주요 전계 효과 트랜지스터의 위상 전력 조정기. 계획, 설명

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주요 전계 효과 트랜지스터의 위상 전력 조정기. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전

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일반적으로 위상 AC 전력 조정기는 사이리스터 또는 트라이액을 기반으로 합니다. 이러한 계획은 오랫동안 표준이 되었으며 라디오 아마추어와 생산 규모 모두에서 여러 번 반복되었습니다. 그러나 스위치뿐만 아니라 사이리스터 및 트라이액 조정기에는 항상 최소 부하 전력을 제한하는 한 가지 중요한 단점이 있었습니다. 즉, 100와트 이상의 최대 부하 전력을 위한 일반적인 사이리스터 조정기는 단위 및 와트의 일부를 소비하는 저전력 부하의 전력을 잘 조절할 수 없습니다.

주요 전계 효과 트랜지스터는 채널의 물리적 작동이 기존 기계식 스위치의 작동과 매우 유사하다는 점에서 다릅니다. 완전 개방 상태에서는 저항이 매우 작고 XNUMX옴의 몇 분의 XNUMX에 해당하며 닫힌 상태에서는 , 누설 전류는 마이크로 암페어이며 이는 실제로 스위치의 전압에 의존하지 않습니다.

이것이 핵심 전계 효과 트랜지스터의 핵심 단계가 최대 허용 전류 값까지 단위 및 와트 단위의 전력으로 부하를 전환할 수 있는 이유입니다. 예를 들어, 라디에이터가 없는 널리 사용되는 IRFS40 전계 효과 트랜지스터는 키 모드에서 작동하며 전력을 거의 400와트에서 XNUMX와트까지 전환할 수 있습니다.

또한 스위칭 FET는 게이트 전류가 매우 낮기 때문에 제어에 매우 낮은 정적 전력이 필요합니다. 사실, 이는 상대적으로 큰 게이트 커패시턴스로 인해 가려지므로 전원을 처음 켜는 순간 게이트 전류가 상당히 커질 수 있습니다(게이트 커패시턴스의 전하당 전류). 이 저항과 게이트 커패시턴스로 구성된 RC 타겟이 형성되거나 제어 회로의 출력이 더 강력해지기 때문에 스위치의 속도를 줄이는 게이트와 직렬로 전류 제한 저항을 연결하여 이 문제를 해결합니다.

전력 조정기 회로가 그림에 나와 있습니다.

주요 전계 효과 트랜지스터의 위상 전력 조정기

부하는 다이오드 브리지 VD5-VD8을 통해 연결되므로 맥동 전압에 의해 전원이 공급됩니다. 전열기구(납땜인두, 백열전구)에 전원을 공급하는데 적합합니다.

맥동 전류의 음의 반파장이 위쪽으로 "전환"되므로 100Hz 주파수의 맥동이 얻어집니다. 그러나 이는 양수, 즉 0에서 양의 진폭 전압 값으로의 변화 그래프입니다. 따라서 100%에서 XNUMX%까지 조정이 가능합니다.

이 회로의 최대 부하 전력은 개방 채널 VT1의 최대 전류(30A)에 의해 크게 제한되지 않습니다. 정류기 브리지 다이오드 VD5-VD8의 최대 순방향 전류는 얼마입니까? KD209 다이오드를 사용하면 회로는 최대 100W의 부하로 작동할 수 있습니다. 더 강력한 부하(최대 400W)로 작업해야 하는 경우 KD226G, D와 같은 더 강력한 다이오드를 사용해야 합니다.

D1 마이크로 회로의 인버터에는 특정 반파 위상에서 트랜지스터 VT1을 여는 제어 펄스 발생기가 포함되어 있습니다. 요소 D1.1 및 D1.2는 슈미트 트리거를 형성하고 나머지 요소 D1.3-D1.6은 강력한 출력 인버터를 형성합니다.

