Triac-Phasensteuerung mit PWM Time Proportional

Eine Triac-Phasensteuerung unter Verwendung einer PWM-Schaltung kann nur dann nützlich sein, wenn sie unter Verwendung eines zeitproportionalen Formats implementiert ist, andernfalls könnte die Reaktion zufällig und ineffizient sein.

In einigen meiner früheren Artikel wie folgt:

Einfache ferngesteuerte Lüfterreglerschaltung

Druckknopf-Lüfterregler mit Anzeigeschaltung

Dimmerschaltung für LED-Lampen

Ich diskutierte über die Verwendung von PWM zum Initiieren einer Triac-Phasensteuerschaltung. Da die Entwürfe jedoch keine zeitproportionale Technologie enthielten, konnte die Reaktion dieser Schaltungen unregelmäßig und ineffizient sein.

In diesem Artikel lernen wir, wie man dasselbe mithilfe der zeitproportionalen Theorie korrigiert, so dass die Ausführung auf eine gut kalkulierte Weise und sehr effizient erfolgt.

Was ist zeitproportionale Phasensteuerung mit Triacs oder Thyristoren?

Es ist ein System, bei dem der Triac mit berechneten Längen von PWM-Impulsen ausgelöst wird, die es dem Triac ermöglichen, intermittierend für bestimmte Längen der Netzfrequenz von 50/60 Hz zu leiten, wie durch die PWM-Impulspositionen und Zeiträume bestimmt.

Die durchschnittliche Leitungsdauer des Triac bestimmt anschließend die durchschnittliche Leistung, für die die Last mit Strom versorgt oder gesteuert werden kann und die die erforderliche Laststeuerung ausführt.

Da wir beispielsweise wissen, dass die Netzphase aus 50 Zyklen pro Sekunde besteht, kann erwartet werden, dass die Last erwartet wird, wenn der Triac 25 Mal mit einer Rate von 1 Zyklus EIN- und 1 Zyklus AUS-Perioden intermittierend geleitet wird mit 50% Leistung gesteuert werden. In ähnlicher Weise könnten andere EIN-AUS-Zeitproportionen implementiert werden, um entsprechende Mengen höherer oder niedrigerer Leistungseinträge in die Last zu erzeugen.

Die zeitproportionale Phasensteuerung wird unter Verwendung von zwei Modi implementiert, dem Synchronmodus und dem Asynchronmodus, wobei sich der Synchronmodus nur auf das Einschalten des Triacs bei Nulldurchgängen bezieht, während im Asynchronmodus der Triac nicht spezifisch bei Nulldurchgängen geschaltet wird, sondern nur augenblicklich an beliebigen Orten in den jeweiligen Phasenzyklen.

Im asynchronen Modus kann der Prozess einen signifikanten HF-Pegel induzieren, während dieser im synchronen Modus aufgrund des Nulldurchgangsschaltens des Triacs signifikant reduziert sein oder fehlen kann.

Mit anderen Worten, wenn der Triac bei Nulldurchgängen nicht speziell eingeschaltet wird, sondern bei einem zufälligen Spitzenwert, kann dies zu HF-Rauschen in der Atmosphäre führen. Daher wird immer empfohlen, a zu verwenden Nulldurchgangsschaltung, so dass HF-Rauschen beseitigt werden kann während der Triac-Operationen.

Wie es funktioniert

Die folgende Abbildung zeigt, wie eine zeitproportionale Phasensteuerung mit zeitgesteuerten PWMs ausgeführt werden kann:

1) Die erste Wellenform in der obigen Figur zeigt ein normales 50-Hz-Wechselstromphasensignal, das aus einem sinusförmigen ansteigenden und abfallenden positiven und negativen 330-V-Spitzenwert in Bezug auf die zentrale Nulllinie besteht. Diese zentrale Nulllinie wird als Nulldurchgangslinie für die Wechselstromphasensignale bezeichnet.

Es ist zu erwarten, dass der Triac das gezeigte Signal kontinuierlich leitet, wenn sein Gate-DC-Trigger ohne Unterbrechungen kontinuierlich ist.

2) Die zweite Abbildung zeigt, wie ein Triac gezwungen werden kann, nur während positiver Halbzyklen als Reaktion auf seine Gate-Trigger (rot dargestellte PWM) bei jedem alternativen positiven Nulldurchgang der Phasenzyklen zu leiten. Dies führt zu einer 50% igen Phasensteuerung .

3) Die dritte Figur zeigt eine identische Antwort, bei der die Impulse zeitlich so abgestimmt sind, dass sie bei jedem negativen Nulldurchgang der Wechselstromphase abwechselnd erzeugt werden, was auch zu einer 50% igen Phasensteuerung für den Triac und die Last führt.

Das Erzeugen solcher zeitgesteuerter PWMs an verschiedenen berechneten Nulldurchgangsknoten kann jedoch schwierig und komplex sein. Daher besteht ein einfacher Ansatz zum Erfassen eines beliebigen Anteils der Phasensteuerung darin, zeitgesteuerte Impulsfolgen zu verwenden, wie in der vierten Abbildung oben gezeigt.

4) In dieser Figur sind Bursts von 4 PWMs nach jedem Wechselphasenzyklus zu sehen, was zu einer Verringerung des Triac-Betriebs um etwa 30% und der gleichen für die angeschlossene Last führt.

Es kann interessant sein zu bemerken, dass hier die mittleren 3nos von Impulsen nutzlose oder unwirksame Impulse sind, da nach dem ersten Impuls der Triac verriegelt wird und daher die mittleren 3 Impulse keine Auswirkung auf den Triac haben und der Triac bis zur nächsten Null weiterleitet Überqueren, wo es durch den nachfolgenden 5. (letzten) Impuls ausgelöst wird, der es dem Triac ermöglicht, sich für den nächsten negativen Zyklus einzuschalten. Sobald der folgende Nulldurchgang erreicht ist, verhindert das Fehlen weiterer PWM, dass der Triac leitet, und er wird ausgeschaltet, bis der nächste Impuls beim nächsten Nulldurchgang den Vorgang für den Triac und seine Phasensteuerungsvorgänge einfach wiederholt .

Auf diese Weise können andere zeitproportionale PWM-Impulsfolgen für das Triac-Gate erzeugt werden, so dass je nach Präferenz unterschiedliche Maßnahmen der Phasensteuerung implementiert werden können.

In einem unserer nächsten Artikel lernen wir eine praktische Schaltung zum Erreichen der oben diskutierten Triac-Phasensteuerung unter Verwendung einer zeitproportionalen PWM-Schaltung kennen