PWM Kontrollü Fan Regülatör Devresi

Bu yazıda, amaçlanan işlemler için bir mikro denetleyici veya maliyetli triyak sürücüler gerektirmeyen basit bir 220V şebeke PWM kontrollü fan veya ışık düzenleyici devresine bakıyoruz.

Kapasitif Faz Doğrama

Kapasitif faz doğrama teknolojisine dayanan tüm Sıradan tip fan regülatörü ve dimmerlerin ortak bir dezavantajı vardır, bunlar çok fazla RF gürültüsü üretir ve bunları kısmen kontrol etmek için büyük indüktörler gerektirir.

Ayrıca, sıradan kapasitör diak teknolojisi kullanılarak yapılan anahtarlama veya faz kesme, doğruluk ve keskinlikten yoksundur.

Benim tarafımdan tasarlanan önerilen şebeke trafosuz PWM kontrollü fan regülatör devresi, gelişmiş bir CMOS IC tabanlı devre ve doğru bir sıfır geçiş dedektörü aşaması kullandığından, normalde geleneksel fan veya ışık kısıcılarla birlikte gelen tüm bu tür olası sorunlardan muaftır.

Kullanılmayan MCU'lar

Bu devre ile ilgili en iyi şey, mikro denetleyiciler ve programlama gerektirmemesi ve ayrıca bir triyak sürücünün ortadan kaldırılması, devrenin yeni hobiler için bile son derece kolay kurulmasını sağlamasıdır.

Yapılandırmayı ayrıntılı olarak öğrenelim, bu oldukça basit:

Devre ile ilgili olarak, bir 4060 zamanlayıcı yongası olan IC1, fazın faz açısının sıfır çizgisini her geçtiğinde triyak için gecikmeli bir pozitif darbe üretecek şekilde yapılandırılır.

Devrenin tamamı C1, D5, Z1 ve C3 kullanan sıradan bir kapasitif güç kaynağından beslenir.

IC1, pini12 her sıfırlama eyleminden geçtiğinde gecikmeli bir AÇIK anahtarı veya yüksek oluşturmak için standart biçiminde yapılandırılır.

Triyak için Sıfır Geçiş Anahtarı

Dimleme eylemi veya faz kontrol eylemi, triyakın her sıfır geçişinde önceden belirlenmiş bir gecikmeden sonra yürütülmesi sağlanarak elde edilir.

Bu gecikme kısaysa, triyakın faz açıları için daha fazla süre yürütme fırsatı elde ettiği ve bağlı fanın daha hızlı dönmesine veya ışığın daha parlak olmasına neden olduğu anlamına gelir.

Bu gecikme arttıkça, triyak, sırasıyla bağlı fanın veya ışığın hızı veya parlaklığı üzerinde orantılı bir azalma üreterek, faz açıları boyunca orantılı olarak daha kısa süreler yürütmeye zorlanır.

Sıfır geçiş işlemi, verilen diyagramda görülebileceği gibi sıradan bir opto bağlayıcı kullanılarak basitçe uygulanır.

D1 --- D4 köprüsü, değişken faz açısını eşdeğer 100 Hz pozitif darbelere dönüştürür.

Opto kuplörün içindeki LEd ve transistör bu pozitif 100Hz darbelere yanıt verir ve darbeler sıfır işaretinin 0,8 V üzerinde olduğu sürece AÇIK durumda kalır ve darbeler sıfır geçiş noktasına ulaştığında anında KAPALI konuma geçer.

Opto transistör iletken fazdayken, IC pimi 12, triyak kapısı için bir gecikmeye veya önceden belirlenmiş bir negatif başlatma darbesine izin vererek zemin seviyesinde tutulur.

Bununla birlikte, sıfır geçiş seviyelerinde opto KAPALI konuma geçer ve IC pin 3'ün triyakın o belirli faz açısına yanıt vermesi için yeni veya yeni bir gecikmeyi yeniden başlatacağı şekilde IC'nin pini12'yi sıfırlar.

PWM Faz Kontrolü

Bu gecikme darbesinin uzunluğu veya darbe genişliği, tartışılan PWM kontrollü fan regülatör devresi için hız kontrol düğmesi haline gelen VR1'i uygun şekilde ayarlayarak değiştirilebilir.

