Применение
Показанный в публикации регулятор мощности позволяет контролировать количество тепла, выделяемого электронагревательным прибором.
Принцип его работы основан на изменении числа периодов сетевого напряжения, поступающих на нагреватель, причём включение и отключение происходят в моменты перехода мгновенного значения сетевого напряжения через ноль. Поэтому регулятор не создаёт коммутационных помех.
Схема электрическая
В качестве коммутирующих элементов в нем применены n-канальные mosfet-транзисторы IRF840 с допустимым напряжением сток-исток 500 В, током стока 8 А при температуре корпуса 25°С и 5 А при температуре 100°С, импульсным током 32 А, сопротивлением открытого канала 0,85 Ом и рассеиваемой мощностью 125 Вт.
Каждый транзистор содержит внутренний защитный диод, включённый параллельно каналу в обратной полярности (катодом к стоку). Это позволяет, соединив два транзистора встречно-последовательно, коммутировать переменное напряжение.
На элементах DD1.1, DD1.2 собран генератор импульсов регулируемой скважности, следующих с частотой приблизительно 1 Гц. На DD1.3, DD1.4 – компаратор напряжения. DD2.1 – D-триггер, a DD1.5, DD1.6 – буферные каскады.
Гасящий резистор R2 диоды VD3 и VD4 стабилитрон VD5, конденсатор С2 образуют параметрический стабилизатор напряжения. Диоды VD6, VD7 гасят выбросы напряжения на затворах транзисторов VT1 и VT2.
Временные диаграммы сигналов в различных точках регулятора показаны на рисунке выше.
Положительная полуволна сетевого напряжения, пройдя через диоды VD3, VD4 и резистор R2 заряжает конденсатор С2 до напряжения стабилизации стабилитрона VD5.
Напряжение на аноде диода VD4 представляет собой синусоиду, ограниченную снизу нулевым значением, а сверху – напряжением стабилизации стабилитрона VD5 плюс прямое падение напряжения на самом диоде.
Компаратор на элементах DD1.3, DD1.4 делает перепады напряжения более крутыми. Сформированные им импульсы поступают на вход синхронизации (выв. 11) триггера DD2.1, а на его вход D (выв. 9) – импульсы частотой приблизительно 1 Гц с выхода генератора на элементах DD1.1, DD1.2.
Выходные импульсы триггера поданы через соединённые параллельно (для уменьшения выходного сопротивления) элементы DD1.5 и DD1.6 на затворы транзисторов VT1 и VT2. Они отличаются от импульсов генератора «привязкой» перепадов по времени к пересечениям сетевым напряжением уровня, близкого к нулевому в направлении от плюса к минусу. Поэтому открывание и закрывание транзисторов происходят только в моменты таких пересечений (что и гарантирует низкий уровень помех) и всегда на целое число периодов сетевого напряжения.
С изменением переменным резистором R1 скважности импульсов генератора изменяется и отношение длительности включённого и выключенного состояния нагревателя, а следовательно, и среднее количество выделяемого им тепла.
Конструкция, детали и наладка
Чертёж печатной платы из одностороннего фольгированного стеклотекстолита, показан выше на рисунке.
При мощности нагревателя более 500 Вт транзисторы VT1 и VT2 необходимо снабдить теплоотводами.
МОП-транзисторы можно заменить другими, подходящими по допустимым напряжению и току, но обязательно с защитными диодами.
Микросхемы можно заменить нашими аналогами серии К561 или 564. Стабилитрон можно взять любой средней мощности с напряжением стабилизации 10…15 В.
При налаживании регулятора проверяют напряжение на конденсаторе С2 во всем интервале регулировки мощности. Если оно заметно меняется, номинал резистора R2 придётся уменьшить.
