьезно повреждены.

Хотя это потенциально самый тихий (электрический шум), линейный предварительный регулятор является наименее эффективным методом. Однако это не означает, что его не следует учитывать, особенно для меньших мощностей.Для источников питания, обеспечивающих ± 25 В или около того при токе до 2 А, его ограничения сведены к минимуму, и потеря эффективности не такая уж большая проблема. В худшем случае рассеяние может достигать 70 Вт (140 Вт для двойного источника питания), но это только при полной нагрузке и очень низком выходном напряжении. При «нормальном» использовании (что бы это ни было) рассеяние будет несколько меньше, и во многих случаях оно будет составлять всего несколько ватт при тестировании предусилителей или даже усилителей мощности при малой мощности. Это техника, которая еще не умерла и, вероятно, будет продолжаться еще много лет.

Возможно, одно из его самых больших преимуществ заключается в том, что если он хорошо собран с хорошим теплоотводом, он переживет большинство людей, которые решат его построить. Детали не исчезнут в ближайшее время, а обслуживание (если когда-либо потребуется) обычно несложно, если везде используются сквозные детали. Детали SMD не нужны, потому что схема очень проста. Этого нельзя сказать о некоторых альтернативах, особенно о схемах с переключаемыми режимами. Тем не менее, этот применим только к , если принять более прагматичный подход, снизив напряжение до ± 25 В при максимальном токе около 2 А.

Линейный следящий регулятор практически бесшумен как в акустическом, так и в электрическом отношении. Однако они также очень неэффективны, поэтому им нужны большие радиаторы для рассеивания значительного количества тепла, которое может выделяться в источнике высокой мощности. Это не только очень расточительно для энергии (вы платите за тепло, вырабатываемое из-за тока, потребляемого от сети), но также увеличивает размер и стоимость поставки.


Рис. 2. Предварительный регулятор линейного слежения

В приведенном выше примере C1 имеет емкость 10 000 мкФ (10 мФ) и является основным сглаживающим конденсатором.Он питается от выхода выпрямителя. Q1 и Q2 образуют источник тока. Это обеспечивает базовый ток для последовательной пары Дарлингтона (Q3 и Q4). Q4 может состоять из двух или более параллельных устройств, если рассеяние высокое. Стабилитрон (ZD1) гарантирует, что входное напряжение регулятора (который может быть интегральным или дискретным) будет по крайней мере на 4,5 В выше, чем выходное напряжение. Если регулятор требует более высокого дифференциального напряжения, вы просто используете стабилитрон с более высоким напряжением. По умолчанию выходной сигнал предварительного регулятора довольно хорошо сглажен и содержит мало пульсаций, поскольку его эталоном является регулируемый выходной сигнал (через ZD1).D1 гарантирует, что предварительный регулятор и регулятор не будут подвержены обратному напряжению, если на выход подается источник постоянного тока (что может и происходит). Значения не указаны для потенциометра (VR1) или R3, поскольку они зависят от топологии регулятора.

Одним из наиболее сложных аспектов любой линейной конструкции является транзистор SOA (зона безопасной работы). Например, устройства TIP35/36 недороги и идеально подходят для этой роли, но есть несколько моментов, которые необходимо учитывать.Во-первых, это номинальная мощность (125 Вт), но она смягчается, если посмотреть на кривую снижения номинальных характеристик от температуры (мощность в зависимости от температуры корпуса), максимальное значение T J (температура перехода), R th j-case (тепловое сопротивление, соединение с корпусом) и кривые SOA. Должно быть очевидно, что с R th j-case при 1°C/Вт, если устройство рассеивает 70 Вт, переход должен быть при температуре окружающей среды (25°C) плюс T J – всего 95°C. . Это предполагает идеальное соединение между корпусом и радиатором и температуру радиатора не выше 25°C.

Это явно невозможно. Максимально допустимая температура перехода составляет 150°С при температуре корпуса 25°С, поэтому при рассеиваемой мощности 70 Вт температура корпуса не может превышать 80°С (это легко вычислить или сделать с помощью миллиметровой бумаги). При 150°С. кристалл не может рассеивать какую-либо дополнительную мощность, а при температуре корпуса 25°C он может потреблять 125 Вт (что повышает температуру кристалла до 150°C). Обратите внимание, что этот адресует только температуру , а не SOA! Кривая SOA показывает, что при напряжении 35 В на устройстве максимальный ток составляет 2 А — это максимум 70 Вт при 25°C.Если напряжение или ток превышают это значение, существует вероятность повторного пробоя, механизм почти мгновенного отказа устройства. Эти пределы уменьшаются при более высоких температурах!

Несмотря на кажущуюся простоту линейного предварительного регулятора, необходимо проделать большую работу по проектированию, чтобы гарантировать, что его надежность не будет поставлена ​​под угрозу. Вот почему так важно изучить спецификации, свести к минимуму все возможные тепловые сопротивления и, как правило, быть готовым использовать больше деталей, чем вы изначально предполагали.Тем не менее, это действительно самое простое — как только используются более «продвинутые» методы, проблемы проектирования только возрастают.

Если бы идея линейного предварительного регулятора использовалась для гипотетического источника питания (50 В при 5 А, рассеивание в худшем случае около 300 Вт), требования SOA означали бы, что вам потребуется как минимум десять транзисторов TIP35/36 для каждой полярности (максимум 600 мА при 60 В на транзисторе). Очевидно, что это не самый разумный способ создания очень мощного источника питания.250 Вт (двойной по 500 Вт) не является огромным запасом при любом напряжении, поэтому необходимы альтернативы.


3   Нажмите Переключение

Без переключения ответвлений источнику питания 50 В, 5 А требуется минимальное входное напряжение около 55 В, поэтому, если вы ожидаете 5 А при выходе постоянного тока 1 В, рассеиваемая мощность составит 270 Вт. Это предполагает, что напряжение сети остается на номинальном значении, либо 230В, либо 120В. На самом деле, нам нужно учесть как высокие , так и низкие напряжения сети, поэтому нерегулируемое напряжение должно быть как минимум на 10% выше номинального, чтобы обеспечить более низкое, чем нормальное напряжение сети.55 В становится 61 В достаточно близко. Рассеиваемая мощность увеличена до 300 Вт.

При использовании переключения ответвлений трансформатор имеет несколько обмоток (или одну обмотку с несколькими ответвлениями), и доступен более высокий КПД, чем у регулятора, на который всегда подается самое высокое напряжение, обеспечиваемое трансформатором, выпрямителем и фильтрующим конденсатором. Например, для напряжений до 12 В нерегулируемое постоянное напряжение обычно составляет не менее 18 В (среднее значение, требующее переменного напряжения 15 В RMS), и оно всегда должно быть достаточно высоким, чтобы обеспечить минимальное напряжение (на основе пульсаций) остается выше напряжения отключения регулятора (где он больше не может регулировать).Это варьируется от 3 В или около того до 5 В или более, в зависимости от топологии самого регулятора.

При выходном напряжении (скажем) 1 В при 5 А регулятор рассеивает около 90 Вт. При увеличении выходного напряжения отвод трансформатора автоматически выбирается для обеспечения необходимого диапазона напряжения. По-прежнему требуется рассеять много тепла, но оно намного ниже, чем у простого регулятора, постоянно питаемого полным вторичным напряжением.

Когда пользователь выбирает выходное напряжение 12 В постоянного тока или выше, точка ответвления трансформатора увеличивается, поэтому на входе регулятора больше напряжения.В нашем примере оно может подняться до 39 В постоянного тока (выход переменного тока от трансформатора 30 В RMS), а при полном токе (5 А) с выходным напряжением 16 В регулятор рассеивает 115 Вт. В системе с тремя отводами последний отвод будет выбран, когда выходное напряжение установлено на 34 В или выше. При 34 В с выходом 5 А регулятор имеет входное напряжение около 60 В и рассеивает 130 Вт.

Обратите внимание, что рассеивание всегда самое высокое в нижней части любого отводного напряжения питания. Если регулятор работает с выходным напряжением 50 В и током 5 А, рассеиваемая мощность составляет около 50 Вт.Как правило, оно будет немного ниже, чуть ниже напряжения переключения для более низких напряжений, но вы всегда должны проектировать для наихудшего случая. Вы также должны допустить короткое замыкание на выходе, и это действительно может быть очень сложно. Мгновенное рассеивание мощности может превышать 300 Вт, и для поглощения таких «переходных» явлений без локального повышения температуры необходим радиатор с большой тепловой массой. Транзисторная защита SOA должна быть включена для защиты транзисторов стабилизатора, и это может быть сложной задачей (мягко говоря).


Рис. 3. Простое 3-ступенчатое переключение ответвителей

Выше показана простая схема переключения ответвлений. Упомянутые напряжения рассчитаны на нагрузку до 5 А и рассчитаны на силовой трансформатор не менее 500 ВА. Регулятор получает входное напряжение около 19 В, пока выходное напряжение меньше 12 В. Кроме того, стабилитрон (ZD1) пропускает ток, достаточный для включения Q1, который, в свою очередь, приводит в действие реле (RL1). Контакты реле отключают обмотку низкого напряжения и подключаются к следующему ответвлению (30 В переменного тока), поэтому входное напряжение регулятора увеличивается до 44 В (при нагрузке ~40 В).Затем регулятор может обеспечить регулируемый выход до 28 В постоянного тока. Если выходное напряжение увеличивается еще больше, срабатывает RL2, подключая отвод 45 В переменного тока, давая нерегулируемое напряжение около 63 В (при нагрузке ~ 60 В). Без переключения ответвлений рассеяние в регуляторе будет намного выше, чем хотелось бы, при низком выходном напряжении, особенно при большом токе.

