Mekani start pojačala. Glatko uključivanje pojačala snage. Strujni krug s tranzistorskom sklopkom

Jedan od najvažnijih problema koji se javljaju pri projektiranju radijske opreme je problem osiguranja njezine pouzdanosti. Rješenje ovog problema temelji se na optimalnom dizajnu uređaja i dobrom podešavanju tijekom njegove izrade. Međutim, čak i kod optimalno projektiranog i podešenog uređaja uvijek postoji opasnost od njegovog kvara kada je uključena električna mreža. Ova opasnost je najveća za opremu s velikom potrošnjom energije - audio frekvencijsko pojačalo snage (AMP).

Činjenica je da u trenutku kada je mrežno napajanje uključeno, elementi UMZCH napajanja doživljavaju značajna preopterećenja impulsne struje. Prisutnost ispražnjenih oksidnih kondenzatora velikog kapaciteta (do desetaka tisuća mikrofarada) u filtrima ispravljača uzrokuje gotovo kratki spoj izlaz ispravljača.

S naponom napajanja od 45 V i kapacitetom kondenzatora filtera od 10.000 μF, struja punjenja takvog kondenzatora u trenutku uključivanja napajanja može doseći 12 A. Gotovo u ovom trenutku transformator napajanja radi u kratkom spoju . Trajanje ovog procesa je kratko, ali je sasvim dovoljno da pod određenim uvjetima dođe do oštećenja i energetskog transformatora i ispravljačkih dioda.

Osim napajanja, sam UMZCH doživljava značajna preopterećenja kada je napajanje uključeno. Oni su uzrokovani nestacionarnim procesima koji nastaju u njemu zbog uspostave strujnih i naponskih modova aktivnih elemenata i sporog aktiviranja ugrađenih sustava. Povratne informacije. A što je veći nazivni napon napajanja UMZCH, to je veća amplituda takvih preopterećenja i, shodno tome, veća je vjerojatnost oštećenja elemenata pojačala.

Naravno, prije je bilo pokušaja zaštite UMZCH od preopterećenja prilikom uključivanja struje. Predložen je uređaj koji je zaštitio pojačalo od preopterećenja, izrađen u obliku snažnog bipolarnog stabilizatora napona napajanja, koji je, kada je uključen, u početku dovodio napon od ± 10 V na pojačalo, a zatim ga postupno povećao na nominalnu vrijednost od ±32 V. Prema autoru ovog uređaja, to je omogućilo značajno poboljšanje pouzdanosti UMZCH i odustajanje od upotrebe tradicionalnih zaštitnih sustava u njemu sustavi zvučnika od preopterećenja pri uključivanju struje.

Unatoč neporecivim prednostima ovog uređaja, on također ima nedostatke - uređaj je zaštitio samo UMZCH, ali je ostavio svoje napajanje nezaštićenim; zbog složenosti vlastitog dizajna, sam po sebi bio je nepouzdan.

Predstavljamo vam jednostavan i pouzdan uređaj za "meko" uključivanje UMZCH, koji štiti i sam UMZCH i njegovo napajanje od preopterećenja. Dostupan je za proizvodnju čak i početniku radijskom dizajneru i može se koristiti kako u razvoju novih vrsta radio opreme tako iu modernizaciji postojećih, uključujući industrijsku proizvodnju.

Princip rada

Načelo rada uređaja je dvostupanjsko napajanje napona napajanja na primarni namot transformatora UMZCH napajanja. Snažni balastni otpornik serijski je spojen na krug primarnog namota transformatora za napajanje (slika 1). Vrijednost njegovog otpora izračunava se u skladu s ukupnom snagom transformatora tako da kada je uključen, napon izmjenične struje na primarnom namotu bude približno polovica napona mreže.

Tada će u trenutku uključivanja i izmjenični napon sekundarnih namota transformatora i napon napajanja UMZCH biti dva puta manji. Zbog toga su amplitude strujnih i naponskih impulsa na elementima ispravljača i UMZCH oštro smanjene. Nestacionarni procesi pri smanjenom naponu napajanja odvijaju se znatno "mekše".

Zatim, nekoliko sekundi nakon uključivanja napajanja, balastni otpornik R1 zatvara se kontaktnom skupinom K1.1 i puni mrežni napon dovodi se u primarni namot energetskog transformatora. Sukladno tome, vraćaju se na nominalne vrijednosti napona napajanja.

