负载控制模块的制作与应用.doc

负载控制模块的制作与应用模块原理与制作 负载控制模块（LOAD CONTROL ELEMENT）简称LCE是一种能够判别电路中是否接有负载，并利用有无负载的信息来控制其它负载工作的电路。它具有联运效应，其用途甚广。本文介绍一种利用两只双向可控硅元件自由市场制作的LCE模块具有结构简单、成本低廉、负载功率大、灵敏度高和制作容易等特点，是一种尚待开发利用的新型电力电子负载控制器。该装置的内部电路工作原理如图A所示。由于其线路异常简单，两个双向可控硅有机地连接在一起，就产生了奇妙的功能，这也许能够给电子爱好者一个很好的启示。该LCE的最大特点是不用另加直流电源，呈全固态电路形式，具有无工作噪声和良好的防爆性能。它总共只有3只引脚：脚是从动负载串联端；脚是主动负载串联端；脚接交流电源的零线端。模块LCE可以直接串联负载工作在220V的交流电源中，调节触发限流电阻R0可能控制双向可控硅的导通程度。笔者实验时将R0取零值，其VS的压降约为1V。具体制作时，电路板取1mm左右的环氧布基板制作，三只引脚均采用铜片外露，双向可控硅元件的耐压务必在6001000V左右，其通态电流应根据具体应用场合选定（可以制成一个系列产品），并以1.52倍于负载工作电流来选取。其中的R1、C1、R2、C3构成VS元件的过电压缓冲网络，有利于模块工作的可靠性。所用电阻全部采用金属膜，耗散功率应大于1W。电容C1C3均采用耐压大于400V的无极性电容器。该装置只要所用元器件的质量良好，且焊接无误，几乎不用调试即可正常工作。在印制板及引脚全部焊完后，可将它置于塑料外壳中，最好采用环氧树脂将其填灌密封，大功率的LCE模块必须外接散热片。 下一页该LCE模块的典型应用方式有两种，如图B（a）、（b）所示。其中（a）是利用该模块直接驱动交流负载的接线图。当主动负载RL1的开关S闭合时，从动负载RL2中便有电流通过。（b）是利用交流继电器J来控制其它设备的接线图（交直流设备均可）。当主动负载RL1接通时，交流继电器J便励磁吸合，利用J的触点便要以控制其它的高低压、交直流用电设备。以下介绍一些利用LCE器件作为控制负载的实例，可为应用者的广泛开发提供创作思路。 1、冷却风扇的同步控制插座该装置的应用电路工作原理见图1。对于用电设备的散热，通常可以利用冷却风扇来驱热。利用LCE制成的同步控制插座不用对设备及其线路作任何改动，只要将用电设备的电源插头插入到电源插座CZ1中，将电风扇的插头插入到电源插座CZ2中即可。在用电设备通电时，电风扇就会自动启动运转，用电设备的电源断开时，电风扇也随即停止工作。2、电度表空载节能器该装置的应用电路工作原理见图2。我们知道，在电度表中，电压线圈和电流线圈是并接在电网上的，不管回路中是否接有负载，电压线圈始终是在消耗电能的。如果我们利用LCE模块则可以将电度表的空耗问题彻底解决，当电流线圈回路中有负载RL串入时，电压线圈也即刻接通，不影响用电计量；当负载RL断开时，电压线圈中的电流也被切断，这样就存在有空载损耗了。4、高、低压顺序控制开关该装置的应用电路工作原理见图4。在一些由真空管组成的电子设备或其它某种设备中，对于几种电源电压，如高压、低压需按一定的顺序启动。如果一时疏忽，可能会误操作。而利用LCE模块则可以使这个问题迎刃而解。T1是低压变压器，它的初级线圈串联在LCE的脚中；T2是高压变压器，这的初级线圈串联在LCE的脚中。正常启动的顺序应是：先按下开关S1，过一会儿，让真空管的灯丝预热后，再按动开关S2。如果其操作顺序相反，先按动开关S2，其电路是不会工作的，这样就能确保操作程序的正确性。5、放映室灯光同步转换器该装置的应用电路工作原理见图5。在放映幻灯或电影、录像时，往往要将室内的照明灯熄灭。放映结束时，又要马上将电灯点亮，利用LCE模块可能很方便地实现这种自动转换。当放映电源开关S2闭合时，交流继电器J立即励磁吸合，其常闭触点j断开，切断了照明灯H的电源，H处于熄灭状态。放映结束时，将开关S2断开，此时继电器J释放，其触点j复位闭合，照明灯H得电点亮。S1是室内电源开关。6、停电应急灯自动转换器该装置的应用电路工作原理见图6。在一些不允许照明灯间断的特殊场合（如正在做外科手术等），利用LCE模块制作的停电应急照明灯自动转换器可以达到停电后照明无间断效果。其中H1是常态照明设备；H2是停电应急时的照明设备。7、停电自锁保护开关该装置的应用电路工作原理见图7。用LCE模块构成的停电自锁保护开关电路，在停电时能自锁，当电路需要供电是地，可按动开关AN，（用电设备上的电源开关应闭合），此时用电器通电工作。一旦停电，继电器J的触点j断开，在电网恢复供电时，则整个供电回路不能自通。.8、路灯延寿控制器该装置的应用电路工作原理见图8。电灯H1H3刚合电源的瞬间，一般有较大的冲击电流，这是因为灯泡灯丝的冷态时电阻较小的缘故。如果预先用较低的电压预热，然后再加上全压，则灯泡的使用寿命会大大延长。用LCE模块构成的路灯延寿控制器具有结构简单，不存在空耗抢救等特点。合上电源开关S时，由于二极管VD的串入，使得照明灯H1、H2、H3两端的电压仅有99V左右，此时以低压对H1H3的灯丝进行预热。延时电路由变压器T变压、U整流、C1滤波后供给，此时集成电路IC NE555的、脚呈高电平，故IC的脚仍为低电平，继电器J处于释放状态。随着时间的推移，电源通过R1向C2缓慢充电，使得C2两端的电位差越来越大，即IC的、脚电位越来越低。当IC的、脚电压低于1/3电源电压时，IC立即触发置位，此时IC的脚由原来的低电平跳变为高电平，继电器J励磁吸合，其触点j闭合，使得二极管VD被短接，照明灯H1H3全压工作。延时时间由C2、R1的数值确定。由于VD的串入，T的次级电压有所下降，选用时应注意T次级的电压值。VD被短接后，T的次级电压也会随之升高，好在IC NE555的应用电压范围较