นี่คือวงจรที่มีชิ้นส่วนโลหะเปลือยที่มีชีวิต! ระมัดระวังและใช้ความระมัดระวังทั้งหมดเพื่อหลีกเลี่ยงการบาดเจ็บ ไฟฟ้าช็อต- นอกจากนี้ ต้องแน่ใจว่าใช้ฟิวส์ตัดไฟต่ำ (mA) บนสายไฟ แบตเตอรี่ไปยังอิเล็กโทรดควบคุม คุณกำลังเผชิญกับ 220V! ใบมีดโลหะบนไทรแอก (T2) จะทำงานอยู่เสมอ สำหรับผู้ที่มีประสบการณ์ด้านอิเล็กทรอนิกส์น้อย ไม่ควรดำเนินโครงการนี้ ดังที่ฉันพูดในวิดีโอ คุณต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่า "เฟส" อยู่ที่ไหนในซ็อกเก็ต และตำแหน่งที่หน้าสัมผัส "เป็นกลาง" ใช้ไฟ 220 V! หน้าสัมผัสขนาดเล็กอาจเป็นเฟสได้ แต่ใบมีดขนาดใหญ่จะเป็นกลางเสมอ อย่าถือสาอะไรเป็นอันขาด ตรวจสอบเสมอว่าไม่มีแรงดันไฟฟ้าก่อนสัมผัสหน้าสัมผัส
นี่คือคำแนะนำสำหรับ DC switch triac คนส่วนใหญ่ไม่ทราบว่าคุณสามารถแยกแหล่งที่มาได้ ดี.ซีเปลี่ยน triac ดังในแผนภาพนี้ เพื่อความเรียบง่าย ฉันใช้ BT136/600 และ pinout ของมันคือ: T1, T2... T2 จะไปที่โหลด T1 จะไปที่เป็นกลาง และ G คือการควบคุม แล้วเรากำลังทำอะไรกับวงจร 220 V? ลวดไปเป็นภาระซึ่งสามารถเป็นอะไรก็ได้: เบา, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แล้วไปติดต่อกับ T2 ของ triac หน้าสัมผัส T2 ไปที่ T1 ที่เชื่อมต่อกับสายนิวทรัล ทำให้วงจรสมบูรณ์ คุณสามารถเปิดและปิด triac ได้โดยใช้แบตเตอรี่แยกต่างหาก หากต้องการ คุณสามารถใช้หม้อแปลงแบบสเต็ปดาวน์ที่ขับเคลื่อนจากสายเดียวกับที่คุณต้องได้รับ แรงดันไฟฟ้าคงที่เพื่อควบคุมกระแส หรือคุณสามารถใช้ เครือข่ายภายนอกกระแสไฟ AC มีหลายทางเลือกในการรับกระแสไฟ DC เพื่อควบคุม สมมติว่าคุณคิดวงจรที่ทำงานบน DC และคุณต้องการเปิดบางอย่างบน AC ดังนั้นนี่จึงดีสำหรับสิ่งนั้น โอเค ฉันมีแบตเตอรี่ 6 โวลต์ ฉันจะแสดงให้คุณดูในนาทีนี้ เราใช้เครื่องหมายลบและตรวจสอบว่าเชื่อมต่อกับบัสที่เป็นกลางหรือไม่ นี่เป็นสิ่งสำคัญมาก ไม่จำเป็นต้องทำเช่นนี้ใน ทิศทางย้อนกลับให้ตรวจสอบว่าขั้วลบนี้อยู่ที่เป็นกลาง ใช้ตัวบ่งชี้หรือเครื่องทดสอบ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าสายไฟถึง เต้ารับไฟฟ้าเชื่อมต่ออย่างถูกต้อง ลบคือเป็นกลาง และควรใส่ฟิวส์ระหว่างลบกับเป็นกลาง หากมีสิ่งใดลัดวงจรในไตรแอคและหน้าสัมผัสอันใดอันหนึ่งปิดกับอิเล็กโทรดควบคุม คุณจะได้รับไฟ 220 โวลต์ที่ไหลผ่านแบตเตอรี่ ใส่ฟิวส์ตรงนี้ที่กระแสไฟฟ้าต่ำมาก ทางที่ดีควรตั้งค่าเป็น 50 มิลลิแอมป์ แล้วถ้ามันเกิดขึ้นล่ะ ไฟฟ้าลัดวงจรก็จะมีอายุสั้นและไม่เกิดภัยพิบัติ ตอนนี้เราเอาเครื่องหมายบวกของเราไป มันจะผ่านวงจรสวิตชิ่งและควบคุม และเข้าสู่อิเล็กโทรดควบคุมของ triac plus ผ่านตัวต้านทานจำกัดกระแส ไทรแอกนี้คือ BT136 โดยมีกระแสไดรฟ์สูงสุด 35mA และแรงดันไฟฟ้า ฉันคิดว่าสูงสุด 12 แต่ฉันใช้ 6 ดังนั้นการคำนวณความต้านทานของตัวต้านทานจึงง่ายมาก คุณใช้แรงดันไฟฟ้าแล้วหารด้วยกระแสไฟฟ้า จำเป็นและคุณจะได้รับการต่อต้านใน Omvh ฉันใช้ตัวต้านทาน 330 โอห์ม และอย่างที่ฉันบอกไปแล้วว่าแบตเตอรี่นี้คือ 6.2 โวลต์ ฉันจะแสดงให้คุณดูตอนนี้ ฉันมีสายไฟต่อเชื่อมต่อกับไฟกลางคืนขนาด 7 วัตต์ กำลังของไทรแอคนี้ค่อนข้างสูง น่าจะ 1,000 หรือ 1,500 วัตต์ ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามันอยู่บนฮีทซิงค์ที่มีแผ่นระบายความร้อน แล้วทุกอย่างจะเรียบร้อยดี โหลด... ฉันรู้ว่ามันเป็นสายสีเขียวของสายเคเบิล แต่นั่นไม่สำคัญ คุณลากเส้นไปที่โหลดที่ ในกรณีนี้นี่คือหลอดไฟขนาด 7 วัตต์ อีกด้านหนึ่งของโหลดมีสายสีแดงต่ออยู่ก็ดี นี่คือหน้าสัมผัส T2 โดยมีลำตัวเป็นส่วนหนึ่งของมัน กลีบดอกลำตัวและหน้าสัมผัสตรงกลางของไตรแอคนี้คือ T2 T1 เป็นผู้ติดต่อตัวแรก โดยเชื่อมต่อกับบัสที่เป็นกลาง บัสที่เป็นกลางนี้เชื่อมต่อกับสายไฟที่เป็นกลางของบ้าน ตอนนี้เราใช้แบตเตอรี่ขนาด 6 โวลต์ คุณนำลวดร่วมออกจากความเป็นกลางแล้วต่อเข้ากับขั้วลบ ฉันมีฟิวส์ตัวเล็กอยู่ที่ 100 มิลลิแอมป์ แต่จะดีกว่าถ้าตั้งเป็น 50 ถ้าคุณจะทำแบบนี้ ดังนั้นให้แน่ใจว่าคุณเดิมพันที่ 50 ในฝั่งที่เป็นกลาง เราเชื่อมต่อขั้วบวกของแบตเตอรี่เข้ากับตัวต้านทานที่นำไปสู่อิเล็กโทรดควบคุม ฉันฉายแสงโดยเพียงแค่แตะบัสที่เป็นกลาง แล้วเชื่อมต่อกับขั้วลบของแบตเตอรี่ ทุกอย่างพร้อมที่จะเปิดใช้งาน ฉันจะแสดงให้คุณเห็นทุกอย่าง เราจะต่อวงจรจากแบตเตอรี่ไปยังอิเล็กโทรดควบคุม และคุณจะเห็นไฟเปิดขึ้น และฉันก็ตรวจสอบแล้ว... ทุกอย่างทำงานได้ดีและฉันตรวจสอบขั้วต่อบนหลอดไฟแล้วได้รับแรงดันไฟฟ้าเต็ม ซึ่งหมายความว่าส่วนควบคุมได้เปิดไทรแอกจนสุดแล้ว เป็นเช่นนั้นจริงๆ โครงการที่ดีเพื่อทำความเข้าใจการทำงานของไตรแอค ตอนนี้คุณสามารถเปิดอุปกรณ์ AC ของคุณได้แล้ว อย่างที่ฉันบอกไป... ฉันจะปล่อยให้มันเชื่อมต่อกัน เป็นเรื่องดีที่ในที่สุด หากมีไฟฟ้าลัดวงจรในไตรแอค แรงดันเฟสของเราจะพยายามไปที่แบตเตอรี่นี้ ดังนั้นควรทำให้ฟิวส์มีขนาดเล็กที่สุด เมื่อไฟฟ้าแรงสูงพยายามเข้ามา หากเกิดการลัดวงจร ฟิวส์จะขาด และแบตเตอรี่ก็จะปกติดี โอเค ฉันจะแสดงงานเจาะเพิ่มเติมให้คุณดู แล้วคุณจะเห็นว่ากำลังไม่ใช่ปัญหา ฉันจะเสียบปลั๊กสักครู่ ฉันจะย้ายกล้องออกไปเพื่อให้คุณได้มองใกล้ ๆ อัศจรรย์. ฉันจะแตะ...ปิด เปิดใช้งานแล้ว สลับโดยแบตเตอรี่
