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Controle de Fase Triac usando PWM Tempo Proporcional

Um controle de fase triac usando um circuito PWM pode ser útil apenas se for implementado usando um formato proporcional ao tempo, caso contrário a resposta pode ser aleatória e ineficiente.

Em alguns dos meus artigos anteriores, conforme indicado abaixo:

Circuito Regulador de Ventilador Simples de Controle Remoto

Regulador de ventilador de botão de pressão com circuito de exibição

Circuito Dimmer para Lâmpadas LED

Eu discuti sobre o uso de PWM para iniciar um circuito de controle de fase triac, no entanto, como os projetos não incluíam uma tecnologia proporcional ao tempo, a resposta desses circuitos poderia ser errática e ineficiente.

Neste artigo aprendemos como corrigir o mesmo usando a teoria proporcional ao tempo para que a execução seja feita de forma bem calculada e com muita eficiência.

O que é o controle de fase proporcional ao tempo usando Triacs ou tiristores?

É um sistema no qual o triac é acionado com comprimentos calculados de pulsos PWM, permitindo que o triac conduza intermitentemente para comprimentos específicos da frequência da rede de 50/60 Hz, conforme determinado pelas posições e períodos de tempo dos pulsos PWM.

O período médio de condução do triac determina posteriormente a saída média para a qual a carga pode ser alimentada ou controlada e que executa o controle de carga necessário.

Por exemplo, como sabemos que a fase de rede é composta por 50 ciclos por segundo, portanto, se o triac for acionado para conduzir intermitentemente por 25 vezes com uma taxa de períodos de 1 ciclo LIGADO e 1 ciclo DESLIGADO, então a carga pode ser esperada para ser controlado com 50% de potência. Da mesma forma, outros proporcionais de tempo ON OFF podem ser implementados para gerar quantidades correspondentes de entradas de energia mais altas ou mais baixas para a carga.

O controle de fase proporcional ao tempo é implementado usando dois modos, modo síncrono e modo assíncrono, em que o modo síncrono se refere à ativação do triac apenas em cruzamentos de zero, enquanto no modo assíncrono o triac não é especificamente comutado em cruzamentos de zero, mas instantâneo em qualquer local aleatório, nos respectivos ciclos de fase.

No modo assíncrono, o processo pode induzir níveis significativos de RF, enquanto isso pode ser significativamente reduzido ou ausente no modo síncrono devido à comutação de cruzamento por zero do triac.

Em outras palavras, se o triac não for ligado especificamente em cruzamentos de zero, mas em qualquer valor de pico aleatório, isso pode dar origem a ruído de RF na atmosfera, portanto, é sempre aconselhável usar uma comutação de cruzamento de zero para que o ruído de RF possa ser eliminado durante as operações do triac.

Como funciona

A ilustração a seguir mostra como um controle de fase proporcional ao tempo pode ser executado usando PWMs temporizados:

CONTROLE DE FASE TRIAC USANDO PWM TEMPO PROPORCIONAL

1) A primeira forma de onda na figura acima mostra um sinal de fase CA normal de 50Hz consistindo de um pico senoidal ascendente e descendente de 330V positivo e pulsos negativos, em relação à linha zero central. Esta linha zero central é denominada como a linha de cruzamento zero para os sinais de fase AC.

Pode-se esperar que o triac conduza o sinal mostrado continuamente se seu gatilho DC de porta for contínuo sem interrupções.

2) A segunda figura mostra como um triac pode ser forçado a conduzir apenas durante semiciclos positivos em resposta aos seus gatilhos de porta (PWM mostrado em vermelho) a cada cruzamento de zero positivo alternado dos ciclos de fase. Isso resulta em um controle de fase de 50%. .

3) A terceira figura mostra uma resposta idêntica em que os pulsos são cronometrados para produzir alternadamente a cada cruzamento negativo de zero da fase CA, o que também resulta em um controle de fase de 50% para o triac e a carga.

No entanto, produzir tais PWMs temporizados em diferentes nós de cruzamento zero calculados pode ser difícil e complexo, portanto, uma abordagem fácil para adquirir qualquer proporção desejada de controle de fase é empregar trens de pulsos temporizados, como mostrado na 4ª figura acima.

4) Nesta figura podem ser vistos rajadas de 4 PWMs após cada ciclo de fase alternada que resulta em cerca de 30% de redução na operação do triac e o mesmo para a carga conectada.

Pode ser interessante notar que aqui os 3 nos do meio dos pulsos são pulsos inúteis ou ineficazes porque após o primeiro pulso o triac fica travado e, portanto, os 3 pulsos do meio não têm efeito no triac, e o triac continua a conduzir até o próximo zero cruzando onde é acionado pelo 5º (último) pulso subsequente, permitindo que o triac seja travado em ON para o próximo ciclo negativo. Após isso, assim que o próximo cruzamento zero é alcançado, a ausência de qualquer outro PWM inibe o triac de conduzir e é cortado, até o próximo pulso no próximo cruzamento zero que simplesmente repete o processo para o triac e suas operações de controle de fase .

Desta forma, outros trens de pulso PWM proporcionais ao tempo podem ser gerados para a porta triac, de modo que diferentes medidas de controle de fase possam ser implementadas conforme a preferência.

Em um de nossos próximos artigos, aprenderemos sobre um circuito prático para alcançar o controle de fase triac discutido acima usando um circuito PWM proporcional ao tempo

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