过零触发型通断控制电路

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一、通断控制器

[功能]:本电路可功率无级调节也可通断控制。该电路用以控制灯光、空调、风扇等,可获得灯光闪烁,凉风阵阵(以免长时间冷风造成人体不适乃至热伤风)等效果,且通/断比例可调,通/断周期亦可改变。

[特点]:1.通断电压过零,避免了对电网的污染及对自身的干扰,且由于光电隔离及工作电压范围宽(165~270V),该电路工作十分可靠。2.电路简单,成本低。

图1
图1 🔍原图 (1178×544)
图2
图2 🔍原图 (546×498)

[原理]:电路如图1所示。变压器T,二极管VD1、VD2,电容C1、C2及三端稳压块IC1(7805)将220V交流经变压、整流、滤波及稳压向后续电路提供5V直流电。555定时器IC2与R1、R2、VD3、VD4、C3、C4及电位器RP组成多谐振荡器,向IC3提供矩形波电压V(见图2b),其周期

T=0.693(R1+R2+RP)C4…………(1)

占空比

D=t1/T(R1+RP\(_{A}\)-B)/(R1十R2+RP)………(2)

调节RP,适当选择R1、R2及RP可使D在0.01%~99.99%之间连续调节。IC3(带过零检测电路的光电耦合器MOC3041)与R3~R6、LED、C5及SCR组成过零开关,其中R3、R4为限流电阻,R5用以防止SCR误触发,R6、C5用以降低SCR所受冲击电压从而保护SCR及IC3。当V0为高电平时,IC3输入端导通(同时LED亮),而输出端则在电源电压过零时触发双向可控硅SCR导通;当V0为低电平时,IC3输入端无电流(LED灭),则SCR在电源电压过零时截止。因而负载RL仅在V0高电平期间通电并得到完整的正弦波(见图2c)。由(1)、(2)式可见,通过调节RP而改变通断比例D(其大小由LED亮的时间长短指示),通过改变C4的值还可改变通断周期T,进而可使负载获得不同的通断电控制效果,既可作为功率调节器,也可作为单纯的通断控制器。

[元件选择]:T:用220V/9V 2W;VD1~VD4:1N4001;C1:2200μF;C2、C3:0.1μF;C4:1μF;C5:0.01μF;RP:10MΩ;R1、R2:1kΩ;R3:13Ω;R4:200Ω;R5:330Ω;R6:39Ω;LED:BT203;SCR:根据负载功率选择。

二、应用电路

将上述通断控制器改为恒温器,只需把图1中虚线左边部分改为图3所示电路即可,而右边部分不作任何改动。设图3中a、b、c三点的电位分别为Va、Vb、Vc,Rt为NTC型热敏电阻,则当温度降低时,Rt↑,Va(=Vc·R1/(R1+R2+RP))↓,根据555定时器工作原理,当Va≤(1/3)Vc时,V0输出高电平,于是IC3、SCR导通,电热体RL通电,随后温度逐渐升高,Rt↓,使Va↑,Vb(=Vc.(R1+R2)/(R1+R2+RP))↑,当Vb>(2/3)Vc,Va>(1/3)Vc时,V0变为低电平,于是IC3、SCR截止,RL断电,此后温度又逐渐降低。这一过程循环往复就实现了温度的自动调节。

图3
图3 🔍原图 (330×383)

适当选择Rt及R1、R2,可在所需温度自动恒温,例如:欲在25±1℃自动恒温,Rt选MF53—1,查表可知其电阻值Rt(26℃)=2.788kΩ,Rt(24℃)=3.013kΩ,则根据上述原理及公式,取R1=R2=2.8kΩ,即可满足要求。(霍金山)