SU920678A1 - Полупроводниковый регул тор мощности - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к регул то рам величины мощности в цепи электрической нагрузки, питаемой от сети переменного тока, и может быть использовано дл  регулировани  мощности ламп накаливани , нагревательных элементов терморегул торов, а также в системах автоматического регулировани  .

Известны электрические схемы регул торов мощности 1 и 2.

Недостатком таких устройств  вл етс  сложность и большие габариты.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  полупроводниковый регул тор мощности, содержащий последовательно включенный в цепь нагрузки выпр мительный мост, цепь задержки RS, параллельно подключенную накопительному конденсатору , импульсный трансформатор, первична  обмотка которого через последовательно соединенный с ней управл ющий динистор включена параллельно конденсатору цепи задержки, а его вторична  обмотка через последовательно соединенный с ней диод включена параллельно регулирующему динистору, напр жение включени  которого больше напр жени  питани  pj

в св зи с тем, что в этом устройстве зар д конденсатора цепи задержки производитс  полупериодами питающего напр жени , при некотором зн чении угла О поступает момент, когда напр жение на конденсаторе становитс  равным напр жению в диагонали моста и зар д емкости прекращаетс . Поэтому при плавном увеличении

10 сопротивлени  цепи задержки мощность , отдавлема  в нагрузку, будет

плавно уменьшатьс  от р ; Ц-ciaj ,

где U-max- амплитуда напр жени  сети;

15

Rj4 - сопротивление нагрузки; до P-mi-n, котора  определ етс  значением угла отсечки 8 Tnin.

О Т . Uo-m-.ipynp

(1)

arcsin

атпт

Umax

20

где Т -период питающего напр жени ; Uo-iTiitp Ч-ПР: напр жение открывани  управл ющего динистора. Мощность,соответствующа  значению , определ етс  по формуле

25 6

р( tdt

I ; -8 U UI

Claims (1)

