Полупроводниковый прибор, имеющий 5 p-n переходов и способный пропускать ток в прямом и обратном направлениях, называется симистором. Из-за неспособности работы на высоких частотах переменного тока, высокой чувствительности к электромагнитным помехам и значительного тепловыделения при коммутации больших нагрузок, в настоящее время широкого применения в мощных промышленных установках они не имеют.

Там их с успехом заменяют схемы на тиристорах и IGBT-транзисторах. Но компактные размеры прибора и его долговечность в сочетании с невысокой стоимостью и простотой схемы управления позволили найти им применение в сферах, где указанные выше недостатки не имеют существенного значения.

Сегодня схемы на симисторах можно найти во многих бытовых приборах от фена до пылесоса, ручном электроинструменте и электронагревательных устройствах – там, где требуется плавная регулировка мощности.

Принцип работы

Регулятор мощности на симисторе работает подобно электронному ключу, периодически открываясь и закрываясь, с частотой, заданной схемой управления. При отпирании симистор пропускает часть полуволны сетевого напряжения, а значит потребитель получает только часть номинальной мощности.

Делаем своими руками

На сегодняшний день ассортимент симисторных регуляторов в продаже не слишком велик. И, хотя цены на такие устройства невелики, зачастую они не отвечают требованиям потребителя. По этой причине рассмотрим несколько основных схем регуляторов, их назначение и используемую элементную базу.

Схема прибора

Простейший вариант схемы, рассчитанный для работы на любую нагрузку. Используются традиционные электронные компоненты, принцип управления фазово-импульсный.

Основные компоненты:

• симистор VD4, 10 А, 400 В;
• динистор VD3, порог открывания 32 В;
• потенциометр R2.

Ток, протекающий через потенциометр R2 и сопротивление R3, каждой полуволной заряжает конденсатор С1. Когда на обкладках конденсатора напряжение достигнет 32 В, произойдёт открытие динистора VD3 и С1 начнёт разряжаться через R4 и VD3 на управляющий вывод симистора VD4, который откроется для прохождения тока на нагрузку.

Длительность открытия регулируется подбором порогового напряжения VD3 (величина постоянная) и сопротивлением R2. Мощность в нагрузке прямо пропорциональна величине сопротивления потенциометра R2.

Дополнительная цепь из диодов VD1 и VD2 и сопротивления R1 является необязательной и служит для обеспечения плавности и точности регулировки выходной мощности. Ограничение тока, протекающего через VD3, выполняет резистор R4. Этим достигается необходимая для открытия VD4 длительность импульса. Предохранитель Пр.1 защищает схему от токов короткого замыкания.

Отличительной особенностью схемы является то, что динистор открывается на одинаковый угол в каждой полуволне сетевого напряжения. Вследствие этого не происходит выпрямление тока, и становится возможным подключение индуктивной нагрузки, например, трансформатора.

Подбирать симисторы следует по величине нагрузке, исходя из расчёта 1 А = 200 Вт.

Используемые элементы:

• Динистор DB3;
• Симистор ТС106-10-4, ВТ136-600 или другие, требуемого номинала по току 4-12А.
• Диоды VD1, VD2 типа 1N4007;
• Сопротивления R1100 кОм, R3 1 кОм, R4 270 Ом, R5 1,6 кОм, потенциометр R2 100 кОм;
• С1 0,47 мкФ (рабочее напряжение от 250 В).

Отметим, что схема является наиболее распространённой, с небольшими вариациями. Например, динистор может быть заменён на диодный мост или может быть установлена помехоподавляющая RC цепочка параллельно симистору.

Более современной является схема с управлением симистора от микроконтроллера – PIC, AVR или другие. Такая схема обеспечивает более точную регулировку напряжения и тока в цепи нагрузки, но является и более сложной в реализации.

