Az erősítő lágy indítása. A teljesítményerősítő zökkenőmentes bekapcsolása. Áramkör tranzisztoros kapcsolóval

A rádióberendezések tervezése során felmerülő egyik legfontosabb probléma a megbízhatóságuk biztosítása. A probléma megoldása az eszköz optimális kialakításán és a gyártás során történő jó beállításon alapul. Azonban még egy optimálisan megtervezett és beállított készülékben is mindig fennáll a meghibásodás veszélye a hálózati feszültség bekapcsolásakor. Ez a veszély a nagy energiafogyasztású berendezések esetében a legnagyobb – egy hangfrekvenciás teljesítményerősítő (AMP).

A helyzet az, hogy a hálózati tápellátás bekapcsolásakor az UMZCH tápegység elemei jelentős impulzusáram-túlterhelést tapasztalnak. A kisütt nagy kapacitású oxidkondenzátorok (akár több tízezer mikrofarad) jelenléte az egyenirányító szűrőkben szinte rövidzárlat egyenirányító kimenet.

45 V tápfeszültség és 10 000 μF szűrőkondenzátor kapacitás mellett egy ilyen kondenzátor töltőárama a bekapcsolás pillanatában elérheti a 12 A-t. Szinte ebben a pillanatban a táptranszformátor rövidzár üzemmódban működik . Ennek a folyamatnak az időtartama rövid, de bizonyos körülmények között elégséges ahhoz, hogy mind a teljesítménytranszformátort, mind az egyenirányító diódákat károsítsa.

A tápellátás mellett maga az UMZCH is jelentős túlterhelést tapasztal a tápfeszültség bekapcsolásakor. Ezeket a nem stacionárius folyamatok okozzák, amelyek az aktív elemek áram- és feszültségmódjainak kialakítása és a beágyazott rendszerek lassú aktiválása miatt keletkeznek. Visszacsatolás. És minél magasabb az UMZCH névleges tápfeszültsége, annál nagyobb az ilyen túlterhelések amplitúdója, és ennek megfelelően annál nagyobb az erősítőelemek károsodásának valószínűsége.

Természetesen korábban is történtek kísérletek arra, hogy az UMZCH-t megvédjék a túlterheléstől a tápfeszültség bekapcsolásakor. Javasoltak egy olyan eszközt, amely megvédi az erősítőt a túlterheléstől, erős bipoláris tápfeszültség-stabilizátor formájában, amely bekapcsoláskor kezdetben ±10 V feszültséget adott az erősítőnek, majd fokozatosan növelte a névleges értékre. ±32 V. Az eszköz szerzője szerint ez lehetővé tette az UMZCH megbízhatóságának jelentős javítását és a hagyományos védelmi rendszerek használatának elhagyását. hangszórórendszerek a túlterheléstől a tápfeszültség bekapcsolásakor.

Ennek az eszköznek a tagadhatatlan előnyei ellenére vannak hátrányai is - az eszköz csak az UMZCH-t védte, de a tápegységét védelem nélkül hagyta; saját tervezésének összetettsége miatt önmagában megbízhatatlan volt.

Egy egyszerű és megbízható eszközt mutatunk be az UMZCH „puha” bekapcsolásához, amely megvédi magát az UMZCH-t és tápegységét a túlterheléstől. Még egy kezdő rádiótervező számára is gyártható, és felhasználható mind új típusú rádióberendezések fejlesztésében, mind a meglévők korszerűsítésében, beleértve az ipari gyártást is.

Működés elve

A készülék működési elve egy kétfokozatú tápfeszültség ellátás az UMZCH tápegység transzformátorának primer tekercséhez. Az erősáramú előtétellenállás sorba van kötve a táptranszformátor primer tekercskörével (1. ábra). Ellenállásának értékét a transzformátor összteljesítményének megfelelően számítják ki, így bekapcsoláskor a primer tekercs váltakozó áramának feszültsége körülbelül a hálózati feszültség fele.

