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無線電子工学および電気工学の百科事典 トライアック調光器。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
読者の注意を引いた調光スイッチを使用すると、敷地内の照明の明るさ、家庭用発熱体の電力、ACモーターの回転速度を調整できます。 また、白熱灯の始動電流を低減し、寿命を延ばすためにも使用できます。 調光器はボタンによって制御されるため、制御対象からかなり離れた場所で負荷のオン/オフを切り替えることができます。 また、暗闇でもボタンを見つけやすいように、ボタンの横に消灯時のみ光るLEDを搭載しています。 このレギュレータは、S. Biyukov による記事「Timistor パワー レギュレータ」(「Radio」、1996 年、No. 1、44 ～ 46 ページ) に記載されているデバイスに基づいて作成されています。 対照的に、この記事で提案されている調光器はネットワークから完全に切断されていないため、消費電流を削減するために完成させる必要がありました。 その結果、電流はすべての動作モードで 1,5 mA に低下しました。 改良によりパワーコントロールの幅も広がりました。 99 ワットの負荷では、約 XNUMX% になります。 調光器の概略図を図に示します。 1. VS1 トライアックを制御するには、出力の 2 つが主線に接続されている短いパルス整形器が必要です。 シェーパーは、要素 C2、R1、VD3 ～ VD4、C5、C1 に組み込まれた電源から電力を供給されます。 ダイオード VD2、VD10 は整流器の機能を実行します。 整流された電圧はツェナーダイオードVD3により4Vに安定化されます。 コンデンサ C5、C4 は平滑フィルタの一部であり、C5 は主に高周波電源干渉を分路します。この干渉は、酸化コンデンサ CXNUMX の大きな寄生インダクタンスにより抑制されません。
アノードに正の電圧がある場合、ほとんどのトライアックは制御電極に到達する (カソードに対して) 任意の極性のパルスによって開くことができ、負の電圧の場合には負極性のみのパルスによって開くことができます。 説明したレギュレータの電源の正の出力はトライアックのカソードに接続されます。 その結果、アノードの任意の極性に対して負のパルスが制御電極上に形成されます。 位相パルス方式を使用する場合、負荷の電力は、トライアックが電流を流す主電源電圧の半サイクルの部分を変更することによって調整されます。 これを行うには、主電源電圧の各半サイクルの始まり (ゼロに等しいかそれに近い電圧に相当します) を選択し、その後 10 ms (主電源電圧の半周期の継続時間) を選択する必要があります。 50 Hz の周波数）を使用して制御パルス自体を形成します。 したがって、トライアックが早く開くほど、より多くの電力が負荷に割り当てられます。 周波数 100 Hz のパルス整形器は、要素 VT1、VT2、R4、R5、R8 に組み込まれています。 主電源電圧の正の半サイクル中、トランジスタ VT1 は開き、負の半サイクル中、トランジスタ VT2 は開きます。 抵抗 R5 はトランジスタのベース電流を制限します。 抵抗 R8 は、両方のトランジスタのコレクタ負荷の機能を実行します。 主電源電圧がゼロに近づくと、両方のトランジスタが閉じ、それらのコレクタの電圧は電源のマイナス端子の電圧と等しくなります。 同時に、主電源電圧の各半サイクルの開始に対応して、負極性の短いパルスが DD1 素子の入力 1.1 で形成されます。 レギュレータのオン状態では、DD2 素子の入力 1.1 にハイ論理レベルに対応する電圧があるため、この素子の入力 1 の負のパルスはそれによって反転され、レギュレータのベースに供給されます。トランジスタ VT5 はエミッタフォロワ回路に従って接続されます。 そこを流れる電流はコンデンサ C8 をほぼ電源電圧まで充電します。 コンデンサは回路 R9、R10、R12、VT4 を通じて放電されます。 閾値に相当する電圧まで放電されると、素子DD1.2、DD1.3がスイッチングする。 DD11 素子の出力 1.3 で発生する電圧降下は、C9R13 回路によって微分され、約 12 μs の持続時間を持つパルスの形で、DD1.4 インバータを介して電流アンプに供給されます。 VT6トランジスタ、そしてトライアックVS1の制御電極に接続されます。 