В середині 70-х років здавалося, що джерела живлення постійної напруги і інвертори мають добре відпрацьовану технологію. Протягом наступних десяти років, однак, стало ясно, що має місце феноменальний прогрес. Паралельно, з деяким відставанням йшов розвиток регулювання і стабілізації мережі змінного струму, особливо в галузі високих рівнів потужності і в діапазоні помірно високих частот. Такі застосування як індукційний нагрів, ультразвукова техніка, зварювання і керування двигунами потужністю кілька кінських сил виграли від використання цих пристроїв (таких як сімістор), але можливість регулювання потужності із застосуванням двухполупериодного випрямляча і частота перемикання вимагали багато більшого, ніж можуть дати сімістори. Робота цих приладів обмежена, по-видимому, діапазоном частот близько 1 кГц і в каталогах виробників немає сімісторов, що працюють зі струмами великими кількох десятків ампер, або мають номінальну напругу набагато більше 1000 В.

На відміну від сімісторов, тиристори (створені для інверторів) можуть ефективно працювати до частот 30 кГц з струмами кілька кА і напругою кілька кВ. Щоб отримувати двохнапівперіодне регулювання з тиристорами, як це має місце з сімістора, зазвичай застосовувалася пара тиристорів, включених зустрічно-паралельно або зустрічно-послідовно. Це цілком може вирішити задачу, але вимоги ізоляції і фазування двох керуючих електродів, призводить до ускладнення схеми в тих випадках, коли реалізується регулювання або стабілізація. Оскільки тиристори є такими ефективними і надійними пристроями, болісні пошуки відповідного методу регулювання тривали довго.

Управління фазою (використовується в регуляторах світіння ламп малої та середньої потужності, в двигунах малої потужності, і в нагрівачах не дуже великої потужності), зазвичай не кращий спосіб управління потужними системами. З одного боку, легко можуть стати неприпустимо великими електромагнітні перешкоди. І як вже згадувалося, фазовий управління двома зустрічно-паралельно включеними тиристорами в двухполуперіодної схемою може призводити до схемотехнічними і експлуатаційним труднощів. Традиційна схема фазової регулювання для управління потужністю в навантаженні при зустрічно-паралельному включенні тиристорів показана на рис. 5.40.

Рис. 5.40. Традиційна схема фазової регулювання для управління потужністю в навантаженні при зустрічно-паралельному включенні тиристорів. Для реалізації методу фазового регулювання необхідний трансформатор з трьома обмотками.

Компанія Motorola розробила пристрій, який дійсно дозволяє Вам «не тільки мати тістечко, але й з’їсти його». Мікросхема МОС 3031 – генератор запускають імпульсів – забезпечує запуск зустрічно-паралельно включених тиристорів та електричну ізоляцію. Використовуючи властивості оптопари, цей пристрій дає набагато більше, ніж просто заміна трансформаторів, воно забезпечує унікальний метод регулювання потужності, перевершуючи в деяких додатках метод фазової регулювання (рис. 5.41).

Рис. 5.41. Генератор імпульсів для запуску тиристорів МОС-3031. У цьому пристрої об’єднані електрична ізоляція за допомогою оптопари і схема, що фіксує перетин нуля, що забезпечує відповідну фазировку імпульсів для запуску пари встречнопараллельно включених тиристорів. Управління здійснюється методом пакетної модуляції. Motorola Semiconductor Products, Inc.

Цей метод управління відомий як пакетна модуляція або як целоперіодное регулювання. Як випливає з назви, потужність в навантаженні регулюється дробленням (цілими періодами) повної потужності змінного струму. Це значно знижує електромагнітні перешкоди, оскільки цей метод використовує перемикання при нульовому напрузі в мережі. Можливості тиристорів використовуються тут в повній мірі, а проблеми гистерезиса та пристрої стеження зводяться нанівець. Очевидно, що це інерційний метод управління, тому необхідно враховувати характер і всі необхідні параметри навантаження. Цей метод ідеальний, якщо навантаженням є нагрівач, але може бути використаний також для джерел безперебійного живлення (UPS). Тут з’являється благодатний грунт для експериментування. Принципова схема джерела живлення з пакетною модуляцією наведена на рис. 5.42.

Рис. 5.42. Джерело змінної напруги з пакетною модуляцією, що використовує мікросхему МОС-3031 і зустрічно-паралельне включення тиристорів. Цей метод регулювання не обмежений частотою 60 Гц. Виходячи з параметрів тиристорів, можлива робота на звукових і більш високих частотах. Motorola Semiconductor Products, Inc.

Джерело: І.М.Готтліб Джерела живлення. Інвертори, конвертори, лінійні і імпульсні стабілізатори. Москва: Постмаркет, 2002. – 544 с.