Простой регулятор мощности для плавного включения ламп

Статья о том, как сделать устройство плавного включения ламп с помощью микросхемы КР1182ПМ1.

Регуляторы мощности находят широкое применение. Самым простейшим из них можно считать обычный диод, включенный последовательно с нагрузкой. Такое «регулирование» чаще всего применяется в двух случаях: как средство продления жизни лампы накаливания (обычно на лестничных площадках в подъездах) и для предотвращения перегрева паяльника. В остальных случаях регуляторы служат для изменения мощности в нагрузке в широких пределах.

Специализированная микросхема КР1182ПМ1

Конструкций регуляторов достаточно много, от самых простых до весьма сложных. Одним из способов создания простых, надежных и многофункциональных регуляторов стало создание специализированной микросхемы КР1182ПМ1.

Микросхема представляет фазовый регулятор, конструктивно выполненный в корпусе конструкции POWEP-DIP. Корпус шестнадцативыводный, шаг выводов метрический, а выводы 4, 5 и 12, 13 не используются, хотя внутри микросхемы они соединены с кристаллом механически. Их назначение состоит в отведении тепла от кристалла. Также не используются для подключения выводы 1, 2 и 7, 8. чертеж корпуса микросхемы показан на рисунке 1.

Рисунок 1. Корпус микросхемы POWEP-DIP.

Область применения микросхемы КР1182ПМ1 очень широка. Во-первых, это управление работой ламп накаливания, предусматривающее как собственно регулирование мощности, так и обеспечение плавного включения и отключения.

Во-вторых, КР1182ПМ1 с успехом применяется для регулирования частоты вращения электродвигателей.

И в третьих, для управления мощными тиристорами и симисторами, что дает возможность увеличения мощности нагрузки. Без подключения внешних тиристоров микросхема может коммутировать мощность не более 150 Вт, что, согласитесь, не так уж и мало при таких размерах.

Устройство микросхемы КР1182ПМ1

Внутреннее устройство микросхемы достаточно сложно. Она содержит семнадцать транзисторов, шесть диодов и полтора десятка резисторов. Поэтому в этой статье мы не будем очень подробно рассматривать микросхему изнутри, а только рассмотрим ее отдельные узлы. Внутреннее устройство микросхемы показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Внутреннее устройство микросхемы КР1182ПМ1.

Для управления нагрузкой внутри микросхемы имеются два тринистора (тиристора), каждый из которых собран в виде транзисторного аналога. На схеме это транзисторы VT1, VT2, и VT3, VT4. Для обеспечения работы на переменном напряжении тринисторы включены встречно – параллельно, также, как включаются обычные тиристоры.

На транзисторах VT15… VT17 собран узел управления, который через разделительные диоды VD6 и VD7 связан с управляющими электродами тринисторов.

Кроме этих элементов регулятор обладает встроенным узлом тепловой защиты, который ограничивает выходной ток, тем самым, защищая микросхему от перегрузок и выхода из строя.

Внешних деталей, подключаемых к микросхеме совсем немного. Во-первых, это конденсаторы С1 и С2. Их назначение – обеспечение некоторой задержки включения тиристоров относительно момента перехода через нуль сетевого напряжения. Кроме того, они не дают открыться тиристорам в момент подключения всего устройства к сети.

Во-вторых, это цепь управления, подключенная к выводам 3 и 6. Смысл ее работы в следующем. При включении сетевого напряжения конденсатор С3 не заряжен, поэтому он замыкает выводы 3 и 6 почти накоротко, поэтому нагрузка отключена. Конденсатор начинает плавно заряжаться от генератора тока, выполненного на транзисторах VT11 и VT12. по мере его заряда яркость свечения лампы EL1 также плавно возрастает от нуля до максимума.

Если замкнуть переключатель SB1 конденсатор С3 будет плавно разряжаться, а яркость лампы, соответственно, убывать до погасания. Конденсатор С3 может быть в пределах 200…500 мкФ. В первом случае задержка включения зрительно будет незаметна, во втором же достигает нескольких секунд. Резистор R1 также может иметь величину в пределах от 100 Ом до десятков КОм, что влияет на время плавного же выключения.

Известно, что лампа накаливания мощностью 150 Вт в момент включения потребляет ток до 10 А, но если задержка включения будет минимальна, и зрительно даже не заметна, бросок тока при включении не превышает 2 А.

На рисунке 3 показана схема просто регулятора мощности, управляемого от руки. В этом случае лучше всего в качестве регулирующего резистора применить переменный резистор с выключателем. Резистор следует включить таким образом, чтобы при выключенном SA1 его сопротивление было минимальным. Таким образом при включении и вращении резистора R1 мощность будет изменяться от нуля до максимума. Подобный регулятор подойдет для регулирования яркости светильника, нагрева паяльника, частоты вращения бытового вентилятора.

Рисунок 3. Регулятор мощности на микросхеме КР1182ПМ1.

Как уже было сказано выше, мощность коммутируемая одной микросхемой не более 150 Вт. Если есть необходимость в увеличении мощности устройства, можно применить параллельное включение двух микросхем, как показано на рисунке 4. Такое подключение дает возможность управлять нагрузкой мощностью не менее 300 Вт.

Рисунок 4. Параллельное включение микросхем КР1182ПМ1.

Проще всего такое подключение осуществить, напаяв микросхемы в «два этажа», – дополнительная микросхема просто припаивается к той, что уже установлена на печатной плате. При этом никакой переделки самой платы не требуется.

Если мощность нагрузки такова, что даже параллельное включение микросхем с ней не справится, то мощность регулятора можно значительно увеличить с помощью подключения нагрузки через симистор. В этом случае микросхема управляет лишь симистором, а последний управляет собственно нагрузкой. Схема такого подключения показана на рисунке 5.

Рисунок 5. Подключение мощной нагрузки через симистор.

Как и в предыдущем случае в качестве регулирующего элемента применен переменный резистор R1, совмещенный с выключателем SA1. Только подключение его несколько иное. Отключение нагрузки происходит, когда контактная группа SA1 замыкает контакты 3 и 6 микросхемы. Соответственно, в этом положении резистор R1 должен иметь минимальное сопротивление. Тут уместно сделать такое напоминание, – запомните, что если контакты микросхемы 3 и 6 замкнуты, то нагрузка будет отключена!

На этом область применения микросхемы КР1182ПМ1 далеко не заканчивается! Вместо простого контакта, замыкающего 3 и 6 выводы можно подключить фототранзистор, – получится сумеречный выключатель с плавным включением. Если к этим выводам подключить транзисторный оптрон, появляется возможность стабилизации переменного напряжения либо управления от устройства на микроконтроллере. Всех возможностей просто не перечесть.

В следующей части статьи будет рассмотрена схема плавного запуска трехфазного двигателя выполненная на базе микросхем КР1182ПМ1.

Борис Аладышкин