Транзисторный ключ переменного тока
Силовые ключи на полевых транзисторах
Для коммутации нагрузок в цепях переменного тока в последнее время все чаще стали применяться схемы с использованием мощных полевых транзисторов. Этот класс приборов представлен двумя группами. К первой отнесены биполярные транзисторы с изолированным затвором – БТИЗ. Западная аббревиатура – IGBT.
Во вторую, самую многочисленную вошли традиционные полевые (канальные) транзисторы. К этой группе относятся и транзисторы КП707 (см. таблицу 1), на которых и собран коммутатор нагрузки для сети 220 вольт.
Первична сеть переменного тока очень опасная вещь во всех отношениях. Поэтому существует много схемных решений, позволяющих избежать управления нагрузками в сети напрямую. Ранее для этих целей использовались разделительные трансформаторы, в настоящее время им на смену пришли разнообразные оптроны.
Транзисторный ключ с оптической развязкой
Схема, ставшая уже типовой, показана на рисунке 1.
Данная схема позволяет гальванически развязать управляющие цепи и цепь первичной сети 220 вольт. В качестве развязывающего элемента применен оптрон TLP521. Можно применить и другие импортные или отечественные транзисторные оптроны. Схема простая и работает следующим образом. Кода напряжение на входных клеммах равно нулю, светодиод оптрона не светится, транзистор оптрона закрыт и не шунтирует затвор мощных коммутирующих транзисторов. Таким образом, на их затворах присутствует открывающее напряжение, равное напряжению стабилизации стабилитрона VD1. В этом случае транзисторы открыты и работают по очереди, в зависимости от полярности напряжения в данный момент времени. Допусти, на выходном выводе схемы 4 присутствует плюс, а на клемме 3 – минус. Тогда ток нагрузки потечет от клеммы 3 к клемме 5, через нагрузку к клемме 6, далее через внутренний защитный диод транзистора VT2, через открытый транзистор VT1 к клемме 4. При смене полярности питающего напряжения, ток нагрузки потечет уже через диод транзистора VT1 и открытый транзистор VT2. Элементы схемы R3, R3, C1 и VD1 не что иное, как безтрансформаторный источник питания. Номинал резистора R1 соответствует входному напряжению пять вольт и может быть изменен при необходимости.
Вся схема выполнена в виде функционально законченного блочка. Элементы схемы установлены на небольшой П-образной печатной плате, показанной на рисунке 2.
Сама плата одним винтом крепится к пластине из алюминия с размерами 56×43х6 мм, являющейся первичным теплоотводом. К ней же через теплопроводную пасту и слюдяные изолирующие прокладки с помощью винтов с втулками крепятся и мощные транзисторы VT1 и VT2. Угловые отверстия сверятся и в плате и в пластине и служат, при необходимости, для крепления блока к другому более мощному теплоотводу.
Скачать рисунок печатной платы.
Транзисторный ключ переменного тока (Одна Загрузка )
9 комментариев к “Транзисторный ключ переменного тока”
Когда ключ открыт, диод тоже зашунтирован!!! То есть 220 идёт не через диоды с падением напряжения 0,5В и соответственно с нагревом, а уже через открытый канал транзистора, а там Омы или микроомы!!!
Проверьте тестером транзистор в обе стороны. Кроной затвор откройте и убедитесь.
Короче, в описании ошибка, что 220 идёт через диоды. Оно идёт впрямую.
Схема гениальна! Я долго думал как это сделать, но у меня всё получалось через диоды и нагрев с падением! А тут прямо озарение!
Спасибо Вам за эту схему!!!
Через диоды ключей в схеме питается только блок питания, что заряжает конденсатор C1. Туда минус проходит.
У меня нагрузка не коммутируется, постоянна. VT1-2 взял аналоги buz91a , VD1 C12ph , U1 u9 pc123 . Напряжение обкладок конденсатора 4.5 В
Что я сделал не так ?
Привет, Иван. Есть подозрение, что стабилитрон не на 12 вольт.
К сожалению для задач коммутации сетевого напряжения на большую нагрузку схема мала подходит. Вся проблема в сопротивлении канала открытого транзистора, которое для высоковольтных транзистором (Uси > 400 В) обычно более десятых долей ома. А это значит, что на транзисторе с сопротивлением канала во включенном состоянии 0.2 Ома на 10 А будет падать 2В! Естественно, ток нагрузки в этом случае пойдет не через транзистор, а через диод. Но даже не в этом проблема. На втором транзисторе, который включен последовательно, по-прежнему будет падать 2В, т.е. суммарное падение составит 2.6В. При этом на симисторе с таким же допустимым напряжением и максимальным током в открытом состоянии будет падать всего 1.6В! Можно, конечно, поискать МОПы и с меньшим сопротивлением, но это будут уже изделия более высокого ценового диапазона и схема на них будет в десятки раз дороже аналогичной на самом дешевом симисторе.
Тут у вас получается ключ переменного тока , через внутренние диоды ток не течет, так как напряжение прикладывается к катодам диодов.
Все хорошо на симисторах, только для малых токов они не подходят, не включаются.
Привет, Дмитрий. Течет, При «+» на 6 контакте и открытом VT2 ток течет через диод транзистора VT1, при «-» на 6 контакте и открытом VT1 — через диод VT2.
не понятно, зачем использовать 2транзистора, лучше включить 1 в диагональ моста . Да, будет падение 1.6в на диодах-копеечных, но ведь напряжение сети гуляет гораздо в более широком диапазоне а нагревом диодов, например 1n4007 при токе 1А можно пренебречь, а при больших токах темболее стоит экономить на дорогих транзисторах...