经济型可控硅控制装置。方案、说明

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该设备专为紧凑且经济的家庭自动化产品而设计。它根据外部逻辑信号独立连接和断开一个或多个负载与 220V 交流电源。在这种情况下，控制三端双向可控硅开关元件的脉冲形成的最小持续时间足以打开它[1]。

另外，提供了负载接通时刻与市电电压过零时刻的绑定，并且负载始终接收整数周期的市电电压。这降低了开关干扰水平，这对于高功率负载尤其重要，并且还保证了负载电流不存在直接分量。

经济型可控硅控制装置
米。 1（点击放大）

上图。图1示出了用于独立控制两个负载的装置的框图。负载 1 由双向可控硅 VS2 切换。它由元件 DD1.1、DA1、VD2、VD3、R7、R9、R11、R12 控制。类似地，负载2由三端双向可控硅开关VS3开关，VS1.2由元件DD2、DA4、VD5、VD8、R10、R13、R14、R1控制。所以你可以控制任意数量的负载，而C1、R3-R4都是通用的。元件R6-R2、C4-C1、VD6、VD7、VD1、VS3、DA12形成电源，其电压也供给外部控制装置。它在负载电流高达 100 mA 时提供 2 V 输出电压。该模块按照文章 [1] 中描述的电源原理工作，具有镇流器电容器、齐纳二极管上的输出电压限制单元以及三极管的晶体管模拟。但使用的是真实器件 VS1，而不是三极管的模拟器件，如图 XNUMX 所示。 XNUMX.

在我之前的文章 [3] 中，描述了 KR1441VI1 定时器上具有固定控制脉冲持续时间的双向可控硅控制单元，因此在使用感性组件进行负载控制的情况下使用它是很困难的。本文消除了此限制。负载可以是带有电子镇流器的紧凑型荧光（“节能”）灯。如果发现连接在设备上的节能灯在关闭状态下周期性闪烁，则需要尝试选择漏电流较小的双向可控硅，如果还是不行，可以用电阻或电容并联该灯，如下文章[4]中推荐。

DD1 芯片的触发器用于同步三端双向可控硅开关开启的时刻和电源电压从零转变的时刻。每个触发器的输入 D 是控制信号 - 向其施加一个信号，该信号确定相应负载是否打开或关闭。

当网络中的瞬时电压通过零并增长时（相对于下部网络线而言，在上部网络线上），分压器 R2R3 向触发器的输入 C 提供时钟脉冲的接收。因此，时钟脉冲以 50 Hz 的频率与网络同步。当设备连接到网络时，通过 R1C1 电路的脉冲会设置设备，从而断开所有负载。

我们以开关负载1为例来考虑器件的工作情况。打开电源后，触发器DD1.1在反向输出时设置为高电平状态，在直接输出时设置为低电平状态。这里和下面，逻辑电平是相对于 -12 V 电源线指示的。时钟脉冲到达输入 C 后，当其输入 D（引脚 5）连接到负电源线时，该触发器设置为相同的状态（引脚 3)。二极管VD2和VD3打开。通过二极管 VD2 的高电平被馈送到定时器 DA4 的输入 E（启动使能信号 - 输出 1），并且在其输入 S 处设置低电平。结果，定时器DA1的输出(连接的引脚3和7)被设置为高电平。可控硅VS2的控制极无电流流过，可控硅闭合，负载1关断。

当时钟脉冲到达输入C后，将触发器DD1.1的输入D与正电源线连接时，触发器在直接输出时设置为高电平状态，在反相输出时设置为低电平状态。二极管VD2和VD3闭合。 DA1定时器的状态由分压器R11R7R9输出端的电压值决定，分压器R2R2R2连接到定时器的输入端E和S。选择该分压器的电阻器的电阻，使得当三端双向可控硅开关VS1的电极9,8和XNUMX之间的电压UXNUMX-i的绝对值超过XNUMXV时，电流流过三端双向可控硅开关VSXNUMX的控制电极。

定时器的输入E的优先级高于S，S的优先级高于R。定时器的输入R连接到其电源的正极。因此，如果输入 E 和 S 处的信号没有阻止定时器的输出，则定时器在输出处处于低电平状态。只要电压 U2-1 的绝对值小于 9,8 V，定时器就会在输出端处于高电平。输入E启用输入S的设置。输入低电平电压S将定时器设置为高输出状态。控制电敏电阻VS2无电流流过，负载1被禁用。

如果电压U2-i大于+9,8V，则输入S处的电压超过开关阈值，因此来自输入R的信号将定时器在输出处切换至低状态。电流从双向可控硅VS2的控制极经限流电阻R12流至定时器输出端。 Triac VS2 打开并将负载 1 连接到网络。

如果U2-1小于-9,8V，E和S都被驱动为低电平。低电平输入E将定时器输出切换为低电平。电流从双向可控硅VS2的控制极经限流电阻R12流至定时器输出端。 Triac VS2 打开并将负载 1 连接到网络。

