Enkle Triac-fasekontrollkretser utforsket

Prøv Instrumentet Vårt For Å Eliminere Problemer





I en triac-fasekontrollkrets utløses triacen bare PÅ for spesifikke deler av vekselstrøms-halv-syklusene, noe som får lasten til å fungere bare i den perioden av vekselstrømsbølgen. Dette resulterer i en kontrollert kraftforsyning til lasten.

Triacs er populært brukt som en solid state erstatning av relé for å bytte høy effekt AC-belastning. Imidlertid er det en annen veldig nyttig funksjon av triacs som gjør at de kan brukes som strømkontroller for å kontrollere en gitt belastning på ønsket spesifikk effektnivå.



Dette er i utgangspunktet implementert gjennom et par metoder: Fasekontroll og nullspenningsbytte.

Fasestyringsapplikasjon er vanligvis egnet for belastninger som lysdimmere, elektriske motorer, spennings- og strømreguleringsteknikker.



Nullspenningsbytte er mer hensiktsmessig for restive belastninger som glødelamper, varmeovner, loddejern, geysirer etc. Selv om disse også kan styres gjennom fasestyringsmetode.

Hvordan Triac Phase Control fungerer

En Triac kan utløses til aktivering over en hvilken som helst del av en påført vekselstrøm, og den vil fortsette å være i ledende modus helt til vekselstrømshalvingen har nådd null krysslinjen.

Det betyr at når en triac utløses ved starten av hver vekselstrøm-halvsyklus, vil Triac i hovedsak slå seg på akkurat som en PÅ / AV-bryter, slått på.

Anta imidlertid at hvis dette utløsersignalet brukes et sted midtveis i vekselstrømsbølgeformen, ville Triac få lov til å lede bare i den gjenværende perioden av den halvsyklusen.

Og fordi den Triac aktiveres i bare halve perioden, kutter den proporsjonalt ned kraften som tilføres lasten, med omtrent 50% (fig. 1).

Dermed kunne mengden kraft til lasten styres på et hvilket som helst ønsket nivå, bare ved å variere triac-utløsepunktet på vekselstrømsfasebølgeformen. Slik fungerer fasekontroll ved hjelp av en triac.

Light Dimmer Application

TIL standard lysdimmerkrets er vist i fig. 2 nedenfor. I løpet av hver vekselstrømshalvsyklus blir kondensatoren på 0,1 µf ladet (gjennom motstanden til kontrollpotensiometeret) til et spenningsnivå på 30-32 er nådd over pinouts.

Rundt dette nivået blir utløserdioden (diac) tvunget til å skyte, noe som får spenningen til å passere avtrekkeren til triac-porten.

TIL neonlampe kan også være ansatt i stedet for a diakon for samme svar. Tiden som brukes av 0,1 µf kondensator for å lade opp til terskelen til diac er avhengig av motstandsinnstillingen til kontrollpotensiometeret.

Anta nå at hvis potensiometer er justert til null motstand, vil føre til at kondensatoren lades øyeblikkelig til diacens avfyringsnivå, noe som igjen vil føre til at de går i ledning i stort sett hele vekselstrømssyklusen.

På den annen side, når potensiometeret justeres til det, kan maksimal motstandsverdi føre til kondensator å lade til avfyringsnivået bare til halvsyklusen nesten har nådd sitt sluttpunkt. Dette vil tillate

Triac skal bare gjennomføres i veldig kort tid mens vekselstrømsbølgeformen beveger seg over slutten av halvsyklusen.

Selv om dimmerkretsen som er vist ovenfor, er enkel og billig å konstruere inkluderer en betydelig begrensning - det tillater ikke jevn kontroll av kraften på lasten fra null til maksimum.

Når vi roterer potensiometeret, kan vi oppleve at belastningsstrømmen stiger ganske brått fra null til noen høyere nivåer, hvorfra denne først da kunne fungere jevnt i høyere eller lavere nivåer.

Hvis vekselstrømforsyningen blir kort avbrutt og lampens belysning går under dette hoppnivået (hysterese), forblir lampen slått av selv etter at strømmen er endelig gjenopprettet.

Hvordan redusere hysterese

Dette hystereseeffekt kunne senkes vesentlig ved å implementere designet som vist i kretsen i fig. 3 nedenfor.

