U2010B схема

Data Sheet, распиновка U2010B справочник

Основные функции микросхемы

При работе с микросхемой U2010B нужно соблюдать ограничение по напряжению. Для этого ее нужно подсоединять к сети через диод D1 и сопротивление R1. Напряжение питания — между контактом 10 и 11 — сглаживается емкостью C1. В случае, если напряжение V₆ ≤ (70% порогового напряжения перегрузки), выводы 11 и 12 замыкаются между собой, посредством чего V_sat ≤ 1,2 В. Когда |V6|≥ |VT70|, ток от питающего напряжения идет через светодиод D3.

Сопротивление R1 может быть вычислено по следующей формуле из даташита:

Где, V_mains - сетевое питающее напряжение
V_mains - Максимальное питающее напряжение
I_tot - Общее потребление тока = I_Smax + I_x
I_Smax - Максимальное потребление тока
I_x Потребление тока внешних компонентов

Когда сетевое напряжение нарастает, неконтролируемые импульсы на выходе исключаются благодаря внутреннему контролю. Кроме того, все триггеры микросхемы сбрасываются, а конденсатор плавного пуска замыкается накоротко. Это гарантирует правильный режим запуска при каждом включении питающего или после коротких перерывов в сети. Плавный пуск начнется лишь после того, как питающее увеличится до номинального значения. Такая работа гарантирует плавный запуск электродвигателя и автоматически задает нужное время запуска.

Фазовое управление микросхемы U2010B

Фазовый угол импульса запуска задается с помощью сравнения изменения линейного напряжения V3, которое синхронизируется с сетью детектором, с установленным значением на входе управления четвертого вывода. Наклон линейного изменения задается C_φ и его током заряда I_φ . Последний можно изменять с помощью сопротивления R_φ на пине 14. Максимальный фазовый угол α_max, также можно изменять при помощи R_φ.

В тот момент времени, когда потенциал на третьем пине вощрастает до уровня уставки на четвертом входе, ширина запускающего импульса t_p задается из номинала C_φ (t_p = 9 мкс/нФ). В то же время защелка устанавливается с импульсом на выходе, пока автоматическое повторное включение не было активировано, тогда в этом полупериоде не может быть сгенерировано больше импульсов. Управляющий вход на выводе 4 (по отношению к 10 пину) имеет активный диапазон от V₈ до -1 В. Когда V₄ = V₈, тогда фазовый угол максимально возможный, α_max, что соответствует токовому минимуму. Минимальный фазовый угол, α_min, устанавливается с V4 ≥ -1 В.

Автоматическая перезагрузка специализированного чипа U2010B

Цепь токового детектора контролирует состояние симистора после его при помощи измерения падения напряжения на симмисторном затворе. Ток, идущий через симистор, распознается, когда падение напряжения превышает пороговый уровень номинального значения в 40 мВ.

Если симистор отключен в диапазоне соответствующей полуволны после запуска, схема автоматического повторного включения обеспечивает немедленное повторное включение, если нужно с высокой частотой повторения, tpp/tp, до тех пор, пока симистор не отпирается.

Токовая синхронизация

Перед функцией синхронизации по току поставлены две основные задачи:

Микросхема U2010B оценивает напряжение на импульсном выходе между затвором и опорным электродом симистора. Это исключает констуктиив отдельного входа синхронизации с заданной серией сопротивлений.

Синхронизация напряжения с компенсацией сетевого

Детектор напряжения синхронизирует опорное линейное изменение с сетевым. Параллельно зависящий от сети ток на входе контакт 15 формируется и выпрямляется. Далее он активирует автоматическое повторное включение и доступность на 5 пине. При соблюдении нужных значений можно соблюсти эффект компенсации. Автоматическая перезагрузка и компенсация сетевого не активируются до того момента, пока |V_{15 — 10}| не будет более 8 Вольт. Сопротивление R_sync. задает ширину импульса при пересечении нуля, тока синхронизации и компенсации сетевого напряжения.

Если компенсация сетевого напряжения и автоматическое повторное включение не используется в нашей схеме, то они могут быть отключены путем ограничения уровня |V_{15 — 10}| ≤ 7 В.

Компенсация тока нагрузки в микросхеме U2010B

Внутренняя схема чипа непрерывно измеряет ток нагрузки как падение напряжения на резисторе R6. Отслеживание и применение обеих полуволн приводит к быстрой реакции на изменение нагрузочного тока. Из-за падения напряжения на R6 существует разница между обоими входными токами на выводах 1 и 2. Эту разницу контролирует внутренний токовый источник, положительные токовые значения доступны на 5 и 6 пинах. Выходной ток, генерируемый на пятом выводе, содержит разницу между отслеживаемым нагрузочным и компенсацией сети.

Эффективное управляющее напряжение на четвертом выводе представляет собой конечный ток на пятом выводе вместе с желаемым сетевым значением. Увеличение сетевого напряжения вызывает рост угла управления, увеличение тока нагрузки приводит к снижению угла управления. Это позволяет избежать снижения оборотов при увеличения нагрузки, а также увеличения оборотов при повышении напряжения сети.

Ограничение нагрузочного тока:

Общий выходной нагрузочный ток доступен на шестом выводе. Он дает падение напряжения на сопротивлении R11. Когда токовый потенциал нагрузки доходит до уровня 70% от порогового значения (VT70), т.е около 4,35 В на шестом выводе, он переключает компарато и размыкает переключатель между выводами 11 и 12. Поставив в схему светодиод между этими пинами можно реализовать индикацию высокой нагрузки.

Если напряжение на шестом выводе 6 увеличивается примерно до значения 6,2 В (= VT100), оно переключит компаратор перегрузки. Последующее поведение задается наличием или отсутствием перемычек на девятом контакте.

Схема регулятора оборотов на микросхеме U2010B

На рисунке ниже представлена схема регулятора на микросхеме U2010B, с ОС по току, защитой от перегрузки и плавным стартом. Светодиод D2 показывает перегрузку двигателя. Переключатель SA1 «Mode» обеспечивает возможность выбора действий при перегрузке на электродвигателе в трех режимах:

Положение А — индикация перегрузки и последующий сброс на минимальные обороты. Для восстановления рабочих оборотов, необходимо выключить электроинструмент.

Положение В — индикация перегрузки, последующий сброс на минимальные обороты, после снятие нагрузки, восстанавливаются установленные обороты, т.е. имеем процесс автоматического старта.

Положение С — только индикация перегрузки, без остановки электродвигателя и срабатывания защиты.

Подбором ёмкости С3 от 1 до 10 мкФ можно настраивать длительность и плавность пуска.

Сопротивление R6 рассчитывается исходя из мощности электродвигателя по формуле:

где: U_R6 — напряжение на R6 (250 мВ), Р_двиг — мощность ЭД, U_ПИТ — сетевое переменное напряжение 220 Вольт.

В некоторых случаях может потребоваться некоторая коррекция по поведению ЭД под нагрузкой. Если сопротивление великовато, то двигатель резко стартует (т.е. идет большая компенсация нагрузки, чем требуется), а потом отключается, а если сопротивление мало, то не будет компенсации нагрузки.

Первый пуск схемы: Переменное сопротивление Р1 нужно установить на минимальные обороты, по схеме движок потенциометра нужно повернуть в сторону резистора R13. Затем подстроенный R10 (компенсация нагрузки) установить в среднее положение, а на место R11 (перегрузка) временно впаять постоянное сопротивление 62 кОм. Потом включить схему в сеть 220 В и подстроенным R8 выставить минимальные обороты ЭД.

Нужно настроить так, чтобы при включении ЭД начинал вращаться на минимумах. Далее цепляем мультиметр в режиме вольтметра к выводам ЭД, и включаем двигатель на средних оборотах, зажимая вал или привод через тряпку рукой, выставляем такое положение R10, чтобы обороты не менялись при изменении нагрузки на валу. Одновременно с этим контролируем показания вольтметра, подключенного к двигателю. При увеличении нагрузки на валу регулятор прибавляет напряжение, и ЭД крутится с одинаковыми оборотами, независимо от нагрузки.

В последнюю очередь крутится резистор R11 (перегрузка). Постоянный номиналом 62 кОм выпаиваем и вместо него ставим подстроенный или переменный номиналом 220 кОм. На оборотах чуть больше минимальных, сильно зажимая вал или привод, стараемся почти заклинить вал, и по степенно меняя сопротивление R11, пока не начнет срабатывать защита, и не станет гореть светодиод VD2. Затем измеряем сопротивление тестером и запаиваем в устройство соответствующий резистор.