regulator mocy.pdf

Niekonwencjonalny regulator mocy

P R O J E K T Y

Niekonwencjonalny

regulator mocy

kit AVT−479

Prezentowany w†artykule

regulator mocy dla obci¹øeÒ

rezystancyjnych (øarowych)

wprawdzie steruje moc¹

synchronicznie z†faz¹ sieci,

ale w†sposÛb odmienny od

uk³adÛw zmieniaj¹cych k¹t

zap³onu triaka lub tyrystora.

OtÛø, przy niepe³nej mocy

dostarczanej do obci¹øenia,

wystÍpuje dwukrotny przep³yw

pr¹du przez w³Ûkno øarÛwki

w†jednym pÛ³okresie

(czterokrotnie w†okresie sieci)

- st¹d czÍstotliwoúÊ

jednokierunkowego (bo

wyprostowanego) pr¹du wynosi

200Hz. Elementem

kluczuj¹cym pr¹d øarÛwki jest

tranzystor polowy z†izolowan¹

bramk¹ - MOSFET.

Do poprawnej pracy regulatora

konieczne jest bezpoúrednie zasi-

lanie go z†sieci 220..240V. Typowo

regulatory bywaj¹ w³¹czane sze-

regowo z†obci¹øeniem, co jest wy-

godne (czÍsto konieczne), zw³asz-

cza w†domowych instalacjach gÛr-

nego oúwietlenia, w†ktÛrych na-

gminnie brak w†puszkach pod

w³¹cznikiem przewodu zerowego.

Regulatory te maj¹ jednak tÍ

wadÍ, øe zwykle nie daje siÍ

zmniejszaÊ jasnoúci do zera. Przy-

czyna leøy w†sposobie w³¹czania

triaka (ewentualnie tyrystora), wy-

magaj¹cego kilkudziesiÍciu mi-

liamperÛw pr¹du niezbÍdnego do

podtrzymania jego przewodzenia.

Ograniczenie dostarczanych

mocy od gÛry jest naturalne

i†wspÛlne dla obu typÛw elemen-

tÛw wykonawczych (moc maksy-

malna jest funkcj¹ dopuszczalne-

go pr¹du i/lub moøliwoúci sku-

tecznego odprowadzania ciep³a).

Natomiast wymaganie zapewnie-

nia pewnego minimalnego obci¹-

øenia regulatora bierze siÍ z†samej

zasady dzia³ania elementÛw czte-

roz³¹czowych: tyrystorÛw, triakÛw

i†diakÛw.

Jeúli nawet uøyje siÍ nowoczes-

nych, wysokoczu³ych elementÛw

regulacyjnych (pojedyncze mA

pr¹du bramki!), to w†szeregowej

konfiguracji pracy, w†ktÛrej wyko-

rzystuje siÍ czÍúÊ napiÍcia dla

komparatora obwodu przesuwnika

fazy, nie moøna stosowaÊ øarÛwek

o†mocy mniejszej od 60..40W.

Dla tego regulatora dolnych

ograniczeÒ mocy po prostu nie

ma. Moøna pod³¹czyÊ szereg mi-

niaturowych lampek (np. choinko-

wych) albo nawet neonÛwki. Jeúli

funkcja regulacji jasnoúci úwiece-

nia nie by³aby priorytetowa (ewen-

tualnie sporadycznie potrzebna),

to oferowana moøliwoúÊ ìmiÍkkie-

go startuî zawsze zapobiegnie

przepalaniu siÍ øarÛwek (powolny

wzrost napiÍcia na obci¹øeniu od

zera do maksimum w†ci¹gu 1..2

sekund, kaødorazowo po w³¹cze-

niu zasilania).

Opisywany regulator wymaga

zewnÍtrznego okablowania (4†prze-

wody: 2 na øarÛwkÍ i†2†zasilaj¹-

ce), co w†kategorii np. sto³owych

ürÛde³ úwiat³a o†niewielkiej mocy

(do 200W) ma juø drugorzÍdne

znaczenie. DwuzaciskoúÊ konwen-

cjonalnych regulatorÛw okaøe siÍ

rzeczywist¹ zalet¹ w†pozosta³ych

przypadkach.