Korrigering: Vennligst bytt ut 100 uF med 100 uH for RFI-spolen

Denne kretsen fungerer bra som en lysdimmer til husholdningen . Alle deler kan monteres på baksiden av et veggbryterkort, og i tilfelle belastningen tilfeldigvis er under 200 watt, kan Triac fungere uten å være avhengig av kjøleribben.

Praktisk talt 100% fravær av hysterese er nødvendig for lysdimmere som brukes i orkesterforestillinger og teatre, for å muliggjøre jevn belysningskontroll av lampene. Denne funksjonen kan oppnås ved å arbeide med kretsen avslørt i figur 4 nedenfor.

Korrigering: Vennligst bytt ut 100 uF med 100 uH for RFI-spolen

Velge Triac Power

Glødelamper trekker utrolig stor strøm i løpet av perioden filamentet når driftstemperaturen. Dette slå PÅ overspenningen strøm kan overgå den nominelle strømmen til triac med rundt 10 til 12 ganger.

Heldigvis klarer husholdningspærer å nå sin driftstemperatur på bare noen få vekselstrømssykluser, og denne korte perioden med høy strøm absorberes lett av Triac uten problemer.

Imidlertid kan det hende at situasjonen ikke er den samme for teaterbelysningsscenarier, der større lyspærer krever mye lengre tid å oppnå arbeidstemperatur. For slike applikasjoner må Triac vurderes til minst 5 ganger den typiske maksimale belastningen.

Spenningssvingninger i Triac-fasekontrollkretser

Hver av triac-fasekontrollkretsene som er vist hittil, er alle spenningsavhengige - det vil si at deres utgangsspenning varierer som svar på endringene i inngangsforsyningsspenningen. Denne avhengigheten av spenning kan elimineres ved å bruke en zener-diode som er i stand til å stabilisere og holde spenningen over tidskondensatoren konstant (fig. 4).

Dette oppsettet hjelper til med å opprettholde praktisk talt en konstant utgang uavhengig av signifikante variasjoner i strømnettet. Det finnes regelmessig i fotografiske og andre applikasjoner der et svært stabilt og fast lysnivå blir viktig.

Lysstoffrørkontroll

Med henvisning til alle fasekontrollkretsene som er forklart så langt, kan glødelampe manipuleres uten ytterligere endringer i det eksisterende hjemmelyssystemet.

Dimmende lysrør kan også være mulig gjennom denne typen triac-fasekontroll. Når den ytre temperaturen på halogenlampen faller under 2500 grader C, blir den regenererende halogensyklusen ikke i drift.

Dette kan føre til at glødetråden Wolfram avsettes over veggen på lampen, reduserer glødetrådens levetid og også begrenser overføringen av belysning gjennom glasset. En justering som ofte brukes sammen med noen av kretsene som er gjennomgått ovenfor, er vist i figur 5

Dette oppsettet slår på lampene når mørket setter inn, og slår dem av igjen ved daggry. Det er nødvendig for fotocellen å se det omgivende lyset, men være beskyttet mot lampen som blir kontrollert.

Motorhastighetskontroll

Triac fase-kontroll lar deg også justere hastigheten på elektriske motorer . Den generelle typen serie-såret motor kunne styres gjennom kretser som de som ble brukt for lysdemping.

For å garantere pålitelig kommutering må imidlertid kondensator og seriemotstand kobles parallelt over Triac (figur 6).

Gjennom dette oppsettet kan motorhastigheten variere som respons på endringer i belastning og forsyningsspenning,

Imidlertid, for applikasjoner som ikke er kritiske (for eksempel viftehastighetskontroll), der belastningen er løst med en gitt hastighet, vil ikke kretsen kreve noen endringer.

Motorhastigheten som vanligvis, når den er forhåndsprogrammert, holdes konstant, selv med endringer i lastforholdene, ser ut til å være en nyttig egenskap for elektroverktøy, laboratorieomrører, urmakeres dreiebenk, potterhjul osv. , er en SCR vanligvis inkludert i en halvbølge-ordning (fig. 7).

Kretsen fungerer ganske bra i en begrenset periode motorhastighetsområde Selv om det kan være sårbart for lavhastighets 'hikke', og halvbølge-arbeidsregelen hemmer stabilisert drift veldig over 50% hastighetsområde. En lastfølende fasekontrollkrets der en Triac leverer fullstendig null til maksimal kontroll, vises i figur 8.

Styring av induksjonsmotorhastighet

Induksjonsmotorer hastigheten kan også kontrolleres ved hjelp av Triacs, selv om du kan komme over noen vanskeligheter, spesielt hvis motorer med delt fase eller kondensator er involvert. Normalt kan induksjonsmotorer styres mellom full og halv hastighet, gitt at disse ikke er 100% lastet.

