Принцип работы симисторных регуляторов мощности. Симметричные тиристоры ТС106 Структура условного обозначения

Подборка схем и описание работы регулятора мощности на симисторах и не только. Схемы симисторных регуляторов мощности хорошо подходят для продление срока эксплуатации ламп накаливания и для регулировки их яркости свечения. Или для запитки нестандартной аппаратуры например на 110 вольт.

На рисунке представлена схема симисторного регулятора мощности, которую можно менять за счет изменения общего количества сетевых полупериодов, пропускаемых симистором за определенный интервал времени. На элементах микросхемы DD1.1.DD1.3 сделан , период колебания которого около 15-25 сетевых полупериодов.

Скважность импульсов регулируется резистором R3. Транзистор VT1 совместно с диодами VD5-VD8 предназначен для привязки момента включения симистора во время перехода сетевого напряжения через нуль. В основном этот транзистор открыт, соответственно, на вход DD1.4 поступает "1" и транзистор VT2 с симистором VS1 закрыты. В момент перехода через нуль транзистор VT1 закрывается и почти сразу открывается. При этом, если на выходе DD1.3 была 1, то состояние элементов DD1.1.DD1.6 не изменится, а если на выходе DD1.3 был "ноль", то элементы DD1.4.DD1.6 сгенерируют короткий импульс, который усилится транзистором VT2 и откроет симистор.

До тех пор пока на выходе генератора будет логический ноль, процесс будет идти цикличиски после каждого перехода сетевого напряжения через точку нуля.

Основа схемы зарубежный симистор mac97a8, который позваляет коммутировать большие мощности подключенные нагрузки, а для ее регулировки использовал старый советский переменный резистор, а в качестве индикации использовал обычный светодиод.

В симисторном регуляторе мощности применен принцип фазового управления. Работа схемы регулятора мощности основана на изменении момента включения симистора относительно перехода сетевого напряжения через ноль. В первоначальный момент положительного полупериода симистор находится в закрытом состояние. С возрастанием сетевого напряжения, конденсатор С1 заряжается через делитель.

Возрастающее напряжения на конденсаторе сдвигается по фазе от сетевого на величину, зависящую от суммарного сопротивления обоих резисторов и емкости конденсатора. Заряд конденсатора происходит до тех пор, пока напряжение на нем не дойдет до уровня «пробоя» динистора, приблизительно 32 В.

В момент открытия динистора, откроется и симистор, через подключенную к выходу нагрузку потечет ток, зависящий от суммарного сопротивлением открытого симистора и нагрузки. Симистор будет открыт до конца полупериода. Резистором VR1 задаем напряжение открывания динистора и симистора, тем самым регулируя мощность. В момент действия отрицательного полупериода алгоритм работы схемы аналогичен.

Вариант схемы с небольшими доработками на 3,5 кВт

Схема регулятора несложная, мощность нагрузки на выходе устройства составляет 3,5 кВт. С помощью этой радиолюбительской самоделки вы можите регулировать освещение, нагревательные тэны и многое другое. Единственный существенный недостаток данной схемы, это то что подсоединить к ней индукционную нагрузку нельзя ни в коем случае, т.к симистор сгорит!


Используемые в конструкции радиокомпоненты: Симистор Т1 - BTB16-600BW или аналогичный (КУ 208 ил ВТА, ВТ). Динистор Т - типа DB3 или DB4. Конденсатор 0,1мкФ керамический.

Сопротивление R2 510Ом ограничивает максимальные вольты на конденсаторе 0,1 мкФ, если поставить движок регулятора в положение 0 Ом, то сопротивление цепи составит порядка 510 Ом. Заряжается емкость, через резисторы R2 510Ом и переменное сопротивление R1 420кОм, после того, как U на конденсаторе достигнет уровня открывания динистора DB3, последний сформирует импульс, отпирающий симистор, после чего, при дальнейшем проходе синусоиды, симистор запирается. Частота открывания-закрывания Т1 зависит от уровня U на конденсаторе 0.1мкФ, которое,зависит от сопротивления переменного резистора. Т.е, прерывая ток (с большой частотой) схема, тем самым регулирует мощность на выходе.

При каждой положительной полуволне входного переменного напряжения емкость С1 заряжается через цепочку резисторов R3, R4, когда напряжение на конденсаторе С1 станет равным напряжению открытия динистора VD7 произойдет его пробой и разрядка емкости через диодный мост VD1-VD4 , а также сопротивление R1 и управляющий электрод VS1 . Для открытия симистора используется электрическая цепочка из диодов VD5, VD6 конденсатора С2 и сопротивления R5.