Сборка

Сборку регулятора мощности необходимо производить в следующей последовательности:

1. Определить параметры прибора, на который будет работать разрабатываемое устройство. К параметрам относятся: количество фаз (1 или 3), необходимость точной регулировки выходной мощности, входное напряжение в вольтах и номинальный ток в амперах.
2. Выбрать тип устройства (аналоговый или цифровой), произвести подбор элементов по мощности нагрузки. Можно проверить своё решение в одной из программ для моделирования электрических цепей – Electronics Workbench, CircuitMaker или их онлайн аналогах EasyEDA, CircuitSims или любой другой на ваш выбор.
3. Рассчитать тепловыделение по следующей формуле: падение напряжения на симисторе (около 2 В) умножить на номинальный ток в амперах. Точные значения падения напряжения в открытом состоянии и номинальный пропускаемый ток указаны в характеристиках симистора. Получаем рассеиваемую мощность в ваттах. Подобрать по рассчитанной мощности радиатор.
4. Закупить необходимые электронные компоненты , радиатор и печатную плату.
5. Произвести разводку контактных дорожек на плате и подготовить площадки для установки элементов. Предусмотреть крепление на плате для симистора и радиатора.
6. Установить элементы на плату при помощи пайки. Если нет возможности подготовить печатную плату, то можно использовать для соединения компонентов навесной монтаж, используя короткие провода. При сборке особое внимание уделить полярности подключения диодов и симистора. Если на них нет маркировки выводов, то или «аркашки».
7. Проверить собранную схему мультиметром в режиме сопротивления. Полученное изделие должно соответствовать изначальному проекту.
8. Надёжно закрепить симистор на радиатор. Между симистором и радиатором не забыть проложить изолирующую теплопередающую прокладку. Скрепляющий винт надёжно заизолировать.
9. Поместить собранную схему в пластиковый корпус.
10. Вспомнить о том, что на выводах элементов присутствует опасное напряжение.
11. Выкрутить потенциометр на минимум и произвести пробное включение. Измерить напряжение мультиметром на выходе регулятора. Плавно поворачивая ручку потенциометра следить за изменением напряжения на выходе.
12. Если результат устраивает, то можно подключать нагрузку к выходу регулятора. В противном случае необходимо произвести регулировки мощности.

Регулировка мощности

За регулировку мощности отвечает потенциометр, через который заряжается конденсатор и разрядная цепь конденсатора. При неудовлетворительных параметрах выходной мощности следует подбирать номинал сопротивления в разрядной цепи и, при малом диапазоне регулировки мощности, номинал потенциометра.

• продлить срок службы лампы, регулировать освещение или температуру паяльника поможет простой и недорогой регулятор на симисторах.
• выбирайте тип схемы и параметры компонентов по планируемой нагрузке.
• тщательно проработайте схемные решения.
• будьте внимательны при сборке схемы , соблюдайте полярность полупроводниковых компонентов.
• не забывайте, что электрический ток есть во всех элементах схемы и он смертельно опасен для человека.

Устройство, представленное на рис.1, предназначено для плавного регулирования в маломощны нагрузках. С его помощью можно от одного источника питания, имеющего припас по мощности, питать второе дополнительное радиотехническое устройство. Например, источник питания на 15...20 В питает необходимую схему, а вам нужно дополнительно от него питать транзисторный приемник, у которого напряжение питания ниже (3...9 В). Схема выполнена на полевом эпитаксиально-планарном транзисторе с p-n-переходом и n-каналом КП903. При работе устройства использовано свойство вольтамперных характеристик данного транзистора при разных напряжениях между затвором и истоком. Семейство характеристик КП903А...В приведено в . Входное питающее напряжение данного устройства 15...20 В. Резистор R2 типа ППБ-ЗА номиналом 150 Ом. С его помощью можно устанавливать требуемое напряжение в нагрузке. Недостатком регулятора является подъем внутреннего сопротивления устройства при понижении рабочего напряжения. Схемы на тс106-10 На рис.2 изображена схема индикатора напряжения вышеописанного регулятора, собранного на полевом транзисторе КП103. Устройство предназначено для контроля напряжения в нагрузке. Подключение данного индикатора к устройству регулятора выполняется согласно приведенной схеме. В зависимости от буквенного индекса КП103 устанавливаемого в схему индикатора (рис.2) мы будем фиксировать (по моменту зажигания светодиода HL1 при повышении выходного напряжения) рабочее напряжение в нагрузке. Эффект фиксирования различных напряжений в нагрузке получается в результате того, что канальные транзисторы КП103 имеют различные напряжения отсечки в зависимости от буквенного индекса, например, для транзистора КП103Е - это 0,4-1,5 В, для КП103Ж - 0,5-2,2 В, для КП103И - 0,8-3 В и т.д.. Установив тр...

