Ступенчатый регулятор мощности (К04КП024)

Большинство выбирают фазовые на симисторах и тринисторах как промышленного изготовления, так и самодельные. Управляются они с помощью переменного резистора. Иногда встречаются конструкции с сенсорным управлением или управлением с помощью двух кнопок по принципу «больше - меньше». Каждый из способов имеет свои достоинства, но часто возникает необходимость иметь устройство с фиксированными настройками, в котором выбор мощности производится кратковременным нажатием соответствующей кнопки. Для управления нагрузкой до 300 Вт предлагается изготовить регулятор с цифровой индикацией выбранного режима работы, который может быть особенно удобен для питания паяльников на 220 В.

Рис. 2.20

Наиболее просто такой регулятор можно реализовать с применением микросхемы К04КП024, представляющей собой восьмиразрядный электронный коммутатор со встроенным многостабильным триггером. Микросхема ранее применялась в устройствах выбора программ отечественных телевизоров ЗУСЦТ, 4УСЦТ и радиоприемниках с электронным переключением диапазонов. В настоящее время она почти всегда имеется в каталогах магазинов радиотоваров и ее приобретение не вызывет серьезных трудностей. Узкая специализация этой микросхемы не означает, что ее нельзя успешно использовать в конструкциях другого рода.

Устройство, выполненное с применением этой микросхемы (рис. 2.20 и 2.21), может быть альтернативой аналогичным конструкциям на микроконтроллерах.

Рис. 2.21

Работает оно следующим образом. При включении питания напряжение на конденсаторе фильтра СЗ растет относительно медленно и встроенная в микросхему DD1 система приоритетного включения первой программы не работает. Компенсирует этот недостаток цепь С2 R1, в результате на выв. 12 микросхемы появляется напряжение низкого уровня. Аналоговый ключ А1 с двумя выходами (рис. 2.21) переводится в активное состояние низким уровнем на входе 1. Транзисторы VT1, VT2 ключа открываются, загорается цифра 1 индикатора HL1, конденсатор С4 циклически заряжается через резистор R2. Чем меньше сопротивление подключенного резистора (R2-R9), тем большая мощность будет подаваться на нагрузку. При кратковременном нажатии любой из кнопок SB1-SB8 активизируется соответствующий выход Y1-Y8 микросхемы, что приводит к открыванию транзисторного ключа и зажиганию одной из цифр индикатора HL1, обозначающего номер выбранного канала.

На транзисторах VT1, VT2 (см. рис. 2.20) реализован аналог однопереходного транзистора, предназначенный для формирования коротких импульсов, необходимых для включения тринистора VS1 КУ221Б. Применение на его месте быстродействующего тринистора позволяет использовать более короткие управляющие импульсы, получить стабильную работу регулятора на краях диапазона, соответствующих минимальной и максимальной мощностям, и значительно снизить чувствительность устройства к импульсным сетевым помехам, так как тринисторы серии КУ221 допускают высокую скорость нарастания напряжения в закрытом состоянии. К сожалению, эти тринисторы допускают обратное напряжение анод-катод только до 50 В, что вынуждает вместо встречно-параллельного включения двух тринисторов использовать мощный диодный мост VD3, но это можно считать лишь незначительным недостатком, так как приобретение хороших выпрямительных мостов в настоящее время не представляет трудностей.

Цепь C5R17 снижает уровень помех, возникающих при работе устройства или воздействующих на регулятор со стороны сети.

Постоянные резисторы можно использовать любого типа соответствующей мощности, переменный RIO-РПІ-бЗМ, СПЗ-19а, СПЗ-226 или другой. Оксидные конденсаторы - К50-35, К53-19. Конденсатор С5 - К73-16, К73-17. Диод VD1 заменяют любым маломощным серий КД512, КД521, КД208, а также 1 N4148,1 N4001 -1 N4007. Стабилитрон VD2 - КС212Ж, КС508А, КС207В, диодный мост BR310 на 3 А и 1000 В можно заменить любым аналогичным, например, BR36, КВРС106, КВРС110.

