PWM制御ファンレギュレータ回路

この記事では、目的の操作にマイクロコントローラーや高価なトライアックドライバーを必要としない、単純な220VメインPWM制御ファンまたはライトレギュレーター回路について説明します。

容量性位相チョッピング

容量性位相チョッピング技術に依存するすべての通常タイプのファンレギュレータと調光器には、共通の1つの欠点があります。これらは、多くのRFノイズを生成し、それらを部分的に制御するためにかさばるインダクタを必要とします。

さらに、通常のコンデンサダイアック技術を使用して行われるスイッチングまたは位相チョッピングは、精度とシャープネスに欠けています。

私が設計した提案された主電源トランスレスPWM制御ファンレギュレータ回路は、高度なCMOS ICベースの回路と正確なゼロ交差検出器ステージを使用しているため、従来のファンまたは調光器に通常伴う問題が発生しません。

MCUは使用されていません

この回路の最も良い点は、マイクロコントローラーやプログラミングを必要としないことです。また、トライアックドライバーが排除されているため、新しい愛好家でも回路を非常に簡単に構築できます。

構成を詳細に学びましょう。これはかなり単純すぎます。

回路を参照すると、４０６０タイマーチップであるＩＣ１は、位相がその位相角のゼロラインと交差するたびに、トライアックに対して遅延された正のパルスを生成するように構成される。

回路全体は、C1、D5、Z1、およびC3を使用する通常の容量性電源から給電されます。

IC1は、ピン12がリセットアクションを実行するたびに遅延スイッチをオンまたはハイに生成するように標準形式で構成されています。

トライアックのゼロクロッシングスイッチング

調光動作または位相制御動作は、ゼロ交差が検出されるたびに所定の遅延後にトライアックを導通させることによって達成されます。

この遅延が短い場合は、トライアックが位相角に対してより長い時間導通する機会を得て、接続されたファンがより速く回転するか、光がより明るく輝くことを意味します。

この遅延が増加すると、トライアックは位相角全体で比例して短い持続時間で導通するように強制され、接続されたファンまたはライトの速度または明るさに対してそれぞれ比例した量の減少をもたらします。

ゼロクロッシング操作は、与えられた図に見られるように、通常のオプトカプラーを使用することによって簡単に実行されます。

ブリッジD1 --- D4は、交流位相角を同等の100Hzの正のパルスに変換します。

LEdとオプトカプラー内のトランジスターはこれらの正の100Hzパルスに応答し、パルスがゼロマークより0.8V高い間だけオンになり、パルスがゼロ交差点に達すると即座にオフになります。

オプトトランジスタが導通相にある間、ＩＣピン１２はグランドレベルに保持され、トライアックゲートの遅延または所定の負の始動パルスを可能にする。

ただし、ゼロ交差レベルでは、オプトがオフになり、ICのピン12がリセットされ、ICのピン3が、トライアックがその特定の位相角に応答するための新しい遅延または新しい遅延を再開します。

PWM位相制御

この遅延パルスの長さまたはパルス幅は、VR1を適切に調整することによって変更できます。VR1は、前述のPWM制御ファンレギュレータ回路の速度制御ノブにもなります。

VR1とC2は、指定されたコントロールノブで0から完全なキャリブレーションまで直線的にインクリメントするために、これらによって生成される最大遅延が1/100 = 0.01秒のタイミングを超えないように選択する必要があります。

上記は、試行錯誤によって、またはIC4060の標準式を使用して実装できます。

上記の場合、ICの他の出力を試すこともできます。

回路図

パーツリスト

R1、R5 = 1M
R2、R3、R4 R6 = 10K
VR1、C2 =テキストを見る
OPTO = 4N35または任意の標準
C1 = 0.22uF / 400v
C3 = 100uF / 25V
D1 --- D5 = 1N4007
Z1 = 12V
IC1 = 4060
トライアック= BT136

波形シミュレーション

以下の遅延波形画像は、VR1とC2のさまざまな設定で、ゼロ交差ごとにファンの位相がどのように遅延するかを示しています。

IC555を使用したスマートPWMファンレギュレータ

ほとんどすべてのライト/ファンレギュレータ回路は、シリコン制御整流器（トライアックまたはSCR）を使用しています。

これらのデバイスは、所定の位相角で切り替えられ、その後、主電源ACサイクルの次のゼロ交差まで導通モードに留まります。

このプロセスは簡単に見えますが、同時に、より小さな負荷を制御する際に問題が発生します。 本質的に帰納的 ヒステリシスとちらつきを引き起こします。

これらの問題の理由は、負荷ワット数が小さいため、デバイスに供給される電流がデバイスの導通を維持するには不十分であるという事実に依存しています。

したがって、制御特性の領域は完全には実装されていません。誘導性の負荷では、結果はさらに悪化します。

回路のしくみ

IC555を使用して提案されたAC220V PWMレギュレータ回路は、トライアックに一定のゲート電流を供給することで簡単なソリューションを提供し、1ワットの公称負荷もスムーズに制御されるようにします。

回路を可能な限りコンパクトでわかりやすくするために、人気のタイマーIC555を使用しています。

IC 555の出力は、通常はハイにトリガーでき、負の電位入力を介してローにアクティブ化されます。

この負電源は、C1-R3、整流器D1 -D2、およびスタビライザーセクションD3-C2で構成されるステージから利用できます。 BJT T1からT3は、主電源AC入力のゼロ交差のそれぞれについて555のトリガー入力ピン＃2に初期化パルスを供給します。

PWM期間中、P1とP2の調整によって決定されるように、IC 555の出力は通常高いため、ピン3とピン8の間の電圧差は実質的にゼロです。つまり、トライアックはオフのままです。

設定された間隔が経過するとすぐに、ピン3がローになり、トライアックがアクティブになります。

半ACサイクルの残りの間、ゲート電流が流れ続け、トライアックが導通し続けることができます。

たとえば、電球が単に点灯する必要がない最低点は、ポットP1を注意深く調整することによって決定されます。フィルタR7C5 L1は、トライアックに必要なデカップリングを提供します。

最後のポイントとして、このIC555ベースのスマートレギュレータスイッチによって制御できる絶対最大電力は600ワットを超えてはならないことに注意してください。