Sam od dawna uøywam pro-

fesjonalnego panelu sterownika fa-

zowego typu NS63 (z†optoizolacj¹)

o†mocy 2kW. Ma on fabrycznie

rozdzielone (osobne) zaciski zasi-

lania i†wyjúciowe. Umoøliwia

zwyk³ym triakiem TIC2530 redu-

kowaÊ Uwyj do wartoúci kilkunas-

tu woltÛw RMS - blisko progu

úwiecenia wolframowego w³Ûkna.

Jednak mimo pozornego zgaszenia

øarÛwki p³yn¹ przez ni¹ w¹skie

impulsy (szpilki) pr¹du, ktÛre op-

rÛcz oczywistych strat mocy sta-

nowi¹ ürÛd³o zak³ÛceÒ wprowa-

dzanych do sieci (wy³¹cznik jest

wiÍc nadal potrzebny!). Zwi¹zane

ze znacznym zapasem mocy ga-

baryty regulatora (produkcji by³ej

NRD), powiÍkszone o†modu³ z³o-

øonej elektronicznej regulacji

w³asnego pomys³u - czyni¹ zeÒ

ca³kiem spore pud³o. Do zasilania

lampki nocnej, kinkietu, oúwiet-

lenia biurka (i innego miejsca do

pracy lub wypoczynku) przyda³o-

by siÍ coú porÍczniejszego. To coú

stanowi przedmiot niniejszego op-

racowania.

Przed opisem uk³adu, warto

jeszcze wspomnieÊ, iø tranzystor

MOSFET jest niewraøliwy na ek-

stremalnie szybkie narastanie na-

piÍcia miÍdzy drenem a†ürÛd³em

- parametr doúÊ waøny i†newral-

giczny dla triakÛw, ktÛre moøna

przecieø takøe za³¹czyÊ (zapaliÊ)

przy duøej szybkoúci narastania

tego napiÍcia, bez impulsu inicju-

Elektronika Praktyczna 11/98

Niekonwencjonalny regulator mocy

Rys. 1. Schemat elektryczny układu.

czas prze³¹czania)

impedancjÍ wyjúcio-

w¹ stabilizatora rady-

kalnie zmniejsza kon-

densator odsprzÍgaj¹-

cy C2. Elementy wo-

kÛ³ uk³adu scalonego

U1 dobrano pod k¹-

tem minimalizacji po-

boru pr¹du. DziÍki

pewnemu pomys³owemu

rozwi¹zaniu uda³o siÍ spo-

wodowaÊ, øe nawet diody

LED nie obci¹øaj¹ s³abiut-

kiego zasilacza. Tu, wrÍcz

modelowo, przydaj¹ siÍ

tranzystory FET z†kana³em

typu N. BF245 przewodz¹

przy zerowym napiÍciu

miÍdzy bramk¹ a†ürÛd³em.

Szeregowo z†diod¹ Zenera

DZ2 jest do³¹czona dioda

DZ1, do ktÛrej przy³¹czone

s¹ (przez DZ3) anody LED.

Ich katody, w³¹czone szere-

gowo z†kana³ami tranzysto-

rÛw N-FET, s¹ zwierane do

napiÍcia 7,5V. Pr¹d tak ste-

rowanej diody LED jest

ograniczony przez R2 + R3 do

wartoúci w³aúnie 3mA. Jeúli tylko

wyjúcie bramki (inwertera) znaj-

dzie siÍ w†stanie H†(wysokim), to

odpowiedni N-FET zacznie prze-

wodziÊ i†zaúwieci diodÍ LED.

Obie diody LED sygnalizuj¹

przeciwne stany regulatora, dlate-

go nigdy nie úwiec¹ siÍ jedno-

czeúnie. LED MIN sygnalizuje stan

wy³¹czenia regulatora (úwiat³o

ci¹g³e), wzglÍdnie stan zadzia³a-

nia zabezpieczenia (úwiat³o pulsu-

j¹ce). LED MAX informuje o†kraÒ-

cu zakresu regulacji od gÛry -

czyli o†jasnoúci maksymalnej.