Транзистор КТ503А заменяется на любой из серий КТ503, КТ645, КТ3117 SS8050, SS9013; КТ502А заменяется любым из КТ502, КТ685, SS8550, SS9012, 2SA708. На месте высоковольтных транзисторов КТ940В можно установить любые из серии КТ940, КТ969, КТ605, MPSA42, MPSA43, 2SC2330; КТ3107А заменяется любыми из КТ3107, КТ209, SS9015, 2N3905, 2N3906.

Тринистор можно взять любой из серии КУ221, предпочтительнее с индексами А, Б, В. Подойдет и исправный экземпляр такого трини-стора, который по каким-то причинам отказался работать в блоке строчной развертки телевизора УПИМЦТ-61 [59]. Можно использовать и дешевые тринисторы общего применения, например, MCR106-8, КУ202Н, но тогда для получения устойчивой работы может потребоваться увеличение емкости конденсатора С4, что повлечет за собой уменьшение сопротивлений резисторов R2-R9 [58].

Вакуумный цифровой газоразрядный индикатор можно применить практически любой - ИН-17, Z573M или аналогичный. При невозможности приобрести такой индикатор его можно заменить на 8 светодиодов или шкальный светодиодный индикатор, например, две сборки АЛС362В, ИПТ06А-4Л. Кнопки SB1 - SB8 лучше взять импортные малогабаритные, например, TD-06XEX SMD, TD-06XBX SMD. Для любителей ретро можно порекомендовать блок из восьми кнопок П2К, ПКН.

Тринистор и диодный мост устанавливают на теплоотводы размерами 60x30 мм из черненого листового алюминия толщиной 3 мм. Желательно использовать теплопроводную пасту КПТ-8, Ал-Сил-3, ЕѵегсооІ-350 или MPU-3.7. При разводке платы и монтаже резисторов R14, R15 необходимо исключить активный подогрев других элементов конструкции.

Правильно собранное устройство не требует налаживания. Необходимо лишь установить резистором R10 минимальную мощность, подаваемую на нагрузку при активизации ключа А1.

Если последовательно с резистором R9 включить переменный резистор сопротивлением 100...150 кОм, можно реализовать плавное управление мощностью, при котором будет активизирован ключ А8. После такой модернизации устройство будет иметь семь значений мощности, установленных фиксировано, и одно с плавной регулировкой. Принудительная установка регулятора на минимальную мощность после включения питания позволяет продлить ресурс подключенных к нему ламп накаливания или избежать неприятностей в случае, если во время работы устройства возникали перебои с электроснабжением.

Рис. 2.22

Можно ввести звуковую сигнализацию нажатия на любую из управляющих кнопок, как показано на рис. 2.22. Здесь BF1 - пьезоэлектрический излучатель звука со встроенным генератором. Выв. 21 микросхемы в типовой схеме включения предназначен для отключения системы АПЧГ на время нажатия и удержания одной из кнопок клавиатуры. Подключенный к этому выводу звуковой сигнализатор работает до тех пор, пока не будут отпущены все кнопки.

Провода, идущие от клавиатуры, должны быть минимальной длины. Если потребуется линия связи длиной более 30 см, можно использовать плоский 17-проводный шлейф, в котором каждый второй проводник соединен с проводом питания (с плюсовым выводом конденсатора СЗ). При монтаже микросхемы К04КП024 следует учитывать, что она чувствительна к повреждению статическим электричеством, поэтому для нее желательно использовать панельку.

При эксплуатации готового устройства нужно иметь в виду, что нагрузка питается выпрямленным сетевым напряжением, поэтому оно подходит только для управления лампами накаливания, электронагревательными приборами и коллекторными электродвигателями. Обойти эту проблему достаточно просто, если вместо тринистора использовать оптосимистор, включив его светодиод в разрыв цепи резистора R13 и общего провода. При применении соответствующего оптосимистора суммарная максимальная мощность подключаемых нагрузок может быть значительно увеличена.

При наладке и эксплуатации готового изделия следует учитывать, что оно имеет гальваническую связь с напряжением осветительной сети, поэтому прикосновение к его элементам может привести к поражению электрическим током или к повреждению микросхемы.

Литература: А. П. Кашкаров, А. Л. Бутов - Радиолюбителям схемы, Москва 2008