Pornire ușoară a amplificatorului. Pornire lină a amplificatorului de putere. Circuit cu comutator tranzistor

Una dintre cele mai importante probleme care apar la proiectarea echipamentelor radio este problema asigurării fiabilității acestuia. Soluția la această problemă se bazează pe designul optim al dispozitivului și pe o bună reglare în timpul fabricării acestuia. Cu toate acestea, chiar și într-un dispozitiv proiectat și reglat optim, există întotdeauna pericolul defecțiunii acestuia atunci când este pornită rețeaua. Acest pericol este cel mai mare pentru echipamentele cu un consum mare de energie - un amplificator de putere de frecvență audio (AMP).

Faptul este că în momentul în care este pornită alimentarea de la rețea, elementele sursei de alimentare UMZCH suferă suprasarcini semnificative de curent pulsat. Prezența condensatoarelor de oxid de mare capacitate descărcate (până la zeci de mii de microfarad) în filtrele redresoare provoacă aproape scurt circuit ieșire redresor.

Cu o tensiune de alimentare de 45 V și o capacitate a condensatorului de filtru de 10.000 μF, curentul de încărcare al unui astfel de condensator în momentul pornirii alimentării poate ajunge la 12 A. Aproape în acest moment, transformatorul de alimentare funcționează în regim de scurtcircuit . Durata acestui proces este scurtă, dar este destul de suficientă în anumite condiții pentru a deteriora atât transformatorul de putere, cât și diodele redresoare.

Pe lângă sursa de alimentare, UMZCH în sine suferă supraîncărcări semnificative atunci când este pornit. Ele sunt cauzate de procese nestaționare care apar în el datorită stabilirii modurilor de curent și tensiune ale elementelor active și activării lente a sistemelor încorporate. părere. Și cu cât tensiunea nominală de alimentare a UMZCH este mai mare, cu atât este mai mare amplitudinea acestor suprasarcini și, în consecință, cu atât este mai mare probabilitatea de deteriorare a elementelor amplificatorului.

Desigur, s-au făcut încercări înainte de a proteja UMZCH de supraîncărcări la pornirea alimentării. A fost propus un dispozitiv care a protejat amplificatorul de suprasarcini, realizat sub forma unui puternic stabilizator de tensiune de alimentare bipolar, care, la pornire, a furnizat inițial o tensiune de ±10 V amplificatorului, apoi a crescut-o treptat până la valoarea nominală. de ±32 V. Potrivit autorului acestui dispozitiv, a făcut posibilă îmbunătățirea semnificativă a fiabilității UMZCH și abandonarea utilizării sistemelor tradiționale de protecție în acesta sisteme de difuzoare de suprasarcini la pornirea alimentării.

În ciuda avantajelor incontestabile ale acestui dispozitiv, are și dezavantaje - dispozitivul a protejat doar UMZCH, dar și-a lăsat sursa de alimentare neprotejată; datorită complexității propriului design, era în sine nefiabil.

Vă prezentăm atenției un dispozitiv simplu și fiabil pentru pornirea „soft” a UMZCH, care protejează atât UMZCH-ul în sine, cât și sursa sa de alimentare de suprasarcini. Este disponibil pentru producție chiar și unui proiectant radio începător și poate fi utilizat atât în ​​dezvoltarea de noi tipuri de echipamente radio, cât și în modernizarea celor existente, inclusiv în producția industrială.

Principiul de funcționare

Principiul de funcționare a dispozitivului este o alimentare în două trepte a tensiunii de alimentare a înfășurării primare a transformatorului sursei de alimentare UMZCH. Un rezistor de balast puternic este conectat în serie la circuitul de înfășurare primar al transformatorului de alimentare (Fig. 1). Valoarea rezistenței sale este calculată în conformitate cu puterea totală a transformatorului, astfel încât, atunci când este pornit, tensiunea de curent alternativ pe înfășurarea primară să fie aproximativ jumătate din tensiunea rețelei.

Apoi, în momentul pornirii, atât tensiunea alternativă a înfășurărilor secundare ale transformatorului, cât și tensiunea de alimentare a UMZCH vor fi de două ori mai mici. Datorită acestui fapt, amplitudinile impulsurilor de curent și tensiune pe elementele redresorului și UMZCH sunt reduse brusc. Procesele non-staționare la o tensiune de alimentare redusă se desfășoară semnificativ mai „încet”.

Apoi, la câteva secunde după pornirea alimentării, rezistorul de balast R1 este închis de grupul de contacte K1.1 și tensiunea de rețea completă este furnizată înfășurării primare a transformatorului de putere. În consecință, acestea sunt restabilite la valorile nominale ale tensiunii de alimentare.

Până în acest moment, condensatoarele filtrului redresoarelor sunt deja încărcate la jumătate din tensiunea nominală, ceea ce elimină apariția impulsurilor de curent puternice prin înfășurările secundare ale transformatorului și diodele redresoare. În UMZCH până în acest moment, procesele non-staționare sunt, de asemenea, finalizate, sistemele de feedback sunt pornite și alimentarea cu tensiune de alimentare completă nu provoacă suprasarcini în UMZCH.