可変抵抗器 R10 は、コンデンサ C8 の放電期間を調整します。これにより、トライアックがオンになる瞬間が決まり、したがって負荷の実効電圧が決まります。 VD5 ツェナー ダイオードは、調光デバイスを確実に起動します。 これが存在しない場合、動作中断後のレギュレータがオンになった最初の瞬間に、トライアックとトランジスタ VT6 の制御遷移を介して電流が流れ始めます。これにより、フィルタ コンデンサ C5 の充電ができなくなり、電源が遮断されます。供給電圧が公称値まで上昇するまでの時間。 抵抗 R15 は、トライアックの制御遷移中の電流を制限します。 このような制限が必要になるのは、ツェナー ダイオードとトライアックの動作の安全性を確保するためではなく (このような短い電流パルスでは無効にできないため)、調光器の効率が低下する可能性があるためです。 インバータDD2.1とトリガーDD3.1には、調光器をオンおよびオフにするための制御装置が組み立てられ、トランジスタVT4には負荷を滑らかに切り替えるためのノード、および要素DD2.2、DD2.3に組み立てられます。 、ＶＴ７、ＨＬ１ - ボタンＳＢ１（ＳＢ２～ＳＢｎ）をバックライトするためのノード。 レギュレータが最初にオンになったとき、または停電後、C3R3 回路は DD3.1 トリガの R 入力に正のパルスを生成し、負荷がオフになるゼロ状態に設定します。 要素 DD3.1 は、入力 C での正の電圧降下に応答し、それが現れるたびにその状態を反対に変化させます。 R1C1チェーンはSB1ボタンの接点の跳ね返りを抑制します。 抵抗器 R1 を介して、インバータ DD2.1 の入力電圧も設定されます。 SB1 ボタンを押すと、この要素の出力で正の電圧降下が発生し、トリガー DD3.1 が単一状態に切り替わります。 トリガの直接出力と同時に現れる高論理レベルにより、論理要素 DD1.1 の動作が可能になります。 同時に、抵抗器 R6 を介して、コンデンサ C6 がほぼ 10 V に充電されます。このコンデンサの両端の電圧が増加すると、トランジスタ VT4 のゲートの電圧が増加し、そのチャネルの抵抗が徐々に減少し、最小値に達します。コンデンサ C5 の充電開始から 7 ～ 6 秒後。 そして、トランジスタＶＴ４のチャネルはコンデンサＣ８の放電回路に含まれる抵抗器Ｒ１０と直列であるため、負荷の電力は抵抗器Ｒ１０によって設定されるレベルまで徐々に増加する。 抵抗器 R11 は、トランジスタ VT4 のゲートに最小限の負のバイアスを生成します。これにより、抵抗器 R10 の抵抗値がゼロのときに調光スイッチが完全にオフになります。 このオフセットは、調光器がオンになったときにすぐに負荷がオンになるようにするためにも必要です。 コンデンサ C7 は抵抗 R11 を交流電圧で分路し、コンデンサ C8 の放電回路から除外します。 トリガ DD3.1 の反転入力からの低電圧レベルにより、トランジスタ VT3 が閉じ、インバータ DD2.2 および DD2.3 のスイッチングが禁止されます。 その結果、トランジスタ VT7 は閉じたままとなり、電流は流れず、エミッタ回路に含まれる HL1 LED は点灯しません。 次に SB1 (SB2 ～ SBn) ボタンを押すと、トリガーはゼロの状態に戻ります。 その出力１３からの論理０は素子ＤＤ１．１のスイッチングを禁止し、素子ＤＤ１．１の出力に高論理レベルが設定され、トランジスタＶＴ５の開状態を維持する。 その結果、コンデンサ C13 は最大電圧まで充電され、負荷は非通電になります。 この時点でトリガの出力１２に存在する論理ゼロレベルはトランジスタＶＴ３を開き、それを介してコンデンサＣ６が急速に放電し、調光器は新たなスイッチオンの準備が整う。 トリガの出力１２からの高論理電圧レベルは、論理素子ＤＤ２．２、ＤＤ２．３の入力１３および９にも送られ、それらがトランジスタＶＴ１、ＶＴ２の負荷からの負のパルスをスキップすることを可能にする。 これらのパルスによりトランジスタ VT1.1 が短時間開き、エミッタ回路に含まれる HL5 LED が点灯します。 抵抗 R8 は、電源が過負荷にならないように LED を流れる平均電流を制限します。そうしないと、電圧が低下し始めます。 トライアック VS1 と LED HL1 を除く調光器のすべての部品は、片面フォイル グラスファイバー製のプリント基板に取り付けられています。 基板図を図に示します。 2、a、およびその上の部品の位置 - 図。 2b.
設置時には、固定抵抗器 C2 - ZZN または MLT、および抵抗回路図に示されている任意の可変抵抗器を使用できます。 コンデンサ C1、C2、C8 - K73-15、K77 - 3、および K70 - K78 シリーズの他のコンデンサ、コンデンサ C2 の定格電圧は少なくとも 250 V である必要があります。 コンデンサ C3 - 任意の酸化物、C4、C9 - セラミック KM - 5、K10 - 17、C5 - K50 - 24 または K50 - 29、C6、C7 - K53 - 14。任意の文字インデックスを持つ KD510、KD509 はダイオードの代わりに機能します。 ツェナー ダイオード VD3 - 安定化電圧 10 V のいずれか。トランジスタ VT1、VT2 は、電流伝達係数が 100 を超える低電力シリコン PNP 構造にすることができます。 トランジスタ VT3、VT6、VT7 - 低電力シリコン、VT5 -任意の文字インデックスを備えたKT201シリーズ。 npn 構造のシリコン低電力トランジスタも適していますが、この場合、図に破線で示した VD4 ダイオードをデバイスに組み込む必要があります。 ダイオードは、VT5 トランジスタが閉じた後に毎回エミッタ接合に現れる逆電圧による破壊からエミッタ接合を保護します。 任意の文字インデックスが付いた KP305 シリーズの電界効果トランジスタ。 ヒューズ FU1 は負荷電流以上の電流定格でなければなりません。 調光器の設定は、抵抗 R11 の選択だけで済みます。 まず、エレメント DD2 のピン 1.1 とトリガー DD13 のピン 3.1 を接続する回路を切断します。 次に、DD2 のピン 1.1 をそのピン 1 に接続します。その後、抵抗 R10 のスライダーを図に従って下の位置に設定します。 抵抗Ｒ１１の代わりに１００ｋΩの可変抵抗器を内蔵し、回路に含まれる抵抗値がゼロになる位置にそのスライダーを設定する。 次に、ネットワークへの調光器をオンにし、電源の出力で公称電圧 11 V が確立されるまで待ちます。次に、オシロスコープを使用して負荷の電流パルスの形状を制御し、負荷の抵抗を増加します。トライアック VS100 が開かなくなるまで、可変抵抗器 (R10) を押し続けます。 その後、負荷のオンとオフを数回繰り返し、そのたびにトランジスタ VT11 がトライアック VS1 を確実に閉じるかどうかを確認します。 次に、可変抵抗器が定数抵抗器に置き換えられ、DD4 要素の出力 1 とトリガー DD2 の出力 1.1 の接続が復元されます。 必要に応じて、抵抗器 R13 を取り付けて選択することにより、レオスタットとして動作する抵抗器 R3.1 の最大抵抗が負荷のゼロ電圧に対応することを保証できます。 負荷が完全にオンになったときにトライアックの電圧降下をできるだけ少なくするには、半サイクルの開始後できるだけ早くトライアックを開く必要があります。 これを行うには、主電源電圧ゼロクロスパルス整形器が十分に短いパルスを生成する必要があります。 それらの最小化は、抵抗 R4 と R8 を選択することによって達成されます。 抵抗器 R5、TVK の抵抗値を下げることは、消費電力が増加するため、望ましくありません。 この調光器には非常に優れた機能があり、負荷がオンになっている場合、ネットワークで短期間の停電 (2 分以内) が発生すると、再びオンになります。 これは、電源フィルタのコンデンサ C5 が非常にゆっくりと放電するため、論理ゲートが切り替わらないためです。 調光器を設定して実際に使用するときは、可変抵抗器の軸を含むすべての要素が主電源電圧下にあることを覚えておく必要があります。 HL1 LED を流れる電流を制限するには、抵抗 R14 をトランジスタ VT7 のベース回路からエミッタ回路に移し、抵抗 R14 を 0,5 ... 1 kOhm に下げることをお勧めします。 著者: A.Rudenko、ハリコフ、ウクライナ
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