_
การใช้ออพโตไทริสเตอร์
ออปโตซิมิสเตอร์ MOS301x, MOS302x, MOS303x, MOS304x, MOS306x, MOS308x
ออปโตซิมิสเตอร์อยู่ในกลุ่มออปโตคัปเปลอร์และให้การแยกกัลวานิกที่ดีมาก (ประมาณ 7500 V) ระหว่าง วงจรควบคุมและโหลด องค์ประกอบรังสีเหล่านี้ประกอบด้วย LED อินฟราเรดที่เชื่อมต่อผ่านช่องสัญญาณออปติคอลกับซิลิคอนไทรแอกแบบสองทิศทาง หลังสามารถเสริมด้วยวงจรปลดล็อคที่จะถูกกระตุ้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าจ่ายผ่านศูนย์
องค์ประกอบกัมมันตภาพรังสีเหล่านี้ขาดไม่ได้โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อควบคุมไทรแอกที่ทรงพลังกว่า เช่น เมื่อใช้งานรีเลย์ไฟฟ้าแรงสูงหรือกำลังสูง ออปโตคัปเปลอร์ดังกล่าวได้รับการออกแบบเพื่อให้สามารถสื่อสารระหว่างกันได้ วงจรลอจิกมีระดับแรงดันไฟฟ้าต่ำและโหลดให้มา แรงดันไฟหลัก 220 V. ออพโตซิมิสเตอร์สามารถวางในแพ็คเกจ DIP ขนาดเล็กที่มีพิน 6 ตัว, pinout และ โครงสร้างภายในแสดงในรูปที่ 1
ตารางแสดงการจำแนกประเภทของออปโตซิมิสเตอร์ตามขนาดของกระแสไปข้างหน้าผ่าน IFT LED ซึ่งจะเปิดอุปกรณ์และแรงดันไฟฟ้าส่งต่อซ้ำสูงสุดที่ triac สามารถทนได้ที่เอาต์พุต (VDRM) ตารางยังบันทึกคุณสมบัติของ triac ที่จะเปิดเมื่อแรงดันไฟฟ้าผ่านศูนย์ เพื่อลดการรบกวน ควรใช้ไทรแอกที่เปิดเมื่อแรงดันไฟฟ้าผ่านศูนย์
สำหรับองค์ประกอบที่มีการตรวจจับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายเป็นศูนย์ ระยะเอาท์พุตจะถูกทริกเกอร์เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายเกินเกณฑ์ที่กำหนด ซึ่งโดยทั่วไปคือ 5 V (สูงสุด 20 V) ซีรีส์ MOS301x และ MOS302x มักใช้กับโหลดความต้านทานหรือในกรณีที่ต้องปิดแรงดันไฟฟ้าของโหลด เมื่อไทรแอกอยู่ในสถานะนำไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ตกคร่อมขั้วต่อจะเป็น 1.8V (สูงสุด 3V) ที่กระแสสูงสุด 100mA กระแสไฟค้าง (IH) ซึ่งรักษาสภาพการนำไฟฟ้าของระยะเอาท์พุตของออปโตซิมิสเตอร์จะเท่ากับ 100 μA ไม่ว่าจะเป็นค่าใดก็ตาม (ค่าลบหรือค่าบวก) ในระหว่างครึ่งรอบของแรงดันไฟจ่าย
กระแสรั่วไหลนอกสถานะของระยะเอาท์พุต (ID) จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับรุ่นออปโตซิมิสเตอร์ สำหรับออปโตซิมิสเตอร์ที่มีการตรวจจับเป็นศูนย์ กระแสไฟรั่วอาจถึง 0.5mA หาก LED เปิดอยู่ (กระแสไหล IF)
LED อินฟราเรดมีกระแสรั่วไหลย้อนกลับที่ 0.05 µA (สูงสุด 100 µA) และแรงดันตกคร่อมไปข้างหน้าสูงสุดที่ 1.5 V สำหรับออปโตซิมิสเตอร์ทุกรุ่น แรงดันไฟย้อนกลับ LED สูงสุดที่อนุญาตคือ 3 โวลต์สำหรับรุ่น MOS301x, MOS302x และ MOS303x และ 6 โวลต์สำหรับรุ่น MOS304x MOSZO6x และ MOSZO8x
ลักษณะที่อนุญาตสูงสุด
สูงสุด ปัจจุบันที่อนุญาตผ่าน LED ในโหมดต่อเนื่อง - ไม่เกิน 60mA
สูงสุด กระแสแรงกระตุ้นในสถานะการนำไฟฟ้าของสวิตช์สเตจเอาต์พุต - ไม่เกิน 1 A
การกระจายพลังงานรวมของออปโตซิมิสเตอร์ไม่ควรเกิน 250 mW (สูงสุด 120 mW สำหรับ LED และ 150 mW สำหรับระยะเอาต์พุตที่ T - 25˚C)
การประยุกต์ใช้ออพโตซิมิสเตอร์
รูปที่ 2 a-e แสดง แผนงานต่างๆการใช้งานทั่วไปของออพโตซิมิสเตอร์ซึ่งแตกต่างกันไปตามลักษณะของโหลดและวิธีการเชื่อมต่อโหลดและกำลังไฟ
ถ.ต้านทาน
การคำนวณความต้านทานของตัวต้านทานนี้ขึ้นอยู่กับกระแสไฟไปข้างหน้าขั้นต่ำของ LED อินฟราเรดซึ่งรับประกันการกระตุ้นของไตรแอค ดังนั้น Rd = (+V - 1.5) / IF
ตัวอย่างเช่นสำหรับวงจรควบคุมทรานซิสเตอร์สำหรับออปโตซิมิสเตอร์ที่มีแรงดันไฟฟ้า +5 V (รูปที่ 3) และแรงดันไฟฟ้าของทรานซิสเตอร์แบบเปิด (Uke us) เท่ากับ 0.3 V, +V จะเป็น 4.7 V และ IF ควรอยู่ใน ช่วงระหว่าง 15 ถึง 50 mA สำหรับ MOS3041 ควรคำนึงถึง IF - 20 mA โดยคำนึงถึงประสิทธิภาพของ LED ที่ลดลงตลอดอายุการใช้งาน (สำรอง 5 mA) เพื่อให้มั่นใจว่าการทำงานของออปโตคัปเปลอร์อย่างเต็มที่โดยกระแสไฟจะอ่อนลงทีละน้อย ดังนั้นเราจึงมี:
Rв = (4.7 - 1.5) / 0.02 = 160 โอห์ม
ควรเลือก ค่ามาตรฐานความต้านทานนั่นคือ 150 โอห์มสำหรับ MOS3041 และ 100 โอห์มสำหรับ MOS3020
ความต้านทานอาร์
