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.
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)
22 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
 
 
 
 

Valid HTML 4.01!
 
 
© 1986 Djordje Zurovac, sva prava pridržana.