Ekkor a bekapcsolás pillanatában mind a transzformátor szekunder tekercseinek váltakozó feszültsége, mind az UMZCH tápfeszültsége kétszer kisebb lesz. Emiatt az áram- és feszültségimpulzusok amplitúdója az egyenirányító és az UMZCH elemein élesen csökken. A nem álló folyamatok csökkentett tápfeszültség mellett lényegesen „puhábban” mennek végbe.

Ezután néhány másodperccel a tápfeszültség bekapcsolása után az R1 előtétellenállást a K1.1 érintkezőcsoport lezárja, és a teljes hálózati feszültséget a teljesítménytranszformátor primer tekercsére táplálják. Ennek megfelelően visszaállnak a tápfeszültség névleges értékére.

Ekkorra az egyenirányító szűrőkondenzátorai már fel vannak töltve a névleges feszültség felére, ami kiküszöböli az erős áramimpulzusok előfordulását a transzformátor szekunder tekercsén és az egyenirányító diódákon. Az UMZCH-ban ekkorra a nem stacionárius folyamatok is befejeződnek, a visszacsatoló rendszerek bekapcsolódnak, és a teljes tápfeszültség ellátása nem okoz túlterhelést az UMZCH-ban.

A hálózati tápellátás kikapcsolásakor a K1.1 érintkezők kinyílnak, az előtétellenállás ismét sorba van kötve a transzformátor primer tekercsével, és a teljes ciklus megismételhető. Maga a „puha” bekapcsoló eszköz egy transzformátor nélküli tápegységből, egy elektromágneses relére töltött időzítőből áll. Az eszköz kialakítását és elemeinek üzemmódját a maximális megbízhatósági határ figyelembevételével választják ki. Diagramja a ábrán látható. 1.

Ha az UMZCH tápegységet az SB1 kapcsoló táplálja hálózati feszültséggel az R2 és C2 áramkorlátozó elemeken keresztül, akkor egyidejűleg a VD1 - VD4 diódákra szerelt híd egyenirányítót táplálja. Az egyenirányított feszültséget az SZ kondenzátor szűri, a VD5 zener dióda korlátozza 36 V értékre, és a VT1 tranzisztoron készült időzítőhöz táplálja. Az R4 és R5 ellenállásokon átfolyó áram feltölti a C4 kondenzátort, amikor körülbelül 1,5 V feszültséget érünk el rajta, a VT1 tranzisztor nyitott állapotba kerül - a K1 relé aktiválódik, és a K1.1 érintkezők megkerülik az R1 előtétellenállást.

Részletek

A készülék kialakítása 27 V üzemi feszültségű, 75 mA üzemi áramerősségű RENZZ RF4.510.021 verziójú zárt elektromágneses relét alkalmaz. Más típusú relék is használhatók, amelyek lehetővé teszik az 50 Hz-es és legalább 2 A-es induktív váltakozó áramú terhelés kapcsolását, például REN18, REN19, REN34.

VT1-ként egy tranzisztort használtak, amelynek nagy az áramátviteli együttható paramétere - KT972A. Lehetőség van a KT972B tranzisztor használatára. A feltüntetett tranzisztorok hiányában a pnp vezetőképességi szerkezetű tranzisztorok megfelelőek, például KT853A, KT853B, KT973A, KT973B, de csak ebben az esetben az összes dióda és kondenzátor polaritása ennek a készüléknek meg kell fordítani.

Nagy áramátviteli együtthatójú tranzisztorok hiányában használhat két tranzisztorból álló összetett tranzisztor áramkört az ábrán látható áramkör szerint. 2. Ebben az áramkörben VT1-ként bármilyen szilícium tranzisztor használható, amelynek megengedett kollektor-emitter feszültsége legalább 45 V és kellően nagy áramerősítés, például KT5OZG, KT3102B típusok. VT2 tranzisztorként - azonos paraméterekkel rendelkező közepes teljesítményű tranzisztorok, például KT815V, KT815G, KT817V, KT817G vagy hasonlók. A kompozit tranzisztor opció csatlakoztatása ben történik pontok A-B-C a készülék alapvető kapcsolási rajza.

