RU2066915C1 - Power control device - Google Patents

Power control device Download PDF

Info

Publication number
RU2066915C1
RU2066915C1 RU94010724A RU94010724A RU2066915C1 RU 2066915 C1 RU2066915 C1 RU 2066915C1 RU 94010724 A RU94010724 A RU 94010724A RU 94010724 A RU94010724 A RU 94010724A RU 2066915 C1 RU2066915 C1 RU 2066915C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
control
current
voltage
diodes
thyristors
Prior art date
Application number
RU94010724A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94010724A (en
Inventor
С.А. Коновалов
Б.А. Гарбуз
Original Assignee
Акционерное общество "Кремний"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Кремний" filed Critical Акционерное общество "Кремний"
Priority to RU94010724A priority Critical patent/RU2066915C1/en
Publication of RU94010724A publication Critical patent/RU94010724A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2066915C1 publication Critical patent/RU2066915C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Rectifiers (AREA)

Abstract

FIELD: microelectronics; control of electric devices incorporating filament, including electric lamps, or those incorporating electric motor, including fans. SUBSTANCE: to control power transmitted to resistive or inductive loads, base-collector junctions of first and second p-n-p transistors are connected into diode bridge in series with first and second diodes; transistor bases are connected to diode anodes, collectors are connected, respectively, to first and second power leads and emitters, to thyristor control inputs. EFFECT: enlarged functional capabilities, improved reliability of power control. 4 dwg

Description

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано для управления электроприборами, имеющими электрическую спираль накала, в том числе электрической лампочкой, или содержащими электродвигатель, в том числе вентиляторами. The invention relates to microelectronics and can be used to control electrical appliances having an electric filament, including an electric bulb, or containing an electric motor, including fans.

Известна схема электронного регулятора (патент SU 1820986, А3), позволяющая регулировать мощность, отдаваемую в нагрузку. A known electronic regulator circuit (patent SU 1820986, A3), which allows you to adjust the power given to the load.

В основе работы схемы лежит принцип фазовой регулировки мощности: схема формирует пилообразное напряжение на емкости, синхронизированное с частотой сети переменного тока 220 В; на другой вход управления подается управляющее напряжение; при сравнении этих напряжении компаратор либо активно держит тиристоры в закрытом состоянии, либо включает их; после включения тиристоры активно выключаются после перехода фазы сетевого напряжения через нуль. The operation of the circuit is based on the principle of phase adjustment of power: the circuit generates a sawtooth voltage on the capacitance, synchronized with the frequency of the AC 220 V; control voltage is applied to another control input; when comparing these voltages, the comparator either actively holds the thyristors in the closed state, or turns them on; after switching on, the thyristors are actively turned off after the phase of the mains voltage passes through zero.

Недостатком указанной схемы является невозможность ее включения последовательно с нагрузкой (необходимо три вывода входной, выходной, общий), и невозможность управления индуктивными нагрузками (так как в этой схеме после перехода фазы сетевого напряжения через нуль тиристоры активно закрывают, а именно в этот момент ток через индуктивную нагрузку достигает максимального значения). The disadvantage of this circuit is the impossibility of its inclusion in series with the load (three outputs input, output, common), and the inability to control inductive loads (since in this circuit the thyristors are actively closed after the phase of the mains voltage passes through zero, namely at this moment the current through inductive load reaches its maximum value).

Предлагаемое устройство является двухпроводным по способу включения, т. е. включается последовательно с нагрузкой и конструкционно может объединяться, например, с выключателем. Также отсутствие активного запирания тиристоров позволяет использовать это устройство для регулировки мощности, отдаваемую в индуктивную нагрузку, так как после перехода фазы сетевого напряжения через нуль тиристоры будут оставаться открытыми до момента полного прекращения тока через индуктивную нагрузку. The proposed device is a two-wire by the method of inclusion, that is, it is connected in series with the load and can be structurally combined, for example, with a switch. Also, the absence of active locking of the thyristors allows you to use this device to adjust the power supplied to the inductive load, since after the phase of the mains voltage passes through zero, the thyristors will remain open until the current completely passes through the inductive load.