Требуется подобрать номинал резистора R2 так, чтобы при обоих полуволнах сетевого напряжения, симистор регулятора надежно срабатывал, а также требуется подобрать номиналы сопротивлений R3 и R4 так, чтобы при вращении ручки переменного сопротивления R4 напряжение на нагрузке плавно изменялось от минимальных до максимальных значений. Вместо симистора ТС 2-80 можно использовать ТС2-50 или ТС2-25, хотя будет небольшой проигрыш по допустимой мощности в нагрузке.

В качестве симистора был использован КУ208Г, ТС106-10-4, ТС 112-10-4 и их аналоги. В тот момент времени когда симистор закрыт, осуществляется заряд конденсатора С1 через подключенную нагрузку и резисторы R1 и R2. Скорость заряда изменяется резистором R2, резистор R1 предназначен для ограничения максимальной величины тока заряда

При достижении на обкладках конденсатора порогового значения напряжения происходит открытие ключа, конденсатор С1 быстро разряжается на управляющий электрод и перключает симистор из закрытого состояния в открытое, в открытом состоянии симистор шунтирует цепь R1, R2, С1. В момент перехода сетевого напряжения через ноль происходит закрытие симистора, затем снова заряд конденсатора C1, но уже отрицательным напряжением.

Конденсатор С1 от 0,1...1,0 мкФ. Резистор R2 1,0...0,1 МОм. Симистор включается положительным импульсом тока на управляющий электрод при положительном напряжении на выводе условном аноде и отрицательным импульсом тока на управляющий электрод при отрицательном напряжении условного катода. Таким образом, ключевой элемент для регулятоpa должен быть двунаправленным. Можно в качестве ключа использовать двунаправленный динистор.

Диоды Д5-Д6 используются для защиты тиристора от возможного пробоя обратным напряжением. Транзистор работает в режиме лавинного пробоя. Его напряжение пробоя около 18-25 вольт. Если вы не найдете П416Б, то можно попытаться найти ему замену .

Импульсный трансформатор наматывается на ферритовом кольце диаметром 15 мм, марки Н2000.Тиристор можно заменить на КУ201

Схема этого регулятора мощности похожа на вышеописанные схемы, только введена помехоподавляющая цепь С2, R3, а ыыключатель SW дает возможность разрывать цепь зарядки управляющего конденсатора, что приводит к моментальному запиранию симистора и отключению нагрузки.

С1, С2 - 0,1 МКФ, R1-4k7, R2-2 мОм, R3-220 Ом, VR1-500 кОм, DB3 - динистор, BTA26-600B - симистор, 1N4148/16 В - диод, светодиод любой.

Регулятор используется для регулировки мощности нагрузки в цепях до 2000 Вт, ламп накаливания, нагревательных приборов, паяльника, асинхронных двигателей, зарядного устройство для авто, и если заменить симистор на более мощный можно применить в цепи регупировки тока в сварочных трансформаторах.

Принцип работы этой схемы регулятора мощности заключается в том, что на нагрузку поступает полупериод сетевого напряжения через выбранное число пропущенных полупериодов.


Диодный мост выпрямляет переменное напряжение. Резистор R1 и стабилитрон VD2, вместе с конденсатором фильтра образуют источник питания 10 В для питания микросхемы К561ИЕ8 и транзистора КТ315. Выпрямленные положительные полупериоды напряжения проходя через конденсатор С1 стабилизируются стабилитроном VD3 на уровне 10 В. Таким образом, на счетный вход С счетчика К561ИЕ8 следуют импульсы с частотой 100 Гц. Если переключатель SA1 подсоединен к выходу 2, то на базе транзистора будет постоянно присутствовать уровень логической единицы. Т.к импульс обнуления микросхемы очень короткий и счетчик успевает перезапуститься от того же импульса.

На выводе 3 установится уровень логической единицы. Тиристор будет открыт. На нагрузке будет выделяться вся мощность. Во всех последующих положениях SA1 на выводе 3 счетчика будет проходить один импульс через 2-9 импульсов.

Микросхема К561ИЕ8 это десятичный счетчик с позиционным дешифратором на выходе, поэтому уровень логической единицы будет периодически на всех выходах. Однако, если переключатель установлен на 5 выходе (выв.1), то счет будет происходить только до 5. При прохождении импульсом выхода 5 микросхема обнулится. Начнется счет с ноля, а на выводе 3 появится уровень логической единицы на время одного полупериода. На это время открывается транзистор и тиристор, один полупериод проходит в нагрузку. Для того чтобы было понятней привожу векторные диаграммы работы схемы.