전원을 켜는 순간 게이트 커패시턴스 VT1을 충전하기 위해 전류 점프로 인해 발생하는 문제를 보상하기 위해 출력을 강화해야 했습니다.

미세 회로의 저전압 전원 공급 시스템은 다이오드 VD2를 통해 두 부분으로 나뉩니다. 즉, 미세 회로의 핀 7과 14 사이에 일정한 전압을 생성하는 공급 부분 자체와 주전원 전압 위상 센서인 부분입니다. . 다음과 같이 작동합니다.

주전원 전압은 브리지 VD5-VD8에 의해 정류된 다음 저항 R6 및 제너 다이오드 VD9를 사용하여 파라메트릭 안정기에 공급됩니다. 이 회로에는 평활 커패시터가 없기 때문에 제너 다이오드의 전압이 맥동합니다.

회로 R1-R2-C1은 다이오드 VD1과 함께 커패시터 C1의 전압이 슈미트 트리거의 스위칭 임계값에 도달하는 리플 전압 위상을 설정합니다. 이 RC 회로의 저항을 변경하여 네트워크의 전압이 8-10V(슈미트 트리거 스위칭 임계값의 전압 값)에 도달하는 순간부터 주요 트랜지스터 개방의 지연 시간을 변경합니다. 네트워크 주파수가 매우 안정적이기 때문에 주 전압의 위상에 대한 주요 트랜지스터의 개방 모멘트는 저항 R1에 의해 설정된 것에 비해 상당히 안정적으로 유지됩니다.

다이오드 VD1은 저항 R5와 함께 커패시터 C1의 방전을 가속화하기 위한 회로를 형성합니다. 이는 주전원 전압 위상이 XNUMX에 가까워질 때 이 커패시터가 방전하는 데 필요합니다.

이 경우 슈미트 트리거가 1 상태로 전환되고 키 트랜지스터가 닫힙니다. 따라서 저항 RXNUMX을 조정하여 주요 트랜지스터의 개방 순간의 위상을 변경하고 이 시점부터 진폭 값까지의 기간에만 전압이 부하에 공급됩니다. 이러한 방식으로 위상 전력 조절이 발생합니다. 일반적으로 원리는 사이리스터 조정기와 거의 동일합니다.

이제 마이크로 회로의 전원 공급 장치에 대해 알아보십시오. 실제로 마이크로 회로는 커패시터 C2에 저장된 전압에 의해 전원이 공급됩니다. 각 반파장에서 이 커패시터는 다이오드 VD2를 통해 충전됩니다. 그런 다음 위상이 2으로 전환되면 이 다이오드가 닫히고 마이크로 회로에 대한 전원 공급은 커패시터 C1의 전하에 의해 유지됩니다. 따라서 마이크로 회로의 공급 전압은 일정하고 안정적이며 리플이 발생하지 않습니다. 저항 RXNUMX을 제외한 모든 부품은 단면 금속화가 있는 인쇄 회로 기판에 있습니다.

원래 버전은 100W 이하의 전력으로 부하에서 작동하도록 설계되었으므로 라디에이터가 제공되지 않으며 브리지 정류기는 KD209 다이오드를 사용하지만 전계 효과 트랜지스터는 정격 부하 전력에서도 라디에이터가 필요하지 않습니다. 최대 400와트. 하지만 더 강력한 다이오드를 선택해야 합니다.

K561LN2 칩은 K1561LN2로 교체할 수 있습니다. 제너 다이오드. D814G는 약 10V 전압의 다른 제너 다이오드로 교체할 수 있습니다.

설정 프로세스 중에 저항 R2(조정 범위의 필요한 폭을 보장하기 위해)와 저항 R5(C1의 방전을 보장하기 위해)의 저항을 선택해야 할 수도 있습니다. 저항 R5는 가능한 한 크게 선택해야 하지만 R1에 의해 설정된 최소 전력에서는 트랜지스터가 전혀 열리지 않도록 해야 합니다.

저자: Kapachev D.E.

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