A készülék a KD226D diódákon kívül KD226G, KD105B, KD105G diódákat is tud használni. C2 kondenzátorként egy MBGO típusú, legalább 400 V üzemi feszültségű kondenzátort használnak Az R2C2 áramkorlátozó áramkör paraméterei körülbelül 145 mA maximális váltóáramot biztosítanak, ami teljesen elegendő, ha egy elektromágneses relé üzemi árammal rendelkezik. 75 mA-t használnak.

130 mA (REN29) üzemi áramú relé esetén a C2 kondenzátor kapacitását 4 μF-ra kell növelni. REN34 típusú relé használatakor (üzemi áram 40 mA) 1 μF kapacitás elegendő. A kondenzátor kapacitásának minden változtatási lehetőségénél annak üzemi feszültségének legalább 400 V-nak kell lennie. A fém-papír kondenzátorok mellett jó eredmények érhetők el a K73-11, K73-17 típusú fémfilmes kondenzátorok használatával. , K73-21 stb.

R1 előtétellenállásként PEV-25 üvegezett huzalellenállást használnak. Az ellenállás feltüntetett névleges teljesítményét körülbelül 400 W összteljesítményű transzformátorral való használatra tervezték. A teljes teljesítmény eltérő értékéhez és az első fokozat feszültségének feléhez az R1 ellenállás ellenállása újraszámítható a következő képlettel:

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

Beállítások

Az eszköz beállítása az időzítő válaszidejének beállításához vezet, hogy késleltesse a második fokozat aktiválását. Ez a C5 kondenzátor kapacitásának kiválasztásával tehető meg, ezért célszerű két kondenzátorból összeállítani, ami megkönnyíti a beállítási folyamatot.

Megjegyzés: A készülék eredeti verziójában nincs biztosíték az áramkörben. Normál üzemben természetesen nem szükséges. De vészhelyzetek mindig előfordulhatnak - rövidzárlatok, elemek meghibásodása stb. maga a szerző is amellett érvel, hogy tervét éppen ilyen helyzetben kell használni, ekkor a védőelem szerepét az R2 ellenállás veszi át, felmelegszik és kiég.

A biztosítékok használata vészhelyzetekben teljesen indokolt. Olcsóbb, könnyebben beszerezhető, és a reakcióidő is sokkal rövidebb, hogy más elemeknek nincs idejük felmelegedni és további károkat okozni. És végül, ez egy általánosan elfogadott, bevált módszer az eszközök védelmére lehetséges következményei berendezések hibás működése.

Irodalom:

1. Sukhov N. UMZCH nagy hűség. – Rádió, 1989, 6., 7. sz.
2. Kletsov V. Alacsony frekvenciájú erősítő alacsony torzítással. – Rádió, 1983, 7. sz., p. 51-53; 1984, 2. szám, p. 63-64.

Ez az egyszerű eszköz javíthatja rádióberendezésének megbízhatóságát és csökkentheti a hálózati interferenciát, ha be van kapcsolva.

A rádióberendezések bármely tápegysége egyenirányító diódákat és nagy kapacitású kondenzátorokat tartalmaz. A hálózati tápfeszültség bekapcsolásának kezdeti pillanatában impulzusáram-ugrás következik be - miközben a szűrőkondenzátorok töltődnek. Az áramimpulzus amplitúdója az egyenirányító kimenetén lévő kapacitás értékétől és feszültségétől függ. Tehát 45 V feszültség és 10 000 μF kapacitás mellett egy ilyen kondenzátor töltőárama 12 A lehet. Ebben az esetben a transzformátor és az egyenirányító diódák rövid ideig rövidzárlatos üzemmódban működnek.

