Управление резистивным нагревательным элементом не создает помех системе

Эта схема управляет резистивным нагревательным элементом с помощью источника напряжения на основе низкочастотного широтно-импульсного модулятора (ШИМ), обеспечивая тепловую мощность, прямо и линейно пропорциональную коэффициенту заполнения управляющих импульсов.

Вебинар «Необычное в обычном. Сравнительный анализ современных решений Recom» (27.01.2022)

Маломощный и низкочастотный (приблизительно 1 кГц) драйвер вносит в систему очень незначительные помехи, особенно если в нем используется универсальный транзистор Дарлингтона, имеющий относительно большое (3 мкс) время нарастания и спада. Кроме того, наблюдаемые скачки напряжения очень малы, если они есть вообще.

Чтобы обеспечить защиту от перегрузки линии подключения нагревателя, можно воспользоваться микросхемой защищенного транзистора, такой как LM395. Однако тогда характеристики схемы ограничиваются допустимыми значениями напряжения и тока интегральной схемы. Кроме того, в некоторых случаях поведение LM395 при перегрузке может быть не совсем адекватным, особенно если во включенном состоянии начинает рассеиваться большая мощность из-за внутреннего ограничителя тока микросхемы.

Однако, добавив небольшое количество деталей, можно создать более эффективный драйвер с поимпульсным ограничением тока (Рисунок 1). Усовершенствованная схема определяет ток эмиттера транзистора Дарлингтона X1 и включает составную p-n-p/n-p-n защелку, если падение напряжения от тока, идущего через резистор R2, превышает пороговое напряжение база-эмиттер транзистора Q1. При срабатывании защелка шунтирует сигнал управления базой транзистора Дарлингтона, идущий через резистор 2.2 кОм (R1). Небольшой конденсатор (C1) стабилизирует порог срабатывания защелки при наличии помех.

В этой схеме поимпульсного ограничения тока для управления резистивным нагревательным элементом используется сигнал ШИМ, обеспечивающий тепловую мощность, прямо и линейно пропорциональную коэффициенту заполнения управляющих импульсов.
Рисунок 1. В этой схеме поимпульсного ограничения тока для управления
резистивным нагревательным элементом используется сигнал
ШИМ, обеспечивающий тепловую мощность, прямо и линейно
пропорциональную коэффициенту заполнения управляющих
импульсов.

Пока сопротивление резистивного нагревательного элемента превышает минимальное значение, схема обеспечивает максимальный размах выходных импульсов при любом коэффициенте заполнения. При меньших сопротивлениях нагрузки защелка допускает только незначительные всплески тока на каждом переходе к включенному состоянию (Рисунок 2). Схема довольно чувствительна к значению критического сопротивления и при наличии входного сигнала ШИМ, конечно, самовосстанавливается. (Если коэффициент заполнения импульсов ШИМ достигает 100%, защелка не будет сброшена до появления следующего импульса). Схеме не требуется большой теплоотвод.

Если сопротивление нагрузки ниже минимального значения, схема управления допускает только незначительные всплески тока на каждом переходе к включенному состоянию.
Рисунок 2. Если сопротивление нагрузки ниже минимального значения, схема
управления допускает только незначительные всплески тока
на каждом переходе к включенному состоянию.

Схема может быть масштабирована для различных уровней напряжения и тока. Однако из-за возрастающей величины бросков тока, возникающих при коротком замыкании, она может не подходить для уровней мощности, существенно превышающих 25 Вт. Она также будет не лучшим выбором для управления лампой накаливания, если только сопротивление холодной лампы не достаточно велико, чтобы защелка сбросилась и позволила ШИМ подавать ток.

  1. Datasheet STMicroelectronics TIP141
  2. Datasheet Texas Instruments LM395

Добавить свое объявление

* заполните обязательные данные

Статистика eFaster:

посетило сегодня 1320
сейчас смотрят 16
представлено поставщиков 1570
загружено
позиций
25 067 862