Контакты реле имеют маркировку «НО» и «НЗ», что означает нормально разомкнутый и нормально замкнутый соответственно. «Нормальное» состояние — это когда реле обесточено, поэтому контакты «НО» будут разомкнуты (нет связи).Контакты реле должны выдерживать полное напряжение и ток, как это определено конструкцией источника питания. Этого обычно легко добиться, и реле имеют очень низкое сопротивление, когда контакты замкнуты. Необходимо убедиться, что нет возможности замыкания обмотки контактами реле на отдельные напряжения (в схеме на рис. 3 это невозможно).

ZD2 и ZD4 защищают переключающие транзисторы реле от чрезмерного базового тока при высоких выходных напряжениях. Если вместо стабилитронов и транзисторов используется пара компараторов, рассеиваемая мощность снижается, а напряжения переключения ответвлений будут более точными.Это, конечно, добавляет сложности, но разница в стоимости незначительна. Показанная простая схема, безусловно, будет работать, но пороги переключения не очень точны.

BR2 вместе с отдельной обмоткой обеспечивает постоянное низкое напряжение (~12 В постоянного тока при нагрузке) для работы реле, независимо от выбранного напряжения переменного тока от трансформатора. Лучше всего это обеспечивается отдельной обмоткой, а выход идеально регулировался бы для катушек компараторов и реле. Компараторы обеспечивают лучшее (более предсказуемое) измерение напряжения, что обеспечивает большую точность и меньшее энергопотребление.

Если вы создаете короткое замыкание и пытаетесь увеличить выходное напряжение, оно не может подняться из-за ограничения тока, поэтому отводы с более высоким напряжением не могут быть выбраны. Хотя я показал переключение реле, это также можно сделать с помощью SCR (кремниевых выпрямителей, также известных как тиристоры), симисторов или даже реле MOSFET. Независимо от метода переключения, результаты практически одинаковы. Может показаться, что «полупроводниковое» переключение предпочтительнее, но оно более сложное, имеет более высокие потери, чем реле, и требует более сложной схемы.

Конечно, нет причин не включать линейный следящий предварительный регулятор с переключением ответвлений, но он по-прежнему будет подвергаться тем же ограничениям, что и линейный предварительный регулятор, если вы случайно установили самое высокое выходное напряжение и произойдет внезапный скачок напряжения. короткое замыкание в нагрузке (или только в щупах). Отвод будет сброшен до минимального значения почти мгновенно, но есть еще большой фильтрующий конденсатор, заряженный до максимального нерегулируемого напряжения! Это вызовет проблемы независимо от того, включены ли предварительные регуляторы линейного отслеживания или нет, и это должно учитываться, потому что это произойдет.

Общая эффективность систем переключения ответвлений повышается за счет большего количества ответвлений трансформатора. Также возможно использовать обмотки с различным напряжением, которые включаются в последовательности, позволяющей, скажем, трем обмоткам обеспечить пять различных выходных напряжений трансформатора. У вас может быть пара обмоток на 18 В и одна обмотка на 9 В, переключаемые так, чтобы вы могли иметь переменное напряжение 9, 18, 27, 36 и 45 В переменного тока. Хотя это, очевидно, повышает эффективность, это также означает сложную логическую матрицу для управления переключателями.Использование микроконтроллера, конечно, упростит эту задачу, но расположение контактов реле будет довольно запутанным. Трансформатор будет индивидуальной конструкции, если только вы не используете несколько трансформаторов меньшего размера.

Конструкция регулятора должна быть достаточно прочной, чтобы гарантировать, что он не выйдет из строя в случае короткого замыкания при подаче максимального выходного напряжения, и это произойдет либо случайно, либо из-за сбоя в тестовой цепи. Эта конкретная проблема не исчезает, независимо от метода, используемого для предварительной стабилизации, и неспособность обеспечить соответствующую схему защиты приведет к выходу из строя источника питания.


4   Переменный ток с отсечкой фазы

Распространенным подходом к предварительному регулированию в первых источниках питания была схема «отсечки фазы», ​​чем-то похожая на диммер лампы накаливания. Они были популярны, потому что они могли позволить нерегулируемому напряжению оставаться достаточно высоким, чтобы гарантировать, что следующий линейный регулятор может обеспечить хорошее регулирование без какого-либо скачка пульсаций.

Однако в большинстве этих источников питания использовались тиристоры (кремниевые выпрямители, также известные как тиристоры).Самой большой проблемой была скорость включения тиристоров — они очень быстро входят в проводимость, а это означает, что они неизменно вызывают некоторый высокочастотный шум. Поскольку их можно только включить, они были (на языке диммеров ламп) «диммерами» переднего фронта, поэтому большая часть полупериода переменного тока проходила до включения тиристоров. Тиристоры GTO (затвор выключения) стали доступны позже, но они никогда не использовались ни в одной схеме предварительного регулятора с отсечкой фазы, которую я видел.

Быстрое включение также вызывает рычание большинства трансформаторов, поэтому они производят как акустический, так и электронный шум.Одной из альтернатив «традиционному» предварительному регулятору с отсечкой фазы SCR является использование переключателя MOSFET. Это означает, что он может отключаться, когда напряжение достаточно высокое, поэтому он работает как диммер с задним фронтом . Это несколько тише, чем версия SCR, а с полевыми МОП-транзисторами, которые можно получить сегодня, это также более эффективно. Однако это не означает, что высокочастотный шум устранен.

Вы можете думать об этом устройстве как о «бесступенчатом» переключателе ответвлений, потому что выходное напряжение трансформатора постоянно изменяется.Нерегулируемое выходное напряжение может составлять всего 6 В, если управление осуществляется на вторичной стороне трансформатора. Во многих источниках питания использовались цепи с отсечкой фазы на первичной стороне , потому что это снижает потребляемый ток, что, в свою очередь, снижает потери в тиристорах или симисторах (симисторы — это двунаправленные переключатели переменного тока). Конечно, это вносит дополнительную сложность, поскольку SCR или TRIAC нуждаются в изолированной схеме управления. Существуют специализированные ИС, разработанные специально для питания симисторов (например,грамм. MOC3020 … MOC3023), но по-прежнему требуется схема управления. Детектор пересечения нуля необходим, чтобы схема могла определить точку, в которой сигнал переменного тока проходит через ноль (и тиристоры или симисторы выключаются).

В следующей схеме детектор пересечения нуля не требуется как отдельная подсхема. Система переключения на самом деле не идентифицирует пересечение нуля, но включает полевой МОП-транзистор всякий раз, когда напряжение переменного тока ниже целевого напряжения. В ограничителе тока используется резистор 50 мОм (R2), который ограничивает пиковый ток MOSFET чуть более 13 А.Если пиковый ток уменьшается, полевой МОП-транзистор будет работать дольше, а общая рассеиваемая мощность увеличится. Ток должен быть достаточно высоким, чтобы крышка фильтра (C2) могла заряжаться до требуемого напряжения при полной нагрузке. В конечном счете, пиковый ток также ограничивается сопротивлением обмотки трансформатора.


Рис. 4. Предварительный регулятор с отсечкой фазы

На чертеже показана версия предварительного регулятора с отсечкой фазы, которую вы почти наверняка не найдете больше нигде. Несмотря на упрощение, он хорошо работает, как показано, и требует лишь нескольких изменений для практической схемы.P-Channel MOSFET включается, когда нефильтрованная форма волны постоянного тока падает ниже целевого напряжения, и снова выключается, когда целевое нерегулируемое напряжение достигается. Со стабилитроном 5,1 В, как показано, дифференциальное напряжение стабилизатора составляет около 5 В при любой настройке выходного напряжения. Компаратор операционных усилителей требует постоянного источника питания, иначе он не сможет работать. Как и во всех схемах с отсечкой фазы, ток пульсаций конденсатора фильтра может быть намного выше, чем обычно. Это смягчается (в некоторой степени) за счет использования ограничителя тока для MOSFET, как показано, но это увеличивает его рассеяние.Для повышения общей производительности Q3 является приемником тока. Это снижает влияние мгновенного напряжения на управляющий сигнал полевого МОП-транзистора. R7 и R10 необходимы для того, чтобы схема запустилась, так как без них на неинвертирующем входе компаратора нет напряжения, и он не включится. Для начала работы требуется всего несколько милливольт, после чего процесс становится самоподдерживающимся. Резистор R7 также обеспечивает сигнал пересечения нуля, хотя иногда схема включается в других точках сигнала (как показано на сигналах ниже).

Использование схемы отсечки фазы на вторичной (низкое напряжение, большой ток) стороне трансформатора когда-то было непрактичным, но МОП-транзисторы изменили это. Они доступны с почти устрашающими номиналами тока и настолько низким сопротивлением во включенном состоянии, что рассеивание мощности минимально. Требуемая схема не является пугающе сложной, но, как правило, мудрым шагом является введение какой-либо формы ограничения тока (кроме сопротивления обмотки трансформатора), чтобы гарантировать, что пульсации тока конденсатора фильтра являются управляемыми.Без ограничения тока конденсатор фильтра может иметь очень тяжелый (и соизмеримо короткий) срок службы. К счастью, этого не так уж сложно добиться, и для этого требуется всего несколько недорогих деталей. Одним из методов, который обычно использовался в старых системах, является «дроссель» фильтра (катушка индуктивности), но это большое, тяжелое и дорогое дополнение. Тем не менее, при правильном применении он дает хорошие результаты.

