Приведены схемы регуляторов мощности переменного и постоянного тока любой полярности с использованием токовых зеркал переменного тока. Показано, что при питании обеих ветвей токового зеркала переменным током одинаковой частоты и при сдвиге фаз, равном нулю, в нагрузку отдается полная мощность. Со сдвигом фазы источника питания, питающего зеркальную ветвь токового зеркала, в пределах от 0 до 180° мощность в цепи нагрузки снижается от максимума до нуля. Происходит регулируемая отсечка части полупериодов синусоидального напряжения, отчасти напоминающая работу симисторного регулятора с фазовым управлением. При последующем сдвиге фазы источника питания от 180 до 360° мощность в цепи нагрузки плавно возрастает от нуля до максимума. В отличие от симисторного регулятора происходит отсечка другой части полупериодов синусоиды. Также рассмотрена работа регулятора мощности постоянного тока произвольной полярности за счет использования широтно-импульсной модуляции тока в ветви управления токового зеркала. Положительным моментом в работе регулятора мощности с использованием токовых зеркал является то, что величина тока в нагрузке не зависит от ее сопротивления и может плавно регулироваться потенциометром в ветви управления токового зеркала.

Зеркала переменного тока [1], работа которых основана на использовании транзисторов переменного тока [2], позволяют решать новые схемотехнические задачи.

На Рисунке 1 приведена схема регулятора мощности в цепи переменного тока, основой которого является зеркало переменного тока, выполненное на биполярных транзисторах переменного тока VT1 и VT2. Питание цепи управления осуществляется от источника переменного тока E1, фаза которого остается постоянной. Регулировка тока в цепи управления и, соответственно, зеркальной ветви производится потенциометром R1. Максимальная величина этого тока ограничена величиной сопротивления R, Рисунок 1.

Рисунок 1.	Регулятор мощности на основе зеркала переменного тока.

Питание зеркальной ветви выполняется от источника переменного тока E2, частота которого совпадает с частотой источника E1. Также совпадают их исходные фазы. Напряжение от источника Е2 через регулируемый фазовращатель, позволяющий регулировать сдвиг фазы от 0 до 360°, подается на сопротивление нагрузки R_Н.

При совпадении фаз в нагрузке выделяется максимальная мощность. В диапазоне сдвига фаз от 0 до 180° происходит плавное снижение мощности в нагрузке от максимального значения до нуля, Рисунок 2. С последующим сдвигом фазы от 180 до 360° происходит плавное наращивание мощности, выделяемой в нагрузке.

Визуально на Рисунке 2 заметно, что характер регулировки уровня мощности в нагрузке напоминает работу симисторного регулятора мощности с фазовым управлением. Отличие заключается в том, что в симисторном регуляторе со сдвигом фазы управления происходит регулируемая отсечка части синусоиды с одной ее стороны. В регуляторе мощности на основе зеркала переменного тока со сдвигом фазы управления происходит регулируемая отсечка части синусоиды вначале с одной стороны синусоиды, а затем с другой ее стороны, Рисунок 2.

Рисунок 2.	Динамика токов в цепи управления I1 и на сопротивлении нагрузки I2 при регулировке фазового сдвига источника Е1.

На основе зеркал переменного тока могут быть созданы и регуляторы мощности нового типа. Один из вариантов таких устройств приведен на Рисунке 3. Питание ветвей токового зеркала осуществляется от генератора прямоугольных импульсов E1 и источника постоянного напряжения E2. Полярность напряжений, подаваемых для питания токового зеркала, должна совпадать.

Рисунок 3.	Регулятор мощности постоянного тока произвольной полярности с широтно-импульсным управлением.

Между источником E1 и ветвью управления токового зеркала включен широтно-импульсный модулятор (ШИМ), позволяющий регулировать коэффициент заполнения импульсов в пределах от 0 до 100%.

Потенциометром R1 можно плавно регулировать величину тока в ветвях зеркала. Резистор R ограничивает максимальную силу тока в цепи нагрузки.

При регулировке ширины управляющего сигнала ширина импульсов тока в цепи управления и в цепи нагрузки соответствующим образом изменяется, что позволяет в пределах от 0 до 100% регулировать мощность, выделяемую в нагрузке.

Моделирование работы регулятора мощности, Рисунок 1, показало, что верхняя рабочая частота устройства приближается к 100 кГц.

1. Шустов М.А. Токовое зеркало и ГСТ переменного тока
2. Шустов М.А. Транзисторы переменного тока