Если требуется уменьшить мощность нагрузки, можно добавить еще одну микросхему счетчика, соединив вывод 12 предыдущей микросхемы с выводом 14 последующей. Установив еще один переключатель, можно будет регулировать мощность до 99 пропущенных импульсов. Т.е. можно получить примерно сотую часть общей мощности.

Микросхема КР1182ПМ1 имеет в своем внутреннем составе два тиристора и узел управления ими. Максимальное входное напряжение микросхемы КР1182ПМ1 около 270 Вольт, а максимум в нагрузке может достигать 150 Ватт без использования внешнего симистора и до 2000 Вт с использованием, а также с учетом того, что симистор будет установлен на радиаторе.


Для снижения уровня внешних помех используется конденсатор С1 и дроссель L1, а емкость С4 требуется для плавного включения нагрузки. Регулировка осуществляется с помощью сопротивления R3.

Подборка довольно простых схем регуляторов для паяльника упростит жизнь радиолюбителю

Комбинированность заключается в совмещении удобства применения цифрового регулятора и гибкости регулировки простого.


Рассмотренная схема регулятора мощности работает по принципу изменения числа периодов входного переменного напряжения, идущих на нагрузку. Это значит, что устройство нельзя использовать для настройки яркости ламп накаливания из-за заметного для глаза мигания. Схема дает возможность регулировать мощность в пределах восьми предустановленных значений.

Существует огромной количество классических тиристорных и симисторных схем регуляторов, но этот регулятор выполнен на современной элементной базе и кроме того являлся фазовым, т.е. пропускает не всю полуволну сетевого напряжения, а только некоторую её часть, тем самым и осуществляется ограничение мощности, т.к открытие симистора происходит только при нужном фазовом угле.

Общие сведения

Симметричные триодные тиристоры (триаки) предназначены для работы в бесконтактной коммутационной и регулирующей аппаратуре, в цепях переменного тока частотой 50 Гц.

Структура условного обозначения

ТС106-Х-Х-Х УХЛ4.2:
ТС - тиристор симметричный;
1 - порядковый номер модификации конструкции;
0 - обозначение конструктивных признаков по ГОСТ 20859.1-89;
6 - обозначение конструктивного исполнения по ГОСТ 20859.1-89;
Х - максимально допустимый действующий ток в открытом
состоянии, А;
Х - класс;
Х - группа по критической скорости нарастания коммутационного
напряжения;
УХЛ4.2 - климатическое исполнение и категория размещения по
ГОСТ 15150-69.

Условия эксплуатации

Температура окружающей среды от 50 до 110°С с соответствующим снижением максимально допустимого действующего тока. Атмосферное давление от 86 до 106 кПа (от 650 до 800 мм рт.ст.). Относительная влажность воздуха 80% при температуре 25°С. Окружающая среда взрывобезопасная, химически неактивная и исключающая воздействие различных излучений (нейтронного, электронного, g-излучений и т.д.). Тип атмосферы I и II по ГОСТ 15150-69. Группа механического исполнения М27 по ГОСТ 17516.1-90. Вибрационные нагрузки в диапазоне частот от 1 до 100 Гц с ускорением 5g, многократные удары длительностью импульса от 2 до 15 мс с ускорением до 15g и одиночные удары длительностью импульса 50 мс с ускорением 40g. Для охлаждения триаков рекомендуется применять алюминиевую пластину площадью 16 см 2 (с одной стороны), толщиной 0,1 см. Триаки соответствуют требованиям ТУ 16-432.016-83. ТУ 16-432.016-83

Технические характеристики

Предельно допустимые значения параметров триаков приведены в табл. 1, характеристики - в табл. 2 и на рис. 1-8, при этом базовые значения параметров, приведенных на графиках в относительных единицах, указаны в табл. 1 и 2.