Сомнительно, чтобы какой-либо производитель использовал эту схему в новом дизайне, но не потому, что она неэффективна.Самые большие проблемы со всеми системами с отсечкой фазы — это плохое использование трансформатора и высокие пульсации тока конденсатора. Для сборки своими руками и при условии, что мастер готов экспериментировать, он может дать хорошие результаты, но производители теперь будут использовать импульсный источник питания (и большинство использует только импульсный источник питания без какого-либо линейного регулирования для минимизации шума). Обратите внимание, что системы переднего фронта (SCR или TRIAC) необходимы, если они используются на первичной обмотке трансформатора, но если отсечка фазы выполняется на вторичной стороне, предпочтительным является переключатель заднего фронта.Обратите внимание, что напряжение питания компаратора должно быть не меньше выходного напряжения регулятора во избежание повреждения входных цепей микросхемы компаратора (или операционного усилителя). Компаратор имеет некоторый встроенный гистерезис (обеспечиваемый резистором R5), который помогает предотвратить паразитные колебания.

Из показанных вариантов схема с отсечкой фазы на полевых МОП-транзисторах, вероятно, является самой простой в реализации, если вам нужна высокая эффективность, но она имеет свою цену. Хотя схема является концептуальной (а не законченным решением), она очень хорошо моделируется, и нет оснований ожидать, что она не будет работать очень хорошо.Он не нуждается в каких-либо дополнительных компонентах, кроме подходящего напряжения питания для компаратора (обычно около 30 В постоянного тока). Помимо схемы с переключением, она может иметь самый высокий общий КПД при любом напряжении или токе среди всех методов.

Итак, какие затраты? Ожидайте, что при низком и среднем напряжении ток пульсаций фильтрующего конденсатора будет в два раза больше, чем у обычного выпрямителя, обеспечивающего тот же выходной ток. Он также страдает от довольно плохого использования трансформатора (как и у , все цепи отсечки фазы ).Коэффициент мощности при указанном ниже напряжении и токе составляет всего 0,327, что означает, что мощность трансформатора может достигать 800 ВА при выходной мощности 250 Вт (50 В при 5 А). Вам нужен гораздо больший трансформатор, чем ожидалось, чтобы получить требуемый ток и напряжение. Для «обычного» выпрямителя и фильтрующей крышки требуется трансформатор на 450 ВА для той же выходной мощности. Те же эффекты наблюдаются с любой системой фазового среза — это не то, что ограничивается показанной.


Рисунок 4.1 – Формы сигналов предварительного регулятора с отсечкой фазы

Из всех конструкций, показанных здесь, версия MOSFET с переключением фазы является единственной, для которой требуется форма волны, чтобы показать, как она работает.Показаны нерегулируемое напряжение и ток для нерегулируемого выхода чуть более 23 В при выходном токе 0,8 А. Ток полевого МОП-транзистора ограничен с помощью схемы, показанной выше, и составляет около 13 А пикового значения. Как видите, когда нерегулируемое напряжение падает ниже порога, МОП-транзистор включается и остается включенным до тех пор, пока напряжение не превысит порога. Вы можете увидеть небольшой «удар» на форме сигнала постоянного тока, если полевой МОП-транзистор включается непосредственно перед пересечением нуля. Основная передача мощности происходит после перехода через нуль.Выход компаратора показан синим цветом, и вы можете видеть, что он включается непосредственно перед пересечением нуля и выключается в тот момент, когда напряжение достигает желаемого пикового значения. По мере увеличения выходного тока полевой МОП-транзистор включается дольше, позволяя крышке фильтра полностью зарядиться до требуемого напряжения.

Как отмечалось ранее, это не та схема, с которой вы, скорее всего, столкнетесь где-либо еще. Конечно, есть опубликованные системы переключения MOSFET, но большинство из них пытаются работать точно так же, как «традиционные» версии SCR или TRIAC, и не используют более простую схему, показанную здесь.Нет ничего, что указывало бы на то, что более традиционный метод «лучше», и я предполагаю, что верно обратное, поскольку схема, показанная выше, работает в основном как система управления задним фронтом, которая помогает уменьшить пульсации тока конденсатора.

Необходимо соблюдать осторожность при выборе MOSFET, поскольку они имеют определенную безопасную рабочую зону. Это имеет решающее значение, когда они работают частично в линейной области (для которой оптимизировано несколько МОП-транзисторов), и необходимо свериться с техническим описанием, чтобы убедиться, что используемый МОП-транзистор может работать с комбинацией напряжения и тока.Ограничитель тока облегчает жизнь конденсатору фильтра, но усложняет жизнь MOSFET. И наоборот, удаление ограничителя тока облегчает жизнь MOSFET, но увеличивает нагрузку на конденсатор фильтра.


5 Импульсный регулятор

При использовании импульсного предварительного регулятора вы сохраняете обычный сетевой трансформатор, мостовой выпрямитель и фильтрующий конденсатор. Однако вместо использования линейного (или фазового) предварительного регулятора он (чаще всего) будет «понижающим» (понижающим) импульсным регулятором.Для этого доступно бесчисленное множество микросхем, и с моей стороны было бы довольно глупо пытаться описать полную схему (поэтому я не буду). Вместо этого понижающий преобразователь показан в виде «блока» схемы с отдельным P-канальным полевым МОП-транзистором, выступающим в роли переключателя. Обратная связь должна гарантировать, что выходное напряжение выше регулируемого выхода, и, как и прежде, перепад напряжения зависит от топологии регулятора.

Эта компоновка обеспечивает высокую эффективность, поэтому потери энергии будут небольшими.Самой большой проблемой всегда будет обеспечение того, чтобы шум переключения не попадал на выход. Для некоторых приложений небольшой высокочастотный шум не является проблемой, но если вы пытаетесь измерить отношение сигнал/шум (SNR) в цепи звуковой частоты, любой высокочастотный шум может испортить ваши измерения.


Рис. 5. Предварительный регулятор импульсного понижающего преобразователя

Напряжение постоянного тока от трансформатора, моста и крышки фильтра должно быть больше, чем максимальное требуемое регулируемое напряжение, поскольку понижающему преобразователю всегда требуется некоторый перепад напряжения (так же, как и линейному регулятору).Одним из основных преимуществ является то, что если вам нужен большой ток при низком напряжении, импульсный преобразователь применяет «преобразование». Предполагая отсутствие потерь, если понижающий преобразователь имеет входное напряжение 60 В, выходное напряжение 10 В и ток 5 А (50 Вт), его входной ток составит всего 833 мА (также 50 Вт). На самом деле их будет больше, потому что ни одна схема не может достичь 100% эффективности. Разумно ожидать, что входной ток будет около 1 А (60 Вт), что соответствует всего лишь 10 Вт «потерянной» мощности. Даже небольшой радиатор может легко избавиться от этого, хотя не вся мощность рассеивается в переключающем MOSFET — часть также рассеивается в катушке индуктивности и выпрямительном диоде.

Q2 — это очень простой дифференциальный усилитель, который обеспечивает напряжение около 6 вольт на регуляторе. Если входное напряжение уменьшается из-за внешней нагрузки, Q2 частично отключается, что обеспечивает более низкое напряжение обратной связи с импульсным преобразователем, заставляя его выходное напряжение увеличиваться. Обратное также (очевидно) верно. Поскольку полевой МОП-транзистор является быстродействующим переключателем, рассеяние будет низким и представляет собой комбинацию скорости включения/выключения и сопротивления «включено» (R DS на ).Рассеивание индуктора зависит от потерь в сердечнике и сопротивления переменному току (которое зависит от скин-эффекта и превышает его сопротивление постоянному току). Для понижающего преобразователя необходимы средства обеспечения защиты от короткого замыкания или ограничения тока.


6 Импульсный блок питания

Сегодня тенденция заключается в использовании импульсных источников питания для обеспечения нерегулируемого напряжения. На самом деле он регулируется, но настроен так, чтобы выходное напряжение SMPS было достаточно высоким для правильной регулировки линейного регулятора.Будем надеяться, что любой остаточный высокочастотный шум также будет устранен, но это может быть намного сложнее, чем кажется. Импульсный источник питания может быть либо на стороне сети (без трансформатора 50/60 Гц), либо на вторичной стороне с использованием простого понижающего стабилизатора, как показано на рис. 4. Использование сетевого источника питания с переключателем более эффективно, но в этом случае у вас будет много возможностей. схем, которые находятся под потенциалом сети. Обычно это не самый разумный выбор для большинства самодельщиков, хотя это можно сделать, если вы разбираетесь в тонкостях «автономных» (питающихся непосредственно от «линейного» (сетевого) напряжения) импульсных источников питания.Я показал SMPS с активной PFC (коррекция коэффициента мощности), но это не обязательно. Они намного сложнее, чем «простые» импульсные источники питания.

В наиболее распространенных SMPS используется выпрямитель, напрямую подключенный к сети, с конденсатором фильтра высокого напряжения. Далее следует микросхема управления режимом переключения и один или несколько полевых МОП-транзисторов для переключения высоковольтного постоянного тока на трансформатор. В маломощных системах (менее 50 Вт или около того) будет использоваться обратноходовой преобразователь, в то время как в более мощных источниках питания используется полный или полумостовой привод к трансформатору.Выходное напряжение на вторичной стороне регулируется широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Система управления с обратной связью должна контролировать выходное напряжение регулятора, а также его входное напряжение (от SMPS) и обеспечивать достаточный перепад напряжения для поддержания регулирования. SMPS требует защиты от короткого замыкания, которая не показана на схеме. Дополнительную информацию о топологиях SwitchMode см. в статье ESP Switchmode Power Supply Primer.