Do tog vremena kondenzatori filtera ispravljača već su napunjeni na pola nazivnog napona, što eliminira pojavu snažnih strujnih impulsa kroz sekundarne namotaje transformatora i ispravljačkih dioda. U UMZCH do tog vremena nestacionarni procesi su također završeni, sustavi povratne sprege su uključeni, a opskrba punim naponom napajanja ne uzrokuje nikakva preopterećenja u UMZCH.

Kada se mrežno napajanje isključi, kontakti K1.1 se otvaraju, balastni otpornik se ponovno spaja u seriju s primarnim namotom transformatora i cijeli se ciklus može ponoviti. Sam "meki" uređaj za uključivanje sastoji se od napajanja bez transformatora, mjerača vremena na elektromagnetskom releju. Dizajn uređaja i načini njegovih elemenata odabiru se uzimajući u obzir maksimalnu marginu pouzdanosti u radu. Njegov dijagram prikazan je na sl. 1.

Kada se UMZCH napajanje napaja prekidačem SB1 s mrežnim naponom preko elemenata za ograničavanje struje R2 i C2, istovremeno se napaja na ispravljač mosta sastavljen na diodama VD1 - VD4. Ispravljeni napon se filtrira kondenzatorom SZ, ograničava zener diodom VD5 na vrijednost od 36 V i dovodi do mjerača vremena napravljenog na tranzistoru VT1. Struja koja teče kroz otpornike R4 i R5 puni kondenzator C4, kada se na njemu postigne napon od približno 1,5 V, tranzistor VT1 prelazi u otvoreno stanje - relej K1 se aktivira i kontakti K1.1 zaobilaze balastni otpornik R1.

pojedinosti

Dizajn uređaja koristi zatvoreni elektromagnetski relej RENZZ verzije RF4.510.021 s radnim naponom od 27 V i radnom strujom od 75 mA. Također je moguće koristiti druge vrste releja koji omogućuju uključivanje induktivnog AC opterećenja s frekvencijom od 50 Hz i najmanje 2 A, na primjer, REN18, REN19, REN34.

Kao VT1 korišten je tranzistor s velikom vrijednošću parametra koeficijenta prijenosa struje - KT972A. Moguće je koristiti tranzistor KT972B. U nedostatku navedenih tranzistora, prikladni su tranzistori s pnp strukturom vodljivosti, na primjer, KT853A, KT853B, KT973A, KT973B, ali samo u ovom slučaju polaritet svih dioda i kondenzatora ovog uređaja treba preokrenuti.

U nedostatku tranzistora s visokim koeficijentom prijenosa struje, možete koristiti složeni tranzistorski krug od dva tranzistora prema krugu prikazanom na sl. 2. Bilo koji silicijski tranzistori s dopuštenim naponom kolektor-emiter od najmanje 45 V i dovoljno velikim strujnim pojačanjem, na primjer, tipovi KT5OZG, KT3102B, mogu se koristiti kao VT1 u ovom krugu. Kao tranzistor VT2 - tranzistori srednje snage s istim parametrima, na primjer, KT815V, KT815G, KT817V, KT817G ili slični njima. Spajanje opcije kompozitnog tranzistora je napravljeno u točke A-B-C osnovna shema sklopa uređaja.

Osim KD226D dioda, uređaj može koristiti KD226G, KD105B, KD105G diode. Kao kondenzator C2 koristi se kondenzator tipa MBGO s radnim naponom od najmanje 400 V. Parametri kruga za ograničavanje struje R2C2 daju maksimalnu izmjeničnu struju od približno 145 mA, što je sasvim dovoljno kada elektromagnetski relej s radnom strujom od 75 mA se koristi.

Za relej s radnom strujom od 130 mA (REN29), kapacitet kondenzatora C2 morat će se povećati na 4 μF. Pri korištenju releja tipa REN34 (radna struja 40 mA) dovoljan je kapacitet od 1 μF. U svim opcijama za promjenu kapaciteta kondenzatora, njegov radni napon mora biti najmanje 400 V. Osim metalno-papirnih kondenzatora, dobri rezultati mogu se dobiti korištenjem metalno-slojnih kondenzatora tipa K73-11, K73-17 , K73-21 itd.

