«Две половины образуют целое» – очень старая и часто верная истина. Например, она почти всегда верна, когда речь идет о фазовом управлении мощностью переменного тока. Значительная асимметрия полупериодов редко бывает нужна из-за (обычно нежелательной) составляющей постоянного тока нагрузки, создаваемой неравными углами проводимости полупериодов. Поэтому желаемой формой выходного напряжения является хорошо сбалансированный, свободный от постоянной составляющей, целостный и симметричный в двух полупериодах сигнал.
А что делать, если в вашем приложении требуется лучшая симметрия, чем та, которую могут обеспечить доступные тиристоры без какой-либо тонкой настройки? Например, согласно техническому описанию Q2, асимметрия напряжения срабатывания, зависящая от полярности, составляет ±3 В или ±8%. Или предположим, что (по какой-то странной причине) вам действительно нужно точно контролируемое преднамеренное неравенство углов проводимости в полупериодах. Что тогда?
На Рисунке 1 представлено простое решение обеих проблем. В нем реализовано независимое управление фазовыми углами положительного и отрицательного полупериодов с использованием отдельных каналов ШИМ с независимыми постоянными времени срабатывания: одной для положительных полупериодов, другой – для отрицательных. Где:
- Постоянная времени для положительной полуволны равна R1C1/D+;
- Постоянная времени для отрицательной полуволны равна R1C1/D–;
- D – коэффициент заполнения импульсов ШИМ, принимающий значения от 0 до 1.
 |
|
| Рисунок 1. | Q1 и Q3 обеспечивают независимые постоянные времени срабатывания для полуволн противоположной полярности. |
Используемый метод управления мощностью заключается в изменении фазового угла проводимости с помощью quadrac (двунаправленного тиристора). Он подключен традиционным способом, за исключением того, что оптоизоляторы Q1 и Q3 заменяют обычный ручной потенциометр регулировки фазы. Коэффициент заполнения (D) входного ШИМ-сигнала определяет среднюю проводимость фототранзистора, Диоды D1 и D2 выбирают тот оптоизолятор, который соответствует мгновенной полярности полуволны сетевого напряжения 60 Гц. 300-вольтовый оптрон типа H11D1 имеет типовой коэффициент передачи тока 80%, что требует тока ШИМ-управления порядка 10 мА. Ограничитель тока R2 сопротивлением 330 Ом предполагает использование 5-вольтовой шины питания и низкого выходного сопротивления драйвера. Если какое-либо из этих допущений не выполняется, потребуется корректировка. Частота импульсов ШИМ не критична, но должна быть близка к 10 кГц,
КПД Q2 при полной нагрузке составляет около 99%, но максимальная температура перехода Q2 – всего 110 °C. Поэтому, если ожидаемая среднеквадратичная выходная мощность превышает 200 Вт, целесообразно обеспечить адекватное охлаждение Q2.
 |
|
| Рисунок 2. | Зависимость угла проводимости тиристора R от коэффициента заполнения ШИМ D, где по оси Y – радианы, а по оси X – безразмерные значения D. |
Регулировки для каждого полупериода охватывают диапазон от верхнего предела при D = 1, когда устанавливается максимальный угол проводимости, составляющий примерно 2.6 радиана, которому соответствуют 95% или 117 В среднеквадратичного выходного напряжения, до нулевой мощности при D = 0. На Рисунке 2 показана приблизительная зависимость между D и углом проводимости R, определяемая формулой
тогда как Рисунок 3 иллюстрирует обратную зависимость
 |
|
| Рисунок 3. | Зависимость коэффициента заполнения ШИМ D от желаемого угла проводимости R. Ось Y – это D, а осm X – радианы. |
Купить H11D1M на РадиоЛоцман.Цены
