Contrôle de phase Triac utilisant PWM proportionnel au temps

Un contrôle de phase triac utilisant un circuit PWM ne peut être utile que s'il est implémenté en utilisant un format proportionnel au temps, sinon la réponse pourrait être aléatoire et inefficace.

Dans quelques-uns de mes articles précédents, comme indiqué ci-dessous:

Circuit de régulateur de ventilateur télécommandé simple

Régulateur de ventilateur à bouton-poussoir avec circuit d'affichage

Circuit de gradateur pour ampoules LED

J'ai discuté de l'utilisation de PWM pour initier un circuit de commande de phase triac, mais comme les conceptions n'incluaient pas de technologie proportionnelle au temps, la réponse de ces circuits pouvait être erratique et inefficace.

Dans cet article, nous apprenons à corriger la même chose en utilisant la théorie proportionnelle au temps afin que l'exécution se fasse de manière bien calculée et de manière beaucoup plus efficace.

Qu'est-ce que le contrôle de phase proportionnel au temps à l'aide de triacs ou de thyristors?

Il s'agit d'un système dans lequel le triac est déclenché avec des longueurs calculées d'impulsions PWM permettant au triac de conduire par intermittence pour des longueurs spécifiques de la fréquence secteur 50/60 Hz, comme déterminé par les positions d'impulsion PWM et les périodes de temps.

La période de conduction moyenne du triac détermine ensuite la sortie moyenne pour laquelle la charge peut être alimentée ou commandée, et qui exécute la commande de charge requise.

Par exemple, comme nous savons que la phase du secteur est composée de 50 cycles par seconde, par conséquent, si le triac est déclenché pour conduire par intermittence pendant 25 fois avec une fréquence de 1 cycle ON et 1 cycle OFF périodes, alors la charge pourrait être attendue être contrôlé avec une puissance de 50%. De même, d'autres proportionnels dans le temps ON OFF pourraient être mis en œuvre pour générer des quantités correspondantes d'entrées de puissance supérieures ou inférieures à la charge.

Le contrôle de phase proportionnel au temps est mis en œuvre en utilisant deux modes, le mode synchrone et le mode asynchrone, dans lequel le mode synchrone se réfère à la mise en marche du triac aux passages par zéro uniquement, tandis qu'en mode asynchrone le triac n'est pas spécifiquement commuté aux passages par zéro, plutôt instantané à des emplacements aléatoires, sur les cycles de phase respectifs.

En mode asynchrone, le processus peut induire des niveaux significatifs de RF, alors que cela peut être significativement réduit ou absent en mode synchrone en raison de la commutation de passage à zéro du triac.

En d'autres termes, si le triac n'est pas spécifiquement allumé aux passages à zéro, plutôt à n'importe quelle valeur de crête aléatoire, cela peut donner lieu à un bruit RF dans l'atmosphère, il est donc toujours conseillé d'utiliser un commutation de passage à zéro afin d'éliminer le bruit RF pendant les opérations de triac.

Comment ça fonctionne

L'illustration suivante montre comment une commande de phase proportionnelle au temps peut être exécutée à l'aide de PWM temporisés:

1) La première forme d'onde de la figure ci-dessus montre un signal de phase CA normal de 50 Hz constitué d'un pic sinusoïdal de 330 V montant et descendant d'impulsions positives et négatives, par rapport à la ligne zéro centrale. Cette ligne centrale zéro est appelée ligne de passage à zéro pour les signaux de phase CA.

On peut s'attendre à ce que le triac conduise le signal montré en continu si son déclenchement CC de porte est continu sans interruption.

2) La deuxième figure montre comment un triac peut être forcé à conduire uniquement pendant les demi-cycles positifs en réponse à ses déclencheurs de grille (PWM montré en rouge) à chaque passage par zéro positif alterné des cycles de phase. .

3) La troisième figure montre une réponse identique dans laquelle les impulsions sont chronométrées pour produire alternativement à chaque passage par zéro négatif de la phase alternative, ce qui entraîne également un contrôle de phase de 50% pour le triac et la charge.

Cependant, la production de tels PWM temporisés à différents nœuds de passage à zéro calculés peut être difficile et complexe, par conséquent une approche facile pour acquérir toute proportion souhaitée de contrôle de phase consiste à utiliser des trains d'impulsions temporisés comme le montre la quatrième figure ci-dessus.

4) Sur cette figure, des salves de 4 PWM peuvent être vues après chaque cycle de phase alterné, ce qui entraîne une réduction d'environ 30% du fonctionnement du triac et de même pour la charge connectée.

Il peut être intéressant de noter qu'ici les 3nos moyens d'impulsions sont des impulsions inutiles ou inefficaces car après la première impulsion le triac se verrouille et donc les 3 impulsions médianes n'ont aucun effet sur le triac, et le triac continue à conduire jusqu'au zéro suivant croisement où il est déclenché par la 5e (dernière) impulsion suivante permettant au triac de se verrouiller sur ON pour le prochain cycle négatif. Après cela, dès que le passage à zéro suivant est atteint, l'absence de tout autre PWM empêche le triac de conduire et il est coupé, jusqu'à l'impulsion suivante au prochain passage à zéro qui répète simplement le processus pour le triac et ses opérations de contrôle de phase .

De cette manière, d'autres trains d'impulsions PWM proportionnels au temps peuvent être générés pour la porte triac de sorte que différentes mesures de contrôle de phase puissent être mises en œuvre selon les préférences.

Dans l'un de nos prochains articles, nous découvrirons un circuit pratique pour obtenir le contrôle de phase triac décrit ci-dessus en utilisant un circuit PWM proportionnel au temps.