Рис. 6. Предварительный регулятор режима переключения «Off-Line»

Из-за большого количества возможностей и множества переменных вышеприведенное представлено только в виде блок-схемы.Во вторичном выпрямителе должны использоваться либо диоды Шоттки, либо сверхбыстродействующие диоды, поскольку они обычно работают на частоте 50 кГц и выше. Система обратной связи использует ту же дифференциальную схему, что и на рис. 5, но включает резистор (R1) для ограничения максимального тока светодиода в оптроне. Есть много вещей, которые могут (и делают) пойти наперекосяк с SMPS, и все возможности должны быть учтены. SMPS показан как блок схемы для этого подхода просто из-за его общей сложности. Цель этой статьи состоит в том, чтобы предоставить идеи, , а не полные принципиальные схемы.

Обратите внимание, что, кроме конденсатора X2 (C1), фильтрация, переключение или предохранители на входе сети не показаны. Все это необходимо в рабочей цепи. Импульсные источники питания могут создавать как кондуктивные (через сетевую проводку), так и излучаемые (по воздуху) радиочастотные помехи (также известные как EMI — электромагнитные помехи), и фильтрация всегда необходима, чтобы гарантировать, что другое оборудование не будет скомпрометировано. Коммерческое оборудование требует проверки на соответствие, а необходимая фильтрация необходима для получения сертификата.Как правило, для любого производителя незаконно продавать несовместимое оборудование.

Нет никаких сомнений в том, что хорошо спроектированный SMPS может дать очень хорошие результаты. Как показано, вы также можете использовать конденсатор основного фильтра меньшего размера (C2), потому что частота намного выше, чем у обычной сети. Это сводит к минимуму нагрузки, если (когда) источник питания закорочен, потому что он разряжается намного быстрее, чем конденсатор большего размера. К сожалению, сложность заключается в реализации, так как эти поставки очень сложны. Большинство используемых микросхем представляют собой SMD, и если поставка выйдет из строя через 10 лет после ее сборки, шансы получить запасные части невелики (особенно контроллеры PFC и SMPS).

Несмотря на кажущуюся простоту показанной блок-схемы, на самом деле в этой методике нет ничего даже отдаленно тривиального. Вы можете упростить окончательный проект, не используя активную коррекцию коэффициента мощности, но предстоит решить еще много серьезных проблем. Конструкция импульсного трансформатора — это почти «черная магия», а достижение полной изоляции, соответствующей соответствующим стандартам безопасности, — само по себе подвиг. В конечном счете, хотя он, безусловно, обеспечивает наивысшую эффективность из всех обсуждаемых методов, сложность схемы (и опасность работы со схемами, работающими от сети) означает, что его очень трудно рекомендовать в качестве проекта «сделай сам».


7 Защита транзистора регулятора SOA

Когда регулятор обеспечивает максимально возможное выходное напряжение, случайное короткое замыкание (или неисправность тестируемого устройства) может привести к нагрузке на транзисторы последовательного прохода регулятора, выходящей далеко за пределы их SOA. Это может привести к мгновенному отказу, особенно если ограничение тока установлено на максимальное значение. Рассмотрим транзистор с напряжением 60 В, пытающийся передать 5 А. Мгновенная мощность составляет 300 Вт, и требуется время, чтобы конденсатор основного фильтра разрядился.Чем больше емкость вы используете, тем хуже для транзистора (ов). В то время как большинство транзисторов могут работать с мощностью, в три раза превышающей их номинальную, в течение очень короткого времени , время, необходимое для разрядки конденсатора емкостью 10 000 мкФ, превышает возможности простых последовательных каскадов. В то же время трансформатор и выпрямитель стараются держать крышку заряженной! Предварительный регулятор уменьшит свое выходное напряжение, но это никогда не происходит мгновенно — ожидайте не менее 10 мс, а часто и больше.

Это особенно верно при использовании предварительного регулятора, потому что он обычно используется для ограничения рассеяния в регуляторе.Следовательно, регулятор обычно должен рассеивать около 100 Вт (в худшем случае), а обычно и меньше. Если не используется какая-либо форма специализированного ограничения (обычно известное как ограничение V-I в аудиоусилителях мощности), результатом будет дорогостоящий ремонт, и блок питания выйдет из строя до тех пор, пока он не будет исправлен. Это нетривиальная задача, и для получения ограничителя V-I, обеспечивающего полную защиту от коротких замыканий, необходима довольно серьезная работа по проектированию. Не воображайте ни на мгновение, что этого не произойдет, потому что это произойдет — это практически гарантировано!


Рис. 7. Кривые SOA TIP35C/36C

Приведенные выше данные взяты из технического описания Motorola для TIP35C/36C (25 А, 100 В, 125 Вт), и показана только версия «C», так как теперь трудно получить детали с более низким напряжением.Ниже 30 В ограничения основаны только на рассеиваемой мощности, поэтому при 10 В ограничение составляет 12,5 А (125 Вт), а при 30 В — 4,16 А (125 Вт). При любом напряжении коллектор-эмиттер более 30В вторичный пробой становится ограничивающим фактором, и горе тому разработчику, который его не учел. Более высокий ток допустим, если продолжительность перегрузки достаточно мала, поэтому вы можете получить до 1,75 А при продолжительности 300 мкс (87,5 Вт), но это нецелесообразно для блока питания.

Как видите, при напряжении 50 В на транзисторе максимальный ток коллектора составляет всего 1 А (50 Вт против 50 Вт).125 Вт). Это предел вторичного пробоя — при температуре корпуса 25°C!  По мере повышения температуры пределы SOA снижаются, поэтому поддержание минимально возможной температуры радиатора, очевидно, имеет решающее значение. Устройства TIP35/36 рассчитаны на мощность 125 Вт, но этого можно достичь только при напряжении 30 В или менее V C-E и температуре корпуса 25°C. Это нормально, и вы увидите ту же тенденцию с любым BJT, который вы захотите изучить. Некоторые лучше других, но все ограничены физикой.

Использование переключающих МОП-транзисторов в линейном режиме обычно считается плохой идеей (производителями), и хотя они не страдают от второго пробоя как такового, они имеют удивительно похожий режим отказа, вызванный локальным перегревом внутри кремниевого кристалла. . Попытка осветить это выходит за рамки данной статьи, но это вполне реальное явление, ставшее причиной гибели многих полевых МОП-транзисторов. Если вы посмотрите на подавляющее большинство спецификаций MOSFET, вы увидите кривые для различных периодов, таких как 10 мс, 1 мс и 100 мкс.Они не показывают работу в DC, потому что они плохо справляются с этим. Переключающие МОП-транзисторы предназначены для переключения!

Конечно, нет веских причин, по которым вы не можете использовать боковые полевые МОП-транзисторы — такие же, которые используются для аудиоусилителей, таких как усилитель мощности на МОП-транзисторах Project 101. Боковые МОП-транзисторы, такие как ECX10N16 (125 Вт, 160 В, 8 А), имеют гораздо большую SOA, чем биполярные транзисторы, и основным ограничением является просто рассеиваемая мощность. Например, если устройство имеет напряжение сток-исток 100 В, максимальный ток ограничен значением 1.25А, потому что они рассчитаны на 125Вт. Если напряжение 50 В, ток 2,5 А (также 125 Вт). Как правило, все номинальные мощности указаны для температуры корпуса 25°C. Боковые МОП-транзисторы намного дороже, чем биполярные транзисторы или переключающие МОП-транзисторы, и редко используются в регуляторах или предварительных регуляторах. Есть несколько МОП-транзисторов (кроме боковых типов), которые предназначены для линейной работы, но их трудно найти, и, как правило, они очень дороги.


Выводы

Все в электронике оказывается компромиссом.Мы жертвуем шумом ради эффективности, и (во многих случаях) мы можем жертвовать эффективностью ради простоты конструкции. Единого «идеального» решения не существует, поэтому где-то всегда необходим компромисс. Простые методы, как правило, легко построить, но они неэффективны, и по мере того, как схема совершенствуется, она становится все более сложной. С современной конструкцией SMD (устройства для поверхностного монтажа) затраты на печатную плату минимальны или вообще отсутствуют, но конечный продукт может оказаться не поддающимся ремонту, если он забит крошечными деталями SMD.

Лучший дизайн для любой конкретной цели не обязательно является самым эффективным или самым дорогим, и он может даже не требовать особенно хорошего регулирования. Лучший дизайн — это тот, который соответствует цели, а для DIY его легко построить и обслуживать, если это когда-либо понадобится. Высочайшая эффективность почти всегда означает наибольшую сложность, и это особенно верно для схем с переключаемыми режимами. Если вы намерены использовать расходный материал регулярно, он должен обеспечивать функции, которые вы считаете необходимыми, и в идеале его можно модифицировать позже для внесения улучшений, если они будут сочтены необходимыми.

Настольный источник питания не нуждается в регулировке на 0,01%, потому что он неизменно используется с измерительными проводами, которые в любом случае ухудшат стабилизацию, даже если они имеют достаточный калибр для минимизации падения напряжения. Использование измерительных проводов, не влияющих на регулирование, означает, что вы должны использовать дистанционное измерение напряжения, поэтому вам потребуется пять проводов для двойного источника питания. За все годы, что я пользуюсь источниками питания, я буквально никогда не жалел, что у меня есть возможности дистанционного зондирования, потому что в большинстве случаев небольшое изменение напряжения не имеет значения.Другое дело, если вы выполняете особенно точные измерения, но в этом случае вам нужен источник питания, специально предназначенный для этой цели. DIY обычно не обеспечивает необходимой производительности без значительных усилий и затрат.