Ezen elemek meghibásodásának veszélyének kiküszöbölésére az első bekapcsoláskor fellépő bekapcsolási áram csökkentésével az ábrán láthatót alkalmazzuk. 1.7 diagram. Lehetővé teszi továbbá az erősítő más elemeinek módozatainak könnyítését tranziens folyamatok során.

Rizs. 1.7

A kezdeti pillanatban, amikor a tápfeszültséget bekapcsolják, a C2 és SZ kondenzátorok az R2 és R3 ellenállásokon keresztül töltődnek - ezek korlátozzák az áramot az egyenirányító részei számára biztonságos értékre.

1...2 másodperc elteltével, miután a C1 kondenzátor feltöltődött, és a K1 relé feszültsége olyan értékre nő, amelyen az működni fog, és megkerüli az R2, R3 korlátozó ellenállásokat a K1.1 és K1.2 érintkezőivel.

A készülék bármilyen relét használhat, amelynek üzemi feszültsége alacsonyabb, mint az egyenirányító kimenetén, és az R1 ellenállást úgy kell kiválasztani, hogy az „extra” feszültség leessen rajta. A reléérintkezőket az erősítő tápáramköreiben működő maximális áramerősségre kell tervezni. Az áramkör RES47 RF4.500.407-00 (RF4.500.407-07 vagy más) relét használ 27 V névleges üzemi feszültséggel (tekercselési ellenállás 650 Ohm; az érintkezők által kapcsolt áram legfeljebb 3 A lehet). Valójában a relé már 16...17 V-on működik, az R1 ellenállás pedig 1 kOhm, és a relén lévő feszültség 19...20 V lesz.

C1 típusú kondenzátor K50-29-25V vagy K50-35-25V. R1 típusú MLT-2, R2 és R3 típusú S5-35V-10 (PEV-10) vagy hasonló ellenállások. Az R2, R3 ellenállások értéke a terhelési áramtól függ, és ellenállásuk jelentősen csökkenthető.

Rizs. 1.8

ábrán látható második diagram. 1.8, ugyanazt a feladatot látja el, de lehetővé teszi az eszköz méretének csökkentését egy kisebb kapacitású C1 időzítő kondenzátor használatával. A VT1 tranzisztor késleltetéssel bekapcsolja a K1 relét a C1 kondenzátor (K53-1A típus) feltöltése után. Az áramkör azt is lehetővé teszi, hogy a szekunder áramkörök kapcsolása helyett fokozatos feszültségellátást biztosítson a primer tekercsnek. Ebben az esetben csak egy érintkezőcsoporttal használható relét.

Az R1 ellenállás értéke (PEV-25) a terhelési teljesítménytől függ, és úgy van megválasztva, hogy a transzformátor szekunder tekercsében a feszültség az ellenállás bekapcsolásakor a névleges érték 70 százaléka legyen (47...300 Ohm). .

Az áramkör beállítása a relé bekapcsolásának késleltetési idejének beállításából áll az R2 ellenállás értékének kiválasztásával, valamint az R1 kiválasztásával.

Az adott áramkörök felhasználhatók új erősítő gyártásánál, vagy meglévők korszerűsítésénél, beleértve az ipariakat is.

A különböző folyóiratokban megadott hasonló, kétfokozatú tápfeszültségű készülékekhez képest az itt leírtak a legegyszerűbbek.

