PWM-kontrollerad fläktregulatorkrets

I den här artikeln tittar vi på en enkel 220V PWM-styrd fläkt- eller ljusregulatorkrets som inte kräver en mikrokontroller eller dyra triac-drivrutiner för de avsedda operationerna.

Kapacitiv fashackning

Alla vanliga typer av fläktregulatorer och dimmer som förlitar sig på kapacitiv fashackningsteknik har en nackdel gemensamt, dessa genererar mycket RF-brus och kräver skrymmande induktorer för att styra dem delvis.

Dessutom saknar omkopplingen eller fashackningen med vanlig kondensator diac-teknik noggrannhet och skärpa.

Den föreslagna el-transformatorfria PWM-styrda fläktreglerkretsen designad av mig är fri från alla sådana möjliga problem som normalt åtföljs av traditionella fläkt- eller ljusdimmer eftersom den använder en avancerad CMOS IC-baserad krets och ett exakt nollkorsningsdetektorsteg.

Inga MCU används

Det bästa med denna krets är att den inte kräver mikrokontroller och programmering, och att en triac-drivrutin har eliminerats vilket gör kretsen extremt lätt att bygga även för de nya hobbyisterna.

Låt oss lära oss konfigurationen i detalj, vilket är ganska för enkelt:

Med hänvisning till kretsen är IC1, som är ett 4060-timerchip, konfigurerat att producera en fördröjd positiv puls för triacen varje gång fasen passerar nollinjen för sin fasvinkel.

Hela kretsen drivs från en vanlig kapacitiv strömförsörjning med C1, D5, Z1 och C3.

IC1 är konfigurerad i sin standardform för att generera en fördröjd omkopplare PÅ eller hög varje gång dess pin12 går igenom en återställningsåtgärd.

Zero Crossing Switching för Triac

Dämpningsverkan eller fasstyrningsåtgärden uppnås genom att triacen genomförs efter en förutbestämd fördröjning varje gång en nollkorsning detekteras.

Om denna fördröjning är kort betyder det att triacen får möjlighet att leda under längre tid för fasvinklarna, vilket får den anslutna fläkten att snurra snabbare eller ljuset lyser ljusare.

När denna fördröjning ökas tvingas triacen att leda under proportionellt kortare varaktigheter över fasvinklarna vilket ger en proportionell minskning över hastigheten eller ljusstyrkan hos den anslutna fläkten respektive ljuset.

Nollkorsningen fungerar helt enkelt genom att använda en vanlig optokopplare, vilket kan ses i det givna diagrammet.

Bryggan D1 --- D4 omvandlar den alternerande fasvinkeln till ekvivalenta 100 Hz positiva pulser.

LEd och transistorn inuti optokopplaren svarar på dessa positiva 100Hz-pulser och förblir PÅ bara så länge som pulserna är 0,8V över nollmärket och stängs av direkt när pulserna når nollövergångspunkten.

Medan optotransistorn befinner sig i den ledande fasen hålls IC-stift 12 på marknivå, vilket medger en fördröjning eller en förutbestämd negativ startpuls för triac-grinden.

Men vid nollgenomgångsnivåerna stängs opto av och återställer IC-stiftet 12 så att IC-stiftet 3 startar om en ny eller en ny fördröjning för triacen att svara för den specifika fasvinkeln.

PWM-faskontroll

Längden eller pulsbredden för denna fördröjningspuls kan varieras genom att på lämpligt sätt justera VR1 som också blir varvtalsreglage för den diskuterade PWM-styrda fläktregleringskretsen.

VR1 och C2 måste väljas så att den maximala fördröjningen som produceras av dessa inte bör överstiga 1/100 = 0,01 sekundens timing för att säkerställa en linjär inkrementering av 0 till full kalibrering över den givna kontrollratten.

Ovanstående kan implementeras med något försöksfel eller genom att använda standardformeln för IC 4060.

För ovanstående kan du också experimentera med andra utgångar från IC.

Kretsschema

Dellista

R1, R5 = 1 M
R2, R3, R4 R6 = 10K
VR1, C2 = SE TEXT
OPTO = 4N35 ELLER NÅGON STANDARD
C1 = 0.22uF / 400v
C3 = 100uF / 25V
D1 --- D5 = 1N4007
Z1 = 12V
IC1 = 4060
TRIAC = BT136

Waveform Simulation

Bilden för fördröjningsvågform nedan visar hur fasen för fläkten kan fördröjas vid varje nollkorsning för de olika inställningarna för VR1 och C2.

Smart PWM-fläktregulator med IC 555

Nästan alla ljus / fläktregulatorer använder en kiselstyrd likriktare (triac eller SCR).

Dessa anordningar är omkopplade med en förutbestämd fasvinkel som därefter förblir i ledningsläge tills följande nollkorsning av elnätets cykel.

Denna process ser lätt ut, men samtidigt ger den svårigheter när man kontrollerar mindre belastningar eller vilka som är induktiv i naturen orsakar hysteres och flimmer.

Orsaken till dessa problem beror på sanningen att på grund av mindre belastningseffekt är strömmen som levereras till enheterna otillräcklig för att upprätthålla deras ledning.

Därför implementeras inte ett område med kontrollkarakteristiken noggrant. Resultatet försämras ytterligare för belastningarna som är induktiva.

Hur kretsen fungerar

Den föreslagna AC 220V PWM-regulatorkretsen som använder IC 555 ger dig en enkel lösning genom att förse triacen med en konstant grindström för att säkerställa att belastningar så nominellt som 1 watt också regleras smidigt.

För att ha kretsen så kompakt och rak som möjligt kan vi använda den populära timern IC 555.

Utgången från IC 555, som typiskt kan utlösas högt, aktiveras lågt genom en negativ potentialingång.

Denna negativa tillförsel görs tillgänglig från scenen som omfattar C1-R3, likriktare D1-D2, tillsammans med stabilisatorsektionen D3-C2. BJTs T1 till T3 levererar en initialiseringspuls på triggeringångsstiftet # 2 på 555 för var och en av nollkorsningarna för elnätets ingång.

Under en PWM-period, som bestäms av justeringen av P1 och P2, är utgången från IC 555 vanligtvis hög och vi har därför praktiskt taget noll spänningsskillnad över stiften 3 och stift 8, dvs triacen förblir avstängd.

Så snart det inställda intervallet har förflutit blir stift 3 lågt och triac aktiveras.

Under resten av halva växelströmscykeln fortsätter en grindström att gå, vilket gör att triacen kan fortsätta att leda.

Den lägsta punkten där, låt oss säga, en glödlampa inte bara behöver tändas, bestäms genom att noggrant justera potten P1. Filter R7 C5 L1 levererar nödvändig frikoppling för triac.

Som en sista punkt, kom ihåg att den absoluta maximala effekten som kan styras av denna IC 555-baserade smarta regulatoromkopplare inte får överstiga 600 watt.