PWM 제어 팬 레귤레이터 회로

이 기사에서는 의도 된 작동을 위해 마이크로 컨트롤러 나 값 비싼 트라이 액 드라이버가 필요하지 않은 간단한 220V 주전원 PWM 제어 팬 또는 조명 조정기 회로를 살펴 봅니다.

정전 용량 위상 절단

용량 성 위상 초핑 기술에 의존하는 모든 일반 유형의 팬 레귤레이터 및 조광기는 한 가지 공통적 인 단점을 가지고 있습니다. 이들은 많은 RF 잡음을 생성하고 부분적으로 제어하기 위해 부피가 큰 인덕터를 필요로합니다.

또한 일반적인 커패시터 diac 기술을 사용하여 수행되는 스위칭 또는 위상 초핑은 정확성과 선명도가 부족합니다.

제안 된 메인 트랜스포머리스 PWM 제어 팬 레귤레이터 회로는 고급 CMOS IC 기반 회로와 정확한 제로 크로싱 검출기 스테이지를 사용하기 때문에 일반적으로 기존 팬 또는 조광기와 함께 발생하는 모든 가능한 문제가 없습니다.

사용 된 MCU 없음

이 회로의 가장 좋은 점은 마이크로 컨트롤러와 프로그래밍이 필요하지 않으며 트라이 액 드라이버가 제거되어 새로운 취미 애호가도 회로를 매우 쉽게 구축 할 수 있다는 것입니다.

너무 간단한 구성을 자세히 알아 보겠습니다.

회로를 참조하면, 4060 타이머 칩인 IC1은 위상이 위상 각의 제로 라인을 통과 할 때마다 트라이 액에 대해 지연된 양의 펄스를 생성하도록 구성됩니다.

전체 회로는 C1, D5, Z1 및 C3를 사용하는 일반 용량 성 전원 공급 장치에서 전원을 공급받습니다.

IC1은 핀 12가 리셋 동작을 통과 할 때마다 지연된 스위치 ON 또는 하이를 생성하기 위해 표준 형태로 구성됩니다.

트라이 액용 제로 크로싱 스위칭

디밍 동작 또는 위상 제어 동작은 제로 크로싱이 감지 될 때마다 미리 결정된 지연 후에 트라이 악이 수행되도록함으로써 달성됩니다.

이 지연이 짧으면 트라이 악이 위상 각에 대해 더 많은 시간 동안 전도 할 수있는 기회를 갖게되어 연결된 팬이 더 빨리 회전하거나 빛이 더 밝게 빛나게됩니다.

이 지연이 증가함에 따라 트라이 악은 위상 각에 걸쳐 비례 적으로 더 짧은 기간 동안 전도하도록 강요되어 연결된 팬 또는 조명의 속도 또는 밝기에 비례하여 감소합니다.

제로 크로싱 작업은 주어진 다이어그램에서 볼 수 있듯이 일반 옵토 커플러를 사용하여 간단히 시행됩니다.

브리지 D1 --- D4는 교번 위상 각을 동등한 100Hz 포지티브 펄스로 변환합니다.

광 커플러 내부의 LEd 및 트랜지스터는 이러한 양의 100Hz 펄스에 응답하고 펄스가 제로 마크보다 0.8V 위에있는 동안 만 켜져 있고 펄스가 제로 교차점에 도달하면 즉시 꺼집니다.

옵토 트랜지스터가 전도 단계에있는 동안 IC 핀 (12)은 접지 레벨에서 유지되어 트라이 악 게이트에 대해 지연 또는 미리 결정된 음의 시작 펄스를 허용합니다.

그러나 제로 크로싱 레벨에서 옵토 스위치가 꺼지고 IC의 핀 12가 재설정되어 IC 핀 3이 해당 특정 위상 각에 응답하기 위해 트라이 액이 새로 시작되거나 새로운 지연이 다시 시작되도록합니다.

