Control de fase Triac usando PWM Time Proportional

Un control de fase triac que usa un circuito PWM puede ser útil solo si se implementa usando un formato proporcional al tiempo; de lo contrario, la respuesta podría ser desordenada e ineficiente.

En algunos de mis artículos anteriores, como se indica a continuación:

Circuito regulador de ventilador controlado a distancia simple

Regulador de ventilador de botón con circuito de pantalla

Circuito de atenuación para bombillas LED

Hablé sobre el uso de PWM para iniciar un circuito de control de fase triac, sin embargo, dado que los diseños no incluían una tecnología proporcional al tiempo, la respuesta de estos circuitos podría ser errática e ineficiente.

En este artículo aprendemos cómo corregir el mismo utilizando la teoría proporcional al tiempo para que la ejecución se realice de una manera bien calculada y de manera muy eficiente.

¿Qué es el control de fase proporcional al tiempo mediante triacs o tiristores?

Es un sistema en el que el triac se activa con longitudes calculadas de pulsos PWM que permiten que el triac conduzca de forma intermitente para longitudes específicas de la frecuencia de la red eléctrica de 50/60 Hz, según lo determinado por las posiciones de pulso PWM y los períodos de tiempo.

El período de conducción promedio del triac determina posteriormente la salida promedio para la cual la carga puede ser alimentada o controlada, y que ejecuta el control de carga requerido.

Por ejemplo, como sabemos que la fase de red se compone de 50 ciclos por segundo, por lo tanto, si el triac se activa para conducir de forma intermitente durante 25 veces con una frecuencia de períodos de 1 ciclo ENCENDIDO y 1 ciclo APAGADO, entonces se podría esperar que la carga ser controlado con 50% de potencia. De manera similar, se podrían implementar otras proporcionales de tiempo de ENCENDIDO APAGADO para generar cantidades correspondientes de entradas de energía más altas o más bajas a la carga.

El control de fase proporcional al tiempo se implementa utilizando dos modos, el modo síncrono y el modo asíncrono, en el que el modo síncrono se refiere al encendido del triac solo en los cruces por cero, mientras que en el modo asíncrono el triac no se cambia específicamente en los cruces por cero, sino instantáneamente. en cualquier ubicación aleatoria, en los respectivos ciclos de fase.

En el modo asíncrono, el proceso puede inducir niveles significativos de RF, mientras que esto puede reducirse significativamente o estar ausente en el modo síncrono debido a la conmutación por cruce por cero del triac.

En otras palabras, si el triac no se enciende específicamente en los cruces por cero, sino en cualquier valor de pico aleatorio, esto puede dar lugar a ruido de RF en la atmósfera, por lo que siempre se recomienda utilizar un conmutación de cruce por cero para eliminar el ruido de RF durante las operaciones del triac.

Cómo funciona

La siguiente ilustración muestra cómo se puede ejecutar un control de fase proporcional al tiempo utilizando PWM temporizados:

1) La primera forma de onda de la figura anterior muestra una señal de fase de CA de 50 Hz normal que consta de un pico sinusoidal ascendente y descendente de 330 V, positivo y pulsos negativos, con respecto a la línea cero central. Esta línea cero central se denomina línea de cruce por cero para las señales de fase de CA.

Se puede esperar que el triac conduzca la señal mostrada continuamente si su gatillo de CC de puerta es continuo sin interrupciones.

2) La segunda figura muestra cómo se puede forzar a un triac a conducir solo durante semiciclos positivos en respuesta a los disparos de su compuerta (PWM se muestra en rojo) en cada cruce por cero positivo alternativo de los ciclos de fase. Esto da como resultado un control de fase del 50%. .

3) La tercera figura muestra una respuesta idéntica en la que los pulsos se sincronizan para producirse alternativamente en cada cruce por cero negativo de la fase de CA, lo que también da como resultado un control de fase del 50% para el triac y la carga.

Sin embargo, producir tales PWM cronometrados en diferentes nodos de cruce por cero calculados puede ser difícil y complejo, por lo tanto, un enfoque fácil para adquirir cualquier proporción deseada de control de fase es emplear trenes de pulsos cronometrados como se muestra en la cuarta figura anterior.

4) En esta figura, se pueden ver ráfagas de 4 PWM después de cada ciclo de fase alterna, lo que da como resultado una reducción de alrededor del 30% en la operación del triac y lo mismo para la carga conectada.

Puede ser interesante notar que aquí los 3nos intermedios de pulsos son pulsos inútiles o ineficaces porque después del primer pulso el triac se engancha y, por lo tanto, los 3 pulsos del medio no tienen efecto sobre el triac, y el triac continúa conduciendo hasta el siguiente cero. cruzando donde se activa por el quinto (último) pulso subsiguiente, lo que permite que el triac se encienda para el siguiente ciclo negativo. Después de esto, tan pronto como se alcanza el siguiente cruce por cero, la ausencia de cualquier PWM adicional inhibe la conducción del triac y se apaga, hasta el siguiente pulso en el siguiente cruce por cero que simplemente repite el proceso para el triac y sus operaciones de control de fase. .

De esta manera, se pueden generar otros trenes de pulsos PWM proporcionales al tiempo para la puerta del triac, de modo que se puedan implementar diferentes medidas de control de fase según se prefiera.

En uno de nuestros próximos artículos, aprenderemos sobre un circuito práctico para lograr el control de fase triac discutido anteriormente utilizando un circuito PWM proporcional al tiempo.