Kao balastni otpornik R1 koristi se otpornik od staklene žice PEV-25. Naznačena nazivna snaga otpornika je dizajnirana za korištenje u kombinaciji s transformatorom snage ukupne snage od oko 400 W. Za drugu vrijednost ukupne snage i pola napona prvog stupnja, otpor otpornika R1 može se ponovno izračunati pomoću formule:

R1 (Ohm) = 48400 / Slave (W).

postavke

Podešavanje uređaja svodi se na postavljanje vremena odziva timera za odgodu aktivacije druge faze. To se može učiniti odabirom kapaciteta kondenzatora C5, pa ga je poželjno sastaviti od dva kondenzatora, što će olakšati proces podešavanja.

Napomena: U izvornoj verziji uređaja nema osigurača u strujnom krugu. U normalnom radu to, naravno, nije potrebno. Ali uvijek se mogu pojaviti hitne situacije - kratki spojevi, kvarovi elemenata itd. sam autor zagovara potrebu korištenja svog dizajna upravo u takvoj situaciji, tada ulogu zaštitnog elementa preuzima otpornik R2, zagrijava se i izgara.

Upotreba osigurača u hitnim situacijama sasvim je opravdana. Jeftiniji je, lakši za nabavu, a vrijeme odziva je toliko kraće da se drugi elementi ne stignu zagrijati i dodatno oštetiti. I na kraju, ovo je općeprihvaćena, provjerena metoda zaštite uređaja od moguće posljedice kvarovi opreme.

Književnost:

1. Sukhov N. UMZCH visoka vjernost. – Radio, 1989, br. 6, 7.
2. Kletsov V. Niskofrekventno pojačalo s malim izobličenjem. – Radio, 1983., broj 7, str. 51-53; 1984, br. 2, str. 63-64 (prikaz, stručni).

Ovaj jednostavan uređaj može poboljšati pouzdanost vaše radijske opreme i smanjiti mrežne smetnje kada je uključen.

Svaki izvor napajanja za radio opremu sadrži ispravljačke diode i kondenzatore velikog kapaciteta. U početnom trenutku uključivanja mrežnog napajanja dolazi do skoka impulsne struje - dok se kondenzatori filtera pune. Amplituda strujnog impulsa ovisi o vrijednosti kapacitivnosti i naponu na izlazu ispravljača. Dakle, pri naponu od 45 V i kapacitetu od 10 000 μF, struja punjenja takvog kondenzatora može biti 12 A. U ovom slučaju diode transformatora i ispravljača kratko rade u načinu kratkog spoja.

Da bi se uklonila opasnost od kvara ovih elemenata smanjenjem udarne struje u trenutku početnog uključivanja, koristi se onaj prikazan na sl. 1.7 dijagram. Također vam omogućuje da olakšate modove drugih elemenata u pojačalu tijekom prijelaznih procesa.

Riža. 1.7

U početnom trenutku, kada se napaja, kondenzatori C2 i SZ će se puniti kroz otpornike R2 i R3 - oni ograničavaju struju na vrijednost koja je sigurna za dijelove ispravljača.

Nakon 1...2 sekunde, nakon što se kondenzator C1 napuni i napon na releju K1 poraste do vrijednosti pri kojoj će raditi i zaobići granične otpornike R2, R3 sa svojim kontaktima K1.1 i K1.2.

Uređaj može koristiti bilo koji relej s radnim naponom nižim od onog na izlazu ispravljača, a otpornik R1 je odabran tako da "dodatni" napon pada preko njega. Kontakti releja moraju biti dizajnirani za maksimalnu struju koja djeluje u krugovima napajanja pojačala. Krug koristi relej RES47 RF4.500.407-00 (RF4.500.407-07 ili drugi) s nazivnim radnim naponom od 27 V (otpor namota 650 Ohma; struja koju prebacuju kontakti može biti do 3 A). Zapravo, relej radi već na 16 ... 17 V, a otpornik R1 je odabran kao 1 kOhm, a napon na releju će biti 19 ... 20 V.

Kondenzator C1 tip K50-29-25V ili K50-35-25V. Otpornici R1 tipa MLT-2, R2 i R3 tipa S5-35V-10 (PEV-10) ili slični. Vrijednosti otpornika R2, R3 ovise o struji opterećenja, a njihov se otpor može značajno smanjiti.