ไม่จำเป็นต้องรวมตัวต้านทาน R เมื่อโหลดเป็นแบบต้านทานล้วนๆ อย่างไรก็ตามหาก triac ได้รับการปกป้องโดยวงจร RP - CP ซึ่งส่วนใหญ่มักเรียกว่าวงจรดับประกายไฟ ตัวต้านทาน R จะทำให้สามารถจำกัดกระแสผ่านอิเล็กโทรดควบคุมของออปโตซิมิสเตอร์ได้ ในกรณีของโหลดแบบเหนี่ยวนำ กระแสที่ไหลผ่านไตรแอคและแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับวงจรจะอยู่ในแอนติเฟส เนื่องจากไทรแอกสิ้นสุดการเป็นตัวนำเมื่อกระแสไหลผ่านศูนย์ ตัวเก็บประจุวงจรป้องกัน CP จึงสามารถคายประจุผ่านออปโตซิมิสเตอร์ได้ จากนั้นตัวต้านทาน R จะจำกัดกระแสคายประจุนี้ ค่าต่ำสุดความต้านทานขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดของตัวเก็บประจุและกระแสสูงสุดที่อนุญาตสำหรับออปโตซิมิสเตอร์ดังนั้นสำหรับแรงดันไฟฟ้า 220 V:
ขั้นต่ำ = 220 โวลต์ x 1.41 / 1A - 311 โอห์ม
ในทางกลับกัน ค่า R ที่มากเกินไปอาจทำให้ทำงานผิดปกติได้ ดังนั้นจึงยอมรับ R - 330 หรือ 390 โอห์ม
ความต้านทาน RG
ตัวต้านทาน RG จำเป็นเฉพาะเมื่อเท่านั้น ความต้านทานอินพุตอิเล็กโทรดควบคุมมีขนาดใหญ่มาก นั่นคือ ในกรณีของไทรแอกที่ละเอียดอ่อน ค่าของตัวต้านทาน RG สามารถอยู่ในช่วงตั้งแต่ 100 ถึง 500 โอห์ม
ตัวต้านทาน RG และ R ทำให้เกิดความล่าช้าในการปลดล็อคไทรแอก ซึ่งจะยิ่งมีความสำคัญมากขึ้นตามความต้านทานของตัวต้านทานเหล่านี้ที่สูงขึ้น เชนรา-แคลิฟอร์เนีย
เพื่อจำกัดอัตราการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้า dV/dt ที่เอาต์พุตของออปโตซิมิสเตอร์ จำเป็นต้องมีวงจร snubber (รูปที่ 2d)
การเลือกค่าของตัวต้านทาน Ra ขึ้นอยู่กับความไวของ triac และแรงดันไฟฟ้า Va โดยเริ่มจากที่ triac ควรทำงาน ดังนั้นเราจึงมี:
R + Ra = วา / ไอจี
สำหรับ triac ที่มีกระแสควบคุม IG = 25mA และแรงดันทริกเกอร์ Va = 20V เราได้รับ: R + Ra = 20 / 0.025 - 800 โอห์ม
หรือ: Ra = 800 - 330 = 470 โอห์ม
เพื่อให้ triac สลับอย่างรวดเร็วต้องเป็นไปตามเงื่อนไขต่อไปนี้: dV / dt = 311 / Ra x Ca
สำหรับ MOS3020 ค่าสูงสุด dV / dt - 10 V/µs
ดังนั้น: Ca = 311 / (470 x 107) = 66 nF
เราเลือก: Ca = 68 nF
ความคิดเห็น
สำหรับห่วงโซ่ Snubber โดยทั่วไปแล้วค่าการทดลองจะดีกว่าการคำนวณทางทฤษฎี
การป้องกัน
ขอแนะนำอย่างยิ่งให้ปกป้อง triac และออปโตซิมิสเตอร์เมื่อทำงานบนโหลดแบบเหนี่ยวนำหรือเมื่อสัญญาณรบกวนส่งผลต่อเครือข่ายบ่อยครั้ง
สำหรับ triac จำเป็นต้องใช้วงจร RC ดับประกายไฟ สำหรับออพโตซิมิสเตอร์ที่มีการตรวจจับเป็นศูนย์ เช่น MOS3041 เป็นสิ่งที่พึงประสงค์ ความต้านทานของตัวต้านทาน R ควรเพิ่มจาก 27 โอห์มเป็น 330 โอห์ม (ยกเว้นในกรณีที่ไทรแอคที่ควบคุมไม่มีความรู้สึก)
หากใช้โมเดลที่ไม่มีการตรวจจับเป็นศูนย์ จำเป็นต้องใช้เชน Snubber Ra - Ca
ในทางปฏิบัติ มักมีความจำเป็นต้องควบคุมอุปกรณ์ไฟฟ้ากำลังแรงบางชนิดโดยใช้วงจรดิจิทัล (เช่น ไมโครคอนโทรลเลอร์) มันอาจจะเป็นเช่นนั้น ไฟ LED อันทรงพลังกินกระแสไฟมากหรืออุปกรณ์ที่ขับเคลื่อนโดย เครือข่ายไฟฟ้า- ลองดูวิธีแก้ไขปัญหาทั่วไปสำหรับปัญหานี้
ประเภทของการควบคุม
ตามอัตภาพสามารถแยกแยะวิธีการได้สามกลุ่ม:
- การควบคุมโหลดกระแสตรง
- สวิตช์ทรานซิสเตอร์ที่ใช้ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์
- สวิตช์ทรานซิสเตอร์ที่ใช้ทรานซิสเตอร์ MOS (MOSFET)
- สวิตช์ทรานซิสเตอร์ IGBT
- การควบคุมโหลดไฟฟ้ากระแสสลับ
- สวิตช์ไทริสเตอร์
- ไทรแอกคีย์
- วิธีการสากล
- รีเลย์
การเลือกวิธีการควบคุมขึ้นอยู่กับทั้งประเภทของโหลดและประเภทของลอจิกดิจิทัลที่ใช้ หากวงจรถูกสร้างขึ้นบนชิป TTL ก็ควรจำไว้ว่าวงจรนั้นถูกควบคุมโดยกระแส ตรงกันข้ามกับ CMOS ที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้า บางครั้งก็เป็นเรื่องสำคัญ
สวิตช์ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์
สำหรับปัจจุบัน $I_(LED) = 0(,)075\,A$ กระแสควบคุมควรน้อยกว่า $\beta = 50$ เท่า:
ขอให้เรานำแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมการเปลี่ยนฐานตัวปล่อยให้เท่ากับ $V_(EB) = 0(,)7\,V$
แนวต้านถูกปัดเศษลงเพื่อให้มีระยะขอบปัจจุบัน
ดังนั้นเราจึงพบค่าความต้านทาน R1 และ R2
ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตัน
หากโหลดมีกำลังมากกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านจะสามารถเข้าถึงหลายแอมแปร์ สำหรับ ทรานซิสเตอร์อันทรงพลังค่าสัมประสิทธิ์ $\beta$ อาจไม่เพียงพอ (ยิ่งกว่านั้นดังที่เห็นได้จากตารางสำหรับทรานซิสเตอร์ที่ทรงพลังนั้นมีขนาดเล็กอยู่แล้ว)
ในกรณีนี้สามารถใช้ทรานซิสเตอร์สองตัวได้ ทรานซิสเตอร์ตัวแรกจะควบคุมกระแส ซึ่งจะเปิดทรานซิสเตอร์ตัวที่สอง วงจรเชื่อมต่อนี้เรียกว่าวงจรดาร์ลิงตัน
ในวงจรนี้ ค่าสัมประสิทธิ์ $\beta$ ของทรานซิสเตอร์สองตัวจะถูกคูณ ส่งผลให้ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนกระแสมีขนาดใหญ่มาก
หากต้องการเพิ่มความเร็วในการปิดของทรานซิสเตอร์ คุณสามารถเชื่อมต่อตัวปล่อยและฐานของแต่ละตัวด้วยตัวต้านทานได้
ความต้านทานจะต้องมีขนาดใหญ่พอที่จะไม่ส่งผลกระทบต่อกระแสไฟฟ้าของตัวปล่อยฐาน ค่าทั่วไป- 5…10 kOhm สำหรับแรงดันไฟฟ้า 5…12 V.
ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันผลิตขึ้นเป็นอุปกรณ์แยกต่างหาก ตัวอย่างของทรานซิสเตอร์ดังกล่าวแสดงไว้ในตาราง
มิฉะนั้นการทำงานของคีย์จะยังคงเหมือนเดิม
สวิตช์ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนาม
ในอนาคต เราจะเรียกทรานซิสเตอร์ภาคสนามโดยเฉพาะว่า MOSFET ซึ่งก็คือทรานซิสเตอร์ภาคสนามที่มีเกทหุ้มฉนวน (หรือ MOS หรือ MOS) สะดวกเพราะควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว: หากแรงดันเกตมากกว่าแรงดันเกณฑ์ทรานซิสเตอร์จะเปิดขึ้น ในกรณีนี้ กระแสควบคุมจะไม่ไหลผ่านทรานซิสเตอร์ในขณะที่เปิดหรือปิด นี่เป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญเหนือทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ ซึ่งกระแสจะไหลตลอดเวลาที่ทรานซิสเตอร์เปิดอยู่
นอกจากนี้ ในอนาคตเราจะใช้ MOSFET แบบ n-channel เท่านั้น (แม้แต่วงจรพุช-พูล) เนื่องจากทรานซิสเตอร์ n-channel ราคาถูกกว่าและมีคุณสมบัติที่ดีกว่า
วงจรสวิตช์ที่ง่ายที่สุดโดยใช้ MOSFET แสดงอยู่ด้านล่าง
อีกครั้งที่โหลดเชื่อมต่อ "จากด้านบน" เข้ากับท่อระบายน้ำ หากต่อจากด้านล่าง วงจรจะไม่ทำงาน ความจริงก็คือทรานซิสเตอร์จะเปิดขึ้นหากแรงดันไฟฟ้าระหว่างเกตและแหล่งกำเนิดเกินเกณฑ์ เมื่อเชื่อมต่อ "จากด้านล่าง" โหลดจะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าตกเพิ่มเติม และทรานซิสเตอร์อาจไม่เปิดหรือเปิดไม่สุด
ด้วยการควบคุมแบบกดดึง วงจรคายประจุของตัวเก็บประจุจะสร้างวงจร RC ซึ่งกระแสคายประจุสูงสุดจะเท่ากับ
โดยที่ $V$ คือแรงดันไฟฟ้าที่ควบคุมทรานซิสเตอร์
ดังนั้นจึงเพียงพอที่จะติดตั้งตัวต้านทาน 100 โอห์มเพื่อจำกัดกระแสประจุและคายประจุไว้ที่ 10 mA แต่ยิ่งความต้านทานของตัวต้านทานมากเท่าไร ตัวต้านทานก็จะเปิดและปิดช้าลงเท่านั้น เนื่องจากค่าคงที่เวลา $\tau = RC$ จะเพิ่มขึ้น นี่เป็นสิ่งสำคัญหากทรานซิสเตอร์เปลี่ยนบ่อยครั้ง ตัวอย่างเช่น ในตัวควบคุม PWM
พารามิเตอร์หลักที่คุณควรใส่ใจคือ แรงดันไฟฟ้าเกณฑ์$V_(th)$, กระแสเดรนสูงสุด $I_D$ และความต้านทานของแหล่งเดรน $R_(DS)$ สำหรับทรานซิสเตอร์แบบเปิด
ด้านล่างนี้เป็นตารางพร้อมตัวอย่างคุณลักษณะของ MOSFET
| แบบอย่าง | $V_(th)$ | $\สูงสุด\I_D$ | $\สูงสุด\R_(DS)$ |
|---|---|---|---|
| 2N7000 | 3 ว | 200 มิลลิแอมป์ | 5 โอห์ม |
| IRFZ44N | 4 วี | 35 อ | 0.0175 โอห์ม |
| IRF630 | 4 วี | 9 อ | 0.4 โอห์ม |
| IRL2505 | 2 วี | 74 อ | 0.008 โอห์ม |
ค่าสูงสุดจะได้รับสำหรับ $V_(th)$ ความจริงก็คือสำหรับทรานซิสเตอร์ที่แตกต่างกันแม้จะมาจากแบตช์เดียวกันก็ตามพารามิเตอร์นี้ก็อาจแตกต่างกันอย่างมาก แต่ถ้าค่าสูงสุดคือ 3 V แสดงว่าทรานซิสเตอร์นี้รับประกันว่าจะใช้ได้ วงจรดิจิตอลด้วยแรงดันไฟเลี้ยง 3.3 V หรือ 5 V.
ความต้านทานของแหล่งระบายของทรานซิสเตอร์รุ่นข้างต้นมีขนาดค่อนข้างเล็ก แต่ควรจำไว้ว่าที่แรงดันไฟฟ้าสูงของโหลดที่ควบคุมแม้สิ่งนี้สามารถนำไปสู่การปล่อยพลังงานที่สำคัญในรูปของความร้อนได้
วงจรสวิตชิ่งอย่างรวดเร็ว
ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว หากแรงดันไฟฟ้าที่เกตสัมพันธ์กับแหล่งกำเนิดเกินแรงดันไฟฟ้าเกณฑ์ ทรานซิสเตอร์จะเปิดขึ้นและความต้านทานของแหล่งกำเนิดเดรนจะต่ำ อย่างไรก็ตามแรงดันไฟฟ้าเมื่อเปิดเครื่องไม่สามารถข้ามไปที่เกณฑ์ได้ทันที และที่ค่าต่ำกว่า ทรานซิสเตอร์จะทำหน้าที่เป็นความต้านทานและกระจายความร้อน หากต้องเปิดโหลดบ่อยครั้ง (เช่นในตัวควบคุม PWM) ขอแนะนำให้เปลี่ยนทรานซิสเตอร์จากสถานะปิดเป็นสถานะเปิดและกลับโดยเร็วที่สุด
ให้ความสนใจกับตำแหน่งของโหลดสำหรับทรานซิสเตอร์ n-channel อีกครั้ง - มันอยู่ที่ "ด้านบน" หากคุณวางไว้ระหว่างทรานซิสเตอร์กับกราวด์ เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมโหลด แรงดันไฟฟ้าของแหล่งเกตอาจน้อยกว่าเกณฑ์ ทรานซิสเตอร์จะไม่เปิดอย่างสมบูรณ์ และอาจร้อนเกินไปและล้มเหลว
ไดร์เวอร์ทรานซิสเตอร์สนามผล
หากคุณยังคงต้องเชื่อมต่อโหลดกับทรานซิสเตอร์ n-channel ระหว่างท่อระบายน้ำกับกราวด์ แสดงว่ามีวิธีแก้ปัญหา คุณสามารถใช้ชิปสำเร็จรูป - ไดรเวอร์ด้านสูง ด้านบน - เนื่องจากทรานซิสเตอร์อยู่ด้านบน
มีไดรเวอร์สำหรับทั้งแขนส่วนบนและส่วนล่าง (เช่น IR2151) สำหรับอาคาร วงจรกด-ดึงแต่ไม่จำเป็นต้องเปิดโหลดเลย นี่เป็นสิ่งจำเป็นหากไม่สามารถทิ้งสิ่งของให้ "แขวนอยู่ในอากาศ" ได้ แต่ต้องดึงลงกับพื้น
ลองดูวงจรไดร์เวอร์ฝั่งสูงโดยใช้ IR2117 เป็นตัวอย่าง
วงจรไม่ซับซ้อนมากและการใช้ไดรเวอร์ทำให้คุณสามารถใช้ทรานซิสเตอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด
ไอจีบีที
อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์อีกประเภทที่น่าสนใจที่สามารถใช้เป็นสวิตช์ได้คือ ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์เกตแบบหุ้มฉนวน (IGBT)
พวกเขารวมข้อดีของทั้ง MOS และทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์เข้าด้วยกัน: มีการควบคุมแรงดันไฟฟ้าและมีค่าสูงสุดที่มาก ความเครียดที่อนุญาตและกระแสน้ำ