Таблица 1

Параметр Буквенное обозначение Условия установления норм
на параметры
ТС106-10 ТС106-16

Повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии, В, для классов:
1
2
3
4
5
6
7
8

U DRМ

100
200
300
400
500
600
700
800

T jmin ? T j ? T jm
Напряжение синусоидальное,
f = 50
Цепь управления разомкнута

Неповторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии, В

U DSМ 1,12U DRM

T jmin ? T j ? T jm

Рабочее импульсное напряжение в закрытом состоянии, В

U DWМ 0,8U DRМ

T jmin ? T j ? T jm
Напряжение синусоидальное,
f = 50 Гц

Постоянное напряжение в закрытом состоянии, В

U D 0,6U DRМ

T c = 70 ° С

Действующий ток в откры-том состоянии, А

I ТRМS 10 16

T c = 70 ° C
Ток синусоидальный,
f = 50 Гц,
угол проводимости
q = 180 эл. град

Ударный ток в открытом состоянии, А

I ТSМ 75
70
110
100

T j = 25 ° C
T j = T jm
Импульс тока, синусоидальный одиночный,
f = 50 Гц, t i = 20 мс
U D = 0

Критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии, А/мкс

(di Т /dt) 20

T j = T jm
U D = 0,67U DRM
2I trMS ? I T ? 5I trMS
Режим в цепи управления:

t G = 50...100 мкс;
амплитуда 3I GT ;
di G /dt = 1 А/мкс;
частота следования импульсов 1–5 Гц;

Температура перехода, ° С:
максимально допустимая
минимально допустимая


T jm
Т jmin

110
–50

Температура хранения, ° С:
максимально допустимая
минимально допустимая


T stg m
Т stg min

50
–40

Таблица 2

Параметр Буквенное обозначение Значение параметра для триаков типов Условия установления норм
на параметры
ТС106-10 ТС106-16

Импульсное напряжение в открытом состоянии, В, не более

U ТМ 1,7

T j = 25 ° C
I T = 1,41I ТRМS

Пороговое напряжение в открытом состоянии, В, не более

U Т(ТО) 1

Динамическое сопротивление в открытом состоянии, мОм, не более

r Т 50 31

Повторяющийся импульсный ток в закрытом состоянии, мА, не более

I DRМ 1

T j = T jm
U D = U DRM
Цепь управления разомкнута

Ток включения, мА, не более

I L 60

T j = 25 ° C
U D =12 В
Режим в цепи управления:
форма импульса тока – трапецеидальная;
t G = 50...100 мкс;
амплитуда 500 мА;
di G /dt = 1 А/мкс;
сопротивление источника управления? 30 Ом

Ток удержания, мА, не более

I Н 45

T j = 25 ° C
U D = 12 В
Цепь управления разомкнута

Критическая скорость нарастания коммутационного напряжения, В/мкс, не менее, для групп:

0
2
3
4
5
6
7

(du D /dt) сrit

Не норми-руется
4
6,3
10
16
25
50

Не норми-руется


10
16
25
50

T j = T jm
U D = 0,67U DRM , t id ? 250
I TM = I trMS , (di T /dt) ? 0,005 А/мкс,
t i = 10 мс
Режим в цепи управления:
форма импульса тока –
трапецеидальная;
t G = 50...100 мкс;
амплитуда? 1 А;
di G /dt ? 1 А/мкс;
сопротивление источника
управления? 50 Ом

Время задержки, мкс, не более

t gd 3

T j = 25 ° С;
U D = 100 В;
I T = I trMS
di T /dt = 20 А/мкс
Режим в цепи управления:
форма импульса тока – трапецеидальная;
t G = 50...100 мкс;
амплитуда – 1 А;
сопротивление источника управления R ? 50 Ом

Время включения, мкс, не более

t gt 9

Отпирающее постоянное напряжение управления, В

U GТ 6
3,5

T j = T jmin
T j = 25 ° C
U D = 12 В

Отпирающий постоянный ток управления, мА

I GТ 600
100

T j = T jmin
T j = 25 ° C
U D = 12 В
Сопротивление цепи тока в открытом состоянии? 10 Ом

Неотпирающее постоянное напряжение управления, В

U GD 0,2

T j = T jm
U D = 0,67U DRМ

Тепловое сопротивление переход–корпус, ° С/Вт

R thjс 2,2 1,45

Ток синусоидальный двухполупериодный,
q = 180 эл. град

Масса, кг

2 +0,2

Примечания: 1. Триаки ТС106-10 5, 6 и 7 групп по критической скорости нарастания коммутационного напряжения могут поставляться только со следующими параметрами:
U TM ? 2 В и I GT = 150 мА.
2. Триаки ТС106-16 6 и 7 групп по критической скорости нарастания коммутационного напряжения могут поставляться только со следующими параметрами: U TM ? 2 В и I GT = 150 мА.

