Потужний шім-регулятор на мікросхемі ne555

9

Вітаю, радіоаматори-самоделкіни!

Існують різні способи регулювання потужності споживачів електроенергії, як для високих напруг, так і для низьких, як для ланцюгів з постійними струмом, так і зі змінним, і в кожному випадку це будуть абсолютно різні схеми. Для регулювання потужності споживачів мережі 220в найчастіше використовуються досить прості і надійні схеми на симисторах або тиристорах — однак в ланцюгах з постійним струмом вони працювати вже не зможуть. Для низьковольтної електроніки, наприклад, в автомобілі, найчастіше застосовуються шім-регулятори, саме про нього і піде мова в статті. Робота шім-регулятора, коротко, заснована на генерації прямокутних імпульсів, якими і буде харчуватися навантаження. При цьому загальна споживана потужність навантаження буде залежати від коефіцієнта заповнення сигналу, чим більше заповнення — тим більше і потужність. Шім-регулятори можуть бути розраховані на різну потужність, представлений нижче регулятор розрахований на потужність аж до декількох сотень ват: автор конструював його для живлення декількох галогенних ламп по 50 вт кожна. Схема представлена нижче.

На схемі видно мікросхема ne555 в ролі генератора імпульсів — вкрай поширений варіант в шім-регуляторах. В її обв’язці видно змінний резистор р1-саме його обертанням і буде регулювати потужність підключених приладів. Всі деталі в обв’язці мікросхеми — абсолютно стандартні вивідні. Особливості схеми починаються ближче до правої частини — якщо найчастіше в малопотужних шім-регуляторах на цій мікросхемі силовий транзистор був один і підключався безпосередньо до 3-го висновку мікросхеми, то в даному випадку силових транзистора цілих два, включених паралельно, і управляються вони через драйверний каскад на двох біполярних транзисторах. Всі ці маніпуляції на схемі необхідні для зниження нагріву силових транзисторів при протіканні великого струму — а враховуючи заявлену потужність, струм потече немальнький: потужність в 200вт викличе струм силою близько 16а при напрузі в 12в. Силові транзистори irf3205, згідно з документацією, розраховані на струм в 110а — здавалося б, з запасом, проте, даний струм вони витримують лише в короткочасному імпульсі. Використання двох паралельно включених транзисторів дозволяє розподілити теплове навантаження і збільшити робочу потужність схеми, але при цьому дуже бажано застосувати пару транзисторів одного виробника і з однієї партії — занадто великий розкид між характеристиками призведе до того, що з двох працювати буде тільки один транзистор — з самим найменшим опором відкритого каналу.

Драйверний каскад з біполярних bc547, bc557 дозволяє розвантажити вихід мікросхеми і більш швидко управляти силовими транзисторами.

Також на схемі присутній стабілізатор lm7808, він же 78l08, можна встановити також 78l09, що забезпечує стабілізацію напруги живлення для мікросхеми ne555. Це може бути корисно для застосування схеми в автомобільній електроніці, де нерідкі скачки напруги, наприклад, в момент запуску і є великі перешкоди. З цієї ж причини не варто економити на фільтруючих конденсаторах с1 — с4, їх ємність можна навіть збільшити до 1000 мкф. Паралельно з кожним електролітичним конденсатором, згідно зі схемою, встановлений керамічний невеликої ємності-він потрібен для кращої фільтрації високочастотних імпульсів. В іншому схема не має особливостей, до контактів в лівій частині схеми підключається харчування 12в, до контактів в правій частині живиться навантаження, починає працювати схема відразу після подачі живлення.

Враховуючи великі струми, що протікають в схемі, варто звернути увагу на розводку і виготовлення друкованої плати: а саме, всі силові доріжки повинні мати максимально можливу ширину, або бути покриті зверху товстим шаром припою з прокладеним додатково мідним зачищеним проводом. Це дозволить уникнути небажаного нагріву доріжок, а відповідно і втрат. Клеми для підключення живлення і споживача повинні бути розраховані на великий струм і мати надійне з’єднання з платою. Силові транзистори слід розташувати на радіаторах — двох окремих або одному загальному, розмір можна підібрати експериментально, виходячи з робочої потужності та інтенсивності нагріву транзисторів.

Після складання плати з неї видаляється флюс, перевіряється правильність монтажу. Якщо все добре-схема готова до роботи, її можна встановити в свій окремий корпус, або інтегрувати куди-небудь. Для зручного доступу до потенціометра його можна вивести на панель, надівши на вал ручку, як показано на фото вище. Вдалої збірки! друкована плата до регулятора знаходиться в архіві.

Джерело (source)