PWM 위상 제어

이 지연 펄스의 길이 또는 펄스 폭은 논의 된 PWM 제어 팬 조정기 회로의 속도 제어 노브가되는 VR1을 적절하게 조정하여 변경할 수 있습니다.

VR1 및 C2는 주어진 컨트롤 노브에 대해 선형 적으로 증가하는 0에서 전체 캘리브레이션을 보장하기 위해 이들에 의해 생성되는 최대 지연이 1/100 = 0.01 초 타이밍을 초과하지 않도록 선택되어야합니다.

위의 내용은 몇 가지 시행 착오 또는 IC 4060의 표준 공식을 사용하여 구현할 수 있습니다.

위의 경우 IC의 다른 출력을 실험 할 수도 있습니다.

회로도

부품 목록

R1, R5 = 1M
R2, R3, R4 R6 = 10K
VR1, C2 = 텍스트보기
OPTO = 4N35 또는 모든 표준
C1 = 0.22uF / 400v
C3 = 100uF / 25V
D1 --- D5 = 1N4007
Z1 = 12V
IC1 = 4060
트라이 액 = BT136

파형 시뮬레이션

아래의 지연 파형 이미지는 VR1 및 C2의 다양한 설정에 대해 제로 크로싱마다 팬의 위상이 어떻게 지연되는지 보여줍니다.

IC 555를 사용하는 스마트 PWM 팬 레귤레이터

거의 모든 조명 / 팬 조정기 회로는 실리콘 제어 정류기 (트라이 악 또는 SCR)를 사용합니다.

이러한 장치는 미리 결정된 위상 각으로 전환되며 이후에 주 AC 사이클의 제로 크로싱이 발생할 때까지 전도 모드를 유지합니다.

이 프로세스는 쉬워 보이지만 동시에 더 작은 부하를 제어하는 ​​동안 어려움이 있습니다. 본질적으로 귀납적 히스테리시스와 깜박임을 유발합니다.

이러한 문제의 원인은 더 작은 부하 와트로 인해 장치에 전달되는 전류가 전도를 유지하기에 부적절하다는 사실에 달려 있습니다.

따라서 제어 특성의 영역이 완전히 구현되지 않았습니다. 유도 성 부하의 경우 결과가 더욱 악화됩니다.

회로의 작동 원리

IC 555를 사용하는 제안 된 AC 220V PWM 레귤레이터 회로는 트라이 액에 일정한 게이트 전류를 공급함으로써 간단한 솔루션을 제공하여 1 와트의 정격 부하도 원활하게 제어되도록합니다.

회로를 최대한 간결하고 간단하게 만들기 위해 인기있는 타이머 IC 555를 사용합니다.

일반적으로 하이로 트리거 될 수있는 IC 555의 출력은 음의 전위 입력을 통해 로우로 활성화됩니다.

이 네거티브 전원은 안정기 섹션 D3-C2와 함께 C1-R3, 정류기 D1-D2로 구성된 스테이지에서 제공됩니다. BJT T1 ~ T3는 주 AC 입력의 각 제로 크로싱에 대해 555의 트리거 입력 핀 # 2에서 초기화 펄스를 전달합니다.

PWM 기간 동안 P1 및 P2의 조정에 의해 결정된대로 IC 555의 출력은 일반적으로 높으므로 핀 3과 핀 8의 전압 차이가 거의 0입니다. 즉, 트라이 액이 꺼진 상태로 유지됩니다.

설정된 간격이 경과하면 핀 3이 낮아지고 트라이 액이 활성화됩니다.

나머지 절반 AC 사이클 동안 게이트 전류가 계속 실행되므로 트라이 액이 계속 전도됩니다.

예를 들어 전구가 조명을 비출 필요가없는 가장 낮은 지점은 냄비 P1을 신중하게 조정하여 결정됩니다. 필터 R7 C5 L1은 트라이 액에 필요한 디커플링을 제공합니다.

마지막으로,이 IC 555 기반 스마트 레귤레이터 스위치로 제어 할 수있는 절대 최대 전력은 600 와트를 초과해서는 안됩니다.