05-1999_81_82.pdf

M I N I P R O J E K T Y

Wspólną cechą układów opisywanych w dziale "Miniprojekty" jest łatwość ich praktycznej

realizacji. Na zmontowanie i uruchomienie układu wystarcza zwykle kwadrans. Mogą to być

układy stosunkowo skomplikowane funkcjonalnie, niemniej proste w montażu i uruchamianiu, gdyż

ich złożoność i inteligencja jest zawarta w układach scalonych. Wszystkie projekty opisywane w

tej rubryce są wykonywane i badane w laboratorium AVT. Większość z nich wchodzi do oferty

kitów AVT jako wyodrębniona seria “Miniprojekty” o numeracji zaczynającej się od 1000.

Regulator mocy PWM

Regulatory mocy do

odbiornikÛw energii

elektrycznej zasilanych

z†sieci 220VAC s¹

ìdyøurnymî tematem

w†kaødym piúmie

przeznaczonym dla

elektronikÛw.

Elektronika Praktyczna

nie pozostawa³a przy

tym w†tyle, a†i†ja sam

mam kilka takich

uk³adÛw ìna sumieniuî.

Dzisiaj chcia³bym

zaproponowaÊ nieco

inne, trochÍ

niekonwencjonalne

rozwi¹zanie problemu

regulacji mocy

dostarczanej do

odbiornikÛw 220V. Ten

regulator ma zarÛwno

pewne zalety jak

i†wady w†porÛwnaniu

z†urz¹dzeniami

wykorzystuj¹cymi do

regulacji mocy zmianÍ

k¹ta zap³onu triaka.

Zaletami proponowanego

uk³adu s¹:

1. Znacznie mniejszy po-

ziom generowanego przez

urz¹dzenie zak³ÛceÒ i†brak

koniecznoúci stosowania ja-

kichkolwiek filtrÛw przeciw-

zak³Ûceniowych.

2. WiÍkszy zakres regulacji,

praktycznie od zera do ... mocy

nawet wiÍkszej niø przy bezpo-

úrednim zasilaniu z†sieci!

3. MoøliwoúÊ podniesie-

nia napiÍcia zasilaj¹cego od-

biornik powyøej napiÍcia no-

minalnego.

Wad¹ opisanego niøej

uk³adu jest to, øe moøna go

stosowaÊ wy³¹cznie do zasi-

lania urz¹dzeÒ nie zawieraj¹-

cych duøych indukcyjnoúci,

takich jak øarÛwki, grza³ki

czy lutownice zasilane bez-

poúrednio z†sieci. Kaøda prÛ-

ba do³¹czenia do uk³adu

urz¹dzenia takiego jak silnik

elektryczny lub transformator

skoÒczy siÍ jego natychmias-

towym uszkodzeniem!

Proponowany uk³ad jest

banalnie prosty w†wykona-

niu, ale ze wzglÍdu na wystÍ-

powanie w†uk³adzie wyso-

kich napiÍÊ, zarÛwno prze-

miennego jak i†sta³ego, jego

budowÍ mogÍ poleciÊ jedy-

nie zaawansowanym kon-

struktorom.

Opis dzia³ania uk³adu

Schemat elektryczny

proponowanego

uk³adu zosta³

pokazany

na rys. 1 .

Juø na

pierwszy

rzut oka

widzimy, øe

sercem uk³a-

du jest ìnie-

úmiertelnyî

uk³ad scalony ty-

pu NE555. CzÍste

stosowanie tej licz¹cej juø so-

bie oko³o ÊwierÊ wieku kos-

tki narazi³o mnie juø nawet

na docinki (na szczÍúcie sym-

patyczne) moich KolegÛw re-

dakcyjnych, z†Naczelnym EP

na czele.

Dobrze, moi Drodzy,

úmiejcie siÍ, ale potem po-

kaøcie mi jak w†inny sposÛb

moøna zbudowaÊ prosty i†ta-

ni, niewraøliwy na zmiany

temperatury i†napiÍcia zasi-

lania generator PWM?

W†oczekiwaniu na Wasz¹ od-

powiedü przyst¹piÍ do krÛt-

kiego wyjaúnienia zasady

dzia³ania zbudowanego prze-

ze mnie urz¹dzenia.

NapiÍcie sieciowe prosto-

wane jest w†uk³adzie pros-

townika pe³nookresowego

zbudowanego z†diod D4..D7,

a†nastÍpnie wyg³adzane na

kondensatorze C5. Rezystor

R5 ogranicza pr¹d udarowy

p³yn¹cy w†momencie w³¹-

czenia uk³adu do sieci i†³a-

dowania siÍ kondensatora

C5. CzÍúÊ steruj¹ca uk³adu

zasilana jest za poúrednict-

wem ograniczaj¹cego pr¹d

rezystora R4 napiÍciem do-

datkowo wyg³adzonym za

pomoc¹ kondensatora C4

i†stabilizowanym diod¹ Ze-

nera D3.

Uk³ad NE555 pracuje

w†typowym, znanym kaøde-

mu elektronikowi uk³adzie

generatora PWM (ang. Pulse

Width Modulation). Wype³-

nienie impulsÛw na wyjúciu

Q†IC1 zmienia siÍ w†zaleø-

noúci od po³oøenia suwaka

potencjometru P1, natomiast

ich czÍstotliwoúÊ pozostaje

sta³a i†okreúlona rezystancja-

mi R1+R2+P1 i†pojemnoúci¹

C1. W†jednym ze skrajnych

po³oøeÒ suwaka potencjomet-

ru P1 wype³nienie impulsÛw

wynosi ok. 1%, a†w†drugim

nieco ponad 99%. Moøemy

wiÍc przyj¹Ê, øe praktycznie

regulacji mocy bÍdziemy do-

konywaÊ w†zakresie od 0†do

100%.

