Використовуючи порівняно дешеві потужні польові транзистори з ізольованим затвором (МДП - транзистори), можна виготовити непогане пристрій для регулювання потужності ламп розжарювання, паяльників та іншої апаратури. Головне відмінність пропонованої в цій статті конструкції від раніше описаних на сторінках журналу "Радіо" - мале споживання струму в ланцюгах управління, більш плавна регулювання потужності особливо на початковому ділянці регулювальної характеристики.
Принципова схема пристрою наведена на рис. 1.
(натисніть для збільшення)
На елементі DD1.1 зібраний формувач прямокутних імпульсів, за формою близьких до "меандру". Фронти і спади цих імпульсів збігаються за часом з моментами переходу мережевого напруги через нуль. Імпульси надходять на диференціюючу ланцюжок C3R3 і інвертор DD1.2. Пройшовши через інвертор, вони потрапляють далі на ланцюжок C4R4. Діоди VD4, VD5 утворюють елемент АБО для продифференцированных імпульсів, що надходять через дільник R7R8 на вхід (вивід 8) елемента DD1.3, працює як компаратор. Конденсатор С5 забезпечує плавність регулювання напруги, що особливо важливо для ламп розжарювання.
При переміщенні движка резистора R5 (рис. 2) змінюється напруга в точці А, а значить, і шпаруватість імпульсів на виході (вивід 10) елемента DD1.3. Причому при збільшення цього напруги шпаруватість зростає аж до повного зникнення імпульсів і встановлення на виході елемента DD1.3 рівня лог. 0 у верхньому по схемою положенні движка резистора R5, що відповідає виключеною навантаженні. При зниження напруги в точці А шпаруватість імпульсів зменшується до повного їх злиття та встановлення на виході елемента DD1.3 рівня лог. 1. Це відбувається в нижньому положенні движка резистора R5 і відповідає повністю включеною навантаженні.
Вхідна ємність потужних польових транзисторів має значну величину. Для швидкої перезарядки цієї ємкості, а значить, і швидкого перемикання транзистора потрібні великі струми. З цієї причини сигнал подають на затвор транзистора VT3 через підсилювач струму, виконаний на транзисторах VT1, VT2. Транзистор VT3 відкривається при напрузі мережі, близькому до нуля, а закривається при напрузі, визначеному положенням движка резистора R5.
У регуляторі потужності використані постійні резистори МЛТ-0Д25, змінний СП-1; оксидні конденсатори - К50-35, решта - КМ-6. Діоди КД226Д (VD1, VD2 і VD6-VD9) можна замінити на будь-які з зворотним напругою не менше 400 В і максимальним постійним прямим струмом не менше 1 А. Стабілітрон Д814Б(\/D3) замінимо іншим з напругою стабілізації 9В. Заміна мікросхеми К176ДЕ5 (DD1) на інші, наприклад серії К561, небажана. Справа в тому, що при напругах на вході, відмінних від рівнів 0 і 1, у КМОП-мікросхем виникають наскрізні струми [1] і, як показали вимірювання, навіть у статичному режимі при вхідних напругах, близьких до порогових, вони можуть споживати струм від сотень мікроампер (для мікросхем серії К176) і до десятків міліампер (для мікросхем серії К561). При збільшенні напруги живлення споживаний струм різко зростає. З'ясувалося також, якщо на одному з входів мікросхеми напруга відповідає пороговому, а на інших - 0 або 1, споживаний струм приблизно на 20 % менше, ніж у випадку, якби на всіх входах були присутні порогове напруга. З урахуванням цієї обставини незадіяні входи повинні бути з'єднані із загальним проводом.
Замість мікросхеми К176ЛЕ5 можна використовувати М76ЛА7, але її входи (висновки 2,5,9) через резистори 10 кОм необхідно з'єднати з висновком 14. Транзистори КТ3102Б, КТЗ107Б (VT1, VT2) можна будь-якими малопотужними, відповідної структури. Потужний польовий транзистор з ізольованим затвором і каналом n-типу КП707А1 можна замінити на використовуваний в телевізійних блоках живлення КП707В2 [2, 3]. Гарні результати виходять з транзисторами BUZ90, так як їх вхідна ємність майже на порядок нижче, ніж у КП707А1.
Конструкція регулятора може бути будь-якою. Необхідно тільки, щоб довжина з'єднувальних провідників була мінімальною. Транзистор VT3 встановлюють на дюралюминиевом теплоотво-де площею 24 см2. Вільні входи елемента DD1.4 (висновки 12 і 13) з'єднані з висновком 14 DD1.
Для налаштування регулятора потрібно осцилограф з вхідним опором не менше 1 мОм. Починають її з включення пристрою без навантаження. При переміщенні движка резистора R5 на виводі 10 елемента DD1.3 повинно спостерігатися зміна шпаруватості імпульсів. Потім перевіряють напругу на стабілітроні VD3 у всіх положення движка R5 і, якщо воно падає нижче 7, зменшують опір резистора R1. Далі замість навантаження підключають резистор МЛТ-1 опором 100...300 кОм і уточнюють межі регулювання потужності. Для цього движок резистора R5 встановлюють у верхнє за схемою положення і підбором резистора R7 знаходять мінімальне його значення, при якому на виводі 10 елемента DD1.3 відсутні імпульси, а напруга буде відповідати рівню лог. 0. Потім движок резистора R5 переміщують у нижнє положення і підбирають максимально можливий опір резистора R6. при якому на виводі 10 елемента DD1.3 напруга буде відповідати рівню лог. 1.
Після цього перевіряють роботу пристрою в різних положеннях движка резистора R5, контролюючи форму сигналу на навантаженні. У разі самозбудження пристрою його усувають підбором місткості конденсатора С2. Слід зазначити, що в крайніх положення движка резистора R5 можлива невелика несиметричність напруги на навантаженні. Зменшити її можна підбором конденсаторів C3, C4 і резисторів R3, R4.
При необхідності підключення більш потужної навантаження діоди VD6 - VD9 замінюють на більш потужні і збільшують площа тепловідводу транзистора VT3. Можливий і варіант паралельного включення декількох польових транзисторів.
На основі розглянутого регулятора можна виготовити пристрій плавного включення-вимикання ламп розжарювання. Для цього прибирають резистори R5. R6, між точками А і Б встановлюють два послідовно з'єднаних резистора опором 47 кОм. Між точкою з'єднання цих резисторів і точкою В встановлюють вимикач. Конденсатор С5 замінюють на інший ємністю 47 мкФ і робоча напруга 25 Ст. Підсилювач струму (VT1,VT2 і R10) припустимо виключити, а опір резистора R9 зменшити до 12 кОм.
Пристрій зручно встановити поблизу розподільної коробки. Паралельно вимикача можна встановити виконавчу ланцюг оптрона, на світлодіодну частина якого подають сигнали із зовнішнього програмного пристрою, наприклад, описаного в [4]. Воно. у відсутність господарів квартири буде включати світло на деякий час у темний час доби, відлякуючи тим самим непроханих "гостей".
При настройці регулятора необхідно дотримуватися особливої обережності, оскільки пристрій не має гальванічної розв'язки від мережі.
Література
Автор: С. Зорін, р. Знаменськ Астраханської обл.