経済的なトライアック制御。スキーム、説明

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経済的なトライアック制御。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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中でも最も急務となっているのが、トライアック制御電流の平均値の低減です。著者は、この問題を解決するための非常に興味深いアプローチを提供しています。

並列に背中合わせに接続された 2 つのサイリスタの代わりにトライアックを使用することは、特にデバイスのサイズとコストを削減できるため、多くの場合、より正当化されます。ただし、トライアックは比較的大きな制御電流を必要とするため、過剰電圧を吸収するバラスト要素を介してネットワークから直接電力供給される単純なトランスレスデバイスでの使用はある程度制限されます。既知の変圧器のない家庭用オートメーション装置では、トライアック電流を低減するためにオプトサイリスタまたはリレー中間要素が使用されている。

トライアックのパルス制御により、平均開放電流を大幅に低減できます。同様の解決策が [1] で検討されており、主電源電圧の各半サイクルの開始時に開放パルスを生成する制御ユニットが説明されています。このデバイスは、能動負荷と併用すると正常に動作しますが、能動誘導負荷 (電気モーターまたは変圧器の巻線) を使用すると、主電源電圧と電源間の位相ずれにより動作が不十分になり、場合によっては動作不能になります。負荷回路内の電流、および負荷電流の増加速度の制限 (低負荷効果) によるものです。

この問題は、デバイスを主電源電圧ではなく負荷電流の一時停止と同期させると解決できます。また、トライアック自体を負荷電流センサーとして使用すると便利です。肝心なのは、トライアックの主端子 1 と 2 の間に低電圧があるとき、つまり開いているとき、電流が流れ、これらの端子間に正または負の電圧がある場合、一定の開度よりも大きくなります。電圧が上がったら閉まります。したがって、同期電圧はトライアックの端子 1 と端子 2 の間にある必要があります。同時に、「少なくない」原理に従って開放電流を生成する従来の制御ユニットとは対照的に、トライアックの電圧を監視することで、トライアックが開放した後に自動的に停止するため、平均制御電流を大幅に削減できます。

図では、図 1 は、説明した方法を実装するトライアック制御ユニットの簡略図を示しています。 [1] で説明されている回路に従って、トランジスタ VT3 ～ VT1 と抵抗 R4、R5、R2 で組み立てられたトライアックステータスセンサーは、トライアック VS1 が開いている場合に高出力レベルを生成します。

経済的なトライアック制御

閉じたトライアックの端子 1 と 2 の間の電圧が 12 V を超えるとすぐに、この電圧の極性に応じて、トランジスタ VT3 または VT1、VT2 のいずれかが開きます。どちらの場合も、トランジスタ VT4 が開き、開放電流がそのトランジスタ、抵抗器 R6、およびトライアックの制御電極を流れます。この電流の値 (約 0,15 A) によって、抵抗 R6 の抵抗値が決まります。

トライアックが開くとすぐに、その電圧は 1 ... 1,5 V に低下し、すべてのトランジスタが閉じて、トライアックを開く電流が停止します。トライアックを流れる電流が保持電流制限に達しない場合 (誘導性負荷や小さな能動負荷の場合など)、トライアックは閉じ、トライアックが確実に開くまでプロセスが繰り返されます。

能動負荷の場合、通常は 0,3 つの開路パルスで十分ですが、能動誘導負荷の場合は、複数の開路パルスが必要になる場合があります。さらに、アクティブ負荷の場合、デバイスは約 3 mA の電流を消費し、誘導成分が存在する場合は最大 XNUMX mA の電流を消費します。上記のことから、制御ユニットは負荷の種類に適応し、トライアックを開くのに厳密に十分な電流を生成することがわかります。

図では、図 2 にトライアック制御ユニットの具体的な図を示します。ノードには、RH 負荷と同様に、AC 主電源から直接電力が供給されます。主電源電圧はダイオード VD5、VD6 の半波整流器を整流し、ツェナーダイオード VD15 を 4 V に安定させます。過剰な主電源電圧はコンデンサ C3 によって消去されます。

経済的なトライアック制御

抵抗器 R12 は、デバイスがオンになったときに整流ダイオードを流れるパルス電流を制限し、デバイスがオフになった後、抵抗器 R11 はコンデンサ C3 を放電します。コンデンサ C1 は、整流された電圧のリップルを平滑化します。

端子 A と D から取り出された 15 V の安定化電圧も、デバイス全体の目的を決定する機能ユニットに電力を供給します。機能ユニットの消費電流は、能動負荷の場合は 7 mA 以下、cosφ>5 の能動誘導負荷の場合は 0,7 mA 以下でなければなりません。

トライアック VS1 の制御回路は、コンデンサ C2、抵抗 R10、トランジスタ VT5 で構成されます。このコンデンサに蓄積された電圧は、抵抗R1とトランジスタVT10を介してトライアックVS5の制御電極に印加されます。抵抗は開放電流を 0,15 A に制限します。

