Triac-vaiheen hallinta käyttämällä PWM-ajan suhteellista osuutta

Triac-vaiheen ohjaus PWM-piirillä voi olla hyödyllinen vain, jos se toteutetaan käyttämällä ajallisesti suhteellista muotoa, muuten vastaus voi olla sattumanvarainen ja tehoton.

Muutamissa alla olevissa aikaisemmissa artikkeleissani:

Yksinkertainen kauko-ohjattu tuulettimen säätöpiiri

Painikepuhaltimen säädin ja näyttöpiiri

Himmenninpiiri LED-lampuille

Keskustelin PWM: n käytöstä triac-vaiheen ohjauspiirin aloittamiseksi, mutta koska suunnitelmat eivät sisältäneet ajallisesti suhteellista tekniikkaa, näiden piirien vaste voi olla epätasainen ja tehoton.

Tässä artikkelissa opitaan kuinka korjata sama käyttämällä aika-suhteellista teoriaa niin, että toteutus tapahtuu hyvin lasketulla tavalla ja paljon tehokkaammin.

Mikä on ajan suhteellinen vaiheohjaus triakeilla tai tyristoreilla?

Se on järjestelmä, jossa triac laukaistaan ​​lasketuilla PWM-pulssien pituuksilla, jolloin triac pystyy toimimaan ajoittain tietyn verkon 50/60 Hz taajuuden pituuksille PWM-pulssin sijaintien ja ajanjaksojen perusteella.

Triacin keskimääräinen johtamisjakso määrittää sen jälkeen keskimääräisen tehon, jolle kuormaa voidaan käyttää tai ohjata, ja joka suorittaa vaaditun kuorman hallinnan.

Esimerkiksi, koska tiedämme, että päävaihe koostuu 50 jaksosta sekunnissa, joten jos triac käynnistetään ajoittain 25 kertaa nopeudella 1 sykli PÄÄLLE ja 1 sykli POIS jaksoja, kuorman voidaan odottaa nousevan. 50%: n teholla. Vastaavasti muut PÄÄLLE POIS-aikaprosentit voitaisiin toteuttaa vastaavien määrien tuottamiseksi suuremmille tai pienemmille tehonsyöttöille kuormalle.

Aikasuhteinen vaiheen ohjaus toteutetaan kahdella moodilla, synkronitilassa ja asynkronisessa tilassa, jolloin synkronitila viittaa triacin kytkemiseen päälle vain nolla risteyksissä, kun taas asynkronisessa tilassa triacia ei ole erikseen kytketty nollaristeyksissä, pikemminkin missä tahansa satunnaisessa paikassa vastaavissa vaihekierrossa.

Asynkronisessa tilassa prosessi voi indusoida merkittävän radiotaajuustason, kun taas tämä voi olla merkittävästi vähentynyt tai puuttua synkronisessa tilassa triacin nollaristikytkennän vuoksi.

Toisin sanoen, jos triacia ei ole erikseen kytketty päälle nollaristeyksissä, pikemminkin millä tahansa satunnaisella huippuarvolla, tämä voi aiheuttaa RF-kohinaa ilmakehässä, joten on aina suositeltavaa käyttää nollakytkentä, jotta radiotaajuusmelu voitaisiin eliminoida triac-operaatioiden aikana.

Kuinka se toimii

Seuraava kuva osoittaa, kuinka aika suhteellinen vaiheohjaus voidaan suorittaa käyttämällä ajastettuja PWM: itä:

1) Yllä olevan kuvan ensimmäinen aaltomuoto näyttää normaalin 50 Hz: n vaihtovirtasignaalin, joka koostuu sinimuotoisesta nousevasta ja laskevasta 330 V: n huippupositiivisesta ja negatiivisesta pulssista keskimmäisen nollaviivan suhteen. Tätä keskimmäistä nollaviivaa kutsutaan nollan ylitysviivaksi AC-vaihesignaaleille.

Triacin voidaan odottaa johtavan esitettyä signaalia jatkuvasti, jos sen portin DC-liipaisin on jatkuva ilman taukoja.

2) Toinen kuva osoittaa, kuinka triac voidaan pakottaa johtamaan vain positiivisten puolijaksojen aikana vasteena porttiliipaisimiinsa (PWM näkyy punaisella) jokaisessa vaihekierron positiivisessa nollaristeyksessä.Tämä johtaa 50%: n vaiheohjaukseen .

3) Kolmas kuva esittää identtisen vasteen, jossa pulssit ajoitetaan tuottamaan vuorotellen AC-vaiheen jokaisella negatiivisella nolla-ylityksellä, mikä johtaa myös 50%: n vaiheohjaukseen triacille ja kuormitukselle.

Tällaisten ajastettujen PWM: ien tuottaminen erilaisissa lasketuissa nollan ylityssolmuissa voi kuitenkin olla vaikeaa ja monimutkaista, joten helppo lähestymistapa minkä tahansa halutun vaihevalvonnan osuuden saamiseksi on käyttää ajastettuja pulssijunia, kuten yllä olevassa 4. kuvassa on esitetty.

4) Tässä kuvassa voidaan nähdä 4 PWM: n purskeet jokaisen vaihtoehtoisen vaihekierron jälkeen, mikä johtaa noin 30%: n alenemiseen triac-toiminnassa ja sama yhdistettyyn kuormitukseen.

Voi olla mielenkiintoista huomata, että tässä keskimmäiset pulssit ovat hyödyttömiä tai tehotonta, koska ensimmäisen pulssin jälkeen triac lukittuu ja siksi keskimmäisillä 3 pulssilla ei ole vaikutusta triaciin, ja triac jatkaa johtamista seuraavaan nollaan saakka ylittää siellä, missä sen laukaisee seuraava viides (viimeinen) pulssi, jolloin triac voi lukkiutua päälle seuraavaa negatiivista jaksoa varten. Tämän jälkeen heti kun seuraava nolla ylitys on saavutettu, uuden PWM: n puuttuminen estää triakin johtamisen ja se katkaistaan, kunnes seuraava pulssi seuraavalla nolla-risteyksellä, joka yksinkertaisesti toistaa prosessin triacille ja sen vaiheenohjaustoimenpiteille .

Tällä tavalla triac-portille voidaan muodostaa muita ajallisesti suhteellisia PWM-pulssijunia, jotta eri vaiheohjauksen toimenpiteet voidaan toteuttaa mieltymysten mukaisesti.

Yhdessä seuraavista artikkeleistamme opimme käytännön piiristä yllä mainitun triac-vaiheen ohjauksen aikaansaamiseksi käyttämällä ajallisesti suhteellista PWM-piiriä