В статье рассмотрен вариант построения регулятора мощности с широтноимпульсным управлением на основе таймера КР1006ВИ1. Благодаря своей "гибкости" эта микросхема успешно работает и в регуляторе мощности.

Мощность выходного сигнала микросхемы КР1006ВИ1 достаточна для непосредственного управления такими тринисторами, у которых открывающий ток не превышает 200 мА. Кроме того, в составе таймера — два компаратора и RS-триггер, что дает возможность простыми средствами обеспечить режим управления, приближающийся к наиболее экономичному — импульсному, когда открывающий ток спадает до нуля сразу после открывания тринистора. С описанием таймера можно ознакомиться в [1—6].

Рассмотрим исходную функциональную схему включения таймера, изображенную на рис. 1 ,а. Здесь передаточная характеристика прибора имеет гистерезисный вид (рис. 1,б).

Ширину гистерезиса (точнее, верхнее пороговое напряжение) можно изменять в широких пределах переменным резистором R1. Следует учитывать, что уровни переключения напрямую зависят от напряжения источника питания (5...15 В).

На рис. 2 показана схема узла с таймером DA1, непосредственно управляющим тринистором VS1, а на рис. 3 — временные диаграммы, ил-

люстрирующие его работу (они, кроме последней, сняты относительно минусового вывода диодного моста VD2). Управляющий сигнал подают на вход Е таймера, хорошо согласующийся с выходом многих цифровых микросхем, в том числе с открытым коллектором. Вытекающий ток низкого уровня — около 0,5 мА.

Пока напряжение на управляющем входе таймера не превышает 0,3...0,4 В, на ее выходе (вывод 3) — сигнал низкого уровня. Поэтому трини-стор VS1 закрыт, и нагрузка в его анодной цепи обесточена. При входном напряжении более 1 В таймер формирует на выходе импульсы амплитудой не менее 3,8 В (при Uпит=5 В), следующие

с частотой 100 Гц. Длительность этих импульсов определяется положением движка подстроечного резистора R1 и сопротивлением резистора R2.

Пульсирующее напряжение с диодного моста VD2 поступает через делитель R2R1 на вход внутреннего компаратора таймера. Диод VD1 ограничивает напряжение на этом входе до уровня Uпит+0,6 В. Как только напряжение на входе S уменьшится до

Uпит/3 (см. диагр. 2 на рис. 3), внутренний RS-триггер переключится в единичное состояние, и на выходе таймера возникнет импульс высокого уровня, который откроет тринистор и включит нагрузку. После того, как напряжение на входе R, пройдя через "нуль" и вновь увеличиваясь, достигнет уровня 2U пит/3, напряжение, поступающее на управляющий электрод тринистора, снизится до нуля, но он останется открытым. При очередном переходе сетевого напряжения через "нуль" тринистор закроется и обесточит нагрузку.

Минимальную длительность импульса на выходе таймера, необходимую для открывания тринистора, устанавливают подстроечным резистором R1. Длительность управляющего импульса при верхнем по схеме положении движка резистора R1 равна 0,2 мс. Максимальная длительность импульса, при которой устройство работает устойчиво, — около 2 мс.

При указанных на схеме номиналах резисторов R1 и R2 узел работоспособен при напряжении питания микросхемы более 6 В. Если сопротивление резистора R1 уменьшить до 220 кОм, минимальное напряжение питания снизится до 4 В.

Несмотря на то что в описанном узле принцип импульсного управления тринистором реализован не в полной мере и формируемый импульс шире минимально необходимого, этот режим существенно экономичнее по сравнению с управлением постоянным током. Так, средний управляющий ток тринистора КУ202Н при указанном на схеме сопротивлении резистора R3 близок к 1 мА, тогда как для открывания того же тринистора постоянным током необходимо 10...20 мА. Собственный же потребляемый таймером ток при напряжении питания 5 В не превышает 3 мА.

Удобство узла управления на таймере КР1006ВИ1 проявляется еще и в простоте его схемы. Довольно большая мощность на выходе микросхемы позволяет отказаться от дополнительного транзисторного усилителя управляющего тока тринистора. Отметим также, что описанный узел обеспечивает регулирование мощности без помех.

Рассмотренный принцип практически применен при разработке регулятора мощности, принципиальная схема

которого показана на рис. 4. Устройство реализует широтно-импульсный способ управления. В результате, в зависимости от установленной мощности, в нагрузку поступает то или иное

число целых полупериодов сетевого напряжения. Регулятор предназначен для работы с инерционными нагревательными приборами, паяльниками и т. п. Регулировать яркость ламп накаливания этим устройством нельзя, так как они будут мигать.

Формирование управляющих импульсов для открывания тринистора выполняет таймер DA2, а сигнал, разрешающий его работу, формирует генератор прямоугольных импульсов на таймере DA1. Частота импульсов — около 5 Гц. Скважность, от которой зависит мощность, потребляемая нагрузкой, можно изменять переменным резистором R1. При крайнем левом по схеме положении его движка нагрузка

будет отключена, а при крайнем правом — включена на полную мощность.

Когда на выходе таймера DA1 присутствует напряжение высокого уровня, в нагрузку поступает пульсирующее

напряжение частотой 100 Гц с выпрямителя VD5. Если же на выходе таймера низкий уровень, тринистор VS1 закрыт и напряжение на нагрузку не поступает.

Микросхемы питаются от параметрического стабилизатора напряжения R6R7VD3.

Регулятор собран на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертеж платы представлен на рис. 5.

Диоды КД522Б заменимы на КД522А или любые из серии КД521. Диодный мост — любой из КЦ405А— КЦ405В. Если мощность нагрузки превышает 200 Вт, мост должен быть собран из более мощных диодов, напри-

мер, из четырех КД202 с буквенными индексами Ж, К, М, Р.

Тринистор VS1 может быть либо КУ201К, КУ201Л (для маломощной нагрузки), либо КУ202К—КУ202Н. Если во время работы тринистор будет сильно нагреваться, его необходимо установить на теплоотвод. Переменный резистор — СП-1.

Следует заметить, что отдельные экземпляры тринисторов серии КУ202 в регуляторе могут работать нечетко, особенно при пониженной температуре. Такие тринисторы нужно заменить на другие, с меньшим значением тока открывания.

Выход регулятора мощности гальванически связан с сетью, поэтому при его налаживании и эксплуатации необходимо соблюдать осторожность.

ЛИТЕРАТУРА

1. Пецюх Е., Казарец А. Интегральный таймер КР1006ВИ1. — Радио, 1986, № 7, с. 57, 58.

2. Зельдин Е. Применение таймера КР1006ВИ1. — Радио, 1986, № 9, с. 36, 37.

3. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. — М.: Мир, 1993, т. 1,с. 303—307.

4. Коломбет Е. А. Микроэлектронные средства обработки аналоговых сигналов. — М.: Радио и связь, 1991, с. 181—220.

5. Горошков В. И. Элементы радиоэлектронных устройств. — М.: Радио и связь, 1989, с. 118, 119.

6. Шитов А. Генераторы на таймере КР1006ВИ1. - Радио, 1999, № 8, с. 54, 55.