Крупные производители могут потратить сотни (возможно, тысячи) часов на разработку расходных материалов, которые могут быть классифицированы как действительно «лабораторные», и у немногих людей есть время, ресурсы или деньги, чтобы потратить их на несколько прототипов, чтобы получить окончательный дизайн.Например, небольшой просчет при проектировании нестандартного силового трансформатора будет означать, что придется построить новый. Это может добавить значительное финансовое бремя, если вы создаете единый источник питания для собственного использования.

Как и в статье, посвященной настольным блокам питания — купить или собрать?, здесь не ставится цель показать полную и/или протестированную и проверенную схему. Это набор идей, выбранных для демонстрации распространенных способов минимизации рассеивания энергии регулятора. Каждый из них был смоделирован (кроме версий с переключением режимов) и имеет свои преимущества и недостатки.Немалая проблема защиты регулятора, если напряжение установлено на максимальное значение, а измерительные выводы закорочены, не была решена с помощью какой-либо дополнительной схемы. Если регулятор имеет 3 клеммы (что маловероятно, учитывая напряжение и ток, предложенные во введении), он должен быть «автоматическим», но для дискретного регулятора необходимо рассмотреть некоторую форму мгновенного ограничения рассеяния.

Настольные источники питания

не являются тривиальными, и требования к защите становятся весьма обременительными для источника питания, который может обеспечивать высокое напряжение и силу тока.Поскольку сегодня для большинства (или, по крайней мере, очень многих) приложений требуется двойное питание, все удваивается. Я считаю, что источник питания, который может выдавать до ± 25 В при токе 2 А или около того, является разумным пределом для самодельного источника питания. Все, что больше, становится очень дорогим в строительстве, и его гораздо сложнее защитить от несчастных случаев или неправильного использования (намеренного или иного).

Многие схемы предварительного регулятора полагаются на отдельный «всегда включенный» источник питания для питания схемы управления (всегда включенный при включении источника питания, а не 24 часа в сутки, 7 дней в неделю).Хотя требуемый ток обычно довольно низок, это увеличивает общую сложность схемы и ухудшает ситуацию с двойным питанием. Кроме того, для цифровых счетчиков могут потребоваться отдельные плавающие источники питания, и, хотя они недороги, они также усложняют сборку и конечную стоимость. Некоторым людям все равно, и они просто хотят создать наилучшее предложение, которое соответствует их потребностям. Если это ваша цель, то выбирайте с умом и будьте готовы создать несколько прототипов, прежде чем вы получите все правильно.


Каталожные номера

Наиболее полезная ссылка показана ниже вместе со статьей ESP. Схема HP представляет собой передовую конструкцию (для своего времени) и использует переключение ответвлений для получения 0–50 В при выходном токе 0–10 А. В Сети есть бесчисленное множество схем, некоторые из которых являются прекрасными примерами того, что делает , а не , в то время как другие интересны (которые для некоторых должны быть в кавычках). В противном случае других ссылок немного, потому что имеющаяся информация была либо слишком сложной для рассмотрения, либо содержала проблемы, из-за которых ссылка была бы менее чем полезной.Ссылки на использование МОП-транзисторов в линейном режиме заслуживают внимания только ради интереса, поскольку многие люди не знают о возможных проблемах.

  1. Универсальный блок питания компактных размеров — Hewlett Packard Journal, июнь 1977 г.
  2. Настольные блоки питания — купить или собрать? (ESP)
  3. Руководство по импульсным источникам питания (ESP)
  4. Как и когда взрываются МОП-транзисторы / — Силовая электроника
  5. МОП-транзисторы, выдерживающие нагрузку при работе в линейном режиме — Силовая электроника (не очень полезно, так как отсутствуют все схемы)

Основной индекс Указатель статей
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, помимо прочего, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2019 г. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, будь то электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены в соответствии с Международные законы об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки при создании проекта. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Страница опубликована, защищено авторскими правами © Rod Elliott, февраль 2020 г.


SCR и импульсные выпрямители: перспективы технического обслуживания

Недавно мы рассмотрели три основных фактора, которые следует учитывать при покупке выпрямителя. Теперь давайте погрузимся немного глубже и прольем свет на распространенные споры в мире выпрямителей. Мы говорим, конечно, о выпрямителях SCR и SMPS. Как вы увидите, основные различия и сходства могут вас удивить.

Во-первых, давайте пробежимся по характеристикам этих двух классов выпрямителей.Выпрямитель с кремниевым управлением (SCR) — это полупроводниковый источник питания, который измеряет электроэнергию, открывая электрические «клапаны», работая вместе как команда для выпрямления электроэнергии. Чем дольше «вентиль» открыт, тем выше будет напряжение, выходящее из выпрямителя.

Выпрямители

SCR представляют собой источники питания постоянного тока переменного напряжения, представляющие собой низкочастотные системы с высокими пульсациями. Эти системы прочны и имеют долгую историю существования на рынке — у ряда наших клиентов системы работают 40 или 50 лет.Они стабильно регулируются и реагируют, несут большую мощность в больших медных обмотках, и их довольно легко устранить с помощью больших, легко идентифицируемых компонентов.

Импульсный источник питания (SMPS), по сравнению с ним, является относительным новичком в этом блоке. Режимы переключения — это электронный источник питания, в котором используется переключатель с переменного тока на постоянный, обратно на переменный, а затем снова на постоянный. Все это делается с высокой частотой, что позволяет уменьшить внутренние детали. В них используется высокое первичное напряжение, в то время как входные устройства на 480 В переменного тока обычно видят 700 В постоянного тока, коммутирующие напряжения внутри трансформатора.

Это делает отказ немного более разрушительным и жестоким из-за образования дыма. Благодаря меньшим размерам деталей, более плотным обмоткам, меньшей занимаемой площади и еще более малым допускам, эти прецизионные элементы оборудования обеспечивают хорошую эффективность использования пространства на ватт, современные компьютерные интерфейсы и интуитивно понятное управление.

 

Switchmodes существуют уже около 40 лет. Традиционно они использовались в небольших текущих приложениях, и только 10 лет назад были успешно развернуты крупномасштабные режимы переключения.Сегодня эта технология получила гораздо более широкое распространение, но, как быстро отмечает руководитель ремонтной службы Dynapower Ремингтон Шиффер, не развитие технологий привело к появлению режимов переключения.

«На промышленной платформе рост качества, точные производственные процессы привели к появлению современных режимов переключения и глобализации торговли», — утверждает он.

SMPS против SCR: основы

Перед тем, как более подробно остановиться на каждом типе выпрямителя, мы хотели бы развеять популярный миф относительно SMPS и SCR: Ни один тип блока не лучше, чем другой .И SMPS, и SCR одинаково хорошо работают в электронном регулировании, а технологии и методы производства позволили им работать на одном уровне производительности процесса. И SMPS, и SCR могут регулярно регулироваться до тысячных долей вольта и даже больше, между ними нет абсолютно нулевой разницы в их способности выдерживать воздействие агрессивных технологических химикатов .

Что многие люди не учитывают, так это ухудшение состояния оборудования из-за воздействия окружающей среды. По словам Шиффера, когда вы смотрите на общие затраты на ремонт в сочетании с химическим воздействием в течение всего срока службы выпрямителей SMPS и SCR, инвестиции в каждый тип находятся в пределах 1 процента друг от друга.Эта цифра основана на отзывах клиентов за последние несколько лет на американском рынке от 13 различных производителей выпрямителей.

Что касается объема ремонта, ремонт часто выполняется по одному и тому же принципу, будь то выпрямители SCR или выпрямители, используемые для сварки. «Когда вам нужно менять тиристор за 700 долларов один раз в 15 лет или вам нужно менять десять диодов по 70 долларов партиями по пять, два раза за 10 лет, стоимость оборудования одинакова при ремонте, независимо от того, что вы покупаете», — указывает Шиффер. вне.

«Что меняется, так это частота и рабочая сила, которая в нее вкладывается. В конечном счете, как SMPS, так и SCR выпрямители одинаково восприимчивы к окружающей среде и неправильному использованию с точки зрения затрат. Когда вы сравниваете системы в финансовом отношении, они почти идентичны по скорости деградации на доллар, чтобы исправить это», — заявляет Шиффер.

Итак, основные вопросы, которые вы должны задать себе при выборе выпрямителей SMPS или SCR:

  • Зачем тебе недвижимость?
  • На какое содержание у вас есть рабочая сила и время?
  • Воздействию каких химических веществ будут подвергаться выпрямители?
  • Какова гибкость с точки зрения возможности обслуживания и работы с вашим(и) выпрямителем(ями)?
  • Какова ваша конструкция и соответствует ли она требованиям окружающего производственного объекта?

SMPS против SCR: погружение глубже

По сути, блоки SMPS занимают меньше места, меньше потребляют ресурсов охлаждения и, как правило, в среднем выполняют весь диапазон операций с более высоким электрическим КПД, чем выпрямители SCR.Чем меньше напряжение на выпрямителе SCR, тем выше вероятность того, что машина не будет преобразовывать переменный ток в постоянный так же эффективно, как тот же номинальный конкурирующий режим переключения. Когда вы увеличиваете напряжение в выпрямителе SCR, больше шансов, что он будет работать более эффективно, чем , чем те же номинальные режимы переключения.