Riža. 1.8

Drugi dijagram prikazan na Sl. 1.8, obavlja isti zadatak, ali vam omogućuje smanjenje veličine uređaja korištenjem vremenskog kondenzatora C1 manjeg kapaciteta. Tranzistor VT1 uključuje relej K1 s odgodom nakon što se kondenzator C1 (tip K53-1A) napuni. Krug također omogućuje, umjesto prebacivanja sekundarnih krugova, pružanje postupnog napajanja naponom primarnog namota. U tom slučaju možete koristiti relej sa samo jednom grupom kontakata.

Vrijednost otpora R1 (PEV-25) ovisi o snazi ​​opterećenja i odabire se tako da napon u sekundarnom namotu transformatora iznosi 70 posto nazivne vrijednosti kada je otpornik uključen (47...300 Ohma) .

Podešavanje sklopa sastoji se od podešavanja vremena kašnjenja za uključivanje releja odabirom vrijednosti otpornika R2, kao i odabirom R1.

Zadani sklopovi mogu se koristiti u izradi novog pojačala ili u modernizaciji postojećih, uključujući i industrijska.

U usporedbi sa sličnim uređajima za dvostupanjski napon napajanja navedenim u raznim časopisima, ovdje opisani su najjednostavniji.

Pri uključenju izvora napajanja pojačala, laboratorijskih i drugih izvora napajanja dolazi do smetnji u mreži uzrokovanih udarnim strujama transformatora, strujama punjenja elektrolitskih kondenzatora i pokretanju samih napajanih uređaja. Izvana se ova smetnja očituje kao “žmirkanje” svjetla, škljocanje i iskrenje u mrežnim utičnicama, a električno gledano je pad mrežnog napona, što može dovesti do kvara i nestabilan rad druge uređaje koji se napajaju iz iste mreže. Osim toga, ove startne struje uzrokuju spaljene kontakte prekidača i mrežnih utičnica. Još jedan negativan učinak startne struje je da ispravljačke diode s takvim startom rade pod strujnim preopterećenjem i mogu pokvariti. Na primjer, udarna struja punjenja kondenzatora od 10 000 µF 50 V može doseći 10 ampera ili više. Ako diodni most nije predviđen za takvu struju, takvi radni uvjeti mogu oštetiti most. Udarne struje su posebno uočljive pri snazi ​​većoj od 50-100W. Za takva napajanja nudimo soft starter.

Kada je spojen na mrežu, napajanje počinje preko otpornika za ograničavanje struje R4. Nakon nekog vremena potrebnog za njegovo pokretanje, punjenje kondenzatora i pokretanje opterećenja, kontakti releja zaobilaze otpornik i napajanje se dovodi na punu snagu. Vrijeme preklapanja određeno je kapacitetom kondenzatora C2. Elementi C1D1C2D2 su napajanje bez transformatora za upravljački krug releja. Zener dioda D2 ima isključivo zaštitnu ulogu i može biti odsutna ako upravljački krug radi ispravno. Relej BS-115C-12V koji se koristi u krugu može se zamijeniti bilo kojim drugim relejem s kontaktnom strujom od najmanje 10A, uz odabir zener dioda, kondenzatora C1 i odabir tranzistora VT1 za napon veći od radnog releja. napon. Zener dioda D3 osigurava histerezu između napona uključenog i isključenog releja. Drugim riječima, relej će se uključiti naglo, a ne glatko.

Kondenzator C1 određuje sklopnu struju releja. U slučaju nedovoljne struje, kapacitet kondenzatora mora se povećati (0,47...1 µF 400...630V). U zaštitne svrhe, preporučljivo je omotati kondenzator električnom trakom ili na njega staviti termoskupljajuću cijev. Osigurači se biraju na dvostruku nazivnu struju napajanja. Na primjer, za napajanje od 100 W, osigurači moraju biti ocijenjeni na 2*(220/100)=5A. Ako je potrebno, krug se može nadopuniti mrežnim simetričnim/neuravnoteženim filtrom spojenim nakon osigurača. Priključak na kućište, prisutan na dijagramu, može se smatrati samo uobičajenom žicom za spajanje ispitivača. Ni pod kojim okolnostima ne smije se spajati na kućište uređaja, spajati na zajedničke žice mrežnih filtara itd.

Glatko pokretanje sklopnog napajanja štiti sklopke snage od velikih struja tijekom pokretanja. Velike udarne struje pojavljuju se tijekom pokretanja zbog punjenja kondenzatora. Štoviše, što je veća snaga izvora energije, to je veći kapacitet.