Motortemperaturen kan brukes som en ganske pålitelig referanse. Temperaturen skal aldri gå utover produsentens spesifikasjoner, i noen hastighet.

Nok en gang kan den forbedrede lysdimmerkretsen som er angitt i fig. 6 ovenfor, påføres, men belastningen må være koblet til på et alternativt sted som avslørt i de stiplede linjene.

Varierende transformatorspenning gjennom fasekontroll

Kretsoppsettet som er forklart ovenfor, kan også brukes til å regulere spenningen i primersidevindingen til en transformator og derved oppnå en sekundær utgang med variabel hastighet.

Denne designen ble brukt i forskjellige mikroskoplampekontrollere. Et variabelt nullsett er gitt ved å endre 47K-motstanden med et 100k potensiometer.

Kontroll av varmelaster

De forskjellige Triac-fasekontrollkretsene som er diskutert til nå, kan brukes til å styre belastningsapplikasjoner for varmer, selv om belastningstemperaturen som styres kan endres med variasjoner i inngangsstrømmen og omgivelsestemperaturen. En krets som kompenserer for slike varierende parametere er vist i fig. 10.

Hypotetisk kan denne kretsen holde temperaturen stabilisert til innenfor 1% av det forhåndsbestemte punktet, uavhengig av vekselstrømsspenningsendringer på +/- 10%. Nøyaktig total ytelse kan bestemmes av strukturen og utformingen av systemet der kontrolleren brukes.

Denne kretsen gir en relativ kontroll, noe som betyr at total effekt blir gitt til varmebelastningen når belastningen begynner å varme seg opp, og deretter senkes effekten ved et mål som er proporsjonalt med forskjellen mellom den faktiske temperaturen på lasten og den tiltenkte lastetemperaturen.

Det proporsjonale området varierer gjennom en 'gain' -kontroll. Kretsen er rett og slett effektiv, men den inkluderer en betydelig ulempe som begrenser bruken til i utgangspunktet lettere belastninger. Dette problemet gjelder utslipp av kraftig radioforstyrrelser på grunn av triac-fasehakking.

Radiofrekvensinterferens i fasekontrollsystemer

Alle triac-fasekontrollenheter gir store mengder RF-forstyrrelser (radiofrekvensinterferens eller RFI). Dette skjer fundamentalt ved lavere og moderate frekvenser.

Radiofrekvensutslipp tas kraftig opp av alle nærliggende mellombølgeradioer og til og med av lydutstyr og forsterkere, og genererer en irriterende høy ringelyd.

Denne RFI kan også påvirke forskningslaboratoriumsutstyr, spesielt pH-målere, noe som resulterer i uforutsigbar funksjon av datamaskiner og andre lignende følsomme elektroniske enheter.

Et mulig middel for å redusere RFI er å legge til en RF-induktor i serie med kraftledningen (indikert som L1 i kretsene). En passende dimensjonert choke kan bygges ved å vikle 40 til 50 omdreininger av superemalert kobbertråd over en liten ferrittstang eller en hvilken som helst ferrittkjerne.

Dette kan innføre en induktans på ca. 100 uH undertrykker RFI-svingningene i stor grad. For økt undertrykkelse kan det være viktig å maksimere antall svinger så høyt som det er mulig, eller induktanser opp til 5 H.

Ulempen med RF-choke

Fallet av denne typen RF-spiralbasert triac-fasekontrollkrets er at lasteffekten må vurderes i henhold til choke wire tykkelsen. For lasten er ment å være i kilowatt-området, så må RF-choke-ledningen være tykk nok til at spolens størrelse øker betydelig og klumpete.

RF-støyen er proporsjonal med belastningseffekten, slik at høyere belastninger kan føre til høyere RF-utslipp som krever mer forbedret undertrykkelseskrets.

Dette problemet er kanskje ikke så alvorlig for induktive belastninger som elektriske motorer, siden selve lastviklingen demper RFI i slike tilfeller. Triac Phase control er også involvert i et ekstra problem - det er lasteffektfaktoren.

Lasteffektfaktoren kan påvirkes negativt og er et problem som strømforsyningsregulatorer ser ganske alvorlig på.




Forrige: LM10 Op Amp Application Circuits - Fungerer med 1,1 V Neste: Sine-Cosine Waveform Generator Circuit