1. Vz304i Li8-brsm4Ml , (ij что дл  8 дает P(0), (5) После подставки в формулу (3) выр жени  (1) получаем . UoTnvp b D г -п Z i U тпад/ /Л| rmiTi - Vmccn. - - гГ- I V При дальнейшем увеличении сопротиврени  врем задающей цепочки напр же Ние на конденсаторе за один полуПериод не достигает значени  Uprntp. Управл ющий динистор не открываетс  и напр жение на конденсаторе близко к UQfni p, сохран етс  до начала следующего полупериода. Следовательно напр жение ча конденсаторе достигает иотптфуже в самом начале следующего полупериода, и мощность, отдаваема  в нагрузку, скачком, возрастает примерно до значени  /2 РТПОХ ; Таким образом дл  динамического диапазона плавно регулируемых мощностей известного устройства получаем UTTIOX .i, D. lOeg |23ок (( Например, дл  управл ющего динис :тора типа 2Н102А 5 В и пола;га  U-meir 50В (регулирующий динисто типа 2Н102И,, находим lOeg j- 36.7g(f Така  величина динамического ди пазона оказываетс  недостаточной дл  многих возможных применений ус ройства, в частности дл  прецезион :Ных терморегул торов. Целью изобретени   вл етс  расига рение динамического диапазона регу лируемых мощностей. Цель достигаетс  тем, что в пол проводниковый регул тор мощности, содержащий последовательно включен ный в цепь нагрузки выпр мительный мост, цепь задержки RC, параллельно подключенную накопительному конденсатору, импульсный трансформатор , первична  обмотка которого через последовательно соединенный ней управл ющий динистор включена параллельно конденсатору цепи заде ки/ а его вторична  обмотка через пос:ледовательно соединенный с ней дибд включена параллельно регулирую щему динистору, напр жениевключени  которого больше напр жени  питани  - введены три дополнительных диода. Причем, в диагональ посто н ного тока выпр мительного моста включены две цепочки, одна из кото рых состоит из последовательно сое диненных накопительного конденсато ра и одного из дополнительных диодов , а друга  - из конденсатора цепи задержки и встречно двух других дополнительных диодов, обща  точка соединени  которых подключена к общей точке соединени  регулирующего динистора и основного диода. На фиг. I представлена эпюра напр жени  в диагонали моста, по сн юща  принцип работы устройства, на фиг.2 электрическа  схема полупроводникового регул тора мощности тока. Регул тор мощности состоит из сопротивлени  нагрузки 1, соединенного последовательно с выпр мительным мостом на диодах 2 - 5, в диагональ которого включены последовательно соединенные диоды 6 и регулирующий динистор 7, параллельно которому включены последовательно соединенные защитный диод 8 и вторична  обмотка импульсного трансформатора 9 и последовательно соединенные диод 10 и конденсатор 11 цепи задержки, соединенный через управл ющий динистор 12с первичной обмоткой импульсного трансформатора 9, в диагональ указанного моста включены также последовательно соединенные диод 13 и накопительный конденсатор 14, параллельно которому включена цепь задержки из конденсатора 11 и резистора 15. Устройство работает следующим образом. При отсутствии напр жени  включени  на динисторе 7, он закрыт, так как максимальное амплитудное значение напр жени  питани  не достаточно дл  от.крывани  динистора 7 . Ток в нагрузке отсутствует. Сигнал, управл ющий включением динистора 7 формируетс  с помощью управл ющего динистора 12, напр жение открывани  которого значительно меньше напр жени  сети. При зар де конденсатора 11 до напр жени  включени  динистора 12, последний открываетс  и конденсатор разр жаетс  через первичную обмотку импульсного трансформатора , формиру  управл ющий импульс, который через повышающую обмотку трансформатора 9 и защитный диод 8 прикладываетс  к регулирующему динистору 7 и открывает его.. Динистор 7 остаетс  открытым до конца полупериода напр жени , при этом через нагрузку 1 протекает ток,, После того, как ток уменьшитс  до нул  динистор 7 закрываетс . В последующий полупериод динистор 7 вновь открываетс  с помощью управл ющего сигнала. Врем  задержки генерировани  управл ющего сигнала определ етс  посто нной времени цепи задержки RC и величиной приложенного к этой цепи напр жени . Это напр жение формируетс  с помощью накопительного конденсатора 1 и диода 13. В первую половину полу периода, когда напр жение в диагона моста возрастает, диод 13 открыт, конденсатор 14 зар жаетс  через со противление нагрузки 1. Причем, на пр жение на конденсаторе 14 повтор ет напр жение в диагонали моста. Если напр жение в диагонали выпр мительного моста становитс  меньше напр жени  на накопительном конденсаторе (открывание динистора 7 или начало второй-половины полупериода) диод 13 закрываетс , и через цепи задержки RC протекает ток, определ емый напр жением на конденсаторе 14, При этом, если динистор 7 открыт , конденсатор 11 зашуктирован через диод 10 этим динистором и, следовательно, напр жение на конден саторе 11 остаетс  равным нулю до момента закрывани  динистора 7, т.е до конца полупериода. Если же к началу второй половины полупериода ди нистор 7 остаетс  закрытым, конденсатор 11 продолжает зар жатьс  и то зар да определ етс  напр жением на конденсаторе 14, которое при соответствующем выборе емкости конденсатора Снакостаетс  практически пос то нным (приблизительно равным U и зар д конденсатора 11 может продолжатьс  до конца полупериода напр жени  питани . Диод б исключает шунтирование управл ющего импульса накопительным конденсатором 14, а диод 8 предотвращает прохождение тока через вторичную обмотку импульсного трансформатора. В предложенной схеме зар д конденсатора цепи задержки производит с  от накопительного конденсатора. Напр жение, подаваемое на вход цепи задержки, всегда остаетс  значитель но больше, чем на конденсаторе 11. Таким образом, при зар де этого кон денсатора, напр жение на нем возрас тает практически до конца полуперио да и подбором величины сопротивлени  15 всегда можно добитьс  сколь угодно малых углов отсечки 9 . ничение на минимальный угол отсечки &в этом случае накладываетс  . лишь временем переходных процессов в динисторах, т. е. необходимо, чт бы за врем  Втп1-пдинисторы успели воз вратитьс  в исходное состо ние, следовательно: 8тл1-п - ttiM-niTSMnn ( ) где Тимп длительность управл ющего импульса; Твы-Kv- врем  выключени  динисторо Подставл   значени Сг1мп:2 мкс, -К|1, МКС (максимальное значение дл  динисторов выбранных Bimie типов) в формуле (5) и (3) и полага ,Т-.20мс (дл  сети 50 Гц) получаем р 1бЛ,42 -Ю .т 1л-«г1„ Ртлт7т,а 2R- -з отсюда диапазон регулируемых мощностей предлагаемого устройства равен Отфеол lOf g 63,8 дб Таким образом, в предложенном устройстве диапазон плавно регулируемых мощностей увеличиваетс  по срав нению с известным на 27 дБ. Следовательно , использование предложенного устройства в цел х регулировани  мощности терморегул торов позвол ет повысить точность поддержани  заданной температуры. Формула изобретени  Полупроводниковый регул тор мощности , содержащий последовательно включенный в цепь нагрузки выпр мительный мост, цепь задержки RC, подключенную параллельно накопительному конденсатору, импульсный трансформатор , первична  обмотка которого через последовательно соединенный с ней управл ющий динистор, включена параллельно конденсатору цепи задержки, а его вторична  обмотка через последовательно соединенный с ней диод включена параллельно регулирующему динистору, напр жение включени  которого больше напр жени  питани , отличающийс  тем, что, с целью расширени  динамического диапазона плавно регулируемой мощности, введены три дополнительных диода, причем в диагональ посто нного тока выпр мительного моста включены две цепочки, одна из которых состоит из последовательно соединенных накопительного конденсатора и одного из дополнительных диодов, а друга  - из конденсатора цепи задержки и включенных встречно двух других дополнительных диодов, обща  точка соединени  которых подключена к общей точке соединени  регулирующего динистора и основного диода. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 179401, кл. В 23 К 9/00, 1966.. .2 Авторскоесвидетельство СССР 396848, кл. Н05 В 41/30, 1973. 3. Авторскоесвидетельство СССР 361532, кл, Н05 В 39/04, 1972.