Ako spojite žarulju od 220 V AC u seriju s izvorom napajanja, tada kada je SMPS spojen na mrežu, lampica će treptati i ugasiti se. Lampica treperi zbog činjenice da se u SMPS-u pojavljuju velike struje prilikom punjenja elektrolita; grubo govoreći, te struje teže struji kratkog spoja, a otpor se smanjuje. Nakon završetka prijelaznih procesa, struje se smanjuju i žarulja se gasi.

Ako dođe do kratkog spoja u SMPS-u, lampica će ostati stalno uključena.

Poanta nije lampa. Svjetiljka jasno omogućuje da se vide struje koje teku prilikom punjenja elektrolita, a također vam omogućuje da ograničite te struje, rasipajući snagu u obliku topline.

Uređaj za meko pokretanje sličan je lampi, jedina razlika je u tome što je ova "lampa" uključena u strujni krug na djelić sekunde, te rasipa nešto snage tijekom prijelaznog procesa, a zatim se isključuje iz kruga.

SMPS krug mekog pokretanja

Kao što možete vidjeti na dijagramu, ulogu svjetiljke obavljaju dva serijski spojena otpornika R5 i R6. Snaga ovih otpornika je 2 W svaki. Nakon završetka prijelaznih procesa (djelići sekunde) aktivira se relej k1, koji svojim kontaktima ranžira otpornike R5 i R6, nakon čega cjelokupna potrošena struja SMPS-a teče kroz kontakte releja.

Za povećanje vremena kašnjenja potrebno je povećati kapacitet kondenzatora C3.

Relej se mora koristiti sa zavojnicom dizajniranom za napon od 12V i struju od 30-40mA (otpor zavojnice = 400 Ohma), kontaktna grupa mora biti dizajnirana za struju od 10A.

Osigurač F1 je izborno 3,15 A; odabirete ga ovisno o snazi ​​izvora napajanja spojenog na izlaz SMPS soft startera.

Za tranzistor VT1 imam BD139, možete koristiti BD140, BD875, KT972. Kompozitni tranzistor.

ARHIVA:

Krug mekog pokretanja osigurava odgodu od oko 2 sekunde, što vam omogućuje glatko punjenje kondenzatora veći kapacitet bez strujnih udara i treptanja žarulja kod kuće. Struja punjenja je ograničena sa: I=220/R5+R6+Rt.
gdje je Rt otpor primarnog namota transformatora DC, Ohm.
Otpor otpornika R5, R6 može se uzeti od 15 Ohma do 33 Ohma. Manje nije učinkovito, ali više povećava zagrijavanje otpornika. Uz vrijednosti navedene u dijagramu, maksimalna startna struja bit će ograničena, otprilike: I=220/44+(3...8)=4,2...4,2A.

Glavna pitanja koja početnici imaju prilikom sastavljanja:

1. Na koji napon treba namjestiti elektrolite?
Napon elektrolita je naznačen na isprintana matična ploča- ovo su 16 i 25V.

2. Na koji napon treba postaviti nepolarni kondenzator?
Njegov napon je također naznačen na tiskanoj ploči - to je 630V (dopušteno je 400V).

3. Koji se tranzistori mogu koristiti umjesto BD875?
KT972 s bilo kojim slovnim indeksom ili BDX53.

4. Je li moguće koristiti nekompozitni tranzistor umjesto BD875?
Moguće je, ali bolje je potražiti kompozitni tranzistor.

5. Koji relej treba koristiti?
Relej mora imati zavojnicu od 12 V sa strujom ne većom od 40 mA, a po mogućnosti 30 mA. Kontakti moraju biti dizajnirani za struju od najmanje 5A.

6. Kako povećati vrijeme kašnjenja?
Da biste to učinili, potrebno je povećati kapacitet kondenzatora C3.

7. Je li moguće koristiti relej s drugačijim naponom svitka, npr. 24V?
To je nemoguće, shema neće raditi.

8. Sastavljeno - ne radi
Dakle, to je tvoja greška. Strujni krug sastavljen pomoću dijelova koji se mogu servisirati počinje raditi odmah i ne zahtijeva konfiguraciju ili odabir elemenata.

9. Na pločici se nalazi osigurač, za koju struju ga treba koristiti?
Preporučujem izračunavanje struje osigurača na sljedeći način: Ip=(Pbp/220)*1,5. Dobivenu vrijednost zaokružujemo prema najbližoj snazi ​​osigurača.

Rasprava o članku na forumu:

Popis radioelemenata