双向可控硅低噪声功率控制器。方案、说明

低噪声双向晶闸管功率调节器。无线电电子电气工程百科全书

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带相位控制的 Triistor 功率控制器已在我们的杂志页面上多次描述。但不幸的是，其中许多都是强电磁干扰源，这限制了设备的范围。国外国内的稳压器都必然配备内置噪声抑制滤波器。此外，它们产生的干扰水平必须符合特定国家采用的严格标准。文章作者谈到了其中一位监管机构。

相位脉冲控制功率调节器电路如图1所示。 32. 根据经典方案在 3V 对称二极管（VD226）和 TIC1M 双向可控硅（VS1）上组装。随着电源电压的每个半波，流过电阻器R2、R3的电流对电容器C32充电。当其上的电压达到1V时，电阻器打开，电容器C4通过电阻器R3、电阻器VD1和双向可控硅的控制电极快速放电。因此，三端双向可控硅开关元件在象限I和III中被控制：当三端双向可控硅开关元件的条件阳极（根据电路的上端子VSXNUMX）处的电压为正时，控制脉冲也为正，并且具有负电压-负极性。

双向可控硅低噪声电源稳压器

连接到连接器 X1 的负载中的功率值取决于三端双向可控硅开关元件在电源电压的每个半周期内开启的时间。三端双向可控硅开关元件导通的时刻由电阻器的阈值电压和时间常数(R2+R3)C1决定。可变电阻R2输入部分的阻值越大，双向可控硅处于闭合状态的时间越长，负载中的功率越低。图中所示的时间常数元件的额定值提供了几乎完整的输出功率控制范围 - 从 0 到 99%。

为了实现足够平滑的输出功率控制，可变电阻R2必须具有B组电阻的特性。B组电阻也适用，但必须以这样的方式开启，使得输出功率增加（即，逆时针旋转旋钮期间，可变电阻器的电阻会减小。

二极管VD1、VD2和电阻R1组成的电路保证了在最小输出功率时的平滑调节。如果没有它，控制器的控制特性就会出现迟滞。例如，用作负载的白炽灯的亮度，随着输出功率的增加，从零突然变化到最大亮度的3…5%。这种现象的本质如下。由于电阻R2阻值较大，当电容C1两端电压不超过30V时，在市电电压的整个半周期内，电阻器不会开路，输出功率为零。同时，当市电电压通过“零”时，电容器上的电压为零值，并且在下一个半周期中，电容器在相当大的时间内放电。如果减小电阻R2的阻值，那么当电容上的电压开始超过二极管的阈值后，电容将在半周期结束时放电，并在下一个半周期立即开始充电，因此 dinistor 将在新的半周期中提前打开。当电源电压从负半波变为正半波时，二极管电阻器电路对电容器进行放电，从而消除负载中功率初始突然增加的影响。

电阻器 R4 将通过电阻器的最大电流限制为大约 0,1 A，并减慢电容器 C1 的放电过程。这确保了相对较长的脉冲持续时间，即使负载有很大的感性分量，也足以可靠地触发双向可控硅 VS1。根据图中所示的电阻器R4和电容器C1的值，控制脉冲的持续时间为130μs。在这段时间的大部分时间里，电流流过三端双向可控硅开关元件的控制电极，足以打开任何象限中的三端双向可控硅开关元件——对于32V三端双向可控硅开关元件来说，它对应于50mA。

32V 对称电阻 (VD3) 确保双向可控硅在电源电压的两个半波中具有相同的开度角。因此，所描述的调节器不会对电源电压进行整流，因此在许多情况下，它甚至可以用于控制通过变压器连接到其的负载。 32V dinistor 可以用其类似物替换，组装在不同结构的晶体管上，如图 2 所示。 4、二极管桥VD7-VD8保证双向可控硅控制的对称性，低功耗稳压二极管VD1设定模拟响应阈值。晶体管 VT2 和 VT0,1 必须能够承受相当大的（至少 2 A）脉冲基极电流。晶体管VT50基极的静态电流传输系数至少为0,15。桥式二极管还必须能够承受至少103A的直流脉冲电流。例如，任何字母索引的KDXNUMX系列二极管都是合适的。