W†obu skrajnych stanach - zero

i†maksimum jasnoúci - regulator

nie generuje nawet najmniejszych

zak³ÛceÒ, co zasadniczo odrÛønia

go od typowych rozwi¹zaÒ ste-

rownikÛw fazowych. Pozwala to

takøe na zrezygnowanie z†wy³¹cz-

nika zasilania i†gaszenie úwiat³a

przez skrÍcenie ga³ki (izolowanej!)

potencjometru w†skrajne (np. pra-

we) po³oøenie. Wy³¹cznik moøe

siÍ przydaÊ w†sytuacji, kiedy chce-

my szybko powrÛciÊ do poprzed-

nio uøywanej jasnoúci - wÛwczas

øarÛwka p³ynnie rozjaúni siÍ do

ustawionego poziomu (oczywiúcie

ewentualny wy³¹cznik powinien

siÍ znaleüÊ w†obwodzie zasilania

regulatora, a†nie øarÛwki).

j¹cego bramki. Dlatego miÍdzy

innymi zrezygnowano z†tyrysto-

rÛw w†telewizyjnych uk³adach od-

chylania.

Istnieje jeszcze jedna cecha,

wyrÛøniaj¹ca to rozwi¹zanie od

pozosta³ych, podobnych tylko fun-

kcjonalnie. Jest to wbudowane

zabezpieczenie nadpr¹dowe. Prze-

wodz¹cego triaka nie sposÛb wy-

³¹czyÊ, dopÛki nie wy³¹czy siÍ

przy odpowiednio niskim napiÍ-

ciu miÍdzy ìanodamiî A1 - A2

(moment przejúcia napiÍcia przez

zero). Tranzystor MOSFET prze-

ciwnie: zawsze jest gotowy na

szybkie wy³¹czenie. Czas wy³¹cze-

nia zaleøy od wydajnoúci pr¹do-

wej stopnia steruj¹cego bramk¹,

reprezentuj¹c¹ przecieø znaczn¹

pojemnoúÊ.

Opisywany regulator wyposa-

øono w†skuteczne i†- jak s¹dzÍ -

potrzebne zabezpieczenie przetÍ-

øeniowe typu przerzutnikowego.

Niejako ìprzy okazjiî uda³o siÍ

prostymi úrodkami zrealizowaÊ teø

przepiÍciowe (ktÛrego skutecznoúÊ

jest trudniejsza do oceny). Oba

zabezpieczenia powinny ustrzec

przed stratami, nawet po prÛbie

zastosowania regulatora niezgod-

nie z†przeznaczeniem - np. stero-

wanie indukcyjnoúci¹ (wentylator,

wiertarka). Eksperymenty takie

zdecydowanie odradzam - wystar-

czy, øe sam przekona³em siÍ

o†skutecznoúci zabezpieczenia do-

prowadzaj¹c, przez nieostroønoúÊ,

do uszkodzenia multimetru. Regu-

lator ocala³ i†przeszed³ zgodnie

z†za³oøeniami w†stan wy³¹czenia,

przy czym szybki bezpiecznik

400mA nie zd¹øy³ nawet zadzia-

³aÊ.

Opis uk³adu

Schemat ideowy przedstawia

rys. 1 . NapiÍcie zasilaj¹ce jest

podawane na uk³ad poprzez re-

zystor zabezpieczaj¹cy R0, ktÛry

ma siÍ przepaliÊ tylko w†ostatecz-

noúci, w†wypadku (ma³o prawdo-

podobne) uszkodzenia mostka

prostowniczego. Dwupo³Ûwkowo

wyprostowane napiÍcie sieci jest

wyg³adzane na kondensatorze C1,

na ktÛrym utrzymuje siÍ

270..300V. Przy wartoúci

C1=220nF tÍtnienia nie przekra-

czaj¹ 10%.

SzeúÊ inwerterÛw CMOS uk³a-

du 40106 zasilanych jest napiÍ-

ciem 7,5V uzyskiwanym na dio-

dzie Zenera DZ2 i†D6. WydajnoúÊ

pr¹dowa tak prostego stabilizatora

nie przekracza 3mA. Wbrew oba-

wom to w†zupe³noúci wystarcza.

