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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Régulateur de puissance de phase sur un transistor à effet de champ clé. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Régulateurs de courant, tension, puissance En règle générale, les régulateurs de puissance CA de phase sont basés sur un thyristor ou un triac. Ces systèmes sont depuis longtemps devenus standards et ont été répétés à plusieurs reprises tant par les radioamateurs qu'à l'échelle de la production. Mais les régulateurs à thyristors et à triac, ainsi que les commutateurs, ont toujours eu un inconvénient important : limiter la puissance de charge minimale. Autrement dit, un régulateur à thyristor typique pour une puissance de charge maximale supérieure à 100 watts ne peut pas bien réguler la puissance d'une charge de faible puissance qui consomme des unités et des fractions de watts. Les principaux transistors à effet de champ diffèrent en ce que le fonctionnement physique de leur canal est très similaire au fonctionnement d'un interrupteur mécanique conventionnel - à l'état complètement ouvert, leur résistance est très faible et s'élève à des fractions d'ohm, et à l'état fermé , le courant de fuite est de microampères et cela ne dépend pratiquement pas de la tension sur l'interrupteur. C'est pourquoi l'étage clé d'un transistor à effet de champ clé peut commuter une charge avec une puissance allant d'unités et de fractions de watts jusqu'à la valeur de courant maximale autorisée. Par exemple, le populaire transistor à effet de champ IRFS40 sans radiateur, fonctionnant en mode clé, peut faire passer la puissance de presque zéro à 400 watts. De plus, le FET de commutation a un courant de grille très faible, ce qui nécessite une très faible puissance statique pour le contrôle. Certes, cela est éclipsé par la capacité de grille relativement importante, donc au premier moment de la mise sous tension, le courant de grille peut s'avérer assez important (courant par charge de la capacité de grille). Ceci est combattu en connectant une résistance de limitation de courant en série avec la grille, ce qui réduit la vitesse du commutateur, puisqu'une cible RC est formée composée de cette résistance et de cette capacité de grille, ou la sortie du circuit de commande est rendue plus puissante. Le circuit du régulateur de puissance est illustré sur la figure.
La charge est alimentée par une tension pulsée, car elle est connectée via un pont de diodes VD5-VD8. Celui-ci convient pour alimenter un appareil de chauffage électrique (fer à souder, lampe à incandescence). Étant donné que la demi-onde négative du courant pulsé est « tournée » vers le haut, des pulsations d'une fréquence de 100 Hz sont obtenues. Mais ils sont positifs, c'est-à-dire un graphique des changements de zéro à une valeur de tension d'amplitude positive. Un ajustement est donc possible de 0% à 100%. La puissance de charge maximale dans ce circuit n'est pas tellement limitée par le courant maximum du canal ouvert VT1 (c'est 30 A). quel est le courant direct maximum des diodes du pont redresseur VD5-VD8. Lors de l'utilisation de diodes KD209, le circuit peut fonctionner avec une charge allant jusqu'à 100 W. Si vous devez travailler avec une charge plus puissante (jusqu'à 400 W), vous devez utiliser des diodes plus puissantes, par exemple KD226G, D. Les inverseurs du microcircuit D1 contiennent un générateur d'impulsions de commande qui ouvre le transistor VT1 dans une certaine phase demi-onde. Les éléments D1.1 et D1.2 forment un déclencheur de Schmitt et les éléments restants D1.3 à D1.6 forment un puissant inverseur de sortie. La sortie a dû être renforcée pour compenser les problèmes causés par le saut de courant pour charger la capacité de grille VT1 au moment de sa mise sous tension. Le système d'alimentation basse tension du microcircuit est divisé en deux parties au moyen de la diode VD2 - la partie alimentation elle-même, qui crée une tension constante entre les broches 7 et 14 du microcircuit, et la partie qui est un capteur de phase de tension secteur. . Cela fonctionne comme suit. La tension secteur est redressée par le pont VD5-VD8, puis fournie à un stabilisateur paramétrique utilisant la résistance R6 et la diode Zener VD9. Puisqu'il n'y a pas de condensateur de lissage dans ce circuit, la tension sur la diode Zener est pulsée. Le circuit R1-R2-C1 avec la diode VD1 définit la phase de tension d'ondulation à laquelle la tension sur le condensateur C1 atteint le seuil de commutation du déclencheur de Schmitt. En modifiant la résistance de ce circuit RC, nous modifions le temps de retard pour l'ouverture du transistor clé à partir du moment où la tension dans le réseau atteint 8-10V (la valeur de tension du seuil de commutation du déclencheur de Schmitt). Étant donné que la fréquence du réseau est assez stable, le moment d'ouverture du transistor clé par rapport à la phase de la tension secteur est maintenu assez stable par rapport à celui fixé par la résistance R1. La diode VD1, avec la résistance R5, forme un circuit de décharge accélérée du condensateur C1, qui est nécessaire pour que ce condensateur se décharge lorsque la phase de tension du secteur s'approche de zéro. Dans ce cas, le déclencheur de Schmitt passe à l'état zéro et le transistor clé se ferme. Ainsi, en ajustant la résistance R1, nous modifions la phase du moment d'ouverture du transistor clé, et la tension n'est fournie à la charge que pendant la période allant de ce point à la valeur d'amplitude. De cette manière, une régulation de puissance de phase se produit. En général, le principe est quasiment le même que dans un régulateur à thyristor. Parlons maintenant de l'alimentation du microcircuit. En pratique, le microcircuit est alimenté par la tension stockée dans le condensateur C2. A chaque alternance, ce condensateur est chargé à travers la diode VD2. Puis, lorsque la phase passe à zéro, cette diode se ferme et l'alimentation du microcircuit est maintenue par la charge du condensateur C2. Par conséquent, la tension d'alimentation du microcircuit est constante, stable et non sujette aux ondulations. Toutes les pièces sauf la résistance R1 sont sur un circuit imprimé avec métallisation simple face. Étant donné que la version originale est conçue pour fonctionner avec une charge d'une puissance ne dépassant pas 100 W, aucun radiateur n'est fourni et le pont redresseur utilise des diodes KD209. Cependant, le transistor à effet de champ n'a pas besoin de radiateur même avec une puissance de charge nominale. jusqu'à 400 watts. Mais il faudra choisir des diodes plus puissantes. La puce K561LN2 peut être remplacée par K1561LN2. Diode Zener. Le D814G peut être remplacé par une autre diode Zener pour une tension d'environ 10V. Pendant le processus de configuration, il peut être nécessaire de sélectionner les résistances de la résistance R2 (pour assurer la largeur requise de la plage de réglage) et de la résistance R5 (pour assurer la décharge de C1). La résistance R5 doit être choisie la plus grande possible, mais telle qu'à la puissance minimale fixée par R1, le transistor ne s'ouvre pas du tout. Auteur : Kapachev D.E.
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