Сущность изобретения: устройство включается последовательно с нагрузкой выводами 1 и 2, содержит два тиристора 7 и 8, включенных встречно-параллельно, и управляемыми преобразователь напряжения в ток 15, режимы работы которого задаются не менее чем двумя внешними емкостями, подключаемыми ко входам управления 3, 4 и 5, 6. Емкости, подключаемые к входам управления, определяют открытое или закрытое состояние тиристоров. Заряд емкостей и управления включением тиристоров 1 и 2 осуществляется управляемым преобразователем напряжения в ток 15 через развязывающие диоды 16 и 17, а разряд двумя транзисторами 13 и 14 P-N-P-типа проводимости, включенных в два плеча диодного моста с диодами 9, 10, 11, 12. The inventive device is connected in series with a load of terminals 1 and 2, contains two thyristors 7 and 8 connected in opposite-parallel, and a controlled voltage to current converter 15, the operation modes of which are set by at least two external capacitors connected to the control inputs 3, 4 and 5, 6. Capacities connected to the control inputs determine the open or closed state of the thyristors. The capacitors are charged and the thyristors 1 and 2 are turned on by a controlled voltage to current converter 15 through decoupling diodes 16 and 17, and the discharge is carried out by two PNP conductivity transistors 13 and 14 connected to two arms of the diode bridge with diodes 9, 10, 11, 12 .

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для регулирования мощности (УРМ), на фиг. 2 представлены временные диаграммы его работы, на фиг. 3 приведены схемы практического включения. In FIG. 1 shows a structural diagram of a device for power control (URM), in FIG. 2 shows timing diagrams of its operation; FIG. 3 shows the scheme of practical inclusion.

УРМ содержит два тиристора 7 и 8, включенных встречно-параллельно между силовыми выводами 1 и 2, управляемый преобразователь напряжения в ток 15 со входами 5 и 6 подключения управляющего элемента, запитываемый диодным мостом с диодами 9, 10, 11 и 12, включенным между силовыми выводами 1 и 2. Выход управляемого преобразователя напряжения в ток 15 через развязывающие диоды 17 и 16 подключен к входам 3 и 4 управления тиристорными элементами 7 и 8 соответственно. К входам управления 3 и 4 также подключены эмиттеры транзисторов 13 и 14 P-N-P-типа проводимости, база-коллекторные переходы которых включены последовательно с диодами 9 и 10 двух плеч диодного моста. The URM contains two thyristors 7 and 8, connected counter-parallel between the power terminals 1 and 2, a controlled voltage to current converter 15 with inputs 5 and 6 of the control element connected, powered by a diode bridge with diodes 9, 10, 11 and 12 connected between the power conclusions 1 and 2. The output of the controlled voltage to current Converter 15 through decoupling diodes 17 and 16 is connected to the inputs 3 and 4 of the control of the thyristor elements 7 and 8, respectively. The control inputs 3 and 4 are also connected to emitters of transistors 13 and 14 of P-N-P-type conductivity, the base-collector junctions of which are connected in series with diodes 9 and 10 of the two arms of the diode bridge.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При закрытых тиристорах 7 и 8 при подаче сетевого напряжения управляемый преобразователь напряжения в ток 15 будет запитываться через диодный мост (диоды 9, 10, 11, 12) и формирователь на выходе ток величиной I. Уровень тока определяется уровнем управляющего напряжения на входе управления 5 относительно вывода 6 и может устанавливаться внешним элементом управления (резистором или емкостью). When thyristors 7 and 8 are closed, when the mains voltage is applied, the controlled voltage-to-current converter 15 will be powered through the diode bridge (diodes 9, 10, 11, 12) and the output driver is a current of magnitude I. The current level is determined by the level of control voltage at the control input 5 relative to pin 6 and can be installed by an external control element (resistor or capacitance).

