PWM zum Variieren der Lichtintensität einer 220-V-Lampe

Wie ist es möglich, mit pwm einen "Lichtintensitäts-Varier" (Inkrementieren / Verringern der Beleuchtung) einer 220-V-Lampe zu konstruieren? Die Hauptanforderung ist die Verwendung von pwm

Ich dachte an diese Verbindung:

220V mains --> rectifier --> smoothing --> regular (to convert to dc) --> relay --> 220V bulb
where one end of the relay is connected to the 220V dc and the other end to ground;
and is switched one to the other using the output of a PWM as shown in the block diagram 
below:

Ich befürchte jedoch, dass dies ein schlechtes Design und nicht sicher ist: kein Transformator zum Absenken der Wechselspannung (damit ich die 220-V-Lampe betreiben kann); Tatsächlich können andere Komponenten explodieren.

Mein Problem liegt nicht in der PWM, sondern in der Verbindung anderer Komponenten.

Bitte geben Sie mir eine bessere Lösung dafür. Diagramme oder Schaltpläne oder sogar Links können mir sehr helfen. Vielen Dank.

Wenn es sich bei dem Relais um ein mechanisches Relais handelt, handelt es sich um eine schrecklich schlechte Idee ™. Relais benötigen zum Aktivieren und Freigeben mehrere ms, sodass die Schaltfrequenz auf ca. 100 Hz begrenzt ist. Ihr tatsächlicher Kontrollzyklus ist viel langsamer als dieser, so dass Sie am Anfang ein merkliches Flimmern bemerken . Das Relais macht auch viel Lärm und funkt ständig, so dass ein Relais mit 100 000 Zyklen nach weniger als einer Stunde sein Ende der Lebensdauer erreicht . Das Relais ist also ausgefallen.

Sie könnten versuchen, einen MOSFET zu verwenden, um das Schalten durchzuführen. Sie müssen es in eine Gleichrichterbrücke legen und über einen Optokoppler steuern, aber das ist kein Problem.
Der MOSFET kann, wenn er eingeschaltet ist, einen sehr geringen Widerstand haben (der berüchtigte$R_{DS(ON)}$), so könnten wir denken, dass die Leistungsverluste gering sein können. Leider ist dies im Allgemeinen nicht der Fall. Der MOSFET verbraucht beim Ein- und Ausschalten Strom , was als Schaltleistung bezeichnet wird. Je häufiger Sie schalten, desto höher ist die Verlustleistung. Und dann ist da noch das EMI, das Sie ausstrahlen.
Bei meinem vorherigen Job arbeitete ein Kollege eine Weile an dem sogenannten "100-kHz-Dimmer", der PWM zur Steuerung der Helligkeit für Hochleistungsdimmen (4 kW) verwenden sollte. Aber während intern der Name blieb, wurde das Prinzip verlassen, weil es die Mühe einfach nicht wert ist.

Dies ist der Grund, warum die meisten Dimmer die Phasensteuerung Ihrer Netzfrequenz verwenden.

Dieses Bild zeigt das Vorwärtsphasendimmen , wie es die meisten Dimmer tun, einschließlich der einfachsten "Vierkomponenten-Dimmer". Sie funktionieren gut und Ihre Schaltfrequenz ist auf die doppelte Netzfrequenz (100 Hz oder 120 Hz) festgelegt. Für Glühlampen gibt es eine Variante, die als Umkehrphasendimmen bezeichnet wird

das schneidet nicht in die Phase ein, sondern schneidet sie ab. Einfache Dimmer, die einen Triac als Schaltelement verwenden, können dies nicht. Sobald ein Triac eingeschaltet ist, müssen Sie bis zum Nulldurchgang warten, bevor er sich automatisch ausschaltet. Fortgeschrittene Dimmer können je nach Art der Last zwischen Vorwärts- und Rückwärtsphasendimmen wählen.

Ich schlage vor, Sie bleiben beim Phasenschneiden. Wenn Sie einen Mikrocontroller verwenden möchten, können Sie ihn intelligent genug machen, um eine lineare Leistungskurve zu erhalten . Die Phase der meisten Dimmer stimmt mit der Potentiometerdrehung überein, aber aufgrund der Sinusform des Netzes stimmt dies nicht mit der Leistungskurve überein.

Siehe Informationen am Ende der Dimmer für die Phasenrücksteuerung. Dann -

PWM-Steuerung des Phasendimmers:

Um einen Phasenregeldimmer in einen PWM-gesteuerten Dimmer umzuwandeln, können Sie einen Komparator verwenden, um die geglättete PWM mit einem Signal zu vergleichen, das auf einer gefilterten Version der Netzspannung basiert.

In der zweiten Schaltung unten (die einen TRIAC verwendet) würden die Komparatoreingänge PWM und das Signal am C2 / R1-Übergang gefiltert. Wenn das C2 / R1-Signal höher als der PWM-gefilterte Wert g stieg, würde der Komparator den TRIAC auslösen. Mit zunehmendem POWM-Arbeitszyklus würde die Helligkeit abnehmen . Das heißt, die niedrige PWM- Signaldauer wäre ungefähr proportional zur Helligkeit.

"Einfacher" wäre, das Netz zu gleichrichten und dann einen MOSFET mit dem PWM-Signal zu modulieren.

zB in der folgenden Schaltung kann die Lampe aus einem gleichgerichteten Netz gespeist werden.

Alles, was an den MOSFET-Drain und höher angeschlossen ist, muss auf Netzspannung skaliert werden. LAMP geht dorthin, wo die Gleichstromlast angezeigt wird. LED-Anzeige wie gezeigt ist wahrscheinlich unklug. Es gibt andere Möglichkeiten, eine LED-Anzeige anzusteuern.

Anstelle von VR1 glatte PWM und Einspeisung in den Komparator. Oder speisen Sie PWM direkt zum MOSFET-Gate.

Die Schaltung ist auf dieser Webseite gut beschrieben . Ein Wechsel zu einer 12V- oder 24V-Lampe und die Verwendung der angegebenen Spannungen wäre sicherer.

Der gezeigte MOSFET ist nicht vom Netz isoliert. Ein Optokopplerantrieb könnte verwendet werden.

Das folgende Material konzentriert sich auf phasengesteuerte TRIAC-Lampendimmer. Die PWM-Steuerungsfrage wird NICHT behandelt.

Verwenden Sie die obigen Informationen, um eine Phasenregelungs-Dimmerschaltung zu ändern, indem Sie einen Komparator hinzufügen, um die geglättete PWM mit dem Netzsignal zu vergleichen.

Oder verwenden Sie eine DC-Lampenschaltung wie oben :-).

Suchen nach

• "Lichtdimmer" oder

• "Dimmer" oder

• "phasengesteuertes Dimnmer" oder

• "TRIAC Dimmer.

Die Funktion, die Sie benötigen, werden von "Lichtdimmern" bereitgestellt, die sehr häufig verwendet werden. Die traditionelle Methode besteht darin, einen TRIAC zu verwenden - einen elektronischen Wechselstromschalter, der an jedem Punkt in einem Wechselstromzyklus eingeschaltet, aber erst beim nächsten Nulldurchgang des Wechselstroms wieder ausgeschaltet werden kann.

Die durchschnittliche Spannung und damit die Helligkeit wird durch Variieren der Position in jedem Zyklus gesteuert, in dem der TRIAC ausgelöst wird. Dies wird als "Phasensteuerung" bezeichnet.

STANDARDWARNUNG

• NETZSPANNUNGEN KÖNNEN SIE TÖTEN

• Dimmer der unten beschriebenen Art haben normalerweise ALLE Teile effektiv bei Netzspannung.

• Bauen Sie mit Sorgfalt und Verständnis ODER fangen Sie nicht einmal an.

SCHALTUNGEN:

Hier sind viele Bilder von TRIAC-Dimmerschaltungen mit jeweils Links zur entsprechenden Seite.

Das folgende Diagramm zeigt einen typischen TRIAC-basierten DMmer.
Eine gute grundlegende Beschreibung des Schaltkreises finden Sie hier

Dies ist funktional gleich - hat ein einfaches PCB-Image - keine Rauschunterdrückungskomponenten.

Netzbetriebene dimmbare LED-Steuerung.

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Datenblatt LM3445

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Ich nehme es mit "220V Glühbirne" Sie meinen eine normale Standard 220V AC Haushaltsbirne?

Wenn Sie 220 VAC korrigieren (und glätten), erhalten Sie etwas mehr in der Größenordnung von 310 VDC, was für die Glühbirne nicht gut wäre.

Ein Wechsel zu Straight AC könnte also eine Option sein, ja?

Leider nein - nicht mit PWM.

Sie möchten die Klimaanlage mit einer hohen Frequenz ein- und ausschalten. Stellen Sie sich vor, wie durcheinander die Wellenform sein würde, da die Spannung des Wechselstroms selbst mit einer Rate von entweder 50 oder 60 Hz variiert.

Der unmittelbare Gedanke lautet also: "Warum also nicht eine Nulldurchgangs-SSR verwenden, um die Umschaltung durchzuführen?"

Wieder leider nein.

Nehmen Sie eine 50-Hz-Wechselstromwellenform. Das würde 100 Nulldurchgänge pro Sekunde ergeben. Sie können also höchstens 50 Mal pro Sekunde ein- und ausschalten. Wenn Sie einen angemessenen Helligkeitsbereich wünschen, z. B. eine Auflösung von 256 (8 Bit), müssen Sie in der Lage sein, zu Beginn einzuschalten und dann an einem von 256 Punkten auszuschalten, bevor Sie das Gerät wieder einschalten. Ein 256-Zyklus bei 100 Hz wäre eine Periode von 2,5 Sekunden. Bei einem Arbeitszyklus von 50% leuchtet die Leuchte 1,25 Sekunden lang und 1,25 Sekunden lang aus.

Auffällig!

Es sieht also so aus, als wäre DC wahrscheinlich der richtige Weg. Sie möchten also die Leistung korrigieren, regulieren und glätten. Welche Produkte es gibt, um die Spannung auf einem solchen Niveau zu regeln, kann ich wirklich nicht sagen.

Wenn Sie jedoch nur mit Gleichstrom arbeiten, gibt es viele Komponenten, die Gleichstrom bei hohen Spannungen und hohen Frequenzen schalten können. Schauen Sie sich "IGBT" -Transistoren an - Bipolartransistoren mit isoliertem Gate. Diese dienen zum Schalten von Hochspannungen (im Wesentlichen handelt es sich um einen FET, der einen BJT steuert).

Wie die Glühbirne einem so schnellen Umschalten standhalten würde, ist unklar.