VR1 ve C2, verilen kontrol düğmesi üzerinden 0'dan tam kalibrasyona doğrusal olarak artan bir 0'dan tam kalibrasyonu sağlamak için, bunlar tarafından üretilen maksimum gecikmenin 1/100 = 0.01 saniye zamanlamasını aşmaması gerektiği şekilde seçilmelidir.

Yukarıdakiler, bazı deneme hatalarıyla veya IC 4060 için standart formül kullanılarak uygulanabilir.

Yukarıdakiler için, IC'nin diğer çıktılarını da deneyebilirsiniz.

Devre şeması

Parça listesi

R1, R5 = 1 milyon
R2, R3, R4 R6 = 10K
VR1, C2 = METİNİ GÖR
OPTO = 4N35 VEYA HERHANGİ BİR STANDART
C1 = 0.22uF / 400v
C3 = 100uF / 25V
D1 - D5 = 1N4007
Z1 = 12V
IC1 = 4060
TRIAC = BT136

Dalga Formu Simülasyonu

Aşağıdaki gecikme dalga formu görüntüsü, çeşitli VR1 ve C2 ayarları için fan fazının her sıfır geçişte nasıl geciktirilebileceğini gösterir.

IC 555 Kullanan Akıllı PWM Fan Regülatörü

Hemen hemen tüm ışık / fan regülatör devreleri, silikon kontrollü bir doğrultucu (triyak veya SCR) kullanır.

Bu cihazlar, daha sonra şebeke AC döngüsünün bir sonraki sıfır geçişine kadar iletim modunda kalan önceden belirlenmiş bir faz açısı ile değiştirilir.

Bu işlem kolay görünüyor, ancak aynı anda daha küçük yükleri veya doğada endüktif histerezise ve titremeye neden olur.

Bu sorunların nedeni, daha küçük yük watt nedeniyle cihazlara iletilen akımın, iletimini sürdürmek için yetersiz olması gerçeğine bağlıdır.

Bu nedenle, kontrol karakteristiğinin bir bölgesi tam olarak uygulanmaz. Sonuç, endüktif olan yükler için daha da kötüleşir.

Devre Nasıl Çalışır?

IC 555 kullanan önerilen AC 220V PWM regülatör devresi, 1 watt kadar nominal yüklerin de sorunsuz bir şekilde kontrol edilmesini sağlamak için triyakı sabit bir kapı akımı ile besleyerek size basit bir çözüm sunar.

Devreye olabildiğince kompakt ve basit bir şekilde sahip olmak için, popüler zamanlayıcı IC 555'i kullanıyoruz.

Tipik olarak yüksek olarak tetiklenebilen IC 555 çıkışı, bir negatif potansiyel girişi aracılığıyla düşük olarak etkinleştirilir.

Bu negatif besleme, C1-R3, doğrultucu D1-D2 ve stabilizatör bölümü D3-C2'yi içeren aşamadan sağlanır. BJT'ler T1 ila T3, şebeke AC girişinin sıfır geçişlerinin her biri için 555'in tetik giriş pini # 2'de bir başlatma darbesi verir.

Bir PWM periyodu sırasında, P1 ve P2'nin ayarlanmasıyla karar verildiği üzere, IC 555'in çıkışı genellikle yüksektir ve bu nedenle, pimler 3 ve pim 8 arasında pratik olarak sıfır voltaj farkına sahibiz, yani triyak kapalı kalır.

Ayarlanan aralık sona erdiğinde, pim 3 düşer ve triyak etkinleştirilir.

Yarım AC çevriminin geri kalanı için, triyakın çalışmaya devam etmesini sağlayan bir kapı akımı çalışmaya devam eder.

Diyelim ki bir ampulün sadece aydınlatmasının gerekmediği en alçak nokta, pot P1 dikkatlice ayarlanarak belirlenir. Filtre R7 C5 L1, triyak için gerekli dekuplajı sağlar.

Son bir nokta olarak, bu IC 555 tabanlı akıllı regülatör anahtarı tarafından yönetilebilecek mutlak maksimum gücün 600 watt'ı geçmemesi gerektiğini unutmayın.