Az erősítők, a laboratóriumi és egyéb tápegységek tápegységeinek bekapcsolásakor interferencia lép fel a hálózatban, amelyet a transzformátorok bekapcsolási árama, az elektrolitkondenzátorok töltőáramai és maguk a táplált eszközök indítása okoz. Külsőleg ez az interferencia „villogó” lámpákban, kattanásokban és szikrákban nyilvánul meg a hálózati aljzatokban, elektromosan pedig a hálózati feszültség megesése, ami meghibásodáshoz, ill. instabil munka más eszközök, amelyek ugyanazon a hálózaton működnek. Ezen túlmenően ezek az indítóáramok a kapcsolók és hálózati aljzatok kiégését okozzák. Az indítóáram másik negatív hatása, hogy az ilyen indítással rendelkező egyenirányító diódák áramtúlterhelés alatt működnek, és meghibásodhatnak. Például egy 10 000 µF-os 50 V-os kondenzátort feltöltő túlfeszültség elérheti a 10 ampert vagy többet. Ha a diódahidat nem ilyen áramra tervezték, az ilyen üzemi körülmények károsíthatják a hidat. A bekapcsolási áramok különösen észrevehetők 50-100 W feletti teljesítménynél. Az ilyen tápegységekhez lágyindítót kínálunk.

Hálózatra csatlakoztatva a tápellátás az R4 áramkorlátozó ellenálláson keresztül indul. Az induláshoz szükséges idő, a kondenzátorok feltöltése és a terhelés beindítása után az ellenállást a reléérintkezők megkerülik, és a tápellátást teljes teljesítményre állítják. A kapcsolási időt a C2 kondenzátor kapacitása határozza meg. A C1D1C2D2 elemek transzformátor nélküli tápegységek a relévezérlő áramkör számára. A D2 Zener dióda tisztán védő szerepet tölt be, és hiányozhat, ha a vezérlőáramkör megfelelően működik. Az áramkörben használt BS-115C-12V relé bármely más, legalább 10A érintkezési áramú relével helyettesíthető, a zener-diódák, a C1 kondenzátor és a VT1 tranzisztor kiválasztásával nagyobb feszültségre, mint a működési relé feszültség. A D3 Zener-dióda hiszterézist biztosít a relé be- és kikapcsolása között. Más szavakkal, a relé hirtelen, nem pedig zökkenőmentesen kapcsol be.

A C1 kondenzátor határozza meg a relé kapcsolási áramát. Elégtelen áramerősség esetén a kondenzátor kapacitását növelni kell (0,47...1 µF 400...630V). Védelmi okokból célszerű a kondenzátort elektromos szalaggal körbetekerni, vagy hőre zsugorodó csövet helyezni rá. A biztosítékokat a tápegység névleges áramának kétszeresére választják ki. Például egy 100 W-os tápegységnél a biztosítékoknak 2*(220/100)=5A névlegesnek kell lenniük. Szükség esetén az áramkör kiegészíthető a biztosítékok után csatlakoztatott hálózati szimmetrikus/kiegyensúlyozatlan szűrővel. A házhoz való csatlakozás, amely az ábrán látható, csak a teszter csatlakoztatására szolgáló közös vezetéknek tekinthető. Semmi esetre sem szabad a készülék házához csatlakoztatni, hálózati szűrők közös vezetékeihez stb.

A kapcsolóüzemű tápegység zökkenőmentes indítása megvédi a tápkapcsolókat a nagy áramoktól indításkor. Indításkor nagy bekapcsolási áramok jelennek meg a kondenzátorok töltése miatt. Sőt, minél nagyobb az áramforrás teljesítménye, annál nagyobb a kapacitása.

Ha egy 220 V-os AC lámpát sorba köt az áramforrással, akkor az SMPS hálózatra csatlakoztatásakor a lámpa villogni kezd és kialszik. A lámpa azért villog, mert az SMPS-ben nagy áramok keletkeznek az elektrolitok töltésekor; durván szólva ezek az áramok rövidzárlati áramra hajlanak, és az ellenállás csökken. Az átmeneti folyamatok befejeződése után az áramok csökkennek, és a lámpa kialszik.

Ha rövidzárlat lép fel az SMPS-ben, a lámpa folyamatosan égve marad.

Nem a lámpa a lényeg. A lámpa egyértelműen lehetővé teszi az elektrolitok töltésekor folyó áramok megtekintését, és lehetővé teszi ezen áramok korlátozását is, és hő formájában disszipálja az energiát.