คุณสามารถควบคุมสวิตช์บน IGBT ได้ในลักษณะเดียวกับสวิตช์บน MOSFET เนื่องจากมีการใช้ IGBT มากขึ้น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังมักจะใช้ร่วมกับไดรเวอร์
ตัวอย่างเช่น ตามเอกสารข้อมูล สามารถใช้ IR2117 เพื่อควบคุม IGBT ได้
ตัวอย่าง IGBT คือ IRG4BC30F
การควบคุมโหลดไฟฟ้ากระแสสลับ
รูปแบบก่อนหน้านี้ทั้งหมดมีความโดดเด่นด้วยความจริงที่ว่าโหลดถึงแม้จะทรงพลัง แต่ทำงานบนกระแสตรง วงจรมีการกำหนดกราวด์และสายไฟไว้อย่างชัดเจน (หรือสองเส้น - สำหรับตัวควบคุมและโหลด)
สำหรับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับต้องใช้แนวทางที่แตกต่างกัน สิ่งที่พบบ่อยที่สุดคือการใช้ไทริสเตอร์, ไทรแอกและรีเลย์ เราจะมาดูรีเลย์กันในภายหลัง แต่สำหรับตอนนี้เรามาพูดถึงสองรายการแรกกันดีกว่า
ไทริสเตอร์และไทรแอก
ไทริสเตอร์เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่สามารถมีได้สองสถานะ:
- เปิด - ผ่านกระแส แต่ไปในทิศทางเดียวเท่านั้น
- ปิด - ไม่อนุญาตให้กระแสไหลผ่าน
เนื่องจากไทริสเตอร์ส่งกระแสในทิศทางเดียวเท่านั้น จึงไม่เหมาะมากสำหรับการเปิดและปิดโหลด ครึ่งหนึ่งของเวลาในแต่ละช่วงเวลากระแสสลับที่อุปกรณ์ไม่ได้ใช้งาน อย่างไรก็ตาม ไทริสเตอร์สามารถใช้ในเครื่องหรี่ได้ ที่นั่นสามารถใช้เพื่อควบคุมพลังงาน โดยตัดพลังงานที่ต้องการออกจากคลื่นพลังงาน
จริงๆ แล้ว ไทรแอกก็คือไทริสเตอร์แบบสองทิศทาง ซึ่งหมายความว่าอนุญาตให้ส่งผ่านได้ไม่ครึ่งคลื่น แต่เป็นคลื่นเต็มของแรงดันไฟฟ้าโหลด
มีสองวิธีในการเปิด triac (หรือไทริสเตอร์):
- จ่ายกระแสไฟปลดล็อค (อย่างน้อยช่วงสั้น ๆ) ไปยังอิเล็กโทรดควบคุม
- ใช้ไฟฟ้าแรงสูงเพียงพอกับอิเล็กโทรดที่ "ใช้งานได้"
วิธีที่สองไม่เหมาะกับเราเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าจะมีแอมพลิจูดคงที่
หลังจากที่ไทรแอกเปิดขึ้นแล้ว ก็สามารถปิดได้โดยการเปลี่ยนขั้วหรือลดกระแสที่ไหลผ่านให้เหลือค่าน้อยกว่ากระแสยึดที่เรียกว่า แต่เนื่องจากแหล่งจ่ายไฟมาจากไฟฟ้ากระแสสลับ สิ่งนี้จะเกิดขึ้นโดยอัตโนมัติเมื่อสิ้นสุดครึ่งรอบ
เมื่อเลือก triac สิ่งสำคัญคือต้องคำนึงถึงขนาดของกระแสไฟที่ถือ ($I_H$) หากคุณใช้ไทรแอกอันทรงพลังที่มีกระแสไฟค้างสูง กระแสที่ผ่านโหลดอาจน้อยเกินไป และไทรแอกก็จะไม่เปิด
ไทรแอกคีย์
สำหรับการแยกวงจรควบคุมและวงจรไฟฟ้าแบบกัลวานิกควรใช้ออปโตคัปเปลอร์หรือไดรเวอร์ triac พิเศษ ตัวอย่างเช่น MOC3023M หรือ MOC3052
ออปโตคัปเปลอร์เหล่านี้ประกอบด้วย LED อินฟราเรดและโฟโตไทรแอก โฟโตไทรแอกนี้สามารถใช้เพื่อควบคุมสวิตช์ไทรแอคอันทรงพลัง
ใน MOC3052 แรงดันตกคร่อม LED คือ 3 V และกระแสคือ 60 mA ดังนั้นเมื่อเชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ คุณอาจต้องใช้สวิตช์ทรานซิสเตอร์เพิ่มเติม
Triac ในตัวได้รับการออกแบบสำหรับแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 600 V และกระแสสูงถึง 1 A ซึ่งเพียงพอที่จะควบคุมพลังอันทรงพลัง เครื่องใช้ในครัวเรือนผ่านไทรแอกกำลังสอง
พิจารณาวงจรสำหรับควบคุมโหลดความต้านทาน (เช่น หลอดไส้)
ดังนั้นออปโตคัปเปลอร์นี้จึงทำหน้าที่เป็นตัวขับไตรแอค
นอกจากนี้ยังมีไดรเวอร์ที่มีตัวตรวจจับเป็นศูนย์ - เช่น MOC3061 พวกเขาเปลี่ยนเฉพาะตอนเริ่มต้นของช่วงเวลาซึ่งช่วยลดการรบกวนในระบบส่งไฟฟ้า
ตัวต้านทาน R1 และ R2 คำนวณตามปกติ ความต้านทานของตัวต้านทาน R3 ถูกกำหนดโดยแรงดันไฟฟ้าสูงสุดในเครือข่ายแหล่งจ่ายไฟและกระแสการปลดล็อคของไทรแอกกำลัง หากคุณเลือกอันที่ใหญ่เกินไป triac จะไม่เปิด ถ้ามันเล็กเกินไปกระแสก็จะไหลไปเปล่าๆ อาจจำเป็นต้องใช้ตัวต้านทานกำลังสูง
จะมีประโยชน์หากจำได้ว่า 230 V ในเครือข่ายไฟฟ้า (มาตรฐานปัจจุบันสำหรับรัสเซีย, ยูเครนและประเทศอื่น ๆ ) คือค่าของแรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ แรงดันไฟฟ้าสูงสุดคือ $\sqrt2 \cdot 230 \ประมาณ 325\,V$
การควบคุมโหลดแบบเหนี่ยวนำ
เมื่อขับโหลดแบบเหนี่ยวนำ เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า หรือเมื่อมีเสียงรบกวนในสาย แรงดันไฟฟ้าอาจสูงพอที่จะทำให้ไทรแอกเปิดออกเอง เพื่อต่อสู้กับปรากฏการณ์นี้จำเป็นต้องเพิ่ม snubber ให้กับวงจร - นี่คือตัวเก็บประจุแบบปรับให้เรียบและตัวต้านทานขนานกับ triac
คนดูถูกไม่ได้ปรับปรุงสถานการณ์การปล่อยมลพิษมากนัก แต่ก็ดีกว่าถ้าไม่มีมัน
ตัวเก็บประจุเซรามิกต้องได้รับการออกแบบสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่มากกว่าค่าพีคในแหล่งจ่ายไฟ โปรดจำไว้อีกครั้งว่าสำหรับ 230 V นี่คือ 325 V ควรใช้สำรองจะดีกว่า
ค่าทั่วไป: $C_1 = 0(,)01\,uF$, $R_4 = 33\,Ohm$
นอกจากนี้ยังมีรุ่น triac ที่ไม่ต้องใช้คนดูแคลน ตัวอย่างเช่น BTA06-600C
ตัวอย่างของไทรแอก
ตัวอย่างของไทรแอกแสดงไว้ในตารางด้านล่าง โดยที่ $I_H$ คือกระแสที่ค้างไว้, $\max\ I_(T(RMS))$ คือกระแสสูงสุด, $\max\ V_(DRM)$ คือแรงดันไฟฟ้าสูงสุด, $I_(GT)$ คือกระแสการปลดล็อค .
