Zasada działania elektronicznego regulatora napięcia
Stabilizatory napięcia stają się coraz bardziej popularne, zarówno wśród właścicieli domów, jak i projektantów na etapie budowy. Obecnie w stabilizatorach najczęściej stosuje się autotransformator. Zasada działania autotransformatora jest znana i od dawna stosowana do konwersji i stabilizacji napięcia.
Jednak sam sposób sterowania autotransformatorem przeszedł wiele zmian. O ile wcześniej regulacja napięcia odbywała się ręcznie lub w skrajnych przypadkach była kontrolowana przez analogową płytkę, o tyle dziś stabilizatorem napięcia steruje potężny procesor.
Innowacyjne technologie nie ominęły sposobu przełączania cewek. Wcześniej stosowano przełączniki przekaźnikowe lub mechaniczne odbieraki prądu, dziś swoją rolę spełniają triaki. Wymiana elementów mechanicznych na triaki sprawiła, że stabilizator jest cichy, trwały i bezobsługowy.
Nowoczesny stabilizator napięcia działa na zasadzie elektronicznych przełączników przełączających uzwojenia autotransformatora pod kontrolą procesora ze specjalnym programem.
Główną funkcją procesora jest pomiar napięcia wejściowego i wyjściowego, analiza sytuacji i włączenie odpowiedniego triaka.
Są to jednak dalekie od wszystkich funkcji procesora. Oprócz regulacji napięcia procesor wykonuje szereg funkcji związanych z działaniem stabilizatora.
Najważniejsze jest uwolnienie triaków.
Aby wyeliminować zniekształcenie fali sinusoidalnej, triak musi być włączony dokładnie w punkcie zerowym sinusoidy napięcia. W tym celu procesor wykonuje kilkadziesiąt pomiarów napięcia iw odpowiednim momencie wysyła potężny impuls do triaka, prowokując go do włączenia (odblokowania).
Ale zanim to zrobimy, należy sprawdzić, czy poprzedni triak jest wyłączony, w przeciwnym razie pojawi się przeciwprąd (triaki są dość trudnymi elementami do sterowania i przypadki wyłączenia mogą wystąpić z wielu powodów, na przykład z zakłóceniami).
Poprzez pomiar mikroprądów procesor analizuje stan przełączników elektronicznych i dopiero wtedy wykonuje działania.
Należy zrozumieć, że procesor robi to wszystko w mniej niż 1 mikrosekundę, mając czas na wykonanie obliczeń, gdy sinusoida napięcia jest w okolicach punktu zerowego. Operacje są powtarzane w każdej połowie fazy.
Wysoka prędkość zarówno procesora, jak i przełączników triakowych umożliwiła stworzenie natychmiast reagującego regulatora napięcia. Dzisiaj proces elektronicznych stabilizatorów wzrasta o 10 milisekund, czyli o jedną półfazę napięcia. Pozwala to niezawodnie chronić sprzęt przed anomaliami zasilania.
Ponadto szybkość procesora umożliwiła stworzenie dokładniejszych stabilizatorów przy użyciu dwustopniowego systemu sterowania. Regulatory dwustopniowe przetwarzają napięcie w dwóch etapach. Na przykład pierwszy etap może mieć tylko 4 etapy. Po obróbce zgrubnej włącza się drugi stopień i doprowadza napięcie do ideału.
Stosowanie dwustopniowego łańcucha kontroli pozwala na obniżenie kosztów produktów.
Sami oceńcie, jeśli jest tylko 8 triaków (4 na pierwszym stopniu i 4 na drugim), etapy regulacji wynoszą już 16 — metodą kombinowaną (4×4 = 16).
Teraz, jeśli wymagane jest wyprodukowanie stabilizatora o wysokiej precyzji, powiedzmy, w krokach 36 lub 64, potrzebnych będzie znacznie mniej triaków - odpowiednio 12 lub 16:
dla 36 stopni, pierwszy stopień to 6 triaków, drugi stopień to 6 triaków 6×6 = 36;
dla 64 stopni pierwszy stopień to 8 triaków, drugi stopień to 8 triaków 8×8 = 64.
Warto zauważyć, że oba stopnie wykorzystują ten sam transformator. Właściwie po co stawiać drugi, skoro wszystko można zrobić na jednym.
Szybkość takiego stabilizatora można nieco zmniejszyć (czas reakcji 20 milisekund). Ale w przypadku urządzeń gospodarstwa domowego ta kolejność liczb nadal nie ma znaczenia. Naprawa jest prawie natychmiastowa.
Oprócz przełączania triaków do procesora przypisane są dodatkowe zadania: monitorowanie stanu modułów, monitorowanie i wyświetlanie procesów, testowanie obwodów.