Uk³ady CMOS statycznie nie po-

bieraj¹ pr¹du, a†w†dynamie (pod-

Elektronika Praktyczna 11/98

Niekonwencjonalny regulator mocy

Zasada regulacji

Schemat ideowy z†rys. 1†stanie

siÍ bardziej zrozumia³y, jeúli

podczas jego analizy skupimy siÍ

pocz¹tkowo tylko na obwodzie

realizuj¹cym sam¹ regulacjÍ mocy

doprowadzanej do øarÛwki, z†po-

miniÍciem wszystkich funkcji do-

datkowych.

W†tym zasadniczym torze (ujÍ-

tym na schemacie w†ramkÍ) znaj-

duj¹ siÍ tranzystory T1, T2, T3

i†inwertery B4 i†B5, wraz z†kilko-

ma rezystorami i†potencjometrem.

Dwupo³Ûwkowo wyprostowane na-

piÍcie sieci - przez dzielnik: R4

+ R5 oraz potencjometry POT i†R7

- jest podawane na bramkÍ tran-

zystora P-MOS T1. T1 i†T2 tworz¹

przerzutnik Schmitta o†niewielkiej

histerezie 50mV (tÍ wartoúÊ ustala

rezystor R12). Sygna³ z†kolektora

T2 jest podawany na wejúcia dwu

rÛwnolegle po³¹czonych inwerte-

rÛw B4 i†B5. RÛwnoleg³y uk³ad

B4 + B5 s³uøy podwojeniu wy-

dajnoúci pr¹dowej i†szybszemu

prze³adowaniu pojemnoúci bram-

ka - ürÛd³o MOSFET-a T3. Jest to

celowe, zwaøywszy øe pojemnoúÊ

ta siÍga 1000pF.

Wykonawczy MOSFET T3 klu-

czuje pr¹d øarÛwki. Czas przewo-

dzenia (zwarcia klucza) ustalamy

potencjometrem POT, ktÛrego je-

den koniec ma sta³y potencja³

0,7V, narzucony spadkiem napiÍ-

cia na z³¹czu baza - emiter T4.

Tym tranzystorem zajmiemy siÍ

za chwilÍ. Na razie wystarczy

wiedzieÊ, øe w†ca³ym zakresie

regulacji T4 pozostaje nasycony,

a†wp³yw napiÍciowego wspÛ³czyn-

nika termicznego z³¹cza B-E T4

(minus 2,2mV na stopieÒ Celsju-

sza) kompensuje dioda D6, w³¹-

czona szeregowo z†DZ2. Kaøda

dioda Zenera o†napiÍciu zbliøo-

nym do 6,5V wykazuje wyúmie-

nite parametry sta³o- i†zmienno-

pr¹dowe (najmniejsza rezystancja

dynamiczna - poniøej 20

znamionowy. Histereza przerzut-

nika zaznacza siÍ tylko dla jas-

noúci øarÛwki zbliøonej do mak-

symalnej, kiedy wy³¹czenie T3

nastÍpuje w†pobliøu samego eks-

tremum sieci. Przebieg rzeczywis-

tej sinusoidy sieci energetycznej

jest z†regu³y silnie odkszta³cony,

co powodowa³oby kilkakrotne

prze³¹czenia przerzutnika i†klucza

T3, co z†kolei, prÛcz generowania

wiÍkszych zak³ÛceÒ, by³oby przy-

czyn¹ wzrostu strat mocy T3.

Moøe warto wspomnieÊ, iø T3,

gdyby prze³¹cza³ nieskoÒczenie

szybko, pozostawa³by ch³odny dla

tych obci¹øeÒ. W†realnych warun-

kach wiÍkszoúÊ cieplnych strat

mocy klucza powstaje podczas

samego prze³¹czania, kiedy napiÍ-

cie na drenie d¹øy w†kierunku

jednego ze stabilnych poziomÛw.

W†sumie wiÍc, o†temperaturze T3

decyduj¹ mikrosekundy.

Ale powracamy do histerezy

przerzutnika T2 + T3. Jej efek-

tywna wartoúÊ wynosi 5..10V, bo

wspomniane 50mV naleøy po-

mnoøyÊ przez wspÛ³czynnik po-

dzia³u dzielnika napiÍcia, z†ktÛ-

rego sterowana jest bramka T1.