На фиг. 3 уровень задается емкостью С3, на фиг. 4 потенциометром R. In FIG. 3, the level is set by the capacitance C3, in FIG. 4 potentiometer R.

Если в данный момент времени на вывод 1 приложено более положительное напряжение, чем на вывод 2, то выходным током управляемого преобразователя 15 будет заряжаться емкость С2 (на фиг. 3), подключенная к входу 3 управления тиристором 7. Ток для питания управляемого преобразователя будет протекать через вывод 1, транзистор 14 P-N-P-типа проводимости, диод 10, управляемый преобразователь 15, диод 11 и вывод 2 УРМ. If at a given moment of time a more positive voltage is applied to terminal 1 than to terminal 2, then the output current of the controlled converter 15 will charge the capacitance C2 (in Fig. 3) connected to the input 3 of the thyristor 7. The current to power the controlled converter will flow through terminal 1, transistor 14 of the PNP type of conductivity, diode 10, controlled converter 15, diode 11 and terminal 2 of the URM.

Транзистором 14 емкость С1 (на фиг.3) будет поддерживаться в разряженном состоянии. The transistor 14 capacitance C1 (figure 3) will be maintained in the discharged state.

Когда напряжение на емкости С2 возрастает до уровня, соответствующего порогу открывания тиристора 7, последний включится и будет пропускать ток в нагрузку. Управляемый преобразователь 15 шунтируется тиристором 7, который остается включенным до конца полупериода сетевого напряжения (или до конца протекания тока при работе на индуктивную нагрузку). When the voltage on the capacitance C2 rises to a level corresponding to the opening threshold of the thyristor 7, the latter will turn on and will pass current to the load. The controlled Converter 15 is shunted by the thyristor 7, which remains on until the end of the half-cycle of the mains voltage (or until the end of the current flow during operation on an inductive load).

Таким образом, управляемый преобразователь 15 с помощью емкости С2 сформирует задержку включения тиристора 7. При пороге открывания тиристора 0,7 В задержка включения определится как

Figure 00000002

где t время задержки включения тиристора;
0,7 порог [B] открывания тиристора;
Iвых15 выходной ток управляемого преобразователя 15;
С2 значение емкости С2.Thus, the controlled Converter 15 using the capacitance C2 will form a delay on the thyristor 7. When the threshold for opening the thyristor 0.7 V, the delay on is defined as
Figure 00000002

where t is the delay time of the thyristor;
0.7 threshold [B] thyristor opening;
I och15 the output current of the controlled Converter 15;
C2 is the value of capacitance C2.

После того как напряжение между выводами 1 и 2 изменит свою полярность, т.е. напряжение на выводе 2 станет более положительным, чем на выводе 1, тиристор 7 окажется включенным в обратном направлении и не будет пропускать ток, а диодный мост из диодов 9, 10, 11 и 12 начнет запитывать управляемый преобразователь 15. Ток будет протекать через вывод 2, база-коллекторный переход транзистора 13, диод 9, управляемый преобразователь 15, диод 12, вывод 1. After the voltage between terminals 1 and 2 changes its polarity, i.e. the voltage at terminal 2 will become more positive than at terminal 1, the thyristor 7 will turn on in the opposite direction and will not pass current, and the diode bridge from the diodes 9, 10, 11 and 12 will begin to power the controlled converter 15. Current will flow through terminal 2 , base-collector junction of the transistor 13, diode 9, controllable converter 15, diode 12, pin 1.

Емкость С2, подключенная между выводами 3 и 2 (на фиг. 3), начнет разряжаться транзистором 13; емкость С1, подключенная между выводами 4 и 1 (на фиг. 3), начнет заряжаться выходным током управляемого преобразователя 15, и через время t (формула 1) напряжение на ней достигнет порогового уровня включения тиристора 8. Тиристор включится, начнет пропускать ток в нагрузку и зашунтирует управляемый преобразователь. The capacitance C2 connected between the terminals 3 and 2 (in Fig. 3) will begin to be discharged by the transistor 13; capacitance C1 connected between terminals 4 and 1 (in Fig. 3) will begin to be charged with the output current of the controlled converter 15, and after a time t (formula 1), the voltage across it will reach the threshold level of thyristor 8. The thyristor will turn on and begin to pass current to the load and shunts the controlled transducer.

