Sklop za fazno okidanje sa monostabilom (74LS221)
U sklopu punovalnog tiristorskog ispravljača je na slici broj 1 prikazana shema djelovanja
sklopa za fazno okidanje dvaju tiristora, koje je sinhronizirano sa mrežnom frekvencijom.
 |
| Slika 1. Shema sklopa tiristorskog ispravljača sa faznom regulacijom napona. |
Izmjenični napon sa sekundara mrežnog transformatora T1 se dovodi na punovalni ispravljač, koji
oblikuju diode V1 i V2. Ispravljeni napon (slika 2a) služi za napajanje okidnog sklopa, kao i za
blagovremeno okidanje integriranog monostabilnog sklopa IC2. Rezistor R6 a zenerova dioda V4 oblikuju
potrebne okidačke impulse (slika 2b), koji se dovode na ulaz Šmidtovog okidnog sklopa unutar IC2.
Sa uzlaznom ivicom ovih impulsa dolazi do preklapanja izlaza Q monostabila IC2 (slika 2c), pri čemu
je izlaz Q uklopljen (log. 1) samo određeno vrijeme, kojeg duljinu podešavamo reostatom P1. Kad se
izlaz Q monostabila IC2 ponovno vrati u mirno stanje (log. 0), uključi se preko tranzistora V6
i rezistora R1 primar transformatora T2 na napon napajanja. Promjena primarne struje (slika 2d)
ima za posljedicu indukciju okidnih impulsa u odvojenim sekundarnim namotima (slika 2e). Pozitivni
igličasti impulsi potom okidaju odgovarajući tiristor V7, ili V8, prema tome na kojem je trenutno
narinut napon u propusnom pravcu (slika 2f).
 | ispravljač V1,V2 |
 | R2 |
 | IC2-Q |
 | primar T2 |
 | sekundar T2 |
 | izlaz |
 | |
| Slika 2. Vremenski dijagrami u pojedim točkama. |
Tako, uz promjenu vremena trajanja izlaznog impulsa monostabilnog sklopa "odgađamo" okidanje
tiristora nakon prolazka mrežnog napona kroz nulu, i na taj način postižemo regulaciju izlaznog
napona ispravljača od nule do njegove maksimalne vrijednosti. Što dulji je izlazni impuls monostabila,
to manji je izlazni napon ispravljača i obrnuto.
Pošto pravilan rad sklopa se zasniva na vremenskoj konstanti monostabila IC2, je dalje naveden način
proračuna vremenske konstante. Za navedeni tip monostabilnog sklopa (74LS221) važi, da:
t = ln 2 . P1 . C1 [sec; Ω, F] (1)
Svaki od tiristora može biti okinut samo jedan puta u svakoj poluperiodi mrežnog napona, što znači da
izlazni impuls može maksimalno trajati jednako vremenu trajanja jedne poluperiode mrežne frekvencije:
| t = | T | = | 1 | [sec; sec, Hz] (2) |
 |  |
| 2 | 2 f |
gdje
| t | . . . . . . . vrijeme trajanja izlaznog impulsa |
| T | . . . . . . . vrijeme trajanja jedne periode |
| f | . . . . . . . mrežna frekvencija, na koju je sklop priključen |
Objedinjenjem prethodnih jednađbi (1), (2) i njhovom obradom dobivamo izraz za proračun veličine
kondenzatora C1, ili potenciometra P1 u ovisnosti na frekvenciji mreže f:
| C1 = | 721 . 103 | [nF; Hz, kΩ] (3) |
 |
| f . P1 |
Pri čemu mora da važi, što: 1,4kΩ ≤ P1 ≤ 100kΩ a C1 ≤ 1000µF
Vidimo, da navedene vrijednosti P1 i C1 možemo u velikim granicama mijenjati. Da postignemo točne
vrijednosti kondenzatora C1 spojimo dva, ili tri kondenzatora standardnih veličina kapaciteta
paralelno. Potenciometar P1 mora imati linearnu karakteristiku. Transformator T2 je namotan na
feritnoj jezgri lončastog oblika sa vanjskim promjerom 14mm. Primarni namotaj sastoji od 80 zavoja
žice ø0,1 CuL i sekundarni od 100+100 zavoja ø0,08 CuL žice. Pazimo na dobru izolaciju među
svim namotajima!
Opisani sklop pruža i niz pogodnosti, koje nisu na prvi pogled baš uočljive. Anode tiristora V7 i V8
nalaze se na jednakom potencijalu, što omogučava korištenje zajedničkog hladnjaka za oba tiristora
bez potrebe njihovog dodatnog električnog odizoliranja. Upravljačke elektrode pomenutih tiristora
su galvanski spojene preko zanemarljivog otpora sekundarnih namota transformatora T2 sa katodom, što
ima povoljan utjecaj na veličinu dU/dt narinutog napona. Isto tako oblik okidačkih impulsa je idealan
za pouzdano okidanje tiristora i malo opterečenje upravljačke elektrode. Korištenjem integriranih
sklopova postignut je pouzdan rad, neovisnost regulacije o temperaturi okoline, ili o promjenama
napona napajanja, kao i 100% ponovljivost pri gradnji sklopa. Okidanje je pouzdano kod različitih
tipova tiristora (do 15A) i drugi tipovi tiristora nezahtjevaju promjenu bilo kojeg elementa. Kod
manjih napona napajanja moramo linearno smanjiti vrijednosti rezistora R6, R7 i kod večih napona
napajanja povečati njihovu vrijednost i koristiti se diodama V1 i V2 sa večim inverznim naponom. Kad
neki od tiristora ne provodi, zamjenimo početak sa krajom odgovarajućeg sekundarnog namota
transformatora T2.
Ovim radom je pokazano na još jednu mogućnost primjene integriranog monostabilnog sklopa tipa
74LS221, koja kao što se vidi, ne mora biti samo u domeni digitalne tehnike.
Literatura:
The TTL Data Book for Design Engineers, Texas Instruments, page 6-68 to 6-75, Fourth European Edition 1980.
Publicirano:
Radioamater, godina XL, broj 1986/12, str. 360-361, YU ISSN 0033-8168, © Novinsko-izdavačka radna organizacija "Tehnička knjiga", Beograd, Jugoslavija, 1986
© 1986 Djordje Zurovac, sva prava pridržana.