三端双向可控硅开关VS2打开后，其上的电压几乎下降到零，因此如上所述，定时器DA1在输出端进入高电平状态，流经三端双向可控硅开关VS2控制电极的电流停止，从而导致在三端双向可控硅开关元件的经济控制中。

如果需要将触发器 DD1 的输入 D 连接至负极电源线后打开负载 1.1，并关闭 - 连接至正极，则输入 S 和 R 的连接以及该触发器的输出是相反的。

电阻器 R12 和 R14 设置双向可控硅控制电极的电流，对于图中所示的 100 欧姆电阻，该电流达到 100 mA。该电流足以打开大多数双向可控硅 KU208G 和所有 TS106-10-4。如果选用的可控硅在50mA电流下开启，或者采用国外的MAC16D或BTA216-500V可控硅，保证在50mA电流下开启，则可以增大电阻R12和R14的阻值。至 200 欧姆。

由于三端双向可控硅开关元件由控制电极上相对于其连接到公共导线的电极1的负极性电压来控制，因此需要负极性电压来为该装置供电。

所提出的装置还可以由控制装置的电源供电，控制装置的输出连接到电容器C4，观察极性。在这种情况下，未安装元件 R4-R6、C2、C3、VD1、VD6、VD7、VS1、DA3。在负载中没有明显的电感元件的情况下，该器件每个负载消耗约 200 ... 300 μA 的电流。然而，为了可靠启动，电源必须向负载提供至少 6 mA 的输出电流。

请注意网络的电流连接并采取预防措施。该设备必须放置在隔离的情况下，并且不能直接连接到其他设备，除了它切换的设备之外。为了提高用电安全，建议将常用的网线接“零”，另一条网线接“相”，如图所示。

经济型可控硅控制装置
图。 2

如果控制装置产生相对于公共线的正极性逻辑信号，则它们通过匹配装置馈送，其电路如图2所示。 1、电阻R1的阻值（单位为千欧）按下式计算：R1=（Uvx0,7-0,1V）/1mA，其中UBX0,1为正极性高电平信号的电压（单位为伏特）。公式的分母中 - 通过该电阻的最大额定电流为 2 mA。如图所示。 XNUMX、其阻值对应TTL信号的高电平。

经济型可控硅控制装置
图。 3

如果控制装置没有自己的电源，则可以采用带有镇流电容的双极性电源供电，其电路如图3所示。 100. 每个电压的额定输出电流高达 XNUMXmA。控制装置由正电压供电，而所提出的控制装置由负电压供电。

不希望用类似物替换 HEF4013BP 芯片，因为其计数输入配备了施密特触发器。尽管如此，也可以使用 4013B 系列的其他国外微电路。在极端情况下，也可以使用K561TM2，但应在引脚3、11和引脚7之间连接肖特基二极管KD923A、KD922A、KD922B或1N17-1N19（阳极至引脚7），以防止电流流过内部保护电路。二极管。虽然该电流没有超过K561系列允许的10mA值，但它会导致微电路的错误操作。

定时器KR1441VI1可用同类进口ICM7555IPA、ILC555N、GLC555替代。也可以使用双定时器，例如GLC556、ICM7556IPD。

输出电压为-12V的集成稳压器（图3中的DA1和图2中的DA3）可以是KR1168EN12、KR1199EN12系列或进口79L12型。 KR1170EN5 芯片（图 1 中的 DA3）可与模拟 2931AZ-5 互换。

晶体管 VT1（见图 2）- KT3107 系列中的任何一个。 MAC97A4 三端双向可控硅开关元件（图 1 中的 VS3）可以用 MAC97A6、MAC97A8 以及任何 VT131 系列来替代。 Trinistor VS1（见图 1）- KU251、MCR100、VT149 系列中的任何一个。

图1中的二极管VD7、VD1和图3中的VD4、VD3来自KD105、2D212、KD212系列(除KD212B和KD212G)、D237(除D237V、D237G和D237L)、KD243、1N4001 - 1 N4007 。二极管KD521A可以用其他小功率硅二极管代替。齐纳二极管

KS216Zh（图6中的VD1）可用2S216Zh、KS508V、1 N4703、BZX55-C16替代。电流为 15,5 mA 时，所用齐纳二极管的稳定电压必须在 16,5 ... 2 V 范围内。

容量为3,3微法、额定电压为400V的电容器（图2中的C1和图1中的C3）为进口电容器，标记为“AC”，用于交流电路。

文学

Volodin V. 三端双向可控硅开关元件的经济控制。 - 广播，2003 年，第 6 期，第 27 页28、XNUMX。
Tsesaruk N. 电容器电源的开关稳定器。 - 广播，1999 年，第 11 期，第 39 页XNUMX.
Gavrilov K. KR1441VI1 微电路的应用。 - 广播，2011 年，第 6 期，p。 34-36。
Frost K. 消除荧光节能灯的闪烁。 - 广播，2012 年，第 4 期，第 41 页XNUMX.

作者：K.加夫里洛夫

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