Кроме того, поскольку для соответствия обычной выходной силе тиристора требуется больше импульсных устройств, у вас теперь есть больше точек потенциального отказа, как показано в анализе Вейбулла, который представляет собой методологию, используемую для определения характеристик надежности на основе данных полевых или лабораторных испытаний.

Режимы переключения

работают на более высокой частоте, что обеспечивает более плотную конфигурацию и меньший вес, обеспечивая при этом ту же общую мощность, что и выпрямитель SCR. Эти меньшие компоненты, как правило, выходят из строя чаще из-за относительного размера при воздействии химии или влаги, чем более крупные компоненты SCR.

Но интересно, что скорость выхода из строя выпрямителей SCR и SMPS гораздо больше зависит от факторов окружающей среды, чем от того, как используется выпрямитель или от времени, в течение которого машина подвергается воздействию окружающей среды.На самом деле, 93 % ремонтов выпрямителей основаны на ненадлежащем использовании окружающей среды, а не на неправильном использовании оборудования, например, при поломке стойки, неправильных уставках или воздействии химических веществ.

Важность качественных шкафов выпрямителей

Настоящая ценность долгосрочного ухода за вашим оборудованием начинается с хорошего шкафа. Если вы можете контролировать, куда идет химия — если вы можете контролировать воздействие окружающей среды — при этом охлаждая оборудование, все в порядке. Например, как отмечает Шиффер, «шкаф NEMA 1 — это просто дверные панели, и при воздушном охлаждении он будет втягивать воздух отовсюду, что позволяет химическому составу проникать в оборудование со всех сторон.

При оценке любого типа выпрямителя важно понимать, что не все шкафы одинаковы. В идеале в вашем шкафу должны использоваться герметичные воздушные каналы, и окружающий воздух будет вытягиваться через специальный канал радиатора для охлаждения.

Если все компоненты устройства установлены на противоположной стороне этого радиатора, то оно не будет подвергаться воздействию наружного окружающего воздуха. В таком случае ваш выпрямитель будет продолжать работать до тех пор, пока радиатор будет барьером между компонентами выпрямителя и потенциально опасной окружающей средой.

«Вы выбираете радиатор в качестве жертвенного компонента вашего выпрямителя вместо реальных электрических компонентов. Он предназначен для защиты и контролируемого воздействия», — добавляет Шиффер.

Одна вещь, о которой клиенты должны знать, когда речь заходит об SMPS, — это кривая обучения, связанная с этими системами. Оборудование намного меньше и имеет более узкие пути дуги с более высоким потенциалом напряжения внутри. Вероятность поломки различна, и оборудование следует другому пути профилактического обслуживания, чтобы поддерживать его в рабочем состоянии.Это похоже на то, как техническое обслуживание вашего спортивного автомобиля отличается от технического обслуживания вашего верного дизельного пикапа.

«Люди не понимают, что это другой зверь, и если их представят в ложном свете при продаже выпрямителя, у них не будет ничего, кроме проблем в будущем», — предупреждает Шиффер.

Химия, недвижимость и ремонт

Важно спросить себя, какие химические вещества используются в вашем процессе. Какие экологические опасности есть на вашем предприятии? Например, если вы используете соляную, серную, азотную или фтористоводородную кислоты, которые относятся к семейству химических веществ, обычно используемых при кислотном травлении и подготовке поверхности к гальванике, покраске или нанесению покрытий, вам необходимо учитывать, что кислоты разрушают алюминий и медь.

 

Таким образом, если вы установите новый выпрямитель с воздушным охлаждением, радиатор и шина сожрутся через 6-8 месяцев. В этом случае лучше всего подойдет полностью герметичный выпрямитель NEMA 4X или IP56 с водяным охлаждением.

Детали

SCR большие, тяжелые и дорогие. Детали, используемые в выпрямителях SCR, требуют длительных сроков поставки и рыночных тенденций. Детали SMPS меньше, их легче хранить из-за их размера, но их также легче потерять. Как правило, проще иметь на полках запасные части для переключения режимов из-за их общей более низкой цены и стоимости материалов.

Если производитель вашего выпрямителя заставляет вас носить с собой целый модуль, а не только детали, необходимые для ремонта неисправного модуля, то эта тенденция может быть неверной.

«Это не имеет ничего общего с тем, что один лучше другого», — подтверждает Шиффер. «Это просто еще один инструмент, который следует учитывать в вашем арсенале».

Выпрямители

SMPS и SCR имеют очень разные требования к ресурсам. SCR более требовательны к ресурсам как с точки зрения занимаемой площади, так и с точки зрения недвижимости. Выпрямители SCR требуют прочных несущих платформ и широких монтажных пространств.Выпрямителям SCR с воздушным охлаждением требуется место для выхода принудительного воздушного охлаждения. Выпрямители SCR с водяным охлаждением требуют очистки сточных вод. Иногда производственная недвижимость становится дорогой в обслуживании.

«Единой точки доступа нет, поэтому вам нужно иметь возможность получить три разных угла для выполнения работ по техническому обслуживанию блока SCR. Если вы не можете войти в него, вы не сможете его починить, если он сломается», — утверждает Шиффер. Вам понадобится как минимум два фута вокруг устройства, чтобы у техника было достаточно места для выполнения проверок технического обслуживания и полного ремонта.

Планирование технического обслуживания очень важно при поиске нового или восстановленного SMPS или SCR. «Не покупайте новые, не задумываясь о техническом обслуживании», — говорит Шиффер. «В Dynapower мы понимаем, потому что мы являемся поставщиками услуг послепродажного обслуживания. Мы знаем, что некоторые другие продавцы избегают говорить о жизненном цикле оборудования, потому что это сложная тема. Мы учитываем потребности и стараемся обучать нашу клиентскую базу независимо от того, есть ли у вас наше оборудование или нет».

Dynapower SMPS и SCR выпрямители

В Dynapower блоки SCR и SMPS спроектированы таким образом, чтобы они были легко доступны и обслуживались при общей стоимости владения.Мы предлагаем обучающие курсы по ремонту выпрямителей, чтобы вы могли комфортно работать с каждой из топографий выпрямителей, предлагаемых на рынке.

«Для компонентов SCR наша документация и учет ведутся уже 40 лет и не имеют себе равных в отрасли», — заявляет Шиффер. «Большая часть нашего оборудования SCR предназначена для обслуживания без подъемников или кранов для общего ремонта и технического обслуживания».

Режимы переключения

Dynapower предлагают одни из лучших в отрасли долгосрочных характеристик.100 процентов силовой электроники могут быть заменены и заменены, и обученный технический специалист с выделенной ремонтной зоной может выполнить этот ремонт, не выходя из собственного помещения.

«С оборудованием нашего конкурента, когда оно будет готово, вам придется выбросить всю раму и пригодные для использования материалы», — иллюстрирует Шиффер. «Это не подлежит ремонту. Мы можем заменить внутренние компоненты в наших режимах переключения, и вы можете получить совершенно новую силовую электронику, не отказываясь от корпуса, интерфейса или элементов управления, что делает нас уникальными на рынке.Это качество, уникальное для оборудования Dynapower, которое экономит деньги наших клиентов каждый год, когда оно эксплуатируется».

 

 

Ошибка 404 — Страница не найдена

Страна COUNTRYAfghanistanÅland IslandsAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийский океан TerritoryBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCaribbean NetherlandsCayman IslandsChadChileChinaChristmas IslandCocos IslandsColombiaComorosCongo, Демократическая RepublicCook IslandsCosta RicaCroatiaCubaCuraçaoCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEast TimorEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland IslandsFaroe IslandsFijiFinlandFranceFrench GuianaFrench PolynesiaFrench Южный TerritoriesGabonGambiaGeorgiaGermanyGhanaGibraltarGreeceGreenlandGrenadaGuadeloupeGuamGuatemalaGuernseyGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIranIraqIrelandIsle из ManIsraelItalyIvory CoastJamaicaJapanJerseyJordan KazakhstanKenyaKiribatiKosovoKuwaitKyrgyzstanLaosLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacaoMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesiaMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfork IslandNorwayOmanPakistanPalauPalestinian TerritoryPanamaPapua Новый GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairn IslandPolandPortugalPuerto RicoQatarRepublic из CongoReunionRomaniaRussiaRwandaSaint HelenaSaint Киттс и NevisSaint LuciaSaint Пьер и MiquelonSaint Винсент и GrenadinesSamoaSan MarinoSao Томе и PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSint MaartenSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Грузии и Южные Сандвичевы IslandsSouth KoreaSouth SudanSpainSri LankaSudanSurinameSvalbard и Ян MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyriaTaiwanTajikistanTanzaniaThaila нд ТогоТокелауТонгаТринидад и ТобагоТунисТурцияТуркменистанОстрова Теркс и КайкосТувалуУгандаУкраинаОбъединенные Арабские ЭмиратыВеликобританияСоединенные ШтатыОтдаленные малые острова СШАУругвайУзбекистанВануатуВатиканВенесуэлаВьетнамВиргинские острова, Британские Виргинские острова, СШАЗападная СахараЙеменЗамбияЗимбабве

Самодельный инвертор — Схемы инвертора Принципиальные схемы: применение тиристора/тиристора

Тиристоры

Тиристоры также называются SCR, что означает S ilicon C с управлением R ectifiers

Большинство начинающих любителей электроники избегают использования тиристоров в их конструкции.Как и я, когда начинал новую жизнь, я избегал всего, что имеет отношение к Тиристору, Диаку, Триаку и их семействам из-за некоторых причинам, выходящим за рамки моих объяснений, но которые теперь, как я знаю многих вещи в схеме электроники, я назвал невежество или боязнь компонентов . Еще одним фактором, заставившим меня игнорировать использование этих полупроводников, как профессионалы и инженеры описывают свои операции, как превратить включить и выключить его. Они используют профессиональный жаргон и выше объяснения выше понимания новичка.Например, что я прочитанное о методах отключения для SCR оттолкнуло меня от них.

