Điều khiển pha Triac sử dụng Tỷ lệ thời gian PWM

Điều khiển pha triac sử dụng mạch PWM chỉ có thể hữu ích nếu nó được triển khai bằng cách sử dụng định dạng tỷ lệ thời gian, nếu không phản hồi có thể lộn xộn và không hiệu quả.

Trong một số bài viết trước đây của tôi như được đưa ra bên dưới:

Mạch điều chỉnh quạt điều khiển từ xa đơn giản

Bộ điều chỉnh quạt bằng nút nhấn với mạch hiển thị

Mạch điều chỉnh độ sáng cho bóng đèn LED

Tôi đã thảo luận về việc sử dụng PWM để khởi tạo mạch điều khiển pha triac, tuy nhiên vì thiết kế không bao gồm công nghệ tỷ lệ thời gian nên phản ứng từ các mạch này có thể thất thường và không hiệu quả.

Trong bài viết này, chúng ta tìm hiểu cách sửa lỗi tương tự bằng cách sử dụng lý thuyết tỷ lệ thời gian để việc thực thi được thực hiện thông qua một cách tính toán tốt và hiệu quả hơn nhiều.

Điều khiển pha theo tỷ lệ thời gian sử dụng Triac hoặc Thyristor là gì?

Nó là một hệ thống trong đó triac được kích hoạt với độ dài tính toán của xung PWM cho phép triac dẫn không liên tục đối với độ dài cụ thể của tần số nguồn điện 50/60 Hz, được xác định bởi vị trí xung PWM và khoảng thời gian.

Sau đó, khoảng thời gian dẫn trung bình của triac xác định đầu ra trung bình mà tải có thể được cấp nguồn hoặc điều khiển và thực hiện điều khiển tải cần thiết.

Ví dụ: như chúng ta biết rằng pha nguồn bao gồm 50 chu kỳ mỗi giây, do đó nếu triac được kích hoạt để dẫn không liên tục trong 25 lần với tốc độ 1 chu kỳ BẬT và 1 chu kỳ TẮT, thì tải có thể được mong đợi được kiểm soát với 50% công suất. Tương tự, các tỷ lệ thời gian BẬT TẮT khác có thể được thực hiện để tạo ra lượng đầu vào công suất cao hơn hoặc thấp hơn tương ứng cho tải.

Điều khiển pha tỷ lệ thời gian được thực hiện bằng cách sử dụng hai chế độ, chế độ đồng bộ và chế độ không đồng bộ, trong đó chế độ đồng bộ đề cập đến việc chuyển đổi BẬT của triac chỉ ở các điểm giao cắt bằng không, trong khi ở chế độ không đồng bộ, triac không được chuyển đổi cụ thể ở các điểm giao cắt bằng không, thay vì tức thời tại bất kỳ vị trí ngẫu nhiên nào, trên các chu kỳ pha tương ứng.

Trong chế độ không đồng bộ, quá trình này có thể tạo ra một mức RF đáng kể, trong khi điều này có thể giảm đáng kể hoặc không có trong chế độ đồng bộ do chuyển mạch không của triac.

Nói cách khác, nếu triac không được BẬT cụ thể ở các điểm giao nhau bằng không, thay vì ở bất kỳ giá trị đỉnh ngẫu nhiên nào thì điều này có thể làm phát sinh nhiễu RF trong khí quyển, do đó, nên sử dụng chuyển mạch bằng không để có thể loại bỏ nhiễu RF trong các hoạt động triac.

Làm thế nào nó hoạt động

Hình minh họa sau đây cho thấy cách điều khiển pha tỷ lệ thời gian có thể được thực hiện bằng cách sử dụng PWM định thời:

1) Dạng sóng đầu tiên trong hình trên cho thấy tín hiệu pha xoay chiều 50Hz bình thường bao gồm một hình sin tăng và giảm đỉnh 330V dương và xung âm, đối với đường 0 trung tâm. Đường 0 trung tâm này được gọi là đường giao nhau 0 cho các tín hiệu pha AC.

Triac có thể được mong đợi dẫn tín hiệu được hiển thị liên tục nếu bộ kích hoạt cổng DC của nó liên tục mà không có ngắt.

2) Hình thứ hai cho thấy cách một triac có thể bị buộc chỉ dẫn điện trong các nửa chu kỳ dương để phản ứng với các bộ kích hoạt cổng của nó (PWM được hiển thị bằng màu đỏ) tại mọi điểm giao nhau không dương của các chu kỳ pha. Điều này dẫn đến điều khiển pha 50% .

3) Hình thứ ba cho thấy một phản ứng giống hệt nhau, trong đó các xung được tính thời gian để tạo ra luân phiên tại mọi điểm giao nhau không âm của pha AC, điều này cũng dẫn đến điều khiển pha 50% cho triac và tải.

Tuy nhiên, việc tạo ra các PWM định thời như vậy tại các nút giao nhau bằng 0 được tính toán khác nhau có thể khó và phức tạp, do đó, một cách tiếp cận dễ dàng để đạt được bất kỳ tỷ lệ điều khiển pha mong muốn nào là sử dụng các tàu xung định thời như thể hiện trong hình 4 chu vi ở trên.

4) Trong hình này có thể thấy các vụ nổ của 4 PWM sau mỗi chu kỳ pha thay thế, dẫn đến giảm khoảng 30% hoạt động của triac và tương tự đối với tải được kết nối.

Có thể thú vị khi nhận thấy rằng ở đây 3nos xung giữa là xung vô ích hoặc không hiệu quả vì sau xung đầu tiên, triac được chốt và do đó 3 xung ở giữa không có ảnh hưởng đến triac, và triac tiếp tục dẫn cho đến 0 tiếp theo. băng qua nơi nó được kích hoạt bởi xung thứ 5 (cuối cùng) tiếp theo cho phép triac chốt ON cho chu kỳ âm tiếp theo. Sau điều này ngay khi đạt đến điểm giao cắt 0 tiếp theo, việc không có bất kỳ PWM nào nữa sẽ ức chế triac dẫn điện và nó bị cắt TẮT, cho đến khi xung tiếp theo tại điểm giao cắt 0 tiếp theo mà chỉ cần lặp lại quá trình đối với triac và các hoạt động điều khiển pha của nó .

Bằng cách này, các tàu xung PWM tỷ lệ thời gian khác có thể được tạo ra cho cổng triac để các biện pháp điều khiển pha khác nhau có thể được thực hiện theo sở thích.

Trong một trong những bài tiếp theo của chúng tôi, chúng tôi sẽ tìm hiểu về một mạch thực tế để đạt được điều khiển pha triac đã thảo luận ở trên bằng cách sử dụng mạch PWM tỷ lệ thời gian