Для схемы "Простой регулятор мощности"

В нагрузку данного простого мощности можно включать лампы накаливания, нагревательные устройства различного типа и проч., по мощности соответствующие применяемым тиристорам. Методика настройки регулятора, содержится в подборе переменного регулирующего резистора. Однако, лучше всего подобрать такой потенциометр, последовательно с постоянным резистором, чтобы напряжение на выходе мощности изменялось в максимально возможных широких пределах. А.АНДРИЕНКО, г.Кострома....

Для схемы "ТИРИСТОРЫ СИММЕТРИЧНЫЕ"

Справочные материалыТИРИСТОРЫ СИММЕТРИЧНЫЕ ТС106-10, ТС112-10, ТС112-16, ТС122-20, ТС122-25, ТС13240, ТС132-50, ТС-132-63, ТС142-80А. АНИСИМОВ, г. ЗапорожьеСимметричные тиристоры (симисторы) изготовлены на основе пятислойной кремниевой структуры (рис. 1) и предназначены для работы в коммутационной и регулирующей аппаратуре (светорегуляторы для ламп накаливания, коммутаторы нагрузок, аппараты импульсной сварки, регуляторы температуры для бытовых электроприборов, стабилизаторы тока и напряжения, мощные ультразвуковые генераторы и т. п.). Симистор способен проводить ток в обоих направлениях, заменяя таким образом два встречно-параллельно включенных тринистотора. Иными словами, у симистора нет постоянных анода и катода.рис. 1Для определенности принято выводы симистора, включаемые в цепь нагрузки, обозначать цифрами 1 и2. Если между выводами 1 и 2 симистора приложено рабочее напряжение, а открывающий импульс на управляющий электрод не подан, то симистор закрыт и тока не проводит. Простой регулятор тока Включают (открывают) симистор подачей на управляющий электрод импульса тока относительно вывода 2.В том случае, когда рабочее напряжение приложено плюсом к выводу 2, а минусом - к выводу 1, то симистор можно открыть импульсом любой полярности. Если же на выводе 2 минус, а на выводе 1 плюс рабочего напряжения, симистор может быть открыт только отрицательным управляющим импульсом. Это позволяет упростить регулирующую аппаратуру, работающую на переменном токе. Вместо импульсного открывающего тока на управляющий переход симистора можно подавать постоянный ток соответствующей полярности.Как и тринистором, симистором энергетически целесообразнее управлять короткими импульсами тока, длительностью в 2...3 раза большей времени включения прибора.рис. 2 На рис. 2 и в табл. 1 показана типовая подневольность мощности...

Для схемы "Универсальный блок питания низкого напряжения"

На практике очень часто для питания различных устройств требуются от 3 до 12 В. Описанный блок питания позволяет получать следующего ряда: 3; 4,5(5); 9; 12 В при токе нагрузки до 300 мА. Имеется вероятность оперативно изменять полярность выходного напряжения. ...

Для схемы "ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ"

ЭлектропитаниеПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С.Сыч225876, Брестская обл., Кобринский р-н, п.Ореховский, ул.Ленина, 17 -1. Предлагаю простую и надежную схему преобразователя напряжения для менеджмента варикапами в различных конструкциях, который вырабатывает 20 В при питании от 9 В. Выбран вариант преобразователя с умножителем напряжения, поскольку он считается самым экономичным. Кроме того, он не создает помех радиоприему. На транзисторах VT1 и VT2 собран генератор импульсов, близких к прямоугольным. На диодах- VD1...VD4 и конденсаторах С2...С5 собран умножитель напряжения. Резистор R5 и стабилитроны VD5, VD6 образуют параметрический стабилизатор напряжения. Конденсатор С6 на выходе является ВЧ-фильтром. Ток потребления преобразователя зависит от напряжения питания и количества варикапов, а также от их типа. Устройство желательно заключить в экран для снижения помех от генератора. Правильно собранное устройство работает сразу и некритично к номиналам деталей....