Dobrze to widaÊ na oscylogramie

z† rys. 2 , przedstawiaj¹cym pracÍ

regulatora na niemal pe³nej mo-

cy. MiÍdzy widocznymi w†gÛrnej

czÍúci rysunku poziomymi linia-

mi - kursorami pomiarowymi -

oscyloskop wskaza³ 16V i†jest to

w³aúnie szerokoúÊ histerezy. Po-

miaru dokona³em dla wartoúci

R12 dwukrotnie wiÍkszej od

obecnie przyjÍtej. Gdyby zaob-

serwowaÊ ten sam przebieg

w†dziedzinie czasu (a nie amp-

litudy), to okaøe siÍ, øe narzu-

cona histereza nie pozwala na

krÛtszy od 1ms czas wy³¹czenia

T3. Obok mniejszych strat mocy

(T3 nie potrzebuje wszak radia-

tora) mamy wÍøsze widmo zak³Û-

ceÒ.

Dla ma³ych jasnoúci, kiedy war-

toúÊ nastawionej rezystancji po-

tencjometru jest bliska maksymal-

nej, wspÛ³czynnik podzia³u dziel-

nika jest niewielki i†efektywna

szerokoúÊ histerezy rÛwnieø nie-

znaczna - poniøej 1V.

Kszta³t napiÍcia na øarÛwce

dla tego przypadku pokazuje os-

cylogram z† rys. 3 . SzybkoúÊ na-

rastania (i opadania) napiÍcia

w†pobliøu zera sieci jest duøa,

dlatego wiÍksza (a nawet jakakol-

wiek) histereza w†tym zakresie

regulacji nie jest potrzebna. Am-

plituda szpilek na obci¹øeniu siÍ-

ga kilkudziesiÍciu woltÛw, co przy

tym kszta³cie przebiegu daje na-

piÍcie skuteczne na poziomie kil-

kunastu V. Przebieg z†rys. 3†zosta³

zdjÍty dla rezystora R6 o†wartoúci

47k

- i†pra-

wie zerowy dryf temperaturowy).

Im mniejsz¹ rezystancjÍ zada-

my potencjometrem, tym wiÍkszy

bÍdzie podzia³ napiÍcia sieci i†tym

pÛüniej na zboczu kaødej po³Ûwki

sinusoidy nast¹pi odciÍcie T1,

nasycenie T2 i†wy³¹czenie T3.

Teraz, jeúli rezystancja úcieøki

POT osi¹gnie pewn¹ wartoúÊ mi-

nimaln¹ (dobran¹ R7), T1 bÍdzie

przewodzi³ w†ca³ym okresie sieci,

a†przez øarÛwkÍ pop³ynie pr¹d

Rys. 2. Wpływ histerezy przełączania przerzutnika T2+T3 na kształt napięcia

wyjściowego.

Elektronika Praktyczna 11/98

. R6 decyduje o†minimalnej

mocy, poprzedzaj¹cej ca³kowite

wy³¹czenie T3 (stan wysoki na

wyjúciu B1 - PIN2). Kilkanaúcie

woltÛw napiÍcia skutecznego po-

zwala ledwie jarzyÊ siÍ w³Ûknu

øarÛwki 60-W, lub úwieciÊ juø

wyraünie øarÛwce 150-W. Rezyg-

Niekonwencjonalny regulator mocy

nuj¹c ca³kowicie z†wlutowania R6

osi¹gamy pojedyncze wolty,

a†przez øarÛwkÍ p³ynie pocz¹tko-

wo pr¹d poniøej progu jej úwie-

cenia.

ka B3 + T7. Dioda D5 zapewnia

w³aúciw¹ polaryzacjÍ kolektora T6

i†uniemoøliwia pracÍ inwersyjn¹

tego tranzystora. Przycisk mono-

stabilny STOP, rÛwnoleg³y do T7,

pozwala bezpiecznie przetestowaÊ

dzia³anie zabezpieczenia (w uk³a-

dzie wystÍpuj¹ napiÍcia sieci

i†wszelkie manipulowanie pÍset¹

przy T7 jest niedopuszczalne) .

Jak dzia³a obwÛd

opÛünionego wy³¹czania

úwiat³a?