開放パルス間の休止中に、コンデンサ C2 は安定した電圧から抵抗 R9 を介して充電されます。同時に、この抵抗はコンデンサ C1 とともに、トライアック制御回路から機能ユニットおよび制御ユニットの電源回路へのインパルスノイズの通過を許可しない RC フィルタを形成します。

トランジスタ VT5 は、トランジスタ VT2 とダイオード VD1 ～ VD3 に組み込まれた論理要素 ZILI ～ NOT によって制御されます。ロジックエレメントの出力で制御が有効になるハイレベルは、まず機能ノードからのローレベルが制御ノードのピン B に到達し、次にトライアック VS1 の電圧が 12 V に到達し、そして第三にコンデンサが到達したときになります。 C2 は、トライアックを開くのに十分な電圧 10 V に充電されます。

トライアックの電圧は、トランジスタ VT3、VT4、VT6 と抵抗器 R6、R8、R13、R14 に組み込まれた状態センサーによって監視されます。その動作については上記で説明しています。機能ノードの出力から、アクティブローレベル信号がピン B に供給され、次に後述する位相制御ノードの入力、および ZILI - NOT 論理要素の入力の XNUMX つに供給されます。

コンデンサ C2 の電圧は、トランジスタ VT1 と抵抗 R3 ～ R5 で組み立てられたユニットによって監視されます。コンデンサ C2 が 10 V の電圧に充電されると、トランジスタ VT1 のコレクタからの低アクティブレベルが ZILI - NOT 要素の入力の XNUMX つに供給されます。

完全なデバイス (熱安定器、調光器など) を前述のトライアック制御ユニットに接続するには、デバイスの指定された機能を決定する 1 つまたは別の機能ユニットを接続する必要があります。

図では、図 3 は、説明したトライアック制御デバイスに基づいて、保育器用の 1 ポジション熱安定装置を構築できる機能ユニットの図を示しています。温度センサーはユニジャンクショントランジスタ VTXNUMX です。このモードでこのトランジスタを動作させた長期の経験により、感度と時間的安定性が良好であり、この役割に完全に適していることがわかりました。

経済的なトライアック制御

トランジスタ VT1 のベース間抵抗は、スイッチ SA1 の位置に応じて、抵抗 R3 ～ R4 と同調抵抗 R5 または R1 で構成される測定ブリッジのアームに含まれます。ブリッジの出力電圧は、オペアンプ DA1 に組み込まれたコンパレータの入力に供給されます。抵抗 R6 は、約 ±0,25°C の温度「ヒステリシス」を提供します。

異なる文字インデックスの KT117 トランジスタを使用する場合は、まず抵抗 R3 を選択してブリッジのバランスを大まかに調整し、次に +4 °C の温度で抵抗 R40 を使用し、+5 °C の抵抗 R38 を使用して正確にブリッジのバランスを調整する必要があります。測定ブリッジとオペアンプは、VD1R7 パラメトリックスタビライザーによって駆動されます。

トライアックの位相制御を実装できる機能ユニットのスキームを図4に示します。四。

経済的なトライアック制御

デバイスの動作原理は、制御ノード (ピン B) から同期信号を除去し、調整可能な遅延でそれを論理要素 3OR - NOT ノードの入力の XNUMX つ (ピン B) に送信することに基づいています。調整可能な遅延は、XNUMX つのインバーターに組み立てられたデバイスによって形成されます。

インバータ DD1.1 は、ダイオード VD1 と抵抗 R1 で構成される直列回路を介して、トライアックに電圧がない間 (つまり、トライアックが開いているとき)、コンデンサ C1 を放電状態に保ちます。 12 V の電圧がトライアックに現れる瞬間、素子 DD1.1 の高い負のレベルがダイオード VD1 を閉じ、抵抗 R1、R2 を通じてコンデンサ C3 の充電が始まります。

コンデンサ C1 の電圧が、インバータ DD1.3、DD1.4 および抵抗 R4、R5 で構成されるシュミットトリガのトリガしきい値に達するとすぐにスイッチが入ります。トリガの高出力レベルは要素 DD1.2 を反転し、その後、低レベルがトライアック制御ユニットの入力 (ピン B) に送られます。抵抗 R1 はコンデンサ C1 の放電を遅くし、能動誘導負荷の場合に一連の開放パルスの形成を可能にします。

コントロールユニットはトライアック TS2 - 10、TS2 - 16、TS2 - 25、TS112 - 10、TS112 - 16、TS122 - 25 でテストされました。事前の選択なしで、すべて安定して動作しました。他のトライアックを使用する場合は、参考資料で推奨されている必要な開度制御電流を得るために、抵抗 R10 を選択することをお勧めします。

制御ユニットのプリント回路基板の図を図 5 に示します。 XNUMX.

（クリックして拡大）

厚さ1,5 mmの片面フォイルグラスファイバーラミネートで作られています。

文学

ビリュコフS.トライアック熱安定剤。 -ラジオ、1998年、第1号、p。 50、51。
D.G.ゼロ検出器。 -若いデザイナー、1987年、第2号、p。 16。

著者: V.Volodin、オデッサ、ウクライナ

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