Расположение квадрантов управляемости: ось абсцисс - анодное напряжение, ось ординат - напряжение управления

Предельные вольт-амперные характеристики в открытом состоянии при температуре перехода T j = 25°C (1) и T j = T j m (2): а - ТС106-10;
б - ТС106-16

Зависимость допустимого действующего тока в открытом состоянии I т от температуры корпуса T с при углах проводимости тока в каждом направлении q = 30 (1), 60 (2), 90 (3), 120 (4), 180° эл. (5) для токов синусоидальной формы частотой f = 50 Гц: а - ТС106-10;
б - ТС106-16

Зависимость допустимой амплитуды ударного тока в открытом состоянии I т от длительности импульса t при исходной температуре перехода T j = 25°C (1) и T j = T j m (2), U = 0: а - ТС106-10;
б - ТС106-16

Зависимость средней рассеиваемой мощности в открытом состоянии P т () от действующего тока I т в открытом состоянии синусоидальной формы частотой f = 50 Гц при углах проводимости тока в каждом направлении q = 30 (1), 60 (2), 90 (3), 120 (4), 180° эл. (5): а - ТС106-10;
б - ТС106-16

Зависимость критической скорости нарастания коммутационного напряжения (du /dt) с о m (о.е.) от скорости спада тока в открытом состоянии (di т /dt) при амплитуде тока I т = I т и температуре перехода T j = T j m: а - ТС106-10;
б - ТС106-16

Таблица к рис. 7

Предельные характеристики цепи управления: U т - отпирающее постоянное напряжение управления;
I т - отпирающий постоянный ток управления

Зависимость отпирающего импульсного тока управления I т (о.е.) от длительности управляющего импульса t при температуре перехода T j = T j m (1), T j = 25°C (2), T j = T j m п (3), U = 12 В Предельно допустимые значения параметров и характеристики триаков с охладителем приведены в табл. 3 и на рис. 9 - 11.

Таблица 3

Параметр Буквенное обозначение Значение параметра для триаков типов Условия установления норм на параметры
ТС106-10 ТС106-16
Охладитель – пластина площадью 16 см 2

Действующий ток в открытом состоянии, А

I ТRМS 3 3,5

Естественное охлаждение
T cf = 40 ° С
Ток синусоидальный,
f = 50 Гц

Тепловое сопротивление переход–среда, ° С/Вт

R thjа 20,4 19,65

Естественное охлаждение T cf = 40 ° С

Тепловое сопротивление корпус – контактная поверхность охладителя, ° С/Вт

R thсh 0,2

Зависимость допустимого действующего тока в открытом состоянии I т от температуры охлаждающей среды T с при углах проводимости тока в каждом направлении q=30 (1), 60 (2), 90 (3), 120 (4), 180° эл. (5) для токов синусоидальной формы частотой f = 50 Гц (охладитель - алюминиевая пластина площадью 16 см 2 , тепловое сопротивление охладителя R с а? 18°C/Вт): а - ТС106-10;
б - ТС106-16

Зависимость допустимой амплитуды тока перегрузки в открытом состоянии I () синусоидальной формы частотой 50 Гц от длительности перегрузки t () при температуре охлаждающей среды T с = 40°С и значении отношения действующего тока, предшествующего перегрузке, к допустимому действующему току: K=0 (1), 0,5 (2), 0,75 (3), 1 (4) (охладитель - алюминиевая пластина площадью 16 см 2): а - ТС106-10;
б - ТС106-16

Зависимость переходного теплового сопротивления переход - корпус Z (j с) (1) и переход - среда Z (j а) (2) от времени t при естественном охлаждении (охладитель - алюминиевая пластина площадью 16 см 2): а - ТС16-10;
б - ТС106-16 Общий вид, габаритные и присоединительные размеры триаков представлены на рис. 12.

Общий вид, габаритные и присоединительные размеры симметричных тиристоров ТС106: A - точка измерения температуры корпуса;
m1, m2 - контрольные точки измерения импульсного напряжения в открытом состоянии;
1 - основной вывод 2 (основание корпуса);
2 - основной вывод 2;
3 - вывод управляющего электрода;
4 - основной вывод 1 Э Триаки поставляются без охладителей. каждой партии триаков, транспортируемых в один адрес, прикладываются паспорт и инструкция по эксплуатации.