A lágyindító készülék hasonló a lámpához, az egyetlen különbség az, hogy ez a „lámpa” a másodperc töredékéig benne van az áramkörben, és az átmeneti folyamat során elvezet némi energiát, majd kikapcsolódik az áramkörből.

SMPS lágyindító áramkör

Amint az ábrán látható, a lámpa szerepét két sorba kapcsolt R5 és R6 ellenállás tölti be. Ezen ellenállások teljesítménye egyenként 2 W. A tranziens folyamatok befejezése után (másodperc töredékei) a k1 relé működésbe lép, az R5 és R6 ellenállásokat az érintkezőivel tolatja, majd az SMPS teljes fogyasztott árama átfolyik a relé érintkezőin.

A késleltetési idő növelése érdekében növelni kell a C3 kondenzátor kapacitását.

A relét 12V feszültségre és 30-40mA áramerősségre tervezett tekerccsel (tekercsellenállás = 400 Ohm) kell használni, az érintkezőcsoportot 10A áramerősségre kell tervezni.

Az F1 biztosíték opcionálisan 3,15 A; ezt az SMPS lágyindító kimenetére csatlakoztatott áramforrás teljesítményétől függően választhatja ki.

A VT1 tranzisztorhoz nekem BD139 van, használhatod a BD140-et, BD875-öt, KT972-t. Kompozit tranzisztor.

ARCHÍVUM:

A lágyindító áramkör körülbelül 2 másodperces késleltetést biztosít, amely lehetővé teszi a kondenzátorok zökkenőmentes feltöltését nagyobb kapacitású túlfeszültség és villogó villanykörték nélkül otthon. A töltőáramot korlátozza: I=220/R5+R6+Rt.
ahol Rt a transzformátor primer tekercsének ellenállása DC, Ohm.
Az R5, R6 ellenállások ellenállása 15 Ohm-ról 33 Ohm-ra vehető. A kevesebb nem hatásos, de a több növeli az ellenállások fűtését. A diagramon feltüntetett névleges értékekkel a maximális indítóáram korlátozott, körülbelül: I=220/44+(3...8)=4,2...4,2A.

A kezdőknek az összeszerelés során felmerülő főbb kérdései:

1. Milyen feszültségre kell beállítani az elektrolitokat?
Az elektrolitfeszültségek a kijelzőn láthatók nyomtatott áramkör- ezek 16 és 25 V.

2. Milyen feszültségre állítsak be egy nem poláris kondenzátort?
A feszültsége a nyomtatott áramköri lapon is fel van tüntetve - 630V (400V megengedett).

3. Milyen tranzisztorok használhatók a BD875 helyett?
KT972 bármilyen betűindexszel vagy BDX53.

4. Lehetséges nem kompozit tranzisztort használni a BD875 helyett?
Lehetséges, de jobb kompozit tranzisztort keresni.

5. Milyen relét kell használni?
A relének 12 V-os tekercsnek kell lennie, amelynek áramerőssége legfeljebb 40 mA, lehetőleg 30 mA. Az érintkezőket legalább 5 A áramerősségre kell tervezni.

6. Hogyan lehet növelni a késleltetési időt?
Ehhez meg kell növelni a C3 kondenzátor kapacitását.

7. Lehetséges-e más tekercsfeszültségű relét használni, például 24V?
Lehetetlen, a rendszer nem fog működni.

8. Összeszerelve - nem működik
Szóval ez a te hibád. A javítható alkatrészek felhasználásával összeállított áramkör azonnal működésbe lép, és nem igényel konfigurációt vagy elemek kiválasztását.

9. Biztosíték van a táblán, milyen áramra kell használni?
Javaslom a biztosíték áramának kiszámítását a következőképpen: Iп=(Pbp/220)*1,5. A kapott értéket a legközelebbi biztosíték névleges értékére kerekítjük.

A cikk megvitatása a fórumon:

Radioelemek listája