Kontrola fazy triaka za pomocą proporcjonalnego czasu PWM

Sterowanie fazą triaka za pomocą obwodu PWM może być przydatne tylko wtedy, gdy jest zaimplementowane przy użyciu formatu proporcjonalnego do czasu, w przeciwnym razie odpowiedź może być przypadkowa i nieefektywna.

W kilku z moich wcześniejszych artykułów, jak podano poniżej:

Prosty, zdalnie sterowany obwód regulatora wentylatora

Przyciskowy regulator wentylatora z obwodem wyświetlacza

Obwód ściemniacza do żarówek LED

Omówiłem użycie PWM do inicjowania obwodu sterowania fazą triaka, jednak ponieważ projekty nie obejmowały technologii proporcjonalnej w czasie, odpowiedź tych obwodów może być nieregularna i nieefektywna.

W tym artykule nauczymy się, jak poprawić to samo, korzystając z teorii proporcjonalności czasu, aby wykonanie zostało wykonane w dobrze obliczony sposób i znacznie wydajnie.

Co to jest proporcjonalna w czasie kontrola fazy za pomocą triaków lub tyrystorów?

Jest to system, w którym triak jest wyzwalany z obliczonymi długościami impulsów PWM, umożliwiając triakowi przewodzenie z przerwami na określonych długościach sieci zasilającej o częstotliwości 50/60 Hz, określonej przez pozycje impulsów PWM i okresy czasu.

Średni okres przewodzenia triaka określa następnie średnią moc wyjściową, dla której obciążenie może być zasilane lub sterowane i która wykonuje wymaganą kontrolę obciążenia.

Na przykład, jak wiemy, że faza sieci zasilającej składa się z 50 cykli na sekundę, więc jeśli triak jest wyzwalany, aby przewodzić z przerwami przez 25 razy z częstotliwością 1 cyklu włączenia i 1 cyklu wyłączenia, można oczekiwać, że obciążenie być kontrolowane z 50% mocą. Podobnie inne proporcjonalne do czasu załączenia i wyłączenia można by zaimplementować do generowania odpowiednich ilości wyższych lub niższych poborów mocy do obciążenia.

Sterowanie fazowe proporcjonalne do czasu jest realizowane za pomocą dwóch trybów, trybu synchronicznego i trybu asynchronicznego, przy czym tryb synchroniczny dotyczy włączania triaka tylko przy przejściu przez zero, podczas gdy w trybie asynchronicznym triak nie jest specjalnie przełączany przy przejściu przez zero, a raczej natychmiastowy w dowolnych losowych lokalizacjach, w odpowiednich cyklach fazowych.

W trybie asynchronicznym proces może indukować znaczące poziomy RF, podczas gdy w trybie synchronicznym może być znacznie zmniejszone lub nieobecne z powodu przełączania przejścia przez zero triaka.

Innymi słowy, jeśli triak nie jest specjalnie włączany przy przejściu przez zero, a raczej przy dowolnej przypadkowej wartości szczytowej, może to powodować szum RF w atmosferze, dlatego zawsze zaleca się stosowanie przełączanie przejścia przez zero, aby wyeliminować szum RF podczas operacji triaka.

Jak to działa

Poniższa ilustracja pokazuje, jak sterowanie fazowe proporcjonalne do czasu może być realizowane przy użyciu czasowych PWM:

1) Pierwszy przebieg na powyższym rysunku przedstawia normalny sygnał fazowy prądu przemiennego 50 Hz składający się z sinusoidalnych narastających i opadających szczytowych impulsów dodatnich i ujemnych 330 V w odniesieniu do centralnej linii zerowej. Ta centralna linia zerowa jest określana jako linia przejścia przez zero dla sygnałów fazy prądu przemiennego.

Można oczekiwać, że triak będzie przewodził pokazany sygnał w sposób ciągły, jeśli wyzwalanie jego bramki DC jest ciągłe bez przerw.

2) Drugi rysunek pokazuje, w jaki sposób triak może być zmuszony do przewodzenia tylko podczas dodatnich półcykli w odpowiedzi na jego wyzwalacze bramek (PWM pokazane na czerwono) przy każdym naprzemiennym dodatnim przejściu przez zero cykli fazowych, co skutkuje 50% kontrolą fazy. .

3) Trzecia figura przedstawia identyczną odpowiedź, w której impulsy są taktowane w czasie, aby wytwarzać naprzemiennie przy każdym ujemnym przejściu przez zero fazy prądu przemiennego, co również skutkuje 50% kontrolą fazy dla triaka i obciążenia.

Jednak wytwarzanie takich czasowych PWM w różnych obliczonych węzłach przechodzących przez zero może być trudne i złożone, dlatego łatwym podejściem do uzyskania dowolnej pożądanej proporcji sterowania fazą jest zastosowanie ciągów impulsów czasowych, jak pokazano na czwartej figurze powyżej.

4) Na tej figurze można zaobserwować impulsy 4 PWM po każdym naprzemiennym cyklu fazowym, co powoduje około 30% redukcję działania triaka i to samo dla podłączonego obciążenia.

Warto zauważyć, że tutaj środkowe 3n impulsów są bezużyteczne lub nieskuteczne, ponieważ po pierwszym impulsie triak zostaje zatrzaśnięty, a zatem środkowe 3 impulsy nie mają wpływu na triak, a triak kontynuuje przewodzenie aż do następnego zera skrzyżowanie, w którym jest wyzwalane przez kolejny 5 (ostatni) impuls, umożliwiając triakowi zatrzaśnięcie się w następnym ujemnym cyklu. Po tym, gdy tylko zostanie osiągnięte kolejne przejście przez zero, brak jakiegokolwiek dalszego PWM hamuje przewodzenie triaka i jest on odcinany, aż do następnego impulsu przy następnym przejściu przez zero, który po prostu powtarza proces dla triaka i jego operacji kontroli fazy .

W ten sposób inne proporcjonalne do czasu ciągi impulsów PWM mogą być generowane dla bramki triaka, dzięki czemu można zastosować różne środki kontroli fazy zgodnie z preferencjami.

W jednym z naszych następnych artykułów dowiemy się o praktycznym obwodzie do osiągnięcia omówionej powyżej kontroli fazy triaka za pomocą proporcjonalnego w czasie obwodu PWM