Таким образом, на одной полуволне сетевого напряжения одна из емкостей заряжается и с необходимой задержкой включает тиристор, другая емкость разряжается одним из дополнительных транзисторов, включенных в плечо диодного моста, на другой полуволне функции емкостей меняются. Thus, at one half-wave of the mains voltage, one of the capacitors is charged and turns on the thyristor with the necessary delay, the other capacitance is discharged by one of the additional transistors included in the diode bridge arm, and the functions of the capacitors change at the other half-wave.

Резисторы R4 и R5 служат для разряда емкостей С1 и С2 (фиг.3) при отключении устройства от сети. Resistors R4 and R5 are used to discharge capacitances C1 and C2 (figure 3) when the device is disconnected from the network.

Управляемый преобразователь напряжения в ток 15 состоит из вторичного источника напряжения (резистор R1, стабилитрон D1 и транзисторы Т1, Т2 и Т3), запитывающего генератора токов (резистор R2, транзисторы Т4, Т5 и Т6, диод D2), собственно преобразователя напряжения в ток (транзисторы Т7, Т8, резистор R3) и отражательного генератора тока (транзисторы Т9, Т10). Преобразователь 15 работает следующим образом. На вторичный источник напряжения подается выпрямленное сетевое напряжение (через выпрямительные диоды 9, 10, 11, 12), из которого он формирует напряжение 6,3 В (на эмиттере транзистора Т1 относительно вывода 6). Запитывающий генератор задает вытекающий ток входа 6 управляемого преобразователя напряжения в ток коллектором Т5 (диод D2 служит для исключения обратного тока входа, который разряжал бы емкость С3 на фиг. 3.1, когда тиристоры 7 и 8 закрыты и, соответственно, вторичный источник питания не формирует 6,3 В), а также запитывает собственно преобразователь коллекторным током транзистора Т6. Собственно преобразователь напряжения в ток состоит из эмиттерного повторителя на транзисторах Т7 и Т8 (напряжение на эмиттере Т8 повторяет напряжение на вход 5), а ток определяется номиналом резистора R3. Отражательный генератор тока преобразует втекающим коллекторный ток транзистора Т8 в вытекающий коллекторный ток транзистора Т10. The controlled voltage-to-current converter 15 consists of a secondary voltage source (resistor R1, Zener diode D1 and transistors T1, T2 and T3), a supply current generator (resistor R2, transistors T4, T5 and T6, diode D2), and the voltage-to-current converter itself ( transistors T7, T8, resistor R3) and a reflective current generator (transistors T9, T10). Converter 15 operates as follows. A rectified mains voltage (via rectifier diodes 9, 10, 11, 12) is supplied to the secondary voltage source, from which it generates a voltage of 6.3 V (at the emitter of transistor T1 relative to terminal 6). The supply generator sets the outgoing current of the input 6 of the controlled voltage to current converter by the collector T5 (diode D2 serves to exclude the reverse input current, which would discharge the capacitance C3 in Fig. 3.1, when the thyristors 7 and 8 are closed and, accordingly, the secondary power source does not form 6 , 3 V), and also feeds the converter itself with the collector current of the T6 transistor. The voltage-to-current converter itself consists of an emitter follower on transistors T7 and T8 (the voltage on the emitter T8 repeats the voltage at input 5), and the current is determined by the value of the resistor R3. The reflective current generator converts the collector current of the transistor T8 into the flowing collector current of the transistor T10.

Для нормальной работы УРМ необходимо определить минимальный и максимальный выходной ток управляемого преобразователя напряжения в ток. For normal operation of the URM, it is necessary to determine the minimum and maximum output current of the controlled voltage-to-current converter.

