Řízení triakové fáze pomocí PWM proporcionálního času

Řízení triakové fáze pomocí obvodu PWM může být užitečné pouze v případě, že je implementováno pomocí časově proporcionálního formátu, jinak by reakce mohla být nahodilá a neúčinná.

V několika mých dřívějších článcích, jak jsou uvedeny níže:

Jednoduchý dálkově ovládaný obvod regulátoru ventilátoru

Tlačítkový regulátor ventilátoru s obvodem displeje

Stmívací obvod pro LED žárovky

Diskutoval jsem o použití PWM pro zahájení obvodu řízení triakové fáze, ale protože návrhy neobsahovaly časově proporcionální technologii, reakce z těchto obvodů by mohla být nevyzpytatelná a neúčinná.

V tomto článku se naučíme, jak to opravit pomocí časově proporcionální teorie, aby se provádění provádělo dobře vypočítaným způsobem a mnohem efektivněji.

Co je časově proporcionální fázové řízení pomocí triaků nebo tyristorů?

Jedná se o systém, ve kterém se triak spouští s vypočtenými délkami pulzů PWM, což umožňuje triaku provádět přerušované vedení pro specifické délky frekvence sítě 50/60 Hz, jak je určeno polohami pulzů PWM a časovými obdobími.

Průměrná doba vedení triaku následně určuje průměrný výstup, pro který může být zátěž napájena nebo řízena, a který provádí požadovanou kontrolu zátěže.

Například, jak víme, že síťová fáze se skládá z 50 cyklů za sekundu, takže pokud je triak spuštěn přerušovaně po dobu 25krát s rychlostí 1 cyklu zapnuto a 1 cyklus vypnuto, pak lze očekávat, že zátěž být řízen s 50% výkonem. Podobně by mohly být implementovány další časově závislé ON OFF pro generování odpovídajícího množství vyšších nebo nižších příkonů do zátěže.

Časově proporcionální fázové řízení je implementováno pomocí dvou režimů, synchronního režimu a asynchronního režimu, přičemž synchronní režim označuje zapnutí triaku pouze při přechodu na nulu, zatímco v asynchronním režimu není triak specificky přepnut při přechodu na nulu, spíše okamžitý na libovolném náhodném místě v příslušných fázových cyklech.

V asynchronním režimu může proces indukovat významné úrovně RF, zatímco v synchronním režimu může být významně snížen nebo zcela chybí kvůli přepnutí triaku na nulu.

Jinými slovy, pokud triak není specificky zapnutý při průchodu nulou, spíše při jakékoli náhodné špičkové hodnotě, může to vést k vysokofrekvenčnímu šumu v atmosféře, proto se vždy doporučuje použít přepínání nulového přechodu, aby bylo možné eliminovat vysokofrekvenční šum během triakových operací.

Jak to funguje

Následující obrázek ukazuje, jak lze provádět časově proporcionální fázové řízení pomocí časovaných PWM:

1) První křivka na výše uvedeném obrázku ukazuje normální fázový signál 50 Hz střídavého proudu sestávající ze sinusového vzestupu a poklesu vrcholových kladných a záporných pulzů 330 V vzhledem k centrální nulové linii. Tato centrální nulová čára se označuje jako nulová křivka pro fázové signály střídavého proudu.

Lze očekávat, že triak bude nepřetržitě provádět zobrazený signál, pokud je jeho stejnosměrné spouštění nepřetržité bez přerušení.

2) Druhý obrázek ukazuje, jak může být triak nucen provádět pouze během kladných polovičních cyklů v reakci na jeho spouštěcí hradla (PWM zobrazeno červeně) při každém střídavém kladném přechodu nuly fázových cyklů. Výsledkem je 50% fázové řízení .

3) Třetí obrázek ukazuje identickou odezvu, při které jsou impulsy načasovány tak, aby střídavě produkovaly při každém záporném průchodu nulou fází střídavého proudu, což také vede k 50% fázové kontrole pro triak a zátěž.

Výroba takových časovaných PWM v různých vypočítaných uzlech křížení nuly však může být obtížná a složitá, proto je snadným přístupem k získání libovolného požadovaného podílu fázového řízení použití časovaných pulzních sledů, jak je znázorněno na čtvrtém obrázku výše.

4) Na tomto obrázku lze vidět záblesky 4 PWM po každém střídavém fázovém cyklu, což má za následek přibližně 30% snížení provozu triaku a stejné pro připojenou zátěž.

Může být zajímavé si všimnout, že zde jsou střední 3 pulsy zbytečné nebo neúčinné, protože po prvním pulzu se triak zablokuje, a proto střední 3 pulsy nemají na triak žádný vliv a triak pokračuje v chodu až do další nuly křížení, kde je spuštěno následným 5. (posledním) pulzem umožňujícím triaku zapnout ON pro další negativní cyklus. Poté, co je dosaženo následujícího překročení nuly, nepřítomnost jakéhokoli dalšího PWM inhibuje triak ve vedení a je přerušen, dokud nedojde k dalšímu pulzu při příštím překročení nuly, který jednoduše opakuje proces pro triak a jeho operace řízení fáze .

Tímto způsobem mohou být generovány další časově proporcionální PWM pulzní sledy pro triakovou bránu, takže mohou být přednostně implementována různá opatření fázového řízení.

V jednom z našich dalších článků se seznámíme s praktickým obvodem pro dosažení výše diskutovaného řízení triakové fáze pomocí časově proporcionálního PWM obvodu