双向可控硅低噪声电源稳压器

dinistor模拟的二极管和晶体管的最大允许电压必须比VD30齐纳二极管的稳定电压至少高8%，即至少50V。可以通过串联使用两个低功率齐纳二极管来使用因此它们的总稳定电压为 25 .. .30 V。电阻器 R7 和 R8 提供模拟高温稳定性。

TIC226M 双向可控硅的允许电流为 8 A，允许您控制功率高达 1 kW 的负载。对于功率高达 2 kW 的负载，可以使用允许电流为 15...16 A 的双向可控硅。

可以使用国产三极管KU226G代替TIC208M双向可控硅。然而，它的灵敏度明显较差。为了可靠运行，KU208G三极管的控制电极必须流过-250℃环境温度下至少60mA的电流或室温下至少170mA的电流。因此，使用KU208G三极管时，电阻R4的阻值应减小到100欧姆，电感L1的电感值应减小到100μH。因此，类似于 dinistor 的晶体管和二极管（图 2）必须能够承受高达 0,3 A 的电流。

这种监管机构产生的干扰水平将明显更高。另外，在带有感性元件的负载上运行时稳定性会较差。

双向可控硅VS1两端的压降约为2V，因此，对于超过100W的负载，双向可控硅必须安装在合适的散热器上。在较低负载下，稳压器的印刷电路板本身可以充当散热器。为此，应将 TO220 外壳中的双向可控硅置于印刷电路板的箔侧，用 MZ 螺钉和螺母拧紧，并应将面积为 3...5 cm2 的一段箔固定在印刷电路板的箔面上。留在可控硅安装部位下方。

在业余设计中，经常使用二极管电桥和晶闸管来代替三端双向可控硅开关元件，这增加了元件的成本和结构的尺寸。该解决方案大约使调节器中的功率损耗增加了一倍，并缩小了允许的负载范围。此外，存储电容器的充电采用单极电压进行，正如 A. Maslov 的文章“再次关于晶闸管功率调节器”中正确指出的那样（参见“Radio”，1994 年，第 5 期，第 37 页）。 XNUMX)，导致调节器在低装机功率时发生故障。

谈到 A. Maslov 的文章，不可能不提到他提出的降低晶闸管电压上升率 (dV/dt) 的方法可能会因脉冲电流过载而导致晶闸管损坏在接通的瞬间，由于并联晶闸管的电容器的放电电流不受任何限制。如果使用低内阻的高质量电容器，则几乎肯定会因超过电流值或电流上升率（dV/dt）而损坏SCR。为了消除这个缺点，您需要将电阻值至少为 10 欧姆的线绕电阻或体积碳电阻与存储电容器串联。金属膜和碳膜电阻器不适合此用途，因为它们可能会由于晶闸管导通时的高瞬时功耗而发生故障。

在所描述的功率调节器中（见图1），三端双向可控硅开关VS1中的电压变化率受到电容器C2、C3的限制，并且三端双向可控硅开关打开时它们的放电电流受到电感器L1的限制。现代三端双向可控硅开关元件可以承受 50...200 V/μs 的电压上升率，有些甚至高达 750 V/μs，因此电容器 C2、C3 的电容相对较小，即使在低电阻负载下也能防止三端双向可控硅开关元件的误触发。遗憾的是，国内淘汰的KU208系列可控硅只有10V/μs。

同时，电感L1和电容C2、C3构成低通噪声抑制滤波器。电感器必须承受负载电流而不导致磁路饱和。作为磁芯，作者使用了外径为26,5、内径为14,5、厚度为7,5毫米的铁粉环，磁导率为75。绕组包含58匝PEV-2导线，直径1毫米。这种扼流圈适合在高达 1 kW 的负载下运行。当使用KU208G三极管时，电感的匝数应减少到40匝。

电容器 C2 和 C3 必须为 X1 或 X2 型（这是电容器的国际名称），专门用于网络线之间的连接；它们的外壳由自熄性塑料制成，可防止因电容器击穿而可能引起的火灾。此类电容器的本体上应标明其额定电压为250VAC，对应于交流网络中使用（AC=alternated current，即交流电）。此外，外壳必须包含已测试此类电容器并发现其适合在交流网络中使用的测试实验室的符号。好的电容器外壳上通常散布着这些标记，因为它们已经过许多实验室的测试。作为最后的手段，您可以使用额定电压至少为 1 V 的金属膜或纸电容器来代替 X2 或 X400 类型的电容器。

作者：A.Kuznetsov，莫斯科

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