All manufacturers AAT AB Semicon ABB Abracon Accutek Actel Adaptec A-Data Advanced Micro Systems Advanced Photonix Aeroflex Agere Agilent AHA AIC Aimtec AKM ALD ALi Allegro Alliance Alpha Alpha Micro. Alpha&Omega Altera AMCC AMD AME American Bright LED AMI AMICC Amplifonix AMS AMSCO Anachip Anadigics Anadigm Analog Devices Analogic AnalogicTech Anaren Andigilog Anpec Apex API Delevan Aplus A-Power APT Arizona Microtek ARM Artesyn ASI Asiliant ASIX Astec ATMEL AudioCodes AUK Auris Austin Authentec Avalon Photonics AverLogic AVG AvicTek AVX AZ Displays B&B Electronics Barker Microfarads BCD BEL Fuse BI Tech. Bicron BitParts Bivar Boca Bookham Bourns Broadcom BSI Burr-Brown Bytes C&D CalCrystal Calex CalMicro Calogic Capella Carlo Gavazzi Catalyst CDI Diodes CDIL CEL Centillium Central Century Ceramate Cermetek CET Cherry Chinfa Chingis Chipcon Chrontel Cirrus CIT Clairex Clare C-Media CML CML Micro Cologne Comchip Composite Modules Conexant Connor-Winfield COSEL COSMO Cree Crydom CSR CTS Cyntec Cypress Cystech Daesan Daewoo DAICO Dallas Data Delay Datel DB Lectro DCCOM Delta Densei-Lambda Dialight Digital Voice Sys Diodes Dionics Diotec DPAC Dynex EIC Eichhoff E-Lab Elantec Electronic Devices EliteMT ELM Elmos Elpida EM Microelectronic EMC Enpirion E-OEC Eon Silicon EPCOS EPSON Ericsson ESS Tech. E-Tech Etron Eudyna Eupec Everlight Exar Excelics ExcelSemi Fagor Fairchild FCI Filtran Filtronic Fitpower Formosa Fox Electronics Freescale Frequency Devices Frequency Management FTDI Chip Fuji Fujitsu Galaxy Gamma GEC General Semiconductor Genesis Microchip Genesys Logic Gennum GHzTech Gilway G-Link GMT Golledge GOOD-ARK Grayhill Green Power GSI Hamamatsu Hanamicron Hanbit Harris HB HexaWave Hifn High Tech Chips Hirose Hi-Sincerity Hitachi Hitachi Metals Hittite HN Electronic Holtek HoltIC Honeywell Humirel HV Component Hynix Hytek Hyundai IBM IC Haus ICC I-Chips ICOM ICSI ICST IDT IK Semi. IMP Impala Infineon Initio InnovASIC Int Power Sources INTEL InterFET Interpion Interpoint Intersil Intronics IOtech IRF Isahaya ISD Isocom ISSI ITE Itran ITT IXYS Jess JGD Jiangsu Kawasaki KEC Kemet Kentron King Billion Kingbright Knox KOA Kodak Kodenshi Kyocera Kinseki Lambda Lattice Ledtech LEDtronics Legerity LEM Leshan Radio Level One LG Linear Linear Dimensions Designs Linear IS Lite-On Littelfuse Logic Devices LSI LSI Logic Lumex M.S. Kennedy M/A-COM Macroblock Macronix MagnaChip Marktech Martek Power Marvell MAS Oy MAXIM Maxwell MAZeT MCC MCE KDI MDTIC Melexis Memphis Memsic Micrel Micro Electronics Micro Linear Microchip MicroMetrics Micron Micronas Micronetics Wireless Micropac Microsemi Mimix Mindspeed Mini-Circuits Minilogic Minmax MIPS Mitel Mitsubishi Mitsumi MOSA Mosel Mospec MoSys Motorola M-pulse MtronPTI Murata Music Myson Nais NanoAmp Nanya National Instruments National Semiconductor NEC NEL NetLogic NeuriCam NHI Nichicon NIEC NJRC Noise/Com Nordic VLSI Novalog Novatek NPC NTE NTT NVE NVIDIA O2Micro Octasic OEI OKI OmniVision Omron ON Semiconductor OPTEK Opto Diode Optolab Optrex OSRAM OTAX Oxford MDi Pacific Mono Pan Jit Panasonic Para Light Patriot Scientific PCA PEAK Peregrine Performance Tech. Pericom PerkinElmer PhaseLink Philips Picker Pixim PLX PMC-Sierra PMD Motion Polyfet Power Innovations Power Integrations Power Semiconductors Powerchip Powerex Power-One Powertip Precid-Dip Promax-Johnton Pronics Protek PTC Pulse Pyramid QLogic QT Qualcomm Quantum QuickLogic R&E Raltron Ramtron Raytheon RD Alfa RDC Realtek Recom Rectron Renesas RF Monolithics RFE RFMD Rhopoint RichTek RICOH Rohm Rubycon Saifun SAMES SamHop Samsung SanDisk Sanken SanRex Sanyo SCBT Seiko SemeLAB Semicoa Semikron SemiWell Semtech Sensitron Sensory Shanghai Lunsure Shanghai Lunsure SHARP Shindengen Siemens SiGe SigmaTel Signetics Silan Silicon Image Silicon Lab. Silicon Power Siliconians Silonex Simtek Sipex Sirenza SiRF Sitronix Skyworks SLS Smartec SMSC Solid State Solitron Solomon Systech SONiX SONY Spansion SSDI SSE SST Stanford Stanley Stanson Statek STATS STMicroelectronics Sumida Summit SunLED Supertex Surge Sussex Swindon Symmetricom Synergy Synsemi Syntec System General Systron Donner Tachyonics Taiyo Yuden Talema TAOSinc TDK Teccor Tekmos TelCom Teledyne Temex TEMIC Thaler THAT Thermtrol THine TI TLSI TMT TOKO Tontek Topro Torex Toshiba Total Power Traco Transmeta Transys Trinamic Tripath TriQuint Triscend TSC Turbo IC Ubicom UMC UMS Unisem Unitra UOT Us Digital USHA UTC Utron Vaishali Valpey-Fisher Varitronix Vectron VIA Vicor VIS Vishay Vitesse Voltage Multipliers Waitrony WDC WEDC Weida Weitron Weltrend Westcode Winbond Wing Shing Winson Winstar Wisdom WJ Wolfgang Knap Wolfson WTE Xecom Xicor Xilinx YAMAHA Yellow Stone YEONHO Zarlink Z-Communications Zenic Zetex Zettler Zilog ZMD Zoran Zowie