Минимальный ток должен обеспечивать задержку включения тиристора большую, чем полупериод сетевого напряжения. The minimum current should provide a delay of the thyristor on longer than a half-period of the mains voltage.

По формуле 1 при С1 С2 1,0 мкФ, Uпор 0,7 В, t 10 мсек выходной ток управляемого преобразователя 15 должен быть около 70 мкА.According to formula 1, at C1 C2 1.0 μF, U pore 0.7 V, t 10 ms the output current of the controlled Converter 15 should be about 70 μA.

Максимальный ток будет определять минимальную задержку включения тиристора, которая остается при максимальном уровне управляющего напряжения на входе 5. The maximum current will determine the minimum turn-on delay of the thyristor, which remains at the maximum level of control voltage at input 5.

При максимальном токе Iвых15max, например, в 0,7 мА (в 10 раз больше Iвых15min) задержка включения будет в 10 раз меньше полупериода, т.е. около 1 мсек.At the maximum current I o15max , for example, 0.7 mA (10 times more than I o15min ), the turn-on delay will be 10 times less than the half-period, i.e. about 1 ms.

На фиг. 2а представлена временная диаграмма сетевого напряжения. In FIG. 2a is a timing diagram of the mains voltage.

На фиг. 2б показана временная диаграмма изменения напряжения на емкости С2, на фиг. 2в изменение напряжения на емкости С1. Для времени Т+ и Т- соответствует величина тока управления I (жирная линия), для времени Т+' и T-' величина тока управления I' (тонкая линия), причем T+ > T+', T- > T-' и, соответственно, I < I'. In FIG. 2b shows a timing diagram of the voltage change across capacitance C2, in FIG. 2c, the change in voltage at the capacitance C1. For time T + and T- there corresponds the value of control current I (thick line), for time T + 'and T-' the value of control current I '(thin line), with T +> T +', T-> T- 'and, accordingly, I <I '.

На фиг. 2г показана временная диаграмма напряжения на нагрузке для двух величин управляющих токов I и I'. In FIG. 2d shows a time diagram of the voltage across the load for two values of the control currents I and I '.

На фиг. 4 представлена схема практического включения УРМ, обеспечивающая регулировку мощности при работе на активную (электрическая лампа) и индуктивную (электродвигатель вентилятора) нагрузки. In FIG. 4 presents a diagram of the practical inclusion of the URM, which provides power control during operation on the active (electric lamp) and inductive (electric fan motor) loads.

На фиг. 3 представлена схема практического включения УРМ, позволяющая плавно включать и выключать электрическую лампу. Процесс включения будет происходить следующим образом. При размыкании ключа К1 емкость С3 будет плавно заряжаться от некоторого минимального напряжения до максимального (эти уровни определяются вытекающим током входа управляемого преобразователя и номиналом резистора R). При этом плавно увеличивается выходной ток управляемого преобразователя 5 и, соответственно, с каждым периодом уменьшается задержка включения тиристоров 7 и 8. Это обеспечивает плавное нарастание мощности, пропускаемую в нагрузку. Время плавного включения регулируется изменением емкости С3 и составляет от десятых долей секунды (для защиты лампы от перегорания) до нескольких секунд (визуальное восприятие плавности). В процессе плавного включения при замыкании ключа К1 емкость будет разряжаться с постоянной времени, определяемой разницей между постоянной времени разряда емкости С3 через резистор R и постоянной времени заряда вытекающим током входа управляемого преобразователя, что тоже для визуального восприятия плавности выключения может составлять несколько секунд. In FIG. 3 presents a diagram of the practical inclusion of the URM, which allows you to smoothly turn on and off the electric lamp. The inclusion process will occur as follows. When the key K1 is opened, the capacitance C3 will smoothly charge from a certain minimum voltage to a maximum (these levels are determined by the outgoing current of the input of the controlled converter and the value of the resistor R). In this case, the output current of the controlled converter 5 gradually increases and, accordingly, the turn-on delay of thyristors 7 and 8 decreases with each period. This ensures a smooth increase in the power transmitted to the load. The soft start time is regulated by changing the capacitance C3 and ranges from tenths of a second (to protect the lamp from burnout) to several seconds (visual perception of smoothness). In the process of smooth switching on when the key K1 is closed, the capacitance will be discharged with a time constant determined by the difference between the discharge time constant of the capacitance C3 through the resistor R and the charge time constant by the outgoing input current of the controlled converter, which can also take several seconds to visualize the smoothness of switching off.