Rys. 1.

Pozwalam sobie zaape-

lowaÊ do moich Czytelni-

kÛw o†rozwagÍ: na p³ytce

obwodu drukowanego wy-

stÍpuje niebezpieczne dla

øycia i†zdrowia napiÍcie

220VAC! Wszystkie prace

z†uk³adem do³¹czonym do

sieci musimy wykonywaÊ

z†najwiÍksz¹ ostroønoúci¹,

pamiÍtaj¹c o†zasadzie pra-

cy jedn¹ rÍk¹!

Elektronika Praktyczna 5/99

M I N I P R O J E K T Y

Jak juø wspomnia-

³em, z†wartoúciami ele-

mentÛw takimi, jak na

schemacie wype³nienie

impulsÛw wyjúciowych

zmienia siÍ od prawie

zera do ok. 100%. Za-

kres ten moøemy ³atwo

zmieniÊ przez dobÛr

wartoúci R1 i†R2 i†usta-

wiÊ go np. na 30..80%.

W†takim przypadku, je-

øeli uøyjemy naszego

uk³adu do sterowania

úwiat³em øarÛwki, to

w†jednym ze skrajnych

po³oøeÒ potencjometru øa-

rÛwka bÍdzie jeszcze trochÍ

úwieciÊ (a nie ca³kowicie gas-

n¹Ê), natomiast w†drugim

skrajnym po³oøeniu suwaka

P1 nie bÍdzie nam juø groziÊ

przepalenie øarÛwki.

Na rys. 2 pokazano roz-

mieszczenie elementÛw na

p³ytce, ktÛrej mozaika zna-

jduje siÍ na wk³adce we-

wn¹trz numeru.

Montaø uk³adu wykonu-

jemy wed³ug ogÛlnie znanych

zasad, rozpoczynaj¹c od ele-

mentÛw o†najmniejszych ga-

barytach, a†koÒcz¹c na wlu-

towaniu kondensatora elek-

trolitycznego i†zamontowa-

niu tranzystora T1 wraz z†ra-

diatorem.

Uk³ad zmontowany ze

sprawdzonych elementÛw nie

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

P1: potencjometr obrotowy

470k

R3: 100

R4: 10k

/1W

/5..10W

Kondensatory

C1, C2: 10nF

C3: 100nF

C4: 470

F/16V

Rys. 2.

F/350V

Półprzewodniki

D1, D2: 1N4148 lub

odpowiednik

D3: dioda Zenera 15V

D4, D5, D6, D7: 1N4007 lub

odpowiednik

IC1: NE555

T1: IRF840

Różne

CON2, CON1: ARK2

Radiator “3”

P³ytka drukowana wraz z kom-

pletem elementÛw jest dostÍpna

w AVT - oznaczenie AVT-1229.

Obci¹øenie dla ktÛrego

chcemy regulowaÊ dostarcza-

n¹ moc jest do³¹czane do z³¹-

cza CON2. NapiÍcie zasilania

jest w³¹czane za pomoc¹ tran-

zystora MOSFET - T1. Jest to

tranzystor typu IRF840, przy-

stosowany do pracy z†tak wy-

sokim napiÍciem, dla ktÛrego

napiÍcie dren - ürÛd³o moøe

wynosiÊ do 500V. Poniewaø

bramka T1 zasilana jest im-

pulsami o†zmiennym wype³-

nieniu, moc przekazywana do

obci¹øenia bÍdzie siÍ zmie-

niaÊ w†zaleønoúci od po³oøe-

nia suwaka P1.

A†teraz uwaga, bardzo

waøna sprawa! NapiÍcie na

kondensatorze C5 wynosi

zgodnie z†ogÛlnie znanym

wzorem ( Usta³e = Uzmienne,

skuteczne x†pierwiastek

kwadratowy z†2 )=311VDC.

A†wiÍc przy maksymalnym

wype³nieniu impulsÛw na

wyjúciu IC1 napiÍcie na ob-

ci¹øeniu moøe znacznie (w

zaleønoúci od wartoúci pr¹du

obci¹øenia i†pojemnoúci C5)

przekroczyÊ 220V! Zjawisko

to moøe byÊ zarÛwno wad¹

jak i†zalet¹ opisywanego

uk³adu. Zalet¹, bo w†pew-

nych sytuacjach moøemy

chwilowo zwiÍkszyÊ dos-

tarczan¹ moc np. øarÛwki,

skracaj¹c niestety jej ìøycieî.

Wad¹, bo zwiÍkszenie napiÍ-

cia ponad dopuszczaln¹ nor-

mÍ moøe niekiedy doprowa-

dziÊ do uszkodzenia odbior-

nika energii. Na szczÍúcie

moøemy ³atwo zabezpieczyÊ

siÍ przed powstaniem takiej

sytuacji.

wymaga jakiegokolwiek uru-

chamiania, a†jedyn¹ czynnoú-

ci¹ regulacyjn¹ moøe byÊ

ewentualne dobranie rezysto-

rÛw R1 i†R2.

Zbigniew Raabe, AVT

Elektronika Praktyczna 5/99

R1, R2: 1k

R5: 1,5

C5: 470

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: