Регулятор мощности нагрузки, управляемый напряжением

Автор предлагаемой статьи неоднократно применял в различ­ных конструкциях микросхему фазового регулятора мощности КР1182ПМ1А [1] и убедился, что она великолепно ведет себя, если регулировка производится изменением активного сопро­тивления в цепи управления. Однако, когда потребовалось использовать в качестве управляющего воздействия подавае­мое на соответствующие входы микросхемы постоянное напря­жение, возникли проблемы. Пришлось, отказавшись от микро­схемы КР1182ПМ1А, разработать взамен сравнительно неслож­ный фазовый регулятор, управляемый напряжением и удовле­творяющий всем предъявляемым к нему требованиям.

Рис. 1 Рис.2

Экспериментально снятая зависи­мость эффективного значения напряжения U„ на активной нагрузке микросхемы КР1182ПМ1А от сопротивления резистора Rynp, включенного между ее выводами 6 и 3, при напряжении питающей сети 220 В изображена на рис. 1. Она свидетельствует, что ин­тервал изменения этого сопротивления от полного выключения до полного включения нагрузки достаточно велик. Установив в качестве регулирующего переменный резистор номиналом 22 кОм, можно вручную плавно изме­нять мощность.

Однако в системах автоматического или дистанционного управления мощность удобнее регулировать не сопро­тивлением, а напряжением между выво­дами микросхемы КР1182ПМ1А. Хотя в ее справочных данных [2] сказано, что его максимальное значение 6 В, проведенные эксперименты не подтверждают этого. Изображенная на рис. 2 экспе­риментальная зависимость напряжения на нагрузке UH от приложенного между выводами 6 (плюс) и 3 (минус) микро­схемы управляющего напряжения Uynp показывает, что интервал его измене­ния от полного выключения до полного включения нагрузки лишь немногим превышает 1 В.

Рис. 3

Эксперименты проводились с на­грузкой номинальной мощностью 75 Вт.

Управляющее напряжение подавалось от изолированного источника. Между выводами 6 и 3 был включен защитный стабилитрон на 5,1 В. Тем не менее, выдержав некоторое число включений и выключений, микросхема, в конце кон­цов, переставала работать. После того, как отправились в корзину две микро­схемы КР1182ПМ1, эксперименты были прекращены.

Рис. 4

Конечно, две сгоревшие микросхемы еще не дают оснований делать оконча­тельные выводы. Но в любительских условиях каждая из них представляет ценность, тем более что микросхемы КР1182ПМ1 нельзя отнести к дешевым. Было решено, отказавшись от них, раз­работать на дискретных элементах более надежное устройство. Оказалось к тому же, что суммарная стоимость его деталей мало отличается от цены одной микросхемы КР1182ПМ1.
Схема разработанного фазового ре­гулятора, управляемого напряжением, представлена на рис. 3. Он использу­ется для управления освещением аква­риума. Управляющее напряжение Uynp медленно нарастает и убывает, имити­руя для рыб "рассвет", "день", "закат" и "ночь".
Временные диаграммы на рис. 4 поясняют работу регулятора. Пульси­рующее с удвоенной частотой сети напряжение с диодного моста (кривая 1) через резисторы R1- R3 приложено к излучающему диоду оптрона U1. Ста­билитрон VD2 необходим для огра­ничения амплитуды импульсов текуще­го через этот диод тока. Во время этих импульсов фототранзистор оптрона открыт, а в паузах между ними (в моменты, близкие к переходам сетево­го напряжения через ноль) он закрыт. Форма импульсов на коллекторе этого транзистора показана кривой 2. В интервалах между ними работает генератор стабильного тока на транзисторе VT1. Происходит зарядка конденсатора С1, напряжение на нем линейно нарастает (кривая 3). Во время импульса открывает­ся и разряжает кон­денсатор транзистор VT2.

Рис. 5

Напряжение с кон­денсатора поступает на базу транзистора VT3, к эмиттеру кото­рого приложено уп­равляющее напряже­ние иупр. Его уровень показан на кривой 3 штриховой линией. Пока напряжение на конденсаторе меньше управляющего, тран­зистор VT3 закрыт, когда оно больше - открыт. Вместе с ним открывается и закры­вается транзистор VT4, в коллекторную цепь которого вклю­чен излучающий диод оптрона U2. Импуль­сы текущего через него тока - кривая 4. Они тем короче, чем ближе управляющее напряжение к амплитудному значению напряжения на конденсаторе С1 и тем позже в каждом полупериоде сетевого напряжения открываются фотодинистор оптрона U2 и симистор VS2. Эффективное значе­ние напряжения на нагрузке макси­мально при нулевом управляющем напряжении и уменьшается с его уве­личением.
Печатная плата регулятора изобра­жена ни рис. 5. Его питают от любого источника постоянного напряжения 12 В. Максимальное управляющее на­пряжение на 3...4 В меньше напряже­ния питания. Транзисторы КТ3102А можно заменить другими той же серии, а КТ3107К - транзисторами КТ3107Л, в крайнем случае КТ3107Д- КТ3107И. Допустимая мощность нагрузки зависит от используемого симистора. Примененный ТС106-10 позволяет управлять нагрузкой мощ­ностью до 2 кВт. При ее мощности до 100 Вт отводить тепло от симистора не требуется.

Литература:

1. Немич А. Микросхема КР1182ПМ1 - фазовый регулятор мощности. - Радио, 1999, №7, с. 44-46.
2. Интегральные микросхемы: Перспек­тивные изделия. Вып. 1. - М.: ДОДЭКА 1996.

Автор:  Г. МАРТЫНОВ, г. Донецк, Украина