| แบบอย่าง | $I_H$ | $\สูงสุด\I_(T(RMS))$ | $\สูงสุด\V_(DRM)$ | $I_(GT)$ |
|---|---|---|---|---|
| BT134-600D | 10 มิลลิแอมป์ | 4 ก | 600 โวลต์ | 5 มิลลิแอมป์ |
| MAC97A8 | 10 มิลลิแอมป์ | 0.6 ก | 600 โวลต์ | 5 มิลลิแอมป์ |
| Z0607 | 5 มิลลิแอมป์ | 0.8 ก | 600 โวลต์ | 5 มิลลิแอมป์ |
| บีทีเอ06-600ซี | 25 มิลลิแอมป์ | 6 ก | 600 โวลต์ | 50 มิลลิแอมป์ |
รีเลย์
รีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้า
จากมุมมองของไมโครคอนโทรลเลอร์ รีเลย์เองก็เป็นโหลดที่ทรงพลังและเป็นโหลดแบบอุปนัยด้วย ดังนั้นหากต้องการเปิดหรือปิดรีเลย์ คุณจำเป็นต้องใช้สวิตช์ทรานซิสเตอร์ เป็นต้น แผนภาพการเชื่อมต่อและการปรับปรุงโครงการนี้ได้ถูกกล่าวถึงก่อนหน้านี้
รีเลย์สร้างความประทับใจด้วยความเรียบง่ายและมีประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น รีเลย์ HLS8-22F-5VDC ควบคุมโดยแรงดันไฟฟ้า 5 V และสามารถเปลี่ยนโหลดที่ใช้กระแสไฟฟ้าได้สูงสุด 15 A
โซลิดสเตตรีเลย์
ข้อได้เปรียบหลักของรีเลย์ - ใช้งานง่าย - ถูกบดบังด้วยข้อเสียหลายประการ:
- นี่เป็นอุปกรณ์ทางกลและหน้าสัมผัสอาจสกปรกหรือเชื่อมถึงกัน
- ความเร็วในการเปลี่ยนที่ต่ำกว่า
- กระแสที่ค่อนข้างใหญ่สำหรับการสลับ
- ผู้ติดต่อคลิก
ข้อบกพร่องบางประการเหล่านี้ถูกกำจัดออกไปในสิ่งที่เรียกว่าโซลิดสเตตรีเลย์ ที่จริงแล้วนี่คือ อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ด้วยการแยกกระแสไฟฟ้าซึ่งบรรจุอยู่ภายในวงจรสวิตช์อันทรงพลังที่เต็มเปี่ยม
บทสรุป
ดังนั้นเราจึงมีวิธีควบคุมโหลดเพียงพอในคลังแสงของเราเพื่อแก้ปัญหาเกือบทุกปัญหาที่อาจเกิดขึ้นสำหรับนักวิทยุสมัครเล่น
บรรณาธิการโครงการ
ไดอะแกรมทั้งหมดวาดด้วย KiCAD ช่วงนี้ฉันใช้มันกับโปรเจ็กต์ของฉัน มันสะดวกมาก ฉันแนะนำเลย ด้วยความช่วยเหลือคุณไม่เพียง แต่สามารถวาดวงจรเท่านั้น แต่ยังสามารถออกแบบแผงวงจรพิมพ์ได้อีกด้วย
- บทช่วยสอน
ทุกคนรู้ดีว่าผู้คนใน Arduino รู้สึกภาคภูมิใจในเรื่องไฟกะพริบมากเพียงใดเนื่องจากไฟ LED กระพริบไม่น่าสนใจ เราจะพูดถึงการควบคุมหลอดไส้ 220 โวลต์ รวมถึงการควบคุมความสว่างด้วย อย่างไรก็ตาม วัสดุนี้ยังใช้กับการโหลดประเภทอื่นๆ ด้วย หัวข้อนี้ค่อนข้างถูกแฮ็ก แต่ข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัติที่ต้องนำมาพิจารณานั้นกระจัดกระจายไปตามบทความและหัวข้อในฟอรัม ฉันพยายามรวบรวมและอธิบายความแตกต่างระหว่างโครงร่างและปรับตัวเลือกให้เหมาะสม ส่วนประกอบที่จำเป็น.
การเลือกโหลดที่ควบคุมได้
มีมากมาย ประเภทต่างๆโคมไฟ ปรับความสว่างไม่ได้ทั้งหมด และขึ้นอยู่กับประเภทของหลอดไฟที่ต้องการ วิธีการที่แตกต่างกันการจัดการ. มีข้อดีเกี่ยวกับประเภทของโคมไฟ ฉันจะพิจารณาเฉพาะหลอดไฟที่ทำงานด้วยไฟฟ้ากระแสสลับเท่านั้น สำหรับหลอดไฟดังกล่าว มีสามวิธีหลักในการควบคุมความสว่าง (การหรี่แสงที่ขอบนำ การหรี่แสงที่ขอบท้าย และการหรี่แสงไซน์)ภาพประกอบในรูปแบบ SVG อาจไม่แสดงในเบราว์เซอร์รุ่นเก่า โดยเฉพาะใน IE
พวกเขาแตกต่างกันในช่วงเวลาของกระแสสลับที่ส่งผ่านหลอดไฟ คุณสามารถอ่านเกี่ยวกับการบังคับใช้วิธีการเหล่านี้ได้ ในบทความนี้เราจะพูดถึงเฉพาะการลดแสงที่ขอบนำเท่านั้น เนื่องจากนี่เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดและพบได้บ่อยที่สุด เหมาะสำหรับการควบคุมความสว่างของหลอดไส้ (รวมถึงหลอดฮาโลเจน) รวมถึงหลอดที่เชื่อมต่อผ่านหม้อแปลงไฟฟ้า (ไม่ใช่อิเล็กทรอนิกส์) วงจรเดียวกันนี้สามารถใช้เพื่อควบคุมกำลังขององค์ประกอบความร้อนและมอเตอร์ไฟฟ้าในระดับหนึ่งตลอดจนเปิด/ปิดเครื่องใช้ไฟฟ้าอื่น ๆ (โดยไม่มีการควบคุมกำลัง)
การเลือกฐานองค์ประกอบ
มีตัวเลือกต่างๆ มากมายสำหรับแผนการควบคุมโหลดบนอินเทอร์เน็ต มีความแตกต่างกันในพารามิเตอร์ต่อไปนี้: กำหนดสองจุดแรก ฐานองค์ประกอบ- บ่อยครั้งที่มีการใช้รีเลย์เพื่อควบคุมโหลดซึ่งเป็นองค์ประกอบที่ได้รับการพิสูจน์แล้วจากประสบการณ์หลายปี แต่หากต้องการควบคุมความสว่างของหลอดไฟก็ต้องเปิดปิด 100 ครั้งต่อวินาที รีเลย์ไม่ได้ออกแบบมาสำหรับโหลดดังกล่าว และจะล้มเหลวอย่างรวดเร็ว แม้ว่าจะสลับได้บ่อยก็ตาม หากวงจรใช้ MOSFET ก็สามารถเปิดปิดได้ตลอดเวลา เราสามารถสร้าง RL, RC และไซน์ไดเมอร์ได้ แต่เนื่องจากนำกระแสไฟฟ้าไปในทิศทางเดียวเท่านั้น คุณจึงต้องมีทรานซิสเตอร์สองตัวต่อช่องสัญญาณ นอกจากนี้ MOSFET ไฟฟ้าแรงสูงยังมีราคาค่อนข้างแพง วิธีที่ง่ายและถูกที่สุดคือการใช้ triac นำกระแสทั้งสองทิศทางและปิดเองเมื่อกระแสหยุดไหลผ่าน คุณสามารถอ่านเกี่ยวกับวิธีการทำงานได้ในบทความของ DiHalt นอกจากนี้ ฉันจะอาศัยข้อเท็จจริงที่ว่าคุณทราบเรื่องนี้การมอดูเลตเฟส
เพื่อควบคุมความสว่างของหลอดไฟ เราจำเป็นต้องใช้พัลส์ปัจจุบันที่ประตูของ triac ในช่วงเวลาที่กระแสไฟฟ้าที่ผ่าน triac ถึงค่าที่กำหนด ในวงจรที่ไม่มีไมโครคอนโทรลเลอร์จะใช้ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่ปรับได้และไดนิสเตอร์ เมื่อแรงดันไฟฟ้าบนไทรแอกเกินเกณฑ์ที่ไดนิสเตอร์เปิด กระแสไฟฟ้าจะผ่านไปยังประตูของไทรแอคแล้วเปิดขึ้นหากทำการควบคุมจากไมโครคอนโทรลเลอร์ ก็มีทางเลือกสองทาง:
- ให้แรงกระตุ้นในเวลาที่แน่นอนเมื่อจำเป็น ในการดำเนินการนี้ คุณจะต้องส่งสัญญาณไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์จากเครื่องตรวจจับแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์