Jest i†taka, bardzo przydatna

funkcja. Jak bardzo? - Niech kaø-

dy wyobrazi sobie, øe po spÍdze-

niu wieczoru przy biurku chce

opuúciÊ pokÛj. Øeby podchodz¹c

do drzwi nie robiÊ tego po omac-

ku, musi wpierw zapaliÊ gÛrne

úwiat³o, wrÛciÊ do sto³u, zgasiÊ

lampkÍ i†dopiero wychodz¹c, wy-

³¹czyÊ gÛrne oúwietlenie. Taka

ja³owa czynnoúÊ, czÍsto powtarza-

na, moøe byÊ nuø¹ca. Opcja opÛü-

nionego wy³¹czania úwiat³a powo-

duje, øe po wciúniÍciu SW1 (po-

zycja TIMER na schemacie i†p³yt-

ce) przez 10 sekund nie dzieje siÍ

pozornie nic, poza migotaniem

LED TIMER. Potem w†ci¹gu kil-

kunastu sekund úwiat³o zostaje

úciemnione do zera i†T3 przecho-

dzi w†stan odciÍcia, co zaobser-

wujemy p³ynnym naúwietleniem

diody LED MIN, ktÛra bÍdzie

przygasaÊ w†rytm b³yskÛw LED

TIMER. Ca³y potrzebny do tego

obwÛd to prze³¹cznik SW1, dioda

pulsuj¹ca LED TIMER, tranzystor

T11 typu BF245A (indeks A†ozna-

cza ma³y pr¹d nasycenia Idss)

i†R11. Te cztery elementy wspÛ³-

pracuj¹ ze znanym juø T5. SW1

w†pozycji TIMER zdejmuje plus

z†R15. C3 roz³adowuje siÍ w†cza-

sie ustalonym przez mikroskopij-

ny pr¹d 200nA ürÛd³a pr¹dowego

T11, R11. PrzeciwnikÛw stosowa-

Jak dzia³a obwÛd

zabezpieczenia

nadpr¹dowego?

W†obwodzie ürÛd³a T3 jest

umieszczony czujnik pr¹du R20

(0,22

). Gdy chwilowa wartoúÊ

napiÍcia przekroczy na nim 0,6V,

to nasyci siÍ T7 i†na wejúciu

inwertera B3 (PIN5) wyst¹pi stan

niski L. Na wyjúciu B3 (PIN6)

stan H†przez rezystor R22 pod-

trzyma przewodzenie T7, co ozna-

cza juø stan stabilny. Wyjúcie B3

jest po³¹czone z†rezystorem R14

i†diodami D3 i†D4. Stan H†prze-

dostanie siÍ przez R14 na B4, B5

wy³¹czaj¹c T3. Pr¹d zostanie na-

tychmiast przerwany, co powinno

ocaliÊ T3 i†mostek M1. Poprzez

diodÍ D3 bÍdzie wymuszone na

R10 i†bazie T4 prawie pe³ne na-

piÍcie zasilania. NapiÍcie na emi-

terze T4 z†0,7V wzroúnie do 7V

i†odetnie T1. Przez R13 pop³ynie

pr¹d bazy T2, co dodatkowo

ìusztywniî stan H†na wejúciach

B4 i†B5. Bramka tranzystora T8

uzyska potencja³ bliski napiÍciu

ürÛd³a i†otworzy siÍ droga dla

pr¹du diody úwiec¹cej LED MIN.

Po chwili LED MIN zacznie migo-

taÊ, gdyø jest kluczowana tranzys-

torem N-FET T9, sterowanym

z†kolei przebiegiem 1Hz z†genera-

tora zbudowanego na elementach

B2, R18 i†C6. Na pracÍ generatora

pozwoli D4, spolaryzowana zapo-

rowo. Konfiguracja T8 i†T9 odpo-

wiada funkcjonalnie bramce AND,

niemoøliwej do zrealizowania

w†rÛwnie prosty sposÛb na in-

nych elementach. Aby skasowaÊ

uaktywnione zabezpieczenie (spo-

wodowane np. przepaleniem siÍ

øarÛwki, co czÍsto poprzedza

zwarcie na krÛtko w³Ûkna) wystar-

czy³oby wy³¹czyÊ i†ponownie w³¹-

czyÊ zasilanie regulatora. Jest jed-

nak inny sposÛb: trzeba ga³kÍ

potencjometru skrÍciÊ w†po³oøe-

nie minimum. WÛwczas wejúcie

B1 (PIN1) uzyska poziom niøszy

od po³owy Uzas, a†jej wyjúcie

poziomem H wprowadzi w†stan

przewodzenia T6, ktÛry przez dio-

dÍ Schottky'ego D5 zewrze bazÍ

T7. T6 po prostu przerwie pÍtlÍ

sprzÍøenia zwrotnego przerzutni-

Jak dzia³a obwÛd

miÍkkiego startu?

