Impulsowy regulator mocy DC
2006
Regulator impulsowy
jest przeznaczony do regulacji
mocy odbiorników prądu stałego,
szczególnie jako ściemniacz
żarówek niskonapięciowych.
Właściwości:
·bardzo prosta konstrukcja
·możliwość sterowania dużymi
mocami
ją jedną wspólną wadę: z zasady powo- elementów regulacyjnych, co z kolei
Do czego to służy?
dują wydzielanie się znacznych mocy prowadzi do konieczności stosowania
W praktyce konstrukcyjnej niejedno-
strat na elemencie regulacyjnym, którym radiatorów o dużych wymiarach. Z ko-
krotnie spotykamy się z koniecznością
w przypadku zasilania prądem stałym lei impulsowe stabilizatory napięcia
regulacji mocy urządzeń zasilanych prą-
najczęściej jest tranzystor. Wydzielanie i prądu, w których straty mocy są
dem stałym o niewielkim napięciu. Sto- się dużych mocy niesie za sobą dwie znacznie mniejsze niż w układach linio-
sowane są różne metody, które są sku- nieprzyjemne konsekwencje: niepo- wych, są urządzeniami dość złożonymi
teczne w ograniczonym zakresie i ma- trzebne straty energii i nagrzewanie siÄ™ i trudnymi w uruchamianiu. W wielu
zastosowaniach może okazać się uży-
teczny prosty i bardzo tani układ regu-
latora, pracujÄ…cy na zasadzie zmiany
szerokości impulsów prądowych dostar-
czanych do odbiornika. W większości
przypadków fakt, że jakieś urządzenie
zasilane jest nie prądem stałym, ale sze-
regiem impulsów, nie ma większego
znaczenia. Częstotliwość podstawowa
generatora sterujÄ…cego pracÄ… naszego
regulatora wynosi ok. 1kHz, tak więc np.
przy zasilaniu żarówek nie może być
mowy o jakimkolwiek ich migotaniu. Za-
silanie żarówek halogenowych 12 i 24V
jest zresztÄ… jednym z podstawowych
zastosowań proponowanego regulatora.
Z elementami pokazanymi na schema-
cie i dostarczanymi w kicie może on
dostarczać prądu o natężeniu do 10A.
Zastosowana w zasilaczu para tranzys-
torów umożliwia zasilanie odbiorników
zarówno  od plusa jak i  od minusa
zasilania. Do regulatora możemy podłą-
Rys. 1. Schemat ideowy generatora.
czyć dwa odbiorniki prądu (np. dwie gir-
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/96 43
którym dokładnie widać, jak zmienia się
wypełnienie impulsów w zależności od
położenia suwaka potencjometru.
Montaż i uruchomienie
Na rysunku 3 pokazano mozaikÄ™
ścieżek płytki drukowanej regulatora.
Przy montażu nie należy sugerować się
fotografią, która przedstawia prototyp
urzÄ…dzenia, nieco zmieniony w wersji
produkcyjnej (dodano jeden kondensa-
tor elektrolityczny C3 i dwa złącza
ARK2 zastÄ…piono jednym ARK3). Mon-
taż układu przeprowadzamy według
podstawowych reguł, pamiętając o wlu-
towaniu podstawki pod układ scalony.
Czytelników z pewnością zdziwi i nie-
mile zaskoczy dziwne z pozoru roz-
mieszczenie tranzystorów na płytce. Są
one nieco przesunięte względem siebie,
Rys. 2. Regulacja wypełnienia impulsów
mimo że na płytce jest wystarczająco
dużo miejsca na eleganckie ich roz-
mieszczenie. Taki układ jest jednak jak
landy żarówek) i symultanicznie regulo- bilnego, jednak zamiast rezystora stałe- najbardziej celowy, umożliwia on bo-
wać płynący przez nie prąd. W takim go pomiędzy wyprowadzenia wiem łatwe przykręcenie wykonanego
wypadku jedna girlanda będzie się roz- 7 i 6 NE555 włączony został poten- z blachy radiatora do obydwóch tran-
jaśniać, a druga jednocześnie przyga- cjometr i dwie odwrotnie spolaryzowa- zystorów naraz. Z ustaleniem położe-
sać. Proponowany regulator nadaje się ne diody. Zmiana ustawienia potencjo- nia tych tranzystorów nie będziemy mieli
także do sterowania silnikami prądu sta- metru powoduje zmianę proporcji czasu żadnego kłopotu, ponieważ na płytce
łego i grzejnikami małej mocy (np. lu- ładowania i rozładowywania kondensa- wyraz
nie zaznaczono ich obrys. PamiÄ™-
townicami niskonapięciowymi). tora C1. Umożliwia to płynną regulację tajmy tylko o zapewnieniu właściwej
współczynnika wypełnienia impulsów biegunowości diod i kondensatora elek-
Jak to działa?
generowanych przez układ. Impulsy te trolitycznego.
Schemat regulatora przedstawiony sterują za pośrednictwem rezystorów R1 Po zmontowaniu układ nie wymaga
został na rysunku 1. Prostota układu i R2 tranzystorami mocy T1 i T2. Za- regulacji i uruchamiania. Próby wyka-
jest uderzająca: jeden układ scalony, stosowanie tranzystorów typu MOSFET zały, że do sterowania urządzeniami
cztery oporniki, potencjometr, trzy kon- zostało podyktowane chęcią ogranicze- o mocy do 60W nie jest potrzebne sto-
densatory, dwie diody i dwa tranzystory nia mocy strat do minimum. Na tranzys- sowanie radiatora. Przy większych mo-
wykonawcze. Aż wierzyć się nie chce, torach bipolarnych w stanie pełnego cach należy układ wyposażyć w nie-
że tak proste urządzenie może sterować przewodzenia odkłada się napięcie ok. wielki radiator, wykonany z kawałka
tak dużymi prądami! Cała tajemnica tkwi 0,6V, co przy przepływie dużego prądu blachy aluminiowej.
w sprytnym włączeniu diod D1 i D2 powoduje znaczne nagrzewanie się ich Uwaga! Urządzenie pracujące z częs-
i zastosowaniu tranzystorów wykonaw- struktury. Na przykład, przy prądzie 10A totliwością 1kHz przy większych prądach
czych zbudowanych w technologii wydzielona moc strat wyniesie 6W. może być z
ródłem zakłóceń elektromag-
MOSFET. Układ NE555 pracuje w typo- W przypadku podanych tranzystorów netycznych.
wym dla niego układzie generatora asta- MOSFET napięcie to wynosi ok. 0,2V, co
Zbigniew Raabe
przy przepływie tego samego prądu da
moc strat zaledwie 2W - trzykrotnie
mniejszą. Nie bez znaczenia jest też
WYKAZ ELEMENTÓW
fakt, że stosując tranzystory mocy MOS-
Komplet podzespołów z płytką jest
Rezystory
FET nie musimy używać dużego prądu
dostępny w sieci handlowej AVT
P1: 1MW/A potencjometr obrotowy
do ich sterowania. Zasadę działania
jako "kit szkolny" AVT-2006.
R1, R2, R3, R4: 1kW
urzÄ…dzenia najlepiej pokazuje rys. 2, na
Kondensatory
C1, C2: 10nF
C3: 100µF
Półprzewodniki
D1, D2: 1N4148 lub odpowiednik
T1: BUZ171 lub odpowiednik
T2: BUZ10 lub odpowiednik
U1: NE555
Różne
ZÅ‚Ä…cza ARK3 2 szt.
Podstawka pod układ scalony
Gałka do potencjometru Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej
44 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/96