Описываемый ниже регулятор (рис. 1) позволяет включать лампу на яркости с едва заметным красным свечением нити накаливания в темноте. Его отличие от аналогичных заключается в введении каскада на двух транзисторах VT3, VT4 и двух германиевых диодах VD2, VD3.

Регулятор мощности для лампочки

Он предназначен для устранения неприятного эффекта, когда лампочка загорается и, довольно ярко, при значительно меньшем значении регулирующего резистора R8, а гаснет при значительно большем его значении, и вам приходится вначале зажечь лампочку, а потом уменьшать ее яркость до желаемой. Электролампы разной конфигурации, вы можете приобрести в интернет-магазине ElectroIndustria по низким ценам.

Если же по сети пройдет помеха, то лампочка может погаснуть и не загореться, и вам придется повторять регулировку снова. То есть речь идет о неприятном гистерезисе регулировки мощности. Происходит это по следующей причине. Допустим, этого каскада нет и резистор R6 подключен к конденсатору С2. Часть, обведенная штрих-пунктиром, аналог симметричного динистора, и так и будем ее называть.

Получаем стандартную схему регулятора с описанным выше недостатком. Если отсоединить динистор, то конденсатор С2 и резистор R8 образуют делитель напряжения. При некотором значении резистора амплитуда напряжения на конденсаторе становится меньше напряжения открывания динистора, и теперь подключение динистора уже ничего не изменит.

Если же в предыдущем полупериоде динистор открывался, то в начале следующего конденсатор разряжен, и амплитуда напряжения на нем достигнет большего значения и откроет динистор. Поэтому необходимо устройство, разряжающее конденсатор, если не сработал динистор. Эти функции выполняет упомянутый выше каскад.

Схема регулятора мощности для электролампочки

Регулятор мощности используется с лампочкой на 220 В 100 Вт в ночнике, потому что именно при таком его использовании крайне негативны для глаз резкие скачки яркости при включении света.

Но при установке симистора на соответствующий радиатор мощность нагрузки может достигать не менее 2 кВт, так как установленный симистор выдерживает ток в 12 А. Для лампочки же на 100 Вт радиатора не требуется. Напряжение питания должно быть 220 В 50 Гц. На других напряжениях его работа не проверялась.

Теперь о работе схемы. Обведенная штрих пунктиром часть схемы работает как симметричный динистор. На транзисторах собран аналог динистора, а в симметричный его превращает диодный мост.

Подстроенным резистором R4 можно установить желаемое напряжение включения аналога динистора в пределах от 10 до 20 В. Чем меньше это напряжение, тем шире диапазон регулировки мощности на нагрузке в обе стороны, но хуже помехозащищенность и меньше мощность импульсов на управляющем электроде симистора. Так же резистором R4 можно подобрать диапазон регулировки мощности при отличных от схемы номиналах конденсатора С2 и резистора R8.

При нежелании настраивать это напряжение движок резистора R4 устанавливается в среднее положение, либо резисторы R3 и R4 за-меняются одним постоянным резистором номиналом 650 кОм мощностью 0,125 Вт. Транзисторы, в аналоге динистора, должны быть с максимальным рабочим напряжением не менее 25 В. Этому удовлетворяют транзисторы КТ209 с индексами Г, Д, Е, Ж, И, К, Л и М.

Транзистор ВС548 может быть заменен на КТ315 с индексами А, В, Г, Д и Е. Конденсатор С1 любой керамический, так как напряжение на нем не превышает 1 В. Диодный мост заменим на четыре 1N4148.

Теперь о работе каскада разряда конденсатора С2. Он состоит из двух одинаковых частей VT3, VD2 и VT4, VD3, но одна часть работает при положительном полупериоде, а другая – при отрицательном. Поэтому рассмотрим только одну часть – для положительного полупериода. Ее работу удобно рассмотреть, если конденсатор С2 полностью разряжен, а первый полупериод отрицательный. Так же исключим из схемы симметричный динистор, так как при его включении конденсатор разряжается через него и рассматриваемый каскад в работе не участвует.

Получаем схему (см. рис. 2), в которой резистор Rx заменяет резисторы R6 и R8, а диод VDvt4 заменяет эмиттерный переход транзистора VT4, так как по условию конденсатор С2 разряжен, а первый полупериод отрицательный, следовательно, диод VD3 закрыт, а транзистор превращается в диод.

Итак, входное напряжение начинает уменьшаться по синусоидальному закону и ток, проходя через Rx, открывает диод VDvt4 и запирает транзистор VT3, поэтому весь ток резистора Rx проходит через конденсатор С2. Напряжение на конденсаторе изменяется по синусоидальному закону, но отстает от входного почти на 90 градусов. Входное напряжение достигает -310 В и начинает увеличиваться (модуль его отрицательного значения уменьшается).

В какой-то момент входное напряжение сравняется с напряжением на конденсаторе, при этом диод VDvt4 закроется, а через некоторое время ток резистора Rx потечет через переход э.б, транзистора VT4 и откроет его. Теперь через конденсатор потечет не только ток резистора, но и коллекторный ток транзистора, который больше последнего на коэффициент усиления транзистора. Диод VD2 при этом так же откроется.

Принципиальная схема регулятора мощности для лампы накаливания

При этом конденсатор будет очень быстро разряжаться, пока напряжение на его обкладках не сравняется с прямым напряжением на диоде VD2 плюс напряжение насыщения транзистора VT3. Еще через некоторое время диод VD2 закроется, транзистор перестанет усиливать ток и аналогично VT4 превратится в диод. Это будет начало положительного полупериода. Ток через конденсатор сравняется с током резистора Rx и все повторится с точностью до наоборот для транзистора VT4 и диода VD3.

Подтверждение вышесказанного можно увидеть на рис. 3 и рис. 4 (желтый график). Практически двухкратное превышение амплитуды. Также можно увидеть, что без применения каскада разряда динистор не сработает (амплитуда меньше 15 В, зеленый график) и регулятор не начнет работать (цвета контрольных точек А, В, С на рис. 3 соответствуют цветам осциллограмм на рис. 4).

Детали

Емкость конденсатора С2 для каскада разряда не критична, главное в разумных пределах выдержать постоянную времени C2*(R6+R8). Простоя использовал импортный конденсатор небольших габаритов. Диоды были применены германиевые (VD2, VD3) для уменьшения напряжения разряда конденсатора С2, но их можно заменить кремниевыми с обратным напряжением не ниже 25 В (1N4148).

Коэффициент усиления транзисторов может оказать существенное влияние на время разряда конденсатора, поэтому чем он больше, тем лучше. Мной были применены транзисторы с h21э более 100. Все резисторы (кроме R6, R8, R9) применены на мощность 0,125 Вт. R6 мощностью 2 Вт, т.к. в случае неисправности в схеме к нему может приложиться все напряжение сети.

Переменный резистор R8 применен марки СП-1 мощностью 1 Вт. R9 мощностью 0,5 Вт.
Конденсатор С2 можно составить из двух параллельно включенных емкостью по 0,1 мкФ с рабочим напряжением не менее 25 В. Конденсатор СЗ рассчитан на переменное напряжение 250 В (снят с сетевого фильтра импульсного источника питания). Все транзисторы и диоды должны быть рассчитаны на напряжение не ниже 25 В.

Заключение

В заключение хочу показать, как можно улучшить классическую схему регулятора (см. рис. 5). Каскад разрядки конденсатора подключается к точкам А, В и С. Между точками А и В дорожка перерезается. Новыми элементами являются только ТЗ, Т4, D1 и D2. Они должны быть рассчитаны на напряжение, не менее чем в 1,5 раза превышающее напряжение отпирания симметричного динистора Т1.

Примечание: рис. 3 и рис. 4 см. на 2-й странице обложки.