Zrealizowa³em go na tranzys-

torze P-MOS T5. WstÍpnie za³Ûø-

my, øe prze³¹cznik SW1 znajduje

siÍ w†pozycji NORMAL. Po za³¹-

czeniu zasilania kondensator C3

jest roz³adowany (zwieraj¹c wy-

prowadzenia drenu i†bramki T5).

W†takim razie napiÍcie miÍdzy

ürÛd³em a†drenem jest rÛwne na-

piÍciu progowemu T5, ktÛre dla

BS250 wynosi 2,5V. Zatem na

drenie mamy 7,5V-2,5V=5V. WtÛr-

nik emiterowy T4 przenosi ten

potencja³ na potencjometr i†powo-

duje odciÍcie T1, a†w†efekcie T3.

ØarÛwka nie úwieci. Kondensator

C3 zaczyna siÍ ³adowaÊ przez

rezystor R15. Proces przebiega

powoli (mimo ostrej charakterys-

tyki wejúciowej T5), dziÍki silne-

mu ujemnemu sprzÍøeniu zwrot-

nemu realizowanemu przez C3.

W†efekcie napiÍcie drenu T5 (i

bazy T4) obniøa siÍ p³ynnie, co

skutkuje rÛwnie p³ynnym wzros-

tem jasnoúci øarÛwki.

Rys. 3. Kształt napięcia na żarówce dla małych jasności świecenia.

Elektronika Praktyczna 11/98

Niekonwencjonalny regulator mocy

nia tranzystorÛw BF245 informu-

jÍ, øe bez T11 podobny czas

roz³adowania C3 wymaga³by pa-

rokrotnego powiÍkszenia R11 (do

wartoúci nieosi¹galnej w†handlu).

Moøna oczywiúcie, celem uzyska-

nia duøych sta³ych czasowych,

stosowaÊ kondensatory elektroli-

tyczne, lecz nie zawsze jest to

dopuszczalne (praca bipolarna) al-

bo zalecane (up³ywnoúci, wysy-

chanie).

W†uk³adzie wystÍpuje kilka

wartoúci napiÍÊ sta³ych, mierzo-

nych wzglÍdem PIN7 (nÛøka ma-

sy) U1. Na C1 270V. Na C2 (plus

zasilania U1) 7,5V. Pozosta³e

napiÍcia zaleø¹ od aktualnego

stanu regulatora. I†tak, gdy SW1

jest w†pozycji NORMAL oraz

øadna z†diod LED nie úwieci siÍ,

na katodach DZ1 i†DZ3 mamy

20V. Kiedy úwieci jedna z†diod

czerwonych MIN /MAX, napiÍ-

cie w†tym punkcie spada do ok.

17V. Dioda DZ3 jest wy³¹cznie

po to, by pomÛc w†przytkaniu

LED MIN /MAX w†czasie prze-

wodzenia LED TIMER. Ta ostat-

nia powinna byÊ raczej koloru

zielonego, poniewaø zielone

pulsuj¹ce diody LED lepiej spe³-

niaj¹ swoje zadanie przy ma³ych

pr¹dach.

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

moc 0,125W (z wyjątkiem R0 −

R5, R20, R24, R25)

R0: R/0,5W

R1: 2,2k

/0,5W

R4, R5: 270k

/0,25W

− opcjonalnie

R7: otencjometr montażowy

10k

, pionowy

R8, R13, R14, R19: 33k

Jak dzia³aj¹ obwody

sygnalizacji poziomu

jasnoúci?