Полупроводниковый прибор, имеющий 5 p-n переходов и способный пропускать ток в прямом и обратном направлениях, называется симистором. Из-за неспособности работы на высоких частотах переменного тока, высокой чувствительности к электромагнитным помехам и значительного тепловыделения при коммутации больших нагрузок, в настоящее время широкого применения в мощных промышленных установках они не имеют.

Там их с успехом заменяют схемы на тиристорах и IGBT-транзисторах. Но компактные размеры прибора и его долговечность в сочетании с невысокой стоимостью и простотой схемы управления позволили найти им применение в сферах, где указанные выше недостатки не имеют существенного значения.

Сегодня схемы на симисторах можно найти во многих бытовых приборах от фена до пылесоса, ручном электроинструменте и электронагревательных устройствах – там, где требуется плавная регулировка мощности.

Принцип работы

Регулятор мощности на симисторе работает подобно электронному ключу, периодически открываясь и закрываясь, с частотой, заданной схемой управления. При отпирании симистор пропускает часть полуволны сетевого напряжения, а значит потребитель получает только часть номинальной мощности.

Делаем своими руками

На сегодняшний день ассортимент симисторных регуляторов в продаже не слишком велик. И, хотя цены на такие устройства невелики, зачастую они не отвечают требованиям потребителя. По этой причине рассмотрим несколько основных схем регуляторов, их назначение и используемую элементную базу.

Схема прибора

Простейший вариант схемы, рассчитанный для работы на любую нагрузку. Используются традиционные электронные компоненты, принцип управления фазово-импульсный.

Основные компоненты:

  • симистор VD4, 10 А, 400 В;
  • динистор VD3, порог открывания 32 В;
  • потенциометр R2.

Ток, протекающий через потенциометр R2 и сопротивление R3, каждой полуволной заряжает конденсатор С1. Когда на обкладках конденсатора напряжение достигнет 32 В, произойдёт открытие динистора VD3 и С1 начнёт разряжаться через R4 и VD3 на управляющий вывод симистора VD4, который откроется для прохождения тока на нагрузку.

Длительность открытия регулируется подбором порогового напряжения VD3 (величина постоянная) и сопротивлением R2. Мощность в нагрузке прямо пропорциональна величине сопротивления потенциометра R2.

Дополнительная цепь из диодов VD1 и VD2 и сопротивления R1 является необязательной и служит для обеспечения плавности и точности регулировки выходной мощности. Ограничение тока, протекающего через VD3, выполняет резистор R4. Этим достигается необходимая для открытия VD4 длительность импульса. Предохранитель Пр.1 защищает схему от токов короткого замыкания.