Для схемы "Преобразователь напряжения 5 -> 230V"

ЭлектропитаниеПреобразователь 5 -> 230 V Микросхемы:DD1 - K155ЛA3 DD2 - K1554TM2Транзисторы:VT1 - VT3 - КТ698Г, VT2 - VT4 - КТ827Б, VT5- КТ863АРезисторы: R1 - 910,R2 - 1k,R3 - 1k,R4 -120 0.25 Bт, R5 - 120 0.25 Bт, R6 - 500 0.25 Вт, R7 - R8 - 56 Ом 2Вт, R9 - 1.5 kOm2ВтДиод VD5 - KC620А двапоследовательно Конденсаторы:С1 - 10H5 С2 - 22 мкФ х450ВТрансформатор:Т1 - двеобмотки по 10 вольт соединенных последовательноток 16А;одна обмотка на 220 вольт ток 1А, частота25кГц =Преобразователь напряжения 5 - 230V...

Для схемы "Регулятор мощности на трёх деталях"

В последнее пора настоящий ренессанс переживают резисторные и транзисторные регуляторы мощности. Они самые неэкономичные. Повысить КПД можно так же, как и включением диода (см.рисунок). При этом достигается более удобный предел регулирования (50-100%). Полупроводниковые приборы можно разместить на одном радиаторе. Ю.И.Бородатый, Ивано-Франковская обл. Литература 1.Данильчук А.А. Регулятор мощности для паяльника / /Радиоаматор-Электрик. -2000. -№9. -С.23. 2.Риштун А Регулятор потужности на шести деталях //Радиоаматор-Электрик. -2000. -№11. -С.15....

Для схемы "Преобразователя постоянного напряжения 12 В в переменное 220 В"

ЭлектропитаниеПреобразователя постоянного 12 В в переменное 220 В Антон Стоилов Предлагается схема преобразователя постоянного напряжения 12 В в переменное 220 В, который при подключении к автомобильному аккумулятору емкостью 44 А-ч может питать 100-ваттную нагрузку в течение 2-3 часов. Он состоит из задающего генератора на симметричном мультивибраторе VT1, VT2, нагруженного на мощные парафазные ключи VT3-VT8, коммутирующие ток в первичной обмотке повышающего трансформатора TV. VD3 и VD4 защищают мощные транзисторы VT7 и VT8 от перенапряжений при работе без нагрузки. Трансформатор выполнен на магнитопроводе Ш36х36, обмотки W1 и W1" имеют по 28 витков ПЭЛ 2,1, a W2 - 600 витков ПЭЛ 0,59, причем сначала мотают W2, а поверх нее двойным проводом (с поставленной задачей достижения симметрии полуобмоток) W1. При налаживании триммером RP1 добиваются минимальных искажений формы выходного напряжения "Радио Телевизия Електроника" N6/98, с. 12,13....

Для схемы "Светодиодный индикатор напряжения"

В практике радиолюбителя нередко возникает ситуация, когда нужно отслеживать показания того или иного параметра. Предлагаю схему индикаторной светодиодной "линейки". В зависимости от входного светится большее или меньшее количество светодиодов, расположенных в линейку (один за другим).Диапазон допустимого напряжения - 4...12В, т.е. при входном напряжении 4 В будет пылать только один (первый) светодиод, а при 12 В - вся линейка.Возможности схемы можно легко расширить. Чтобы отслеживать переменное напряжение, довольно до резистора R1 установить диодный мост из маломощных диодов. Напряжение питания можно варьировать от 5 до 15 В, подобрав соответственно резисторы R2...R8. От питания схемы зависит в основном яркость светодиодов, входные же характеристики схемы при этом практически не изменяются. Схемы удвоения постоянного напряжения на 2кв Чтобы яркость светодиодов была одинаковой, следует подобрать резисторы следующим образом: где Iк max - ток коллектора VT1, мА; R3=2R2; R4=3R2; R5=4R2; R6=5R2; R7=6R2; R8=7R2.Таким образом, при применении транзистора КТ312А (lK max=30 мА) R2=33 Ома. Резистор R1 входит в делитель напряжения и регулирует режим работы транзистора VT1. Диоды VD1 ...VD7 можно сменить на КД103А, КД105, Д220, светодиоды HL1...HL8 - на АЛ102. Резистор R9 лимитирует ток базы транзистора VT1 и препятствует выходу из строя последнего при попадании на вход схемы большого напряжения.А.КАШКАРОВ, г.С.-Петербург....