Dzia³anie LED MIN w³aúciwie

juø omÛwi³em przy opisie pozo-

sta³ych, licznych moøliwoúci re-

gulatora. Tu kluczow¹ rolÍ pe³ni

druga sekcja potencjometru, przy-

³¹czona do B1. Natomiast funkcja

spe³niana przez LED MAX jest

czysto informacyjna i†jeúli ktoú

chcia³by zaoszczÍdziÊ piÍÊ ele-

mentÛw, moøe to zrobiÊ nie wlu-

towuj¹c D7, C5, R16, T10 i†LED

MAX (a PIN13 inwertera B6 ze-

wrzeÊ kropl¹ cyny z†PIN14 U1).

LED MAX zapala siÍ po tym, jak

C5 przestaje byÊ do³adowywany

dodatnimi impulsami z†kolektora

T2.

Pe³ne otwarcie T3, czyli pe³na

moc, oznacza brak impulsÛw

ujemnych na jego bramce i, oczy-

wiúcie, brak dodatnich na kolek-

torze T2 i†anodzie D7. DopÛki

regulator pracuje na niepe³nej

mocy, impulsy te do³adowuj¹ C5

i†LED MAX jest wygaszony.

Ω

R9, R10, R22, R23: 8,2k

R11: 10M

Ω

R15..R18: 1M

R20: 0,22

/3W

Ω

R24, R25: 1M

/0,25W

POT: potencjometr 2 x 47k

(wykładniczy)

Kondensatory

C1: 220nF/400V

C2, C3, C6: 1000nF/63V

C4: 68nF/63V

C5: 22nF/63V

C7: 1nF/63V

Półprzewodniki

U1: CD40106

T1, T5: BS250

T2: BC557

T3: IRF840

T4: BC557C

T6, T7: BC547

T8, T9, T10: BF245 (grupa B lub C)

T11: BF245A

D1: 1N4007

D2, D3, D4, D6, D7: 1N4148

D5: dioda Schottky'ego np. BAT85

DZ1: Zener C13V/0,4W

DZ2, DZ3: Zener C6V8/0,4W

M1: mostek Graetza 1,5A/400V

LED MIN /MAX: diody LED jasne,

przezroczyste

Montaø i†uruchomienie

Schemat montaøowy przedsta-

wiono na rys. 4 . RÛøni siÍ on

w†paru szczegÛ³ach od uk³adu ze

zdjÍcia o†dobudowany w†ostatniej

chwili obwÛd opÛünionego gasze-

nia øarÛwki. Przy okazji uda³o siÍ

zoptymalizowaÊ przebieg úcieøek,

co spowodowa³o wyeliminowanie

wszystkich zwÛr.

Potencjometr POT i†prze³¹cz-

nik SW1 moøna wlutowaÊ w†p³yt-

kÍ. BÍdzie to ostatecznie zaleøa³o

od zastosowanej obudowy. Regu-

lator nie zmieúci siÍ w†úciennej

puszce podtynkowej, ale nie do

tego by³ przewidziany. Wymaga

osobnej, izolowanej obudowy. Jej

wysokoúÊ uwarun-

kuje g³ÍbokoúÊ

wlutowania

w†p³ytkÍ diod

úwiec¹cych. By³o-

by dobrze uøyÊ

diod o†úrednicy

soczewki 5mm

z†uwagi na wiÍk-

sz¹ wytrzyma³oúÊ

napiÍciow¹

(wzglÍdy bezpie-

czeÒstwa!). Do

obudowy docho-

dzi zwyk³y prze-

wÛd sieciowy (za-

silanie) i†odcho-

dzi drugi (obci¹-

øenie), zakoÒczo-

ny gniazdem na

wtyczkÍ lampki.

W†obudowie moø-

na umieúciÊ

5mm

LED TIMER: dioda LED pulsująca,

zielona

5mm

Różne

SW1: przełącznik bistabilny 6PIN,

miniaturowy

Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na płytce

drukowanej.

gniazdo bezpiecznikowe z†b³yska-

wiczn¹ wk³adk¹ topikow¹ 630mA.

Nie jest to jednak konieczne,

bowiem w†typowych warunkach

szybsze i†lepsze okaøe siÍ wbu-

dowane zabezpieczenie elektro-

niczne.

Uruchamianie sprowadza siÍ

do wyregulowania R7 na tak¹

Elektronika Praktyczna 11/98

/0,5W

R2, R3: 47k

R6: 47k

R12: 270

R21: 2,2k

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: