Схема регулятора довольна проста, и не имеет дефицитных деталей, при этом имея большой потенциал в модернизации. Сердцем данного устройства является микросхема КР1006ВИ1 или ее китайский аналог NE555. А в роли регулятора выступает тринистор КУ202Н.
Итак, стабилитрон VD2 и резистор R8 образуют собой ограничитель напряжения сети, который остается на уровне 5,6 В. Резисторы R1, R2 и конденсатор C1 — представляют собой времязадающую цепь для работы таймера микросхемы DA1. С помощью переменного резистора R4 возможно изменять порог срабатывания компаратора высокого уровня таймера DA1 и как следствие осуществлять регулировку мощности.
Таймер микросхемы DA1 включен по схеме мультивибратора и в течение полупериода напряжения сети, пока на него поступает напряжение питания, он формирует пачку импульсов с отрицательной полярностью. Длительность этих импульсов определяется скоростью разрядки конденсатора C1 через внутренний выходной транзистор таймера и резистора R1, по следующей формуле:
T=0,7*R1*С1 ≈ 10 мкс.
С коллектора транзистора VT1 на управляющий переход тринистора VS1 приходят положительные импульсы. В начале полупериода, в момент когда сетевое напряжение начинает увеличиваться, конденсатор C1 разряжен, а напряжение порога срабатывания компаратора высокого уровня при верхнем по схеме положении движка резистора R4 равно 5,1 В, на выходе таймера (на выводе 3) высокий уровень напряжения (около 5,1 В) транзистор VT1 и тринистор VS1 закрыты, мост из диодов VD3-VD6 напряжение сети на нагрузку не пропускает.
Затем, примерно через 57 мкс, напряжение сети достигает 5,6 В. Постоянная времени зарядки конденсатора C1 рассчитывается по формуле:
t=(R1+R2)*C1 ≈ 3,6 мс.
С вычисленной постоянной времени, конденсатор C1 зарядится до напряжения порога срабатывания компаратора высокого уровня (5,1 В) за 9,9 мс. А напряжение на выходах таймера уменьшится до нуля и следственно конденсатор С1 начнет разряжаться до напряжения порога срабатывания компаратора низкого уровня ( примерно до 2,5 В). Транзистор VT1 откроется, и на управляющем электроде тринистора VS1 будет открывающее его напряжение амплитудой 5 В в течение примерно 100 мкс.
Напряжение на стабилитроне VD2 с момента t=9,9 мс начинает уменьшаться, так же будет уменьшаться и порог срабатывания компаратора низкого уровня, поэтому конденсатор С1 будет разряжен до нуля. Следующие циклы зарядки-разрядки будут повторяться в каждом полупериоде.
Тринистор открывается, однако напряжения сети и тока через нагрузку, к этому моменту уже недостаточно, чтобы удержать его в открытом состоянии. И поэтому, мощность в нагрузку поступать практически не будет.
Если резистором R4 уменьшить порог срабатывания компаратора высокого уровня, к примеру до 4 В, то конденсатор С1 зарядится до этого уровня примерно за 5 мс, а затем напряжение на нем будет колебаться между значениями 4 В и 2 В с периодом равным:
Т = 0,7*(2*R1+R2)*C1 ≈ 2,5 мс.
Соответственно таймер сформирует в пределах полупериода напряжения сети пачку импульсов, длительность которых 10 мкс начиная с середины полупериода. Первый импульс из пачки открывает тринистор VS1, и в нагрузку поступает половина полупериода напряжения сети. А остальные импульсы пачки, на работу регулятора уже не будут оказывать никакого влияния. Если случится так, что тринистор не откроется первым импульсом пачки, то его откроет второй или последующие.
Тринистор закроется в конце полупериода, в тот момент, когда напряжение на нем упадет до нуля. Формирование импульсов, будет продолжаться до тех пор, пока не начнут уменьшаться напряжение питания таймера и порог срабатывания компаратора низкого уровня и пока конденсатор C1 не разрядится до нуля.
Максимальная мощность будет поступать к нагрузке при пороговом напряжении около 0,4 В (при меньшем таймер начинает работать неустойчиво), конденсатор С1 зарядится до этого значения за время около 0,3 мс, за которое напряжение сети достигнет примерно 29 В.
Транзистор VT1 можно использовать любой из серий КТ361, КТ3107, а диод VD1 — из серий КД503, КД521. Переменный резистор R4 — СП3-9а (или СП4-1а) с функциональной зависимостью Б для обеспечения плавности регулирования при малых значениях мощности в нагрузке.