Говорят, что:

«После запуска   SCR , он остается включенным даже при удалении запускающего импульса. Эта способность SCR, который остается включенным даже при отключении тока затвора, называется запирание. Таким образом, SCR нельзя отключить, просто сняв вентиль. пульс.»

Еще говорят, что:

«Есть три способа выключения тринистора, а именно естественная коммутация, выключение обратным смещением и выключение затвора.



(a) Естественная коммутация

При снижении анодного тока ниже уровня удержания ток, SCR выключается. Однако следует отметить, что номинальный анод ток обычно больше, чем в 1000 раз превышает значение удержания. Поскольку анодное напряжение остается положительным по отношению к катоду при постоянном токе. цепи анодный ток можно уменьшить только размыканием линии переключатель S, повышающий полное сопротивление нагрузки R L или шунтирующий часть тока нагрузки по цепи, параллельной тринистору, т.е.е. короткое замыкание устройства.

(b) Отключение обратного смещения

Обратный анод к напряжение на катоде (катод положителен по отношению к аноду) будет имеют тенденцию прерывать анодный ток. Напряжение меняется каждую половину цикл в цепи переменного тока, чтобы SCR в линии был обратным смещал каждый отрицательный цикл и выключался. Это называется фаза коммутация или коммутация сети переменного тока.Для создания обратно смещенного напряжения через тринистор, который находится в линии цепи постоянного тока, конденсаторы могут быть использовал. Метод разряда конденсатора параллельно с SCR для выключение тринистора называется принудительной коммутацией.

В силовой электронике один Преимущество использования SCR в том, что они компактны. Аппаратура управления также компактен, если используются интегральные схемы. Также было попытка миниатюризации конденсаторов, используемых для принудительной коммутации и для фильтрация.Первое использование важно, потому что токи могут быть высокими. а тепловыделение имеет первостепенное значение при проектировании. Конденсаторы малых размеров в настоящее время достигаются за счет использования металлизированная полиэтиленовая пленка или полиэтиленовая пленка и алюминиевая фольга.


(c) Выключение ворот

В некоторых специально характеристики тиристоров таковы, что отрицательный ток затвора увеличивает ток удержания настолько, что он превышает ток нагрузки и устройство выключается.Текущие рейтинги в настоящее время ниже 10 А и этот тип далее рассматриваться не будет.»

Это лучший компонент, который я нашел очень полезным в качестве сильноточного зарядное устройство в моем самодельном инверторе. Я использую его, как он называется — SCR — Кремниевый управляемый выпрямитель!

Я использовал Mosfets в качестве переключателя в своих конструкциях зарядных устройств, но это стал для меня более дорогим и сложным, так как я узнал, как я мог используйте SCR! В конструкции SCR пара ИДЕНТИЧНЫХ МОДУЛЕЙ SCR служит в качестве сильноточный выпрямитель, а также служит переключателем сильного тока! какой вам нужно сделать, это построить себе схему управления, которая останавливает подача напряжения на затвор тринистора при снижении напряжения аккумуляторной батареи достигает предварительно установленного порога, обычно 13.От 80 В до 14,40 В

Как спроектировать это зарядное устройство, будет объяснено в этом блоге.

СЕМИКРОН СКХ 162/16 Э МОДУЛЬ ТИРИСТОРОВ, 160А, 1600В (Semikron)

См. рисунок ниже:

См. символ:

Semikron SKKH SEMIPACK 2 серии тиристорно-диодные. Они включают один диод и один тиристор встроены в один модуль и я люблю такие лучше всего из-за их жесткой природы.

Semikron SKKT серии SEMIPACK 2 тиристорно-диодные.Они двойные тиристор встроенный в один модуль и нужно поджечь два ЗАТВОРА для проводимость

Конфигурация двух модулей SCR, как в режиме выпрямления.

Хотя на картинке выше не настоящий зарядный бот, он предназначен только для покажите, как они сочетаются в дизайне. Требуется конденсатор с высокой утечкой для подключения к положительным и отрицательным клеммам для фильтра и стабильность.

Анализ мирового рынка силовых дискретных модулей и модулей до 2028 года

ДУБЛИН, 21 марта 2022 г. /PRNewswire/ — «Прогноз рынка силовых дискретных устройств и модулей до 2028 года – влияние COVID-19 и глобальный анализ – по типу (силовые дискретные и силовые модули), применению (промышленность, бытовая электроника, ИТ и Телекоммуникации, автомобилестроение и другие), материалы (Si, SiC и GaN) и размер пластин» добавлен в отчет ResearchAndMarkets.предложение com .

Ожидается, что мировой рынок дискретных блоков питания и модулей вырастет с 23 572,48 млн долларов в 2021 году до 36 716,68 млн долларов к 2028 году; по оценкам, он будет расти в среднем на 6,5% в течение 2021–2028 годов.

Система передачи электроэнергии постоянного тока высокого напряжения (HVDC) использует постоянный ток для передачи электроэнергии в отличие от других распространенных систем переменного тока. Система также известна как электрическая супермагистраль или электрическая супермагистраль.Модуль биполярного транзистора с изолированным затвором (IGBT) высокой мощности является одним из важнейших компонентов, необходимых для гибкой передачи энергии через систему передачи HVDC. Инфраструктура воздушной системы передачи электроэнергии HVDC может передавать больше энергии, чем система высокого напряжения переменного тока (HVAC). Силовые IGBT-модули на 3300 В, 1500 А используются в гибких проектах HVDC в Китае, и ожидается, что они прослужат от 30 до 40 лет.

В 2021 году компания Bharat Heavy Electricals Limited (BHEL) сыграла значительную роль в реализации линии сверхвысокого напряжения постоянного тока (UHVDC) +800 кВ, 6000 МВт между энергосистемой Южного региона (Пугалур, Тамил Наду) и Сетка Западного региона (Райгарх, Чхаттисгарх).В 2020 году правительство штата Махараштра в Индии обнародовало свои планы по строительству подземной сети электропередачи постоянного тока высокого напряжения (HVDC) мощностью 1 ГВт, инвестировав почти 1,08 миллиарда долларов США. Таким образом, ожидается, что растущие инвестиции в систему HVDC создадут прибыльные возможности для соответствующих силовых модулей в будущем.

Рынок дискретных и модулей питания сегментирован по типу, применению, материалу, размеру пластины и географическому положению.

В зависимости от типа рынок делится на силовые дискретные и силовые модули.В 2020 году сегмент силовых дискретных элементов составлял большую долю всего рынка. С точки зрения приложений рынок силовых дискретных элементов и модулей делится на промышленную, бытовую электронику, ИТ и телекоммуникации, автомобильную промышленность и другие. В 2020 году на сегмент бытовой электроники приходилась значительная доля рынка. В зависимости от материала рынок делится на Si, SiC и GaN. В 2020 году сегмент кремния представлял большую долю всего рынка. В зависимости от размера пластин рынок делится на до 200 мм и 300 мм.сегмент до 200 мм представлял большую долю общего рынка в 2020 году. Географически рынок широко сегментирован на Северную Америку, Европу, Азиатско-Тихоокеанский регион (APAC), Ближний Восток и Африку (MEA) и Южную Америку (SAM) . В 2020 году значительная доля на мировом рынке приходилась на Азиатско-Тихоокеанский регион (APAC).

В 2020 году воздействие COVID-19 отличалось от страны к стране в Европейском регионе. В регионе основными странами, пострадавшими от пандемии COVID-19, были Германия, Франция, Италия, Великобритания и Россия.Из-за растущего числа зарегистрированных случаев некоторым из этих стран пришлось ввести строгие и более длительные ограничения, а также социальную изоляцию в 2020 году. Блокировка повлияла на продажи автомобильной электроники и вызвала сбои в цепочке создания стоимости.

Тем не менее, согласно ряду маркетинговых исследований, из-за пандемии COVID-19 европейский рынок дискретных и модульных силовых модулей положительно пострадал. Однако нехватка квалифицированной рабочей силы еще больше повлияла на рост рынка в европейском секторе силовой электроники из-за государственного регулирования в крупных странах, таких как Германия, Великобритания и Франция.

Основные игроки, работающие на мировом рынке дискретных источников питания и модулей, включают INFINEON TECHNOLOGIES AG; Мицубиси Электрик Корпорейшн; Корпорация Тошиба; ON Semiconductor Corporation; СТМикроэлектроника; Полупроводники NXP; Корпорация Электроники Ренесас; Техас Инструментс Инкорпорейтед; РОХМ КО., ЛТД.; и Semtech Corporation.