- เชื่อมต่อเครื่องเปรียบเทียบเข้ากับประตูของ triac ซึ่งอินพุตสัญญาณจากตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าและจากเอาต์พุตอะนาล็อกของไมโครคอนโทรลเลอร์
วิธีที่สองในการควบคุม triac นั้นง่ายมาก โดยทางโปรแกรมแต่เนื่องจากขาดการแยกกัลวานิก ฉันจึงไม่ใช้มัน
การแยกกัลวานิก
วิธีที่ง่ายที่สุดในการควบคุม Triac คือการเชื่อมต่อพินไมโครคอนโทรลเลอร์เข้ากับเกต มีแม้กระทั่งชุด Triac พิเศษของ BTA-600SW ที่ควบคุมโดยกระแสต่ำ แต่ตัวควบคุมและชิ้นส่วนแรงดันต่ำทั้งหมดจะไม่ได้รับการปกป้องจากการรบกวนที่เดินทางผ่านเครือข่ายในครัวเรือน บางตัวอาจมีพลังมากพอที่จะทำให้ไมโครคอนโทรลเลอร์ไหม้หมด ส่วนบางตัวอาจทำให้เกิดการขัดข้อง นอกจากนี้ปัญหาเกิดขึ้นทันทีกับการเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอร์กับคอมพิวเตอร์หรือไมโครคอนโทรลเลอร์อื่น ๆ : จำเป็นต้องแยกสายสื่อสารหรือใช้สายดิฟเฟอเรนเชียลเพราะในการควบคุม triac โดยตรงจากส่วนท้ายของไมโครคอนโทรลเลอร์ศูนย์ ศักยภาพของมันจะต้องตรงกับศักยภาพที่เป็นศูนย์ในเครือข่ายครัวเรือน สำหรับคอมพิวเตอร์หรือไมโครคอนโทรลเลอร์ที่คล้ายกันที่เชื่อมต่อที่จุดอื่นบนเครือข่าย ค่าศักย์ไฟฟ้าเป็นศูนย์จะแตกต่างออกไปอย่างแน่นอน ผลที่ตามมาจะเป็นหายนะวิธีง่ายๆ ในการแยกกระแสไฟฟ้า: ใช้ไดรเวอร์ Triac MOC30XX ไมโครวงจรเหล่านี้แตกต่างกัน:
- แรงดันไฟฟ้าการออกแบบ ถ้าสำหรับเครือข่าย 110 โวลต์ก็มี 220
- การมีอยู่ของเครื่องตรวจจับที่เป็นศูนย์
- ปัจจุบันที่เปิดไดรเวอร์
กระแสไฟฟ้าที่ต้องใช้ในการเปิดถือเป็นสิ่งสำคัญหากคุณต้องการขับเคลื่อนสิ่งของหลายชิ้นในเวลาเดียวกัน สำหรับ MOC3051 คือ 15 mA สำหรับ MOC3052 คือ 10 mA ในเวลาเดียวกัน ไมโครคอนโทรลเลอร์ stm สามารถส่งผ่านตัวเองได้สูงถึง 80-120 mA และ avr สูงถึง 200 mA ต้องดูตัวเลขที่แน่นอนในเอกสารข้อมูลที่เกี่ยวข้อง
ภูมิคุ้มกันเสียงรบกวน/ความสามารถในการสลับโหลดแบบเหนี่ยวนำ
อาจมีสัญญาณรบกวนในเครือข่ายไฟฟ้าที่ทำให้ไทรแอกเปิดออกเองหรือสร้างความเสียหาย แหล่งที่มาของการรบกวนอาจเป็น:- โหลดควบคุมโดย triac (ขดลวดมอเตอร์)
- ตัวกรอง (snubber) ซึ่งอยู่ติดกับไทรแอกและออกแบบมาเพื่อปกป้อง
- การรบกวนจากภายนอก (ฟ้าผ่า)
วี- แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ไตรแอคสามารถทำงานได้ แรงดันไฟสูงสุดสูงสุดไม่สูงมากนัก
ฉัน- กระแสสูงสุดที่ไทรแอกสามารถผ่านตัวมันเองได้ กระแสไฟสูงสุดสูงสุดมักจะสูงกว่ามาก
ดีวี/ดีที - ความเร็วสูงสุดการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าคร่อมไทรแอกแบบปิด หากเกินค่านี้ มันจะเปิดขึ้นเอง
ดิไอ/ดีที- อัตราการเปลี่ยนแปลงสูงสุดของกระแสเมื่อเปิดไทรแอค หากเกินค่านี้ก็จะเป็นเช่นนั้น จะเผาไหม้เนื่องจากไม่มีเวลาเปิดเต็มที่
(dV/dt)ค- อัตราการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าสูงสุดในขณะที่ปิดไทรแอก dV/dt น้อยลงอย่างเห็นได้ชัด หากเกิน ไทรแอกจะยังคงนำกระแสไฟฟ้าต่อไป
(dI/dt)ค- อัตราการเปลี่ยนแปลงสูงสุดของกระแส ณ ขณะปิดไทรแอค dI/dt น้อยลงอย่างเห็นได้ชัด หากเกิน ไทรแอกจะยังคงนำกระแสไฟฟ้าต่อไป
รายละเอียดเกี่ยวกับลักษณะของข้อจำกัดเหล่านี้และวิธีการสร้างตัวกรองที่ป้องกันค่าเกินเหล่านี้ได้อธิบายไว้ในหมายเหตุการใช้งาน AN-3008 คุณสามารถเพิ่มได้เพียงว่ามีไทรแอก 3Q ซึ่งค่า dV/dt และ dI/dt สูงกว่าค่าทั่วไปเนื่องจากไม่สามารถทำงานได้ในควอแดรนท์ที่ 4 (ซึ่งโดยปกติไม่จำเป็น)
การเลือกไทรแอก
กระแสไฟสวิตชิ่งสูงสุด
กระแสไฟสวิตชิ่งสูงสุดถูกจำกัดด้วยพารามิเตอร์สองตัว ได้แก่ กระแสสูงสุดที่ไทรแอกสามารถส่งผ่านได้ และปริมาณความร้อนที่คุณสามารถเอาออกไปได้ ด้วยพารามิเตอร์แรกทุกอย่างจะง่ายโดยระบุไว้ในแผ่นข้อมูล แต่ถ้าคุณดูดีๆ ด้วยกระแส 16 แอมแปร์ BTA16-600BW จะปล่อยประมาณ 20 วัตต์ไม่สามารถใส่ฮีตเตอร์ดังกล่าวได้อีกต่อไป กล่องสวิตช์ไม่มีการระบายอากาศกระแสไฟสวิตชิ่งขั้นต่ำ
ไทรแอคยังคงเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าตราบใดที่กระแสไหลผ่าน กระแสไฟขั้นต่ำที่ต้องการระบุไว้ในแผ่นข้อมูลใต้ชื่อกระแสล็อค ดังนั้น ไทรแอกที่มีกำลังแรงเกินไปจะไม่สามารถเปิดหลอดไฟพลังงานต่ำได้ เนื่องจากจะดับลงทันทีที่สัญญาณควบคุมหายไปจาก แต่เนื่องจากเราสร้างสัญญาณนี้อย่างอิสระด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์ จึงสามารถจับสัญญาณควบคุมได้จนเกือบสิ้นสุดครึ่งรอบ ดังนั้นจึงเป็นการขจัดข้อจำกัดของ โหลดขั้นต่ำ- อย่างไรก็ตามหากคุณไม่มีเวลาถอดสัญญาณ ไทรแอกจะไม่ปิดและหลอดไฟจะไม่ดับ หากเลือกค่าคงที่ได้ไม่ดี หลอดไฟที่ทำงานที่ความสว่างน้อยกว่าเต็มจะกะพริบเป็นระยะฉนวนกันความร้อน
ไทรแอกในตัวเรือน TO-220 สามารถหุ้มฉนวนหรือไม่แยกก็ได้ ฉันทำผิดพลาดครั้งแรกและซื้อ BT137 ซึ่งส่งผลให้หม้อน้ำระบายความร้อนได้รับพลังงานซึ่งในกรณีของฉันเป็นสิ่งที่ไม่พึงปรารถนา ไทรแอกที่มีเครื่องหมาย BTA จะแยกได้ ส่วนไทรแอกที่มีเครื่องหมาย BTB จะไม่ถูกแยกออกการป้องกันการโอเวอร์โหลด
อย่าพึ่ง. เบรกเกอร์วงจร- ดูจากสเปคแล้วเมื่อโอเวอร์โหลด 1.4 เท่า ก็ต้องปิดเครื่อง ไม่ก่อนหน้านี้กว่าในหนึ่งชั่วโมง และการเปิดอย่างรวดเร็วจะเกิดขึ้นเมื่อมีการโอเวอร์โหลด 5 ครั้งเท่านั้น (สำหรับเซอร์กิตเบรกเกอร์ประเภท C) ทำเช่นนี้เพื่อไม่ให้เครื่องปิดเมื่อเปิดอุปกรณ์ที่ต้องใช้พลังงานมากกว่าเมื่อเริ่มต้นระบบอย่างมาก งานถาวร- ตัวอย่างของอุปกรณ์ดังกล่าวคือตู้เย็นไทรแอกต้องได้รับการปกป้องด้วยฟิวส์แยกต่างหาก หรือต้องตรวจสอบและปิดกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านเมื่อมีโหลดมากเกินไป ปล่อยให้เย็นลง