Для схемы "Универсальный регулятор напряжения и зарядно-пусковое устройство для"

Довольно часто в радиолюбительской практике возникает необходимость регулировки переменного в пределах 0...220 В. Широко используются для этой цели ЛАТРы (автотрансформаторы). Но их век уже прошел и на смену этим громоздким аппаратам пришли современные тиристорные регуляторы, которые имеют один недостаток: напряжение в таких устройствах регулируется путем изменения длительности импульсов переменного напряжения. Из-за этого к ним невозможно подключить высокоиндуктивную нагрузку (например, трансформатор или дроссель, а также любое другое радиоустройство, содержащее в себе перечисленные выше элементы).От этого недостатка свободен регулятор напряжения, приведенный на рисунке. Он сочетает в себе: устройство защиты от токовых перегрузок, тиристорный регулятор напряжения с мостовым регулятором, рослый КПД (92...98%). Кроме того, регулятор раСхема простого радиопередатчика на 6п45с ботает совместно с мощным трансформатором и выпрямителем, который может быть использован для зарядки автомобильных аккумуляторов и в качестве пускового устройства при разряженной АБ.Основные параметры регулятора напряжения:Номинальное напряжение питания, В 220 ± 10%; Выходное напряжение переменного тока, В 0...215; КПД, не менее, процент(ов) 92; Максимальная мощность нагрузки, кВт 2.Основные параметры зарядно-пускового устройства: Выходное напряжение постоянного тока, В 0...40; Постоянный ток, потребляемый нагрузкой, А 0...20; Пусковой ток (при длительности пуска 10 c), A 100.Переключате...

Общие сведения

Симметричные триодные тиристоры (триаки) предназначены для работы в бесконтактной коммутационной и регулирующей аппаратуре, в цепях переменного тока частотой 50 Гц.

Структура условного обозначения

ТС106-Х-Х-Х УХЛ4.2:
ТС - тиристор симметричный;
1 - порядковый номер модификации конструкции;
0 - обозначение конструктивных признаков по ГОСТ 20859.1-89;
6 - обозначение конструктивного исполнения по ГОСТ 20859.1-89;
Х - максимально допустимый действующий ток в открытом
состоянии, А;
Х - класс;
Х - группа по критической скорости нарастания коммутационного
напряжения;
УХЛ4.2 - климатическое исполнение и категория размещения по
ГОСТ 15150-69.

Условия эксплуатации

Температура окружающей среды от 50 до 110°С с соответствующим снижением максимально допустимого действующего тока. Атмосферное давление от 86 до 106 кПа (от 650 до 800 мм рт.ст.). Относительная влажность воздуха 80% при температуре 25°С. Окружающая среда взрывобезопасная, химически неактивная и исключающая воздействие различных излучений (нейтронного, электронного, g-излучений и т.д.). Тип атмосферы I и II по ГОСТ 15150-69. Группа механического исполнения М27 по ГОСТ 17516.1-90. Вибрационные нагрузки в диапазоне частот от 1 до 100 Гц с ускорением 5g, многократные удары длительностью импульса от 2 до 15 мс с ускорением до 15g и одиночные удары длительностью импульса 50 мс с ускорением 40g. Для охлаждения триаков рекомендуется применять алюминиевую пластину площадью 16 см 2 (с одной стороны), толщиной 0,1 см. Триаки соответствуют требованиям ТУ 16-432.016-83. ТУ 16-432.016-83

Технические характеристики

Предельно допустимые значения параметров триаков приведены в табл. 1, характеристики - в табл. 2 и на рис. 1-8, при этом базовые значения параметров, приведенных на графиках в относительных единицах, указаны в табл. 1 и 2.