Claims (1)

Устройство для регулирования мощности, содержащее первый и второй тиристоры, включенные встречно-параллельно между первым и вторым силовыми выводами, диодный мост из первого, второго, третьего и четвертого диодов, включенный также между этими выводами, управляемый преобразователь напряжения в ток с входом, соединенным с выводами для подключения управляющего сигнала, выход которого через пятый и шестой диоды подключен к входам управления соответствующими тиристорами, при этом управляющие переходы тиристоров зашунтированы емкостями, отличающееся тем, что в диодный мост последовательно с первым и вторым диодом включены база-коллекторные переходы первого и второго транзисторов p-n-p-типа проводимости, причем базs транзисторов соединены с анодами диодов, коллекторы подключены соответственно к первому и второму силовому выводу, а эмиттеры к входам управления тиристорами. A device for power control, containing the first and second thyristors connected in parallel between the first and second power terminals, a diode bridge from the first, second, third and fourth diodes, also connected between these terminals, a controlled voltage-to-current converter with an input connected to conclusions for connecting a control signal, the output of which through the fifth and sixth diodes is connected to the control inputs of the corresponding thyristors, while the control transitions of the thyristors are shunted by capacitors, about characterized in that the base-collector junctions of the first and second pnp-type transistors are connected in series with the first and second diodes, the bases of the transistors being connected to the anodes of the diodes, the collectors are connected respectively to the first and second power output, and the emitters are connected to the control inputs thyristors.
RU94010724A 1994-03-29 1994-03-29 Power control device RU2066915C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94010724A RU2066915C1 (en) 1994-03-29 1994-03-29 Power control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94010724A RU2066915C1 (en) 1994-03-29 1994-03-29 Power control device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94010724A RU94010724A (en) 1995-10-27
RU2066915C1 true RU2066915C1 (en) 1996-09-20

Family

ID=20154041

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94010724A RU2066915C1 (en) 1994-03-29 1994-03-29 Power control device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2066915C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 1753557, кл. H 02 M 5/257, 1990. 2. Авторское свидетельство СССР N 1292136, кл. H 02 M 5/257, 1987. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1882396B1 (en) Dimmer having a power supply monitoring circuit
US8327159B2 (en) Dimmer having a microprocessor-controlled power supply
US4939632A (en) Power supply circuit
JPH0732592B2 (en) DC voltage forming circuit
US4654538A (en) Dual input voltage power supply
JPH0323928B2 (en)
KR930011850B1 (en) Multiplexing apparatus for phase-control circuits
US5550463A (en) Power supply connected in parallel with solid state switch for phase control of average power to a load
US6294901B1 (en) Power dimmer
JP2004505593A (en) Interface circuit and method
US5101334A (en) High speed power supply circuit with circuit with positive feedback
US4233558A (en) Regulated dual DC power supply
RU2066915C1 (en) Power control device
SU1594503A1 (en) Device for controlling temperature
EP0061730A2 (en) Transistor inverter device
JP2742412B2 (en) Inverter device
RU2024169C1 (en) Thyristor converter control device
JP3615052B2 (en) Power circuit
JPS6329286B2 (en)
US6593708B2 (en) Electronic circuit for the gradual start-up of electric loads, particularly halogen lamps
RU2149494C1 (en) Stepless-start ac voltage regulator
JP3120444B2 (en) Power supply for halogen lamp
RU2064197C1 (en) Voltage stabilizer for alternating current
SU1403299A1 (en) Stabilized a.c. to d.c. voltage converter
SU1555848A1 (en) Switchboard