ป้องกันการลัดวงจร
เมื่อหลอดไส้ไหม้ จะเกิดประกายไฟที่มีความต้านทานต่ำมากเกิดขึ้น เป็นผลให้วงจรเกิดการลัดวงจรจริง ๆ ซึ่งทำให้ไตรแอคเหนื่อยหน่ายไทรแอกสามารถเผาไหม้ได้เนื่องจากสาเหตุสองประการ:
- เกิน di/dt ไทรแอกไม่มีเวลาเปิดอย่างสมบูรณ์ กระแสไม่ไหลผ่านคริสตัลทั้งหมด พื้นที่ร้อนในท้องถิ่นก่อตัวขึ้นซึ่งทำให้คริสตัลไหม้
- ส่วนเกินของอินทิกรัลจูล I^2t กำหนดปริมาณความร้อนซึ่งการสะสมในคริสตัลจะนำไปสู่การทำลายคริสตัล
อินทิกรัลจูลที่เกินสามารถแก้ไขได้โดยการลดเวลาที่กระแสไหลผ่านไตรแอคหรือโดยการจำกัดกระแส เนื่องจากไทรแอกจะไม่ปิดจนกว่ากระแสจะไหลผ่านศูนย์ หากไม่มีการแนะนำเซอร์กิตเบรกเกอร์เพิ่มเติม จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะทำให้เวลาการไหลของกระแสน้อยกว่าหนึ่งครึ่งรอบ สิ่งต่อไปนี้สามารถใช้เป็นเบรกเกอร์ได้:
- ฟิวส์ที่ออกฤทธิ์เร็ว ฟิวส์ธรรมดาจะไม่ทำงานเนื่องจากไทรแอคจะไหม้ก่อนที่จะทำงาน แต่ฟิวส์ดังกล่าวมีราคาแพงกว่าไทรแอกใหม่
- สวิตช์กก/รีเลย์ ถ้าเจอตัวที่ทนกระแสสูงระยะสั้นได้
ความต้านทานนี้สามารถได้ประโยชน์เพิ่มเติม: โดยการวัดแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมความต้านทานนี้ คุณจะสามารถทราบกระแสที่ไหลผ่านไทรแอกได้ ค่าผลลัพธ์สามารถใช้เพื่อกำหนดการลัดวงจรหรือโอเวอร์โหลดและปิดไตรแอค
บทสรุป
ฉันไม่เรียกร้องความถูกต้องสมบูรณ์ของทุกสิ่งที่เขียน บทความนี้เขียนขึ้นเพื่อรวบรวมความรู้ที่ฉันได้อ่านบนอินเทอร์เน็ต และเพื่อตรวจสอบว่าฉันลืมอะไรไปหรือเปล่า โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ฉันยังไม่ได้ทดสอบส่วนที่เกี่ยวข้องกับการป้องกันโอเวอร์โหลดในทางปฏิบัติ หากฉันผิดที่ไหนสักแห่ง ฉันสนใจที่จะทราบเกี่ยวกับข้อผิดพลาดไม่มีไดอะแกรมเดียวในบทความ: ผู้ที่คุ้นเคยกับหัวข้อนี้รู้ดีอยู่แล้ว แต่ผู้เริ่มต้นจะต้องดูเอกสารข้อมูลสำหรับ MOC3052 หรือ AN-3008 และบางทีในเวลาเดียวกันเขาก็จะได้เรียนรู้บางสิ่งบางอย่าง มิฉะนั้นและจะไม่ดำเนินการตามโครงการสำเร็จรูปอย่างไร้เหตุผล
บางครั้งคุณก็จำเป็นต้อง สัญญาณอ่อนจากไมโครคอนโทรลเลอร์ให้เปิดโหลดอันทรงพลัง เช่น โคมไฟในห้อง ปัญหานี้เกี่ยวข้องกับนักพัฒนาเป็นพิเศษ บ้านอัจฉริยะ - สิ่งแรกที่เข้ามาในใจก็คือ รีเลย์- แต่อย่าเพิ่งรีบเร่ง มีวิธีที่ดีกว่า :)
ที่จริงแล้วรีเลย์นั้นยุ่งเหยิงไปหมด ประการแรกมีราคาแพงและประการที่สองในการจ่ายไฟให้กับขดลวดรีเลย์คุณต้องมีทรานซิสเตอร์ขยายสัญญาณเนื่องจากขาที่อ่อนแอของไมโครคอนโทรลเลอร์ไม่สามารถทำสิ่งนี้ได้ ประการที่สามรีเลย์ใด ๆ นั้นมีการออกแบบที่ใหญ่โตมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากเป็นรีเลย์กำลังที่ออกแบบมาสำหรับกระแสไฟฟ้าสูง
ถ้า เรากำลังพูดถึงเกี่ยวกับกระแส AC จะดีกว่าที่จะใช้ ไทรแอกหรือ ไทริสเตอร์- มันคืออะไร? และตอนนี้ฉันจะบอกคุณ
ถ้าอยู่ที่นิ้วล่ะก็. ไทริสเตอร์คล้ายกับ ไดโอดแม้แต่การกำหนดก็คล้ายกัน ช่วยให้กระแสไหลไปในทิศทางเดียวและไม่อนุญาตให้ไหลไปอีกด้านหนึ่ง แต่มันมีคุณสมบัติหนึ่งที่ทำให้แตกต่างจากไดโอดโดยพื้นฐาน - อินพุตควบคุม.
หากไม่ได้ใช้อินพุตควบคุม เปิดปัจจุบัน, ที่ ไทริสเตอร์จะไม่ผ่านกระแสแม้ในทิศทางไปข้างหน้า แต่ทันทีที่คุณกระตุ้นแม้แต่ช่วงสั้นๆ แรงกระตุ้นจะเปิดขึ้นทันทีและยังคงเปิดอยู่ตราบเท่าที่มีแรงดันไฟฟ้าโดยตรง ถ้า ถอดแรงดันไฟฟ้าหรือเปลี่ยนขั้วไทริสเตอร์จะปิด- ขั้วของแรงดันไฟฟ้าควบคุมควรตรงกับขั้วของแรงดันแอโนด
ถ้า เชื่อมต่อขนานกันหันหลังชนกัน ไทริสเตอร์สองตัวจากนั้นมันจะได้ผล ไตรแอก- สิ่งที่ยอดเยี่ยมสำหรับการสลับโหลด AC
คลื่นครึ่งคลื่นบวกของคลื่นไซน์ซอยด์จะผ่านไป ส่วนคลื่นครึ่งคลื่นลบอีกคลื่นหนึ่งจะผ่านไป ยิ่งไปกว่านั้นพวกมันจะผ่านไปได้ก็ต่อเมื่อมีสัญญาณควบคุมเท่านั้น หากสัญญาณควบคุมถูกลบออก ในช่วงถัดไปไทริสเตอร์ทั้งสองจะปิดตัวลงและวงจรจะขาด ความงามและนั่นมัน ดังนั้นจึงควรใช้ควบคุมภาระในครัวเรือน
แต่มีความละเอียดอ่อนอย่างหนึ่งที่นี่ - เรากำลังเปลี่ยนวงจรไฟฟ้าแรงสูง 220 โวลต์ และเรามีผู้ควบคุม แรงดันไฟฟ้าต่ำ, ทำงานด้วยไฟห้าโวลต์ ดังนั้นเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้เกินความจำเป็นจึงจำเป็นต้องดำเนินการ ผลลัพธ์ที่เป็นไปได้- นั่นคือตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีเส้นตรงระหว่างชิ้นส่วนไฟฟ้าแรงสูงและแรงดันต่ำ การเชื่อมต่อไฟฟ้า- ตัวอย่างเช่นทำ การแยกแสง- มีชุดประกอบพิเศษสำหรับสิ่งนี้ - ออปโตไดรเวอร์ triac มค3041- สิ่งมหัศจรรย์!
ดูแผนภาพการเชื่อมต่อ - เพียงไม่กี่ส่วนเพิ่มเติม คุณก็จะมีพลังและส่วนควบคุมแยกออกจากกัน สิ่งสำคัญคือแรงดันไฟฟ้าที่ตัวเก็บประจุได้รับการออกแบบนั้นสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าในเต้าเสียบหนึ่งเท่าครึ่งถึงสองเท่า
คุณไม่ต้องกังวลเรื่องการรบกวนพลังงานเมื่อคุณเปิดและปิด Triac ในออปโตไดรเวอร์นั้น สัญญาณจะถูกส่งโดย LED ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถให้แสงสว่างจากพินไมโครคอนโทรลเลอร์ได้อย่างปลอดภัยโดยไม่ต้องทำอะไรเพิ่มเติม โดยทั่วไปเป็นไปได้โดยไม่ต้องแยกส่วนและใช้งานได้เช่นกันแต่ก็ถือว่าฟอร์มดีสร้างผลลัพธ์ที่เป็นไปได้เสมอ