Таблица 1

Таблица 2

Расположение квадрантов управляемости: ось абсцисс - анодное напряжение, ось ординат - напряжение управления

Предельные вольт-амперные характеристики в открытом состоянии при температуре перехода T j = 25°C (1) и T j = T j m (2): а - ТС106-10;
б - ТС106-16

Зависимость допустимого действующего тока в открытом состоянии I т от температуры корпуса T с при углах проводимости тока в каждом направлении q = 30 (1), 60 (2), 90 (3), 120 (4), 180° эл. (5) для токов синусоидальной формы частотой f = 50 Гц: а - ТС106-10;
б - ТС106-16

Зависимость допустимой амплитуды ударного тока в открытом состоянии I т от длительности импульса t при исходной температуре перехода T j = 25°C (1) и T j = T j m (2), U = 0: а - ТС106-10;
б - ТС106-16

Зависимость средней рассеиваемой мощности в открытом состоянии P т () от действующего тока I т в открытом состоянии синусоидальной формы частотой f = 50 Гц при углах проводимости тока в каждом направлении q = 30 (1), 60 (2), 90 (3), 120 (4), 180° эл. (5): а - ТС106-10;
б - ТС106-16

Зависимость критической скорости нарастания коммутационного напряжения (du /dt) с о m (о.е.) от скорости спада тока в открытом состоянии (di т /dt) при амплитуде тока I т = I т и температуре перехода T j = T j m: а - ТС106-10;
б - ТС106-16

Таблица к рис. 7

Предельные характеристики цепи управления: U т - отпирающее постоянное напряжение управления;
I т - отпирающий постоянный ток управления

Зависимость отпирающего импульсного тока управления I т (о.е.) от длительности управляющего импульса t при температуре перехода T j = T j m (1), T j = 25°C (2), T j = T j m п (3), U = 12 В Предельно допустимые значения параметров и характеристики триаков с охладителем приведены в табл. 3 и на рис. 9 - 11.

Таблица 3

Зависимость допустимого действующего тока в открытом состоянии I т от температуры охлаждающей среды T с при углах проводимости тока в каждом направлении q=30 (1), 60 (2), 90 (3), 120 (4), 180° эл. (5) для токов синусоидальной формы частотой f = 50 Гц (охладитель - алюминиевая пластина площадью 16 см 2 , тепловое сопротивление охладителя R с а? 18°C/Вт): а - ТС106-10;
б - ТС106-16

Зависимость допустимой амплитуды тока перегрузки в открытом состоянии I () синусоидальной формы частотой 50 Гц от длительности перегрузки t () при температуре охлаждающей среды T с = 40°С и значении отношения действующего тока, предшествующего перегрузке, к допустимому действующему току: K=0 (1), 0,5 (2), 0,75 (3), 1 (4) (охладитель - алюминиевая пластина площадью 16 см 2): а - ТС106-10;
б - ТС106-16

Зависимость переходного теплового сопротивления переход - корпус Z (j с) (1) и переход - среда Z (j а) (2) от времени t при естественном охлаждении (охладитель - алюминиевая пластина площадью 16 см 2): а - ТС16-10;
б - ТС106-16 Общий вид, габаритные и присоединительные размеры триаков представлены на рис. 12.

Общий вид, габаритные и присоединительные размеры симметричных тиристоров ТС106: A - точка измерения температуры корпуса;
m1, m2 - контрольные точки измерения импульсного напряжения в открытом состоянии;
1 - основной вывод 2 (основание корпуса);
2 - основной вывод 2;
3 - вывод управляющего электрода;
4 - основной вывод 1 Э Триаки поставляются без охладителей. каждой партии триаков, транспортируемых в один адрес, прикладываются паспорт и инструкция по эксплуатации.