Симисторный стабилизатор напряжения

Типовой однофазный симисторный стабилизатор напряжения относится к особой группе устройств, предназначенных для эффективной коррекции сетевого напряжения 220 Вольт (50 Герц). Особенностью его конструкции является использование современных комплектующих изделий, обеспечивающих заданные параметры стабилизации и высокую степень защищённости подключаемой аппаратуры. С общим видом такого устройства можно ознакомиться на приведённом ниже рисунке.

Общий вид стабилизатора

Поскольку в схемах этих агрегатов не применяются релейные элементы и механические узлы, скорость коммутации регулируемых напряжений существенно возрастает, а работа самого прибора не сопровождается характерными для других моделей шумами и потрескиваниями.

Принципиальна схема (конструктивные особенности)

К конструктивным особенностям современных стабилизирующих устройств, построенных на основе управляемых полупроводниковых изделий, следует отнести:

• В качестве регулировочного элемента в их схеме используются быстродействующие электронные ключи (симисторы);
• Электрическая часть изделия включает в свой состав автотрансформатор с двумя соединёнными последовательно обмотками, намотанными из медного провода;
• Функцию управляющего устройства в таком стабилизаторе выполняет электронный контроллер или заменяющая его схема, собранная на дискретных полупроводниковых элементах.

В упрощённом виде принципиальная схема стабилизатора на симисторах выглядит так, как это изображено на приведённом ниже рисунке.

Принципиальная схема стабилизатора (упрощённая)

Из неё видно, что корректирующий эффект достигается упорядоченным включением четырёх симисторных ключей, на управляющие электроды которых сигнал поступает непосредственно с контроллера.

Благодаря такому включению, процесс стабилизации входного напряжения возможен в обе стороны (как при понижении его значения, так и при превышении номинальной величины).

Достоинства и недостатки

Современные стабилизаторы на симисторных элементах отличаются от релейных и электромеханических моделей рядом преимуществ, основными из которых являются:

• Высокое быстродействие (не хуже 10-20 мс);
• Экономичность (малое потребление тока);
• Прекрасные технические показатели по диапазону регулирования выходного напряжения (145-275 Вольт);
• Высокая точность выставления рабочего уровня потенциала – 1,0-2,5 %;
• Возможность нивелирования разброса параметров отдельных деталей за счёт дискретности процесса управления;
• Долговечность конструкции и простота схемы устройства.

К этому следует добавить помехозащищённость всего управляющего узла, которая достигается за счёт использования цифрового метода обработки информации.

Внешний вид панели управления

Помимо этого, такое устройство отличается повышенной функциональностью и гарантированной надёжностью.

К числу лёгко устранимых недостатков приборов управления симисторного типа следует отнести:

• Определённые трудности, возникающие при сборке и настройке достаточно сложной электронной схемы стабилизации;
• Сравнительно большие затраты на приобретение электронных комплектующих элементов;
• Влияние работы мощных управляющих ключей на функционирование другого оборудования, подключённого к данной сети (ламп освещения, например).

Последний недостаток легко устраняется методом включения в линию, ответственную за освещение объекта, специального сетевого фильтра.

Сборка симисторного стабилизатора 220 Вольт

Схема

Для самостоятельного изготовления бытового устройства стабилизации потребуются определённые навыки в понимании электронных схем и умение обращаться с паяльником. При исследовании схемы, в первую очередь, нужно обратить внимание на то, что это устройство работает подобно релейному агрегату, с той лишь разницей, что в этом случае коммутирующие реле заменены симисторами.

На их управляющие электроды напряжение коммутации поступает прямо с управляющего узла, способного анализировать качество напряжения на входе и выдавать соответствующий сигнал (смотрите рисунок ниже).

Схема самодельного стабилизатора

Комплектующие и узлы

Для получения эффективно функционирующего устройства в состав будущего агрегата должны входить следующие узлы:

• Входной фильтрующий модуль, защищающий питающую сеть от сильных всплесков коммутируемого токового сигнала;
• Выпрямительный узел, ответственный за формирование опорного входного напряжения;
• Компаратор на дифференциальном усилителе, совмещённый с анализатором входного сигнала;
• Несколько каскадов усилительных и формирующих цепочек;
• Дроссели с индуктивностью, достаточной для фильтрации сигналов во входной и выходной цепи.

Помимо этого, для сборки устройства коммутации и стабилизации потребуются следующие детали и инструмент:

• Автоматический трансформатор от старого регулятора;
• Клавишные выключатели и индикаторные светодиоды;
• Радиаторы для монтажа симисторов;
• Паяльник со всем необходимым набором расходных материалов (припой, флюс и канифоль).

Для качественной и быстрой сборки будущего устройства также потребуются пинцет, бокорезы, пассатижи и набор отвёрток.

Сборка и настройка

Для сборки всех узлов и комплектующих деталей используется стандартная печатная плата из стеклотекстолита размером 9,0х11,5 миллиметров. Для самостоятельного обустройства трансформаторного узла можно воспользоваться магнитопроводом подходящего сечения, снятым со старого телевизора или другого электронного устройства.

На этом основании крепится каркас из гетинакса, на который затем наматываются две катушки по 520 и одна – из 8660 витков провода ПЭВ-2. На завершающей стадии сборки печатной платы в неё запаиваются светодиоды, индицирующие режимы работы различных узлов устройства. После этого к ней подпаиваются провода от клавишного выключателя и регулятора напряжения, обеспечивающие включение прибора и выбор оптимального режима его работы.

Настройка прибора сводится к выставлению заданного потенциала на компараторе, обеспечивающего оптимальный уровень управляющего сигнала и эффективность работы симисторных ключей.

Подводя итог описанию особенностей симисторных стабилизаторов напряжения, отметим, что приборы этого класса широко применяются не только в бытовых условиях и домашних лабораториях. Они пользуются достаточно высоким спросом в профессиональных кругах, где нередко используются при испытаниях высокоточного оборудования.

Видео