Причины купить

  • Экономьте и сокращайте время проведения исследований начального уровня, определяя рост, размер, ведущих игроков и сегменты на мировом рынке пластика для топлива
  • Выделяет ключевые бизнес-приоритеты, чтобы помочь компаниям перестроить свои бизнес-стратегии
  • Основные выводы и рекомендации освещают важнейшие прогрессивные отраслевые тенденции на мировом рынке использования пластика в качестве топлива, что позволяет участникам цепочки создания стоимости разрабатывать эффективные долгосрочные стратегии
  • Разработка/модификация планов расширения бизнеса с использованием предложений существенного роста на развитых и развивающихся рынках
  • Тщательно изучить тенденции и перспективы мирового рынка в сочетании с факторами, влияющими на рынок, а также теми, которые ему мешают
  • Улучшить процесс принятия решений за счет понимания стратегий, лежащих в основе коммерческого интереса в отношении клиентских продуктов, сегментации, ценообразования и распространения

Ключевые темы:

1.ВВЕДЕНИЕ

2. Ключевые вынос

4. Power Discrete и модули Рынок Ландшафт
4.1 Обзор рынка
4.2 Анализ вредителей
4.2.1 Северная Америка — Pest Analysis
4.2. 2 Европа – анализ вредителей
4.2.3 Азиатско-Тихоокеанский регион – анализ вредителей
4.2.4 Ближний Восток и Африка – анализ вредителей
4.2.5 Южная Америка – анализ вредителей
4.3 Экосистемный анализ
4.4 Экспертное мнение
4.1 Рыночные факторы
4.1.1 Растущий спрос на силовые модули в медицинской, оборонной и аэрокосмической отраслях
4.1.2 Растущий спрос на силовые устройства на основе карбида кремния
4.2 Рыночные ограничения
4.2.1 Ограниченная доступность нитрида галлия (GaN)
4.3 Рыночные возможности
4.3.1 Увеличение инвестиций в энергосистемы постоянного тока
4.4 Будущие тенденции
4.4.1 Рост использования интеллектуальных силовых модулей
4.5 Анализ влияния драйверов и ограничений

5. Рынок силовых дискретных модулей и модулей — глобальный анализ 50077 .1 Глобальный обзор рынка Power Discrete и модулей
5.2 Рынок Power Discrete и модулей — глобальный доход и прогноз до 2028 года (млн долларов США)
5.3 Позиционирование на рынке — пять ключевых игроков

6. Анализ рынка Power Discrete и модулей — по типам
6.1 Обзор
6.2 Рынок силовых дискретных модулей и модулей по типам (2020 и 2028 гг.)
6.3.3 Рынок тиристоров
6.3.3.1 Обзор
6.3.3.2 Тиристоры: рынок силовых дискретных устройств и модулей – выручка и прогноз до 2028 г. (млн долл. США)
6.3.4 Рынок выпрямителей
6.3.4.1 Обзор
6.3.4.2 Выпрямители: силовые дискретные и Рынок модулей – выручка и прогноз до 2028 г. (млн долл. США)
6.3.5 Рынок IGBT
6.3.5.1 Обзор
6.3.5.2 IGBT: рынок силовых дискретных модулей и модулей – выручка и прогноз до 2028 г. (млн долл. США)
6.3.6 Рынок МОП-транзисторов
6.3.6.1 Обзор
6.3.6.2 MOSFET: Рынок силовых дискретных устройств и модулей — выручка и прогноз до 2028 г. (млн долл. США)
6.3.7 Прочие рынки
6.3.7.1 Обзор
6.3.7.2 Прочее: рынок силовых дискретных устройств и модулей — выручка и прогноз до 2028 г. ( млн. долл. США)
6.4 Силовой модуль
6.4.1 Обзор
6.4.2 Силовой модуль: рынок силовых дискретных модулей и модулей – выручка и прогноз до 2028 г. (млн. долларов США)

7. Анализ рынка силовых дискретных модулей и модулей – по приложениям
7.1 Обзор
7.2 Рынок силовых дискретных устройств и модулей по приложениям (2020 и 2028 годы)
7.3 Промышленность
7.3.1 Обзор
7.3.2 Промышленность: рынок силовых дискретных устройств и модулей — выручка и прогноз до 2028 года (млн долларов США)
7.4 Бытовая электроника
7.4 .1 Обзор
7.4.2 Бытовая электроника: рынок силовых дискретных устройств и модулей – выручка и прогноз до 2028 г. (млн долларов США)
7.5 ИТ и телекоммуникации
7.5.1 Обзор
7.5.2 ИТ и телекоммуникации: рынок силовых дискретных устройств и модулей – Выручка и прогноз до 2028 года (млн долларов США)
7.6 Автомобильная промышленность
7.6.1 Обзор
7.6.2 Автомобильная промышленность: рынок силовых дискретных устройств и модулей – выручка и прогноз до 2028 г. (млн долларов США)
7.7 Прочее
7.7.1 Обзор
7.7.2 Прочее: рынок силовых дискретных устройств и модулей – выручка и прогноз до 2028 года (млн долларов США)

8. Рынок силовых дискретных устройств и модулей по материалам
8.1 Обзор
8.2 Рынок силовых дискретных устройств и модулей по материалам (2020 и 2028 годы)
8.3 Si
8.3.1 Обзор
7 8.3.2 Si: Рынок силовых дискретных устройств и модулей — выручка и прогноз до 2028 года (млн долларов США)
8.4 SiC
8.4.1 Обзор
8.4.2 SiC: рынок силовых дискретных устройств и модулей – выручка и прогноз до 2028 г. (млн долларов США)
8.5 GaN
8.5.1 обзор
8.5.2 GaN: рынок силовых дискретных устройств и модулей – выручка и прогноз до 2028 г. (млн долл. США)

9. Рынок силовых дискретных устройств и модулей – по размеру пластины
9.1 Обзор
9.2 Рынок силовых дискретных устройств и модулей по размеру пластины (2020 и 2028 годы)
9,3 До 200 мм 9,3077 9,3077 .1 Обзор
9.3.2 До 200 мм: рынок силовых дискретных устройств и модулей – выручка и прогноз до 2028 г. (млн долларов США)
9.4 мм
9.4.1 Обзор
9.4.2 мм: Рынок силовых дискретных устройств и модулей – выручка и прогноз до 2028 г. (млн долларов США)

10. Рынок силовых дискретных устройств и модулей – географический анализ

11. Силовые дискретные устройства и рынок модулей – Анализ воздействия COVID-19
11.1 Северная Америка: Оценка воздействия пандемии COVID-19
11.2 Европа: Оценка воздействия пандемии COVID-19
11.3 Азиатско-Тихоокеанский регион: Оценка воздействия пандемии COVID-19
11.4 Ближний Восток и Африка: Оценка воздействия пандемии COVID-19
11.5 SAM воздействие на оценку COVID-19 пандемии

12. Промышленность Ландшафт 12. Промышленность
12.1 Обзор

12.1 Обзор
12.2 Рыночная инициатива
12.3 Новый продукт

13. Профили компании
13.1 Infineon Technologies AG
13.1.1 ключевых фактов
13.1. .2 Описание бизнеса
13.1.3 Продукты и услуги
13.1.4 Финансовый обзор
13.1.5 SWOT-анализ
13.1.6 Основные разработки
13.2 Mitsubishi Electric Corporation
13.2.1 Основные факты
13.2.2 Описание бизнеса
13.2.3 Продукты и услуги
13.2.4 Финансовый обзор
13.2.5 SWOT-анализ
13.2.6 Ключевые разработки
13.3 Корпорация Toshiba
13.3.1 Основные факты
13.3.2 Описание бизнеса
Продукты и Услуги
13.3.4 Финансовый обзор
13.3.5 SWOT-анализ
13.3.6 Основные разработки
13.4 ON Semiconductor Corporation
13.4.1 Основные факты
13.4.2 Описание бизнеса
13.4.3 Продукты и услуги
13.4.4 Финансовый обзор
13.4.5 SWOT-анализ
13.4.6 Основные разработки
13.5 STMicroelectronics NV
13.5.1 Основные факты
13.5.2 Описание бизнеса
13.5.3 Продукты и услуги
13.5.4 Финансовый обзор
13.5.4 SWOT-анализ
13.5.1 Основные факты

13.5.6 Основные разработки
13.6 NXP Semiconductors
13.6.1 Основные факты
13.6.2 Описание деятельности
13.6.3 Продукты и услуги
13.6.4 Финансовый обзор
13.6.5 SWOT-анализ
13.6.00 Основные разработки
13.6.07 Renesas Electronics Corporation
13.7.1 Основные факты
13.7.2 Описание бизнеса
13.7.3 Продукты и услуги
13.7.4 Финансовый обзор
13.7.5 SWOT-анализ
13.7.6 Ключевые разработки
13.8 Texas Instruments Incorporated
13.7.6 Ключевые факты
13.8.2 Описание бизнеса
13.8.3 Продукты и услуги
13.8.4 Финансовый обзор
13.8.5 SWOT-анализ
13.8.6 Ключевые разработки
13.9 ROHM CO., LTD.
13.9.1 Ключевые факты
13.9.2 Описание бизнеса
13.9.3 Продукты и услуги
13.9.4 Финансовый обзор
13.9.5 SWOT-анализ
13.9.6 Основные разработки
13.10 Semtech Corporation
13.10.1 Ключевые факты
13.10.2 Описание бизнеса
13.10.3 Финансовые продукты и услуги
. 4 Обзор
13.10.5 SWOT-анализ
13.10.6 Основные разработки

14. Приложение

Для получения дополнительной информации об этом отчете посетите https://www.researchandmarkets.com/r/690zcf

Контакт для СМИ:

Research and Markets
Laura Wood, Senior Manager
[email protected]

Для E.В рабочее время ST: +1-917-300-0470
Для США/Канады: бесплатный звонок: +1-800-526-8630
В рабочее время: GMT: +353-1-416-8900

Факс: 646-607 -1907
Факс (за пределами США): +353-1-481-1716

ИСТОЧНИК Исследования и рынки

.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.