Triac Phase Control utilizzando PWM Time Proportional

Un controllo di fase triac utilizzando un circuito PWM può essere utile solo se implementato utilizzando un formato proporzionale al tempo, altrimenti la risposta potrebbe essere casuale e inefficiente.

In alcuni dei miei articoli precedenti come indicato di seguito:

Circuito regolatore ventola semplice telecomandato

Regolatore della ventola a pulsante con circuito di visualizzazione

Circuito dimmer per lampadine a LED

Ho discusso sull'utilizzo del PWM per avviare un circuito di controllo di fase triac, tuttavia poiché i progetti non includevano una tecnologia proporzionale al tempo, la risposta di questi circuiti potrebbe essere irregolare e inefficiente.

In questo articolo impariamo come correggere lo stesso usando la teoria proporzionale al tempo in modo che l'esecuzione avvenga in modo ben calcolato e in modo molto efficiente.

Che cos'è il controllo di fase proporzionale al tempo utilizzando triac o tiristori?

È un sistema in cui il triac viene attivato con lunghezze calcolate di impulsi PWM che consentono al triac di condurre in modo intermittente per lunghezze specifiche della frequenza di rete 50/60 Hz, come determinato dalle posizioni degli impulsi PWM e dai periodi di tempo.

Il periodo di conduzione medio del triac determina successivamente l'uscita media per la quale il carico può essere alimentato o controllato e che esegue il controllo del carico richiesto.

Ad esempio, poiché sappiamo che la fase di rete è composta da 50 cicli al secondo, quindi se il triac viene attivato per condurre in modo intermittente per 25 volte con una frequenza di 1 ciclo ON e 1 ciclo OFF periodi, allora ci si potrebbe aspettare che il carico essere controllato con il 50% di potenza. Allo stesso modo, altri proporzionali di tempo ON OFF potrebbero essere implementati per generare quantità corrispondenti di input di potenza superiori o inferiori al carico.

Il controllo di fase proporzionale al tempo è implementato utilizzando due modalità, modalità sincrona e modalità asincrona, in cui la modalità sincrona si riferisce all'accensione del triac solo ai passaggi per lo zero, mentre nella modalità asincrona il triac non è specificamente commutato ai passaggi per lo zero, piuttosto istantaneo in qualsiasi posizione casuale, nei rispettivi cicli di fase.

Nella modalità asincrona, il processo può indurre livelli significativi di RF, mentre questa può essere notevolmente ridotta o assente nella modalità sincrona a causa della commutazione zero crossing del triac.

In altre parole, se il triac non è specificamente attivato ai passaggi per lo zero, piuttosto a qualsiasi valore di picco casuale, questo può dare origine a rumore RF nell'atmosfera, quindi si consiglia sempre di utilizzare un commutazione zero crossing in modo da eliminare il rumore RF durante le operazioni triac.

Come funziona

La figura seguente mostra come eseguire un controllo di fase proporzionale al tempo utilizzando PWM temporizzati:

1) La prima forma d'onda nella figura sopra mostra un normale segnale di fase AC a 50Hz costituito da un picco sinusoidale crescente e decrescente da 330 V impulsi positivi e negativi, rispetto alla linea dello zero centrale. Questa linea di zero centrale è definita come la linea di zero crossing per i segnali di fase CA.

Ci si può aspettare che il triac conduca il segnale mostrato continuamente se il suo trigger DC di gate è continuo senza interruzioni.

2) La seconda figura mostra come un triac possa essere forzato a condurre solo durante semicicli positivi in ​​risposta ai suoi trigger di gate (PWM mostrato in rosso) ad ogni passaggio per lo zero positivo alternato dei cicli di fase. Ciò si traduce in un controllo di fase del 50% .

3) La terza figura mostra una risposta identica in cui gli impulsi sono temporizzati per produrre alternativamente ad ogni passaggio per lo zero negativo della fase AC, il che si traduce anche in un controllo di fase del 50% per il triac e il carico.

Tuttavia la produzione di tali PWM temporizzati in diversi nodi di zero crossing calcolati può essere difficile e complesso, quindi un approccio facile per acquisire qualsiasi proporzione desiderata di controllo di fase consiste nell'impiegare treni di impulsi temporizzati come mostrato nella 4a figura sopra.

4) In questa figura si possono vedere burst di 4 PWM dopo ogni ciclo di fase alternato che si traduce in una riduzione di circa il 30% nel funzionamento del triac e lo stesso per il carico collegato.

Può essere interessante notare che qui i 3 nos centrali di impulsi sono impulsi inutili o inefficaci perché dopo il primo impulso il triac viene bloccato e quindi i 3 impulsi medi non hanno effetto sul triac, e il triac continua a condurre fino allo zero successivo attraversando dove viene attivato dal successivo 5 ° (ultimo) impulso che abilita il triac ad agganciarsi per il successivo ciclo negativo. Dopodiché non appena viene raggiunto il successivo zero crossing, l'assenza di qualsiasi ulteriore PWM inibisce la conduzione del triac e viene interrotto, fino al successivo impulso al successivo zero crossing che ripete semplicemente il processo per il triac e le sue operazioni di controllo di fase .

In questo modo possono essere generati altri treni di impulsi PWM proporzionali al tempo per il gate triac in modo da poter implementare diverse misure di controllo di fase a piacere.

In uno dei nostri prossimi articoli impareremo a conoscere un circuito pratico per ottenere il controllo di fase triac sopra discusso utilizzando il circuito PWM proporzionale al tempo