Отличительной особенностью схемы является то, что динистор открывается на одинаковый угол в каждой полуволне сетевого напряжения. Вследствие этого не происходит выпрямление тока, и становится возможным подключение индуктивной нагрузки, например, трансформатора.

Подбирать симисторы следует по величине нагрузке, исходя из расчёта 1 А = 200 Вт.

Используемые элементы:

  • Динистор DB3;
  • Симистор ТС106-10-4, ВТ136-600 или другие, требуемого номинала по току 4-12А.
  • Диоды VD1, VD2 типа 1N4007;
  • Сопротивления R1100 кОм, R3 1 кОм, R4 270 Ом, R5 1,6 кОм, потенциометр R2 100 кОм;
  • С1 0,47 мкФ (рабочее напряжение от 250 В).

Отметим, что схема является наиболее распространённой, с небольшими вариациями. Например, динистор может быть заменён на диодный мост или может быть установлена помехоподавляющая RC цепочка параллельно симистору.

Более современной является схема с управлением симистора от микроконтроллера – PIC, AVR или другие. Такая схема обеспечивает более точную регулировку напряжения и тока в цепи нагрузки, но является и более сложной в реализации.


Схема симисторного регулятора мощности

Сборка

Сборку регулятора мощности необходимо производить в следующей последовательности:

  1. Определить параметры прибора, на который будет работать разрабатываемое устройство. К параметрам относятся: количество фаз (1 или 3), необходимость точной регулировки выходной мощности, входное напряжение в вольтах и номинальный ток в амперах.
  2. Выбрать тип устройства (аналоговый или цифровой), произвести подбор элементов по мощности нагрузки. Можно проверить своё решение в одной из программ для моделирования электрических цепей – Electronics Workbench, CircuitMaker или их онлайн аналогах EasyEDA, CircuitSims или любой другой на ваш выбор.
  3. Рассчитать тепловыделение по следующей формуле: падение напряжения на симисторе (около 2 В) умножить на номинальный ток в амперах. Точные значения падения напряжения в открытом состоянии и номинальный пропускаемый ток указаны в характеристиках симистора. Получаем рассеиваемую мощность в ваттах. Подобрать по рассчитанной мощности радиатор.
  4. Закупить необходимые электронные компоненты , радиатор и печатную плату.
  5. Произвести разводку контактных дорожек на плате и подготовить площадки для установки элементов. Предусмотреть крепление на плате для симистора и радиатора.
  6. Установить элементы на плату при помощи пайки. Если нет возможности подготовить печатную плату, то можно использовать для соединения компонентов навесной монтаж, используя короткие провода. При сборке особое внимание уделить полярности подключения диодов и симистора. Если на них нет маркировки выводов, то или «аркашки».
  7. Проверить собранную схему мультиметром в режиме сопротивления. Полученное изделие должно соответствовать изначальному проекту.
  8. Надёжно закрепить симистор на радиатор. Между симистором и радиатором не забыть проложить изолирующую теплопередающую прокладку. Скрепляющий винт надёжно заизолировать.
  9. Поместить собранную схему в пластиковый корпус.
  10. Вспомнить о том, что на выводах элементов присутствует опасное напряжение.
  11. Выкрутить потенциометр на минимум и произвести пробное включение. Измерить напряжение мультиметром на выходе регулятора. Плавно поворачивая ручку потенциометра следить за изменением напряжения на выходе.
  12. Если результат устраивает, то можно подключать нагрузку к выходу регулятора. В противном случае необходимо произвести регулировки мощности.

Симисторный радиатор мощности

Регулировка мощности

За регулировку мощности отвечает потенциометр, через который заряжается конденсатор и разрядная цепь конденсатора. При неудовлетворительных параметрах выходной мощности следует подбирать номинал сопротивления в разрядной цепи и, при малом диапазоне регулировки мощности, номинал потенциометра.

  • продлить срок службы лампы, регулировать освещение или температуру паяльника поможет простой и недорогой регулятор на симисторах.
  • выбирайте тип схемы и параметры компонентов по планируемой нагрузке.
  • тщательно проработайте схемные решения.
  • будьте внимательны при сборке схемы , соблюдайте полярность полупроводниковых компонентов.
  • не забывайте, что электрический ток есть во всех элементах схемы и он смертельно опасен для человека.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: