Цифровой ШИМ регулятор оборотов коллекторного двигателя. Контроллер коллекторного двигателя

Самодельный регулятор коллекторного двигателя или тюнинг для советской "Нивы"

Дело было вечером, делать было нечего…. За окном уныло шел дождь…. Жена уехала к родителям…. Бесцельное скитание по просторам интернета не приносило никакого удовольствия…. А в руках все больше нарастал какой-то зуд…. Им хотелось творить! Недавно убирая в гараже, нашел старую еще времен СССР игрушку – модель автомобиля «Нива», с поворотными колесами и инерционным движителем. Еще тогда подумал – нужно из нее что ни будь сделать, подумал, положил на полку и забыл…. игрушка "Нива"

И вот думая чем бы его занять руки, вспомнил про эту игрушку. На дворе уже 21 век, а машинка еще не радиоуправляемая. Нужно срочно заняться тюнингом! Порывшись в своих закромах, достал от туда 9-ти граммовую сервомашинку и коллекторный электродвигатель с редуктором от какой то китайской игрушки. После некоторых раздумий, примерки, работы дрелью и надфилями, сервомашинка заняла свое место на раме машинки закреплённая двумя винтиками.

Таким же способом установил и двигатель.

Вот ту то и возникла основная проблема – у меня не было регулятора для коллекторного двигателя. Заказывать в китайцев и ждать месяц, мне совершено не хотелось. Да и не мой это путь. Если что ни будь, я могу сделать сам, я лучше сделаю это сам! Первое что пришло в голову – сделать что-нибудь «серво-механическое», соединить серву с переменным резистором и через него менять обороты двигателя. Метод вполне рабочий, но мне показался каким-то не ненадёжным. Когда то читал в качестве регулятора можно использовать электронику от сервы. Снять редуктор, поставить резистор в среднее положение, к проводам идущим к микродвигателю подпаять более мощный Н-мост. Серва с нерабочим редуктором нашлась в загашниках, Н-мост использовал из китайского дешевого радиоуправления. Метод оказался рабочим но обороты двигателя изменялись не плавно, скачок от нуля до максимума. Можно сказать, получилось дискретное управление. На помощь пришел интернет, оказалось что схемы регуляторов коллекторников достаточно просты, микроконтроллер, небольшая обвязка, Н-мост. Схема регулятора

В наличие оказался PIC16F84, на нем и решил делать регулятор. Кому интересно схема и прошивка лежат здесь. Прошивкой микроконтроллеров занимаюсь не первый раз, поэтому с прошивкой не возникло проблем. От Н-моста что в схеме решил отказаться, такой мощный мне не нужен, да и транзисторов таких не было, оставил китайский.

Плату делал по ЛУТ технологии. Травил перфосульфатом аммония, травит очень быстро – советую. Регулятор заработал сразу, откалибрувалался без проблем, обороты изменялись плавно. Регулятор коллекторного двигателя

Дополнительно, на кренке закреплённой на радиаторе, сделал стабилизатор для питания электродвигателя. 5 В для приемника берется от регулятора. Собрав все вместе вот что получилось.

А вот видео первой обкатки тюнингованной «Нивы»

Рад если моя статья стала кому-то полезной. Удачи всем в моделизме и творчестве.

www.parkflyer.ru

Цифровой ШИМ регулятор оборотов коллекторного двигателя.

Еще один обзор на тему всяких вещей для самоделок. На этот раз я расскажу о цифровом регуляторе оборотов. Вещица по своему интересная, но хотелось большего. Кому интересно, читайте дальше :)

Имея в хозяйстве некоторые низковольтные устройства типа небольшой шлифовальной машинки и т.п. я захотел немного увеличить их функциональный и эстетический вид. Правда это не получилось, хотя я надеюсь все таки добиться своего, возможно в другой раз, на за саму вещицу расскажу сегодня. Производитель данного регулятора фирма Maitech, вернее именно это название часто встречается на всяких платках и блочках для самоделок, хотя сайт этой фирмы почему то мне не попался.

Из-за того, что я не сделал в итоге то, что хотел, обзор будет короче обычного, но начну как всегда с того, как это продается и присылается. В конверте лежал обычный пакетик с защелкой.

В комплекте только регулятор с переменным резистором и кнопкой, жесткой упаковки и инструкции нет, но доехало все целым и без повреждений.

Сзади присутствует наклейка, заменяющая инструкцию. В принципе большего для такого устройства и не требуется. Указан рабочий диапазон напряжения 6-30 Вольт и максимальный ток в 8 Ампер.

Внешний вид весьма неплох, темное «стекло», темно-серый пластик корпуса, в выключенном состоянии кажется вообще черным. По внешнему виду зачет, придраться не к чему. Спереди была приклеена транспортировочная пленка. Установочные размеры устройства: Длина 72мм ( минимальное отверстие в корпусе 75мм), ширина 40мм, глубина без учета передней панели 23мм (с передней панелью 24мм). Размеры передней панели: Длина 42.5, мм ширина 80мм

Переменный резистор идет в комплекте с ручкой, ручка конечно грубовата, но для применения вполне сойдет. Сопротивление резистора 100КОм, зависимость регулировки — линейная. Как потом выяснилось, 100КОм сопротивление дает глюк. При питании от импульсного БП невозможно выставить стабильные показания, сказывается наводка на провода к переменному резистору, из-за чего показания скачут +\- 2 знака, но ладно бы скакали, вместе с этим скачут обороты двигателя. Сопротивление резистора высокое, ток маленький и провода собирают все помехи вокруг. При питании от линейного БП такая проблема отсутствует полностью. Длина проводов к резистору и кнопке около 180мм.

Кнопка, ну тут ничего особенного. Контакты нормально открытые, установочный диаметр 16мм, длина 24мм, подсветки нет. Кнопка выключает двигатель. Т.е. при подаче питания индикатор включается, двигатель запускается, нажатие на кнопку его выключает, второе нажатие включает опять. Когда двигатель выключен то индикатор так же не светится.

Под крышкой находится плата устройства. На клеммы выведены контакты питания и подключения двигателя. Плюсовые контакты разъема соединены вместе, силовой ключ коммутирует минусовой провод двигателя. Подключение переменного резистора и кнопки разъемное. На вид все аккуратно. Выводы конденсатора немного кривоваты, но я думаю что это можно простить :)

Дальнейшую разборку я спрячу под спойлер.

Подробнее

Индикатор довольно большой, высота цифры 14мм. Размеры платы 69х37мм.

Плата собрана аккуратно, около контактов индикатора присутствуют следы флюса, но в целом плата чистая. На плате присутствуют: диод для защиты от переполюсовки, стабилизатор 5 Вольт, микроконтроллер, конденсатор 470мкФ 35 Вольт, силовые элементы под небольшим радиатором. Так же видны места под установку дополнительных разъемов, назначение их непонятно.

Набросал небольшую блок-схему, просто для примерного понимания что и как коммутируется и как подключается. Переменный резистор так и включен одной ногой к 5 Вольт, второй на землю. потому его можно спокойно заменить на более низкий номинал. На схеме нет подключений к нераспаянному разъему.

В устройстве использован микроконтроллер 8s003f3p6 производства STMicroelectronics. Насколько мне известно, этот микроконтроллер используется в довольно большом количестве разных устройств, например ампервольтметрах.

Стабилизатор питания 78M05, при работе на максимальном входном напряжении нагревается, но не очень сильно.

Часть тепла от силовых элементов отводится на медные полигоны платы, слева видно большое количество переходов с одной стороны платы на другую, что помогает отводить тепло. Так же тепло отводится при помощи небольшого радиатора, который прижат к силовым элементам сверху. Такое размещение радиатора кажется мне несколько сомнительным, так как тепло отводится через пластмассу корпуса и такой радиатор помогает несильно. Паста между силовыми элементами и радиатором отсутствует, рекомендую снять радиатор и промазать пастой, хоть немного но станет лучше.

В силовой части применен транзистор IRLR7843, сопротивление канала 3.3мОм, максимальный ток 161 Ампер, но максимальное напряжение всего 30 Вольт, потому я бы рекомендовал ограничивать входное на уровне 25-27 Вольт. При работе на околомаксимальных токах присутствует небольшой нагрев. Так же рядом расположен диод, который гасит выбросы тока от самоиндукции двигателя. Здесь применен STPS1045 10 Ампер, 45 Вольт. К диоду вопросов нет.

Первое включение. Так получилось, что испытания я проводил еще до снятия защитной пленки, потому на этих фото она еще есть. Индикатор контрастный, в меру яркий, читается отлично.

Сначала я решил попробовать на мелких нагрузках и получил первое разочарование. Нет, претензий к производителю и магазину у меня нет, просто я надеялся, что в таком относительно недешевом устройстве будет присутствовать стабилизация оборотов двигателя. Увы, это просто регулируемый ШИМ, на индикаторе отображается % заполнения от 0 до 100%. Мелкого двигателя регулятор даже не заметил, дня него это совсем смешной ток нагрузки :)

Внимательные читатели наверняка обратили внимание на сечение проводов, которыми я подключил питание к регулятору. Да, дальше я решил подойти к вопросу более глобально и подключил более мощный двигатель. Он конечно заметно мощнее регулятора, но на холостом ходу его ток около 5 Ампер, что позволило проверить регулятор на режимах более приближенных к максимальным. Регулятор вел себя отлично, кстати я забыл указать что при включении регулятор плавно увеличивает заполнение ШИМ от нуля до установленного значения обеспечивая плавный разгон, на индикаторе при этом сразу показывается установленное значение, а не как на частотных приводах, где отображается реальное текущее. Регулятор не вышел из строя, немного нагрелся, но не критично.

Так как регулятор импульсный, то я решил просто ради интереса потыкаться осциллографом и посмотреть что происходит на затворе силового транзистора в разных режимах. Частота работы ШИМа около 15 КГц и не меняется в процессе работы. Двигатель заводится примерно при 10% заполнения.

Изначально я планировал поставить регулятор в свой старый (скорее уже древний) блок питания для мелкого электроинструмента (о нем как нибудь в другой раз). по идее он должен был стать вместо передней панели, а на задней должен был расположиться регулятор оборотов, кнопку ставить не планировал (благо при включении устройство сразу переходит в режим — включено). Должно было получиться красиво и аккуратно.

Но дальше меня ждало некоторое разочарование. 1. Индикатор хоть и был немного меньше по габаритам чем вставка передней панели, но хуже было то, что он не влазил по глубине упираясь в стойки для соединения половинок корпуса. и если пластмассу корпуса индикатора можно было срезать, то не стал бы все равно, так как дальше мешала плата регулятора. 2. Но даже если бы первый вопрос я бы решил, то была вторая проблема, я совсем забыл как у меня сделан блок питания. Дело в том, что регулятор рвет минус питания, а у меня дальше по схеме стоит реле реверса, включения и принудительной остановки двигателя, схема управления всем этим. И с их переделкой оказалось все куда сложнее :(

Если бы регулятор был со стабилизацией оборотов, то я бы все таки заморочился и переделал схему управления и реверса, либо переделал регулятор под коммутацию + питания. А так можно и переделаю, но уже без энтузиазма и теперь не знаю когда. Может кому интересно, фото внутренностей моего БП, собирался он лет так около 13-15 назад, почти все время работал без проблем, один раз пришлось заменить реле.

Резюме.Плюсы Устройство полностью работоспособно. Аккуратный внешний вид. Качественная сборка В комплект входит все необходимое.

Минусы. Некорректная работа от импульсных блоков питания. Силовой транзистор без запаса по напряжению При таком скромном функционале завышена цена (но здесь все относительно).

Мое мнение. Если закрыть глаза на цену устройства, то само по себе оно вполне неплохое, и выглядит аккуратно и работает нормально. Да, присутствует проблема не очень хорошей помехозащищенности, думаю что решить ее несложно, но немного расстраивает. Кроме того рекомендую не превышать входное напряжение выше 25-27 Вольт. Больше расстраивает то, что я довольно много смотрел варианты всяких готовых регуляторов, но нигде не предлагают решение со стабилизацией оборотов. Возможно кто то спросит, зачем мне это. Объясню, как то попала в руки шлифовальная машинка со стабилизацией, работать гораздо приятнее чем обычной.

На этом все, надеюсь что было интересно :)

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

mysku.ru

Микросхема контроллера коллекторного электродвигателя - ProGDron.com

ePN Cashback - сервис, который возвращает часть денег с покупок, сделанных в интернет магазинах, представленных в ePN Cashback

Микросхема предназначена для стабилизации скорости вращения коллекторного электродвигателя. Питание микросхемы может осуществляться от сети переменного тока напряжением 110 В или 220 В, частотой 50 Гц или 60 Гц через однополупериодный выпрямитель и балластный резистор.

Стабилизация скорости электродвигателя обеспечивается интегрированной положительной обратной связью (ПОС) по току. Микросхема ILA1185AN генерирует импульсы управления симистором и обеспечивает стабилизацию скорости коллекторного двигателя без тахогенератора.

Микросхема обеспечивает стабилизацию скорости электродвигателя, оптимальное включение симистора (2-й и 3-й квадранты), повторяющиеся импульсы управления при прерывании тока коллектором двигателя, изменение тока симистора при работе с индуктивной нагрузкой, мягкий старт, детектирование неисправности питания и сброс основной цепи.

Питание микросхемы осуществляется от сети переменного тока

Может применяться в сетях переменного тока 220 В / 50 Гц и 110 В / 60 Гц

Малое количество и низкая стоимость внешних компонентов Оптимальное включение симистора (2-й и 3-й квадранты)

Повторяющиеся импульсы управления при прерывании тока коллектором двигателя

Слежение за током симистора при работе на индуктивную нагрузку

Возможность установки режима мягкого старта Обнаружение ошибки по питанию и сброс основной цепи Низкая потребляемая мощность

МИКРОСХЕМА КОНТРОЛЛЕРА КОЛЛЕКТОРНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Обозначение выводов в корпусе

Корпус DIP14 типа MS- 001AA

Предельные режимы

Обознач. параметра	Наименование параметра	Не менее	Не более	Единица измер.
Upin	Максимальное напряжение, на выводах 03,05,11 (не подсоединены)- U3,U5,U11, на выводах 4,8,13-U4,U8,U13 на выводе 02-U2	-20 -Ucc -3.0	20 0 3.0	В
Upin12	Максимальное положительное напряжение на выводе 12-U12	-	0	В
Upin1	Максимальное положительное напряжение на выводе 01-U1	-	0.5	В
Ipin	Максимальный ток на выводе 01- I1 на выводах 06 и 07 - I6, I7 на выводе 09 - I9	-20 -2,0 -0,5	20 2,0 0,5	мА
Ipin	Максимальный ток, на выводе 10 - I10 на выводе 12 - I12	-300 -500	300 -	мкА
PD	Максимальная рассеиваемая мощность (Тamb=25°С)	-	250	мВт
Tstg	Диапазон температур хранения	-55	125	°С
RTJA	Максимальное температурное сопротивление «кристалл — окружающая среда»	-	100	°С/Вт

Предельно-допустимые режимы

Обознач. параметра	Наименование параметра	Не менее	Не более	Единица измер.
ТА	Температурный диапазон рабочей среды	0	+70	°С
Rt j-a	Максимальное температурное сопротивление «кристалл — окружающая среда»	-	100	°С/Вт

Электрические параметры микросхемы ILA1185AN

Обознач. параметра	Наименование параметра	Режим измерения	Норма		Един. измер
Обознач. параметра	Наименование параметра	Режим измерения	Не менее	Не более	Един. измер
1	2	3	4	5	6
-Ucc	Напряжение внутреннего стабилизатора,	I1= –2.0 мА	\|-7.6\|	\|-9.6\|	В
-Icc	Ток потребления	U1=-6.0 В I2=0 А	–	\|-2.0\|	мA
U1EN	Напряжение включения контроля	–	\|-Ucc +0.2\|	\|-Ucc +0.5\|	В
U1DIS	Напряжение выключения контроля, В	–	\|- U1EN +0.12\|	\|- U1EN +0.5\|	В
I12	Входной ток смещения вывода 12	–	–	200	нА
I13	Ток зарядки конденсатора	R10=100 кОм; U13 от –Ucc до –3 В	-11	-17	мкА
U8-12	Статическое смещение управляющего напряжения	–	1.2	2.0	В
I13	Ток зарядки конденсатора плавного включения	R10=100 кОм; U13 от –Ucc до –3 В	-11	-17	мкА
I4P	Ток разрядки конденсатора генератора пилообразного напряжения	R10=100 кОм, U4 от –2 В до –6 В	60	80	мкА
I4З	Ток зарядки конденсатора генератора пилообразного напряжения	–	1.5	10	мА
U4	Высокое напряжение пилообразной формы	–	\|-1.0\|	\|-2.5\|	В
U10	Напряжение вывода программирования относительно вывода 01	–	1.0	1.5	В
I2	Выходной ток (втекающий), мA	U2=0 В	60	80	мА
I2L	Выходной ток утечки	U2=2.0 В	–	4.0	мкА
Isync	Пороговые уровни токовой синхронизации I6 , I7,	–	-40	40	мкА
ULTH	Минимальное низкое наряжение пилообразной формы	–	\|-5.6\|	\|-8.5\|	В
I9	Входной ток смещения вывода 09	U9= 0 В	1.6 x I4P	2.4xI4P	–
A	Коэффициент усиления передаточной функции, DU8/DU9	R10=100 кОм; DU9=50мВ	50	90	–
A	Коэффициент усиления передаточной функции, DU8/DU9	R10=270 кОм; DU9=50мВ	28.8	50	–
Uoff	Остаточное смещение на выводах 04-08	U9= 0 В	50	450	мВ
Z8	Полное внутреннее сопротивление вывода 08	U9= 0.1 В	96	180	кОм
tp	Длительность выходных импульсов	C4=47 нФ; R10=270 кОм	30	80	мкс
t	Период повторения выходных импульсов	C4=47 нФ; R10=270 кОм	120	510	мкс
Примечание Нормы на электрические параметры приведены для условий: - температура окружающей среды — +25 °С; - напряжение относится к выводу 14(общий), если не указано иначе.

Типовая схема включения микросхемы.

Питание ИС может осуществляться непосредственно от сети переменного тока через однополупериодный выпрямитель и балластный резистор (рисунок 1). Номинальное сопротивление балластного резистора определяется исходя из обеспечения необходимого режима работы однополупериодного выпрямителя, состоящего из элементов R5, VD1 и внутреннего стабилизатора напряжения на основе обратновключенного опорного диода. Внутренним стабилитроном напряжение поддерживается на уровне -8.6 В относительно общего вывода (вывод 14).

Структурная схема микросхемы ILA1185AN приведена на рисунке 2 и состоит из следующих узлов:

- стабилизатор напряжения питания;

- схема слежения за напряжением питания;

- генератор линейно изменяющегося напряжения;

- схема синхронизации по току;

- схема синхронизации по напряжению;

- схема установки фазового угла;

- компаратор;

- схема управления мягким стартом;

- токовая ПОС;

- генератор запускающих импульсов.

Стабилизатор напряжения обеспечивает регулировку напряжения питания на уровне минус 8.6 В. Принцип действия стабилизатора основан на ограничении напряжения заданной величины на интегрированном стабилитроне.

Схема слежения за напряжением питания обеспечивает разрешенное или запрещенное состояние микросхмы в зависимости от напряжения питания. При увеличении напряжения питания до напряжения включения контроля (V1EN), схема слежения переводит микросхему в разрешенное состояние. Это состояние обеспечивает нормальное функционирование микросхемы. При снижении питающего напряжения до напряжения выключения контроля (V1DIS), схема слежения переводит микросхему в запрещенное состояние. В этом состоянии происходит блокирование основных функциональных узлов микросхемы: генератора запускающих импульсов, ГЛИН, схемы управления мягким запуском, схемы установки фазового угла, компаратора, схемы синхронизации по напряжению и схемы синхронизации по току.

Генератор линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН) вырабатывает напряжение пилообразной формы, которое используется для сравнения с напряжением, устанавливаемым на входе установки фазового угла.

Вытекающий ток постоянной величины разряжает конденсатор C2, производя изменение по линейному закону отрицательного напряжения ГЛИН, синхронизированного с переходом сетевого напряжения через нулевое значение фазы. Напряжение вывода 04 сбрасывается до минус 1.6 В при каждом пересечении нуля линии переменного тока и быстро изменяется по линейному закону до минус 7.1В. Вытекающий ток по выводу 04 задается внешним резистором R4 и задается выражениями (1, 2), приведенными ниже:

I4P = I10 +-5%, (1)

I10 = |UCC + 1.25| / R4, (2)

где I4P – ток разрядки конденсатора на выводе 04;

I10 – ток вывода 10;

UCC – напряжение внутреннего стабилизатора напряжения.

Схема синхронизации по току обеспечивает считывание состояния нагрузки и, в зависимости от этого состояния, управляет состоянием компаратора.

В случае если на выходе генератора запускающих импульсов сформирован импульс запуска симистора, а симистор по какой-либо причине не открылся, напряжение на входе схемы синхронизации по току понижается и на вход компаратора поступает управляющий сигнал установки режима перезапуска.

В случае если симистор выключился за счет разрыва цепи нагрузки (например, из-за отскакивания щеток коллекторного двигателя), схема синхронизации по току обеспечивает управляющий сигнал для генератора запускающих импульсов, в результате чего, на выходе микросхемы незамедлительно появляется новый импульс запуска симистора.

В случае если симистор еще открыт, а в результате работы микросхемы выработан новый импульс запуска, он (импульс) задерживается до момента запирания симистора.

Схема синхронизации по напряжению обеспечивает синхронизацию ГЛИН с напряжением сети переменного тока: при пересечении напряжением сети переменного тока нулевого уровня происходит запуск очередного периода пилообразного напряжения ГЛИН. Это необходимо для синхронизации частоты ГЛИН с удвоенной частотой сети переменного тока.

Схема установки фазового угла обеспечивает необходимый уровень напряжения на одном из плеч компаратора для сранения с напряжением ГЛИН. Совместно с сигналом токовой ПОС, сигнал с этого вывода подается на вход компаратора.

Компаратор обеспечивает сранение напряжения ГЛИН и установленного уровня напряжения на входе установки фазового угла. Величина сдвига по времени импульса на выходе компаратора определяет фазу появления импульса напряжения в нагрузке и, соответственно, величину мощности, доставленной в нагрузку от сети переменного тока.

Схема управления мягким стартом обеспечивает плавное нарастание мощности в нагрузке, что выражается в меньшем уровне импульсных помех по напряжению сети переменного тока, возможности подключения чувствительных к выбросу мощности рассеивания нагрузок (люминесцентных ламп, вакуумных трубок).

Положительная обратная связь по току. При увеличении нагрузки скорость вращения коллекторного двигателя падает. Чтобы обеспечить стабильность скорости вращения необходимо увеличить угол проводимости симистора. Для этой цели вход токовой ПОС (вывод 09) считывает ток нагрузки как падение напряжения на низкоомном шунтирующем резисторе R9. Токовая ПОС усиливает, выпрямляет и добавляет это напряжение к напряжению на входе установки фазового угла (вывод 12). Любое изменение напряжения на выходе ПОС (вывод 08), сглаживается конденсатором C3. Передаточная функция цепи ПОС DV8 = f(DV9) показана на рисунке 5 приложения 1.

Коэффициент усиления на линейном участке не зависит от сопротивления резистора R4. Напряжение, передаваемое выводу 08, пропорционально действующему значению тока в нагрузке и, соответственно, в резисторе R9, так как ток двигателя имеет форму близкую к синусоиде. Этот усредняющий эффект показан на рисунке 3.

а)

Рисунок 3 – Усредняющий эффект цепи токовой ПОС

а – зависимость изменения напряжения на выводе 08, DU8 от обратной скважности импульсов напряжения на выводе 09, 1/Q;

б – форма напряжения на выводе 09.

С сигналами большой амплитуды на выводе 09 изменение в напряжении на выводе 08 достигает максимального значения. Эффект насыщения ограничивает максимальное увеличение угла проводимости. Этот эффект иллюстрируется на рисунке 4. Полное напряжение на выводе 08 определяется выражением:

U8 = U12 + f(|U9|, R4) + 1.25. (3)

Эффект ПОС иллюстрируется на рисунке 4.

Генератор запускающих импульсов вырабатывает импульсы тока (минимум 60мА) на выводе 02 (выход микросхемы для подключения управляющего электрода симистора). Генератор управляет составным транзистором Дарлингтона, включенным по схеме с открытым коллектором. Вывод 02 имеет встроенную схему ограничения максимального тока, отдаваемого в нагрузку (управляющий электрод симистора), реализованную при помощи токоограничивающего резистора в эмиттерной цепи выходного транзистора. Период повторения импульсов на выходе приблизительно пропорционален постоянной времени цепи R4, C2, и составляет приблизительно 420 мкс в нормальном режиме работы (кроме случаев, когда симистор не включился или выключился при сбросе тока нагрузки). При подключении индуктивной нагрузки к симистору, ток запаздывает по отношению к напряжению. Схема синхронизации по току (вывод 06) задерживает запускающий импульс до момента пока симистор не будет выключен для того, чтобы предотвратить неустойчивое управление мощностью в нагрузке.

Рисунок 4 – Иллюстрация эффекта токовой ПОС

Для сохранения скорости вращения коллекторного двигателя постоянной, необходимо определить необходимую величину коэффициента усиления ПОС, так как при увеличении нагрузки на валу двигателя, увеличивается ток нагрузки и, следовательно, увеличивается падение напряжения на шунтирующем резисторе R9. Увеличение падения напряжения на резисторе R9 считывается ПОС и вызывает изменение угла проводимости на определенную величину.

Так как коэффициент усиления петли токовой ПОС определяется сопротивлением резистора R4, для того, чтобы достичь желаемого результата, необходимо использовать экспериментальный подбор сопротивления резистора R4.

Для выбранного значения R4 определяется значение емкости конденсатора C2

исходя из выражения (4), приведенного ниже:

C2 = 0.672 / (fline * R4), (4)

где fline – частота напряжения сети переменного тока.

Конденсатор C3 -- интегрирующий, который сглаживает напряжение на выводе 08. Для выполнения этой задачи, значение емкости конденсатора должно быть достаточно большое, однако не слишком большое, чтобы не замедлить отклик системы (возможна ситуация, когда при достаточно большом значении емкости конденсатора C3, ПОС будет реагировать на изменение тока нагрузки с большой задержкой, что приведет к ошибке в регулировании).

Конденсатор C2 определяет, на сколько быстро угол проводимости достигает установленного на выводе 12 значения. Для достижения желаемой задержки значение емкости конденсатора C2 может быть вычислено из уравнения (5):

С2=8*td/(8.6-V12)*R4

где td – время установки угла проводимости, с.

Значения остальных компонентов экспериментально определены и постоянны независимо от применения. Таблица перечисляет типовые значения параметров внешних компонентов для применения в сети переменного тока 110В. Для применения в сети переменного тока 220 В, необходимо пересчитать номинальное сопротивление резисторов R5, R6, R7.

Таблица типовых значений параметров внешних компонентов для применения в сети переменного тока напряжением 110 В.

Позиционное обозначение	Значение	Единица измерения	Примечание
С1	100	мкФ	–
C2	0.1	мкФ	–
C3	0.22	мкФ	–
C4	10	мкФ	–
R1	10	кОм	Подбирается опытным путем
R2	100	кОм	–
R3	10	кОм	Подбирается опытным путем
R4	100	кОм	–
R5	10/2.0Вт	кОм	–
R6	330/0.5Вт	кОм	–
R7	330/0.5Вт	кОм	–
R8	100	Ом	–
R9	0.05/5.0Вт	Ом	–

Примечание: Компоненты M1, VD1, VS1 выбираются исходя из конкретной схемы применения.

Наклон пилообразного напряжения ГЛИН зависит от величины емкости конденсатора C2.

Пороговый уровень токовой синхронизации по выводу 07 определяется сопротивлением резистора R6, а по выводу 06 – резистором R7.

Вывод 09 имеет низкий внутренний импеданс, поэтому требуется внешний резистор R8 для регулировки уровеня ПОС.

Вывод 08 должен всегда подключаться к потенциалу вывода 01 через фильтрующий конденсатор C3.

Для значений сопротивленя R4 менее 100кОм схема становится чувствительной и может быть нестабильной.

Микросхема ILA1185AN имеет внутреннюю температурную компенсацию. Если токовая ПОС не подключена, эффективная мощность, отданная в нагрузку стабилизируется в пределах ±2.0% по температурному диапазону от 20оС до 70оС. Обратная связь вводит, в том же температурном диапазоне, дрейф от 250мВ по напряжению вывода 08. Это незначительное увеличение в угле проводимости может быть использовано, например, для компенсации увеличения омического сопротивления обмотки двигателя при увеличении температуры.

Компенсация изменения напряжения сети переменного тока производится при помощи балластного резистора R5. Так как угол проводимости независим от напряжения сети переменного тока, любое изменение в последней вызывает изменение мощности в нагрузке. Резистор R5 (рисунок 1), подключенный к аноду выпрямительного диода VD1 и к выводу 01 (к которому подключен через резисторы R1, R2 вывод12) с конденсатором C1, подключенным к VEE будет вводить уменьшение в напряжении на выводе 12, как только напряжение линии увеличивается. Значение постоянной времени RC цепи может быть определено экспериментально.

Динамика угла срабатывания. С резистивными нагрузками эффективное действующее напряжение, приложенное к нагрузке, прямо пропорционально углу срабатывания. С индуктивными нагрузками, так как ток отстает по отношению к напряжению, 100% мощность соответствует углу срабатывания, который меньше 180о.

Мягкий старт. Свойство мягкого старта в ILA1185A N открывает возможности к множеству разнообразных приложений. Например, ILA1185AN может использоваться чтобы медленно подключать чувствительные к броску мощности рассеивания нагрузки. Дорогие и чувствительные трубки могут медленно отключаться, таким образом, исключая бросок тока, который мог бы привести к перегоранию. В этом применении R2 заменяется резистивным делителем, так что напряжение на выводе 12 результируется в угол проводимости от 180о. Вывод 09 должен заземляться, так как часть обратной связи ILA1185AN не необходима (смотрите рисунок 5). Время достижения полной проводимости определяется уравнением (6), приведенным ниже:

Dt = 8.71 * R4 * C4. (6)

Номер вывода	Обозначение	Назначение вывода
01	VEE	Отрицательное напряжение питания микросхемы
02	Gate Trigger Pulse	Выход генератора открывающих импульсов
03	NC	Не подключен
04	Ramp Generator	Подключение конденсатора, задающего режим работы генератора линейно изменяющегося напряжения
05	NC	Не подключен
06	Current Sense	Вывод считывания тока
07	Voltage Sense	Вывод внутренней синхронизации микросхемы
08	Integration Capacitor	Выход обратной связи
09	Feedbak Input	Вход обратной связи
10	Current Programming	Вывод подключения резистора, регулирующего смещающий ток
11	NC	Не подключен
12	Phase Angle Set	Вывод установки фазового угла
13	Soft-Start	Вывод установки "мягкого запуска"
14	VCC	Вывод подключения шины "общий".