Când alimentarea de la rețea este oprită, contactele K1.1 se deschid, rezistorul de balast este din nou conectat în serie cu înfășurarea primară a transformatorului și întregul ciclu poate fi repetat. Dispozitivul de pornire „soft” în sine constă dintr-o sursă de alimentare fără transformator, un temporizator încărcat pe un releu electromagnetic. Designul dispozitivului și modurile elementelor sale sunt selectate ținând cont de marja maximă de fiabilitate în funcționare. Diagrama sa este prezentată în Fig. 1.

Atunci când sursa de alimentare UMZCH este alimentată de întrerupătorul SB1 cu tensiune de rețea prin elementele limitatoare de curent R2 și C2, este alimentată simultan la un redresor în punte asamblat pe diode VD1 - VD4. Tensiunea redresată este filtrată de condensatorul SZ, limitat de dioda zener VD5 la o valoare de 36V și alimentată la un temporizator realizat pe tranzistorul VT1. Curentul care circulă prin rezistențele R4 și R5 încarcă condensatorul C4, când se atinge o tensiune de aproximativ 1,5 V pe acesta, tranzistorul VT1 intră în starea deschisă - releul K1 este activat și contactele K1.1 ocolesc rezistorul de balast R1.

Detalii

Proiectarea dispozitivului folosește un releu electromagnetic sigilat RENZZ versiunea RF4.510.021 cu o tensiune de funcționare de 27 V și un curent de funcționare de 75 mA. De asemenea, este posibilă utilizarea altor tipuri de relee care permit comutarea unei sarcini inductive de curent alternativ cu o frecvență de 50 Hz și cel puțin 2 A, de exemplu, REN18, REN19, REN34.

Un tranzistor cu o valoare mare a parametrului coeficientului de transfer de curent - KT972A - a fost folosit ca VT1. Este posibil să utilizați tranzistorul KT972B. În absența tranzistoarelor indicate, tranzistoarele cu o structură de conductivitate pnp sunt potrivite, de exemplu, KT853A, KT853B, KT973A, KT973B, dar numai în acest caz polaritatea tuturor diodelor și condensatorilor a acestui dispozitiv ar trebui inversat.

În absența tranzistoarelor cu un coeficient de transfer de curent ridicat, puteți utiliza un circuit tranzistor compus din două tranzistoare conform circuitului prezentat în Fig. 2. Orice tranzistoare de siliciu cu o tensiune admisibilă colector-emițător de cel puțin 45 V și un câștig de curent suficient de mare, de exemplu, tipurile KT5OZG, KT3102B, pot fi utilizate ca VT1 în acest circuit. Ca tranzistor VT2 - tranzistoare de putere medie cu aceiași parametri, de exemplu, KT815V, KT815G, KT817V, KT817G sau similare acestora. Conectarea opțiunii de tranzistor compozit se face în punctele A-B-C schema circuitului de bază a dispozitivului.

Pe lângă diodele KD226D, dispozitivul poate folosi diode KD226G, KD105B, KD105G. Ca condensator C2 se folosește un condensator de tip MBGO cu o tensiune de funcționare de cel puțin 400 V. Parametrii circuitului limitator de curent R2C2 asigură un curent alternativ maxim de aproximativ 145 mA, ceea ce este suficient atunci când un releu electromagnetic cu un curent de funcționare de 75 mA este utilizat.

Pentru un releu cu un curent de funcționare de 130 mA (REN29), capacitatea condensatorului C2 va trebui mărită la 4 μF. Când se utilizează un releu de tip REN34 (curent de funcționare 40 mA), este suficientă o capacitate de 1 μF. În toate opțiunile de modificare a capacității condensatorului, tensiunea de funcționare a acestuia trebuie să fie de cel puțin 400 V. În plus față de condensatoarele metal-hârtie, rezultate bune pot fi obținute prin utilizarea condensatoarelor cu peliculă metalică de tipurile K73-11, K73-17 , K73-21 etc.

Un rezistor de sârmă vitrificat PEV-25 este utilizat ca rezistență de balast R1. Puterea nominală indicată a rezistorului este proiectată pentru a fi utilizată împreună cu un transformator de putere având o putere totală de aproximativ 400 W. Pentru o valoare diferită a puterii totale și jumătate din tensiunea primei trepte, rezistența rezistenței R1 poate fi recalculată folosind formula:

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

Setări

Reglarea dispozitivului se reduce la setarea timpului de răspuns al temporizatorului pentru a întârzia activarea celei de-a doua etape. Acest lucru se poate realiza prin selectarea capacității condensatorului C5, deci este indicat să îl compuneți din doi condensatori, ceea ce va facilita procesul de reglare.

Notă: În versiunea originală a dispozitivului, nu există nicio siguranță în circuitul de alimentare. În funcționare normală, desigur, nu este necesar. Dar situațiile de urgență pot apărea întotdeauna - scurtcircuite, defecțiuni ale elementelor etc. autorul însuși susține necesitatea de a-și folosi designul într-o astfel de situație, apoi rolul elementului de protecție este preluat de rezistența R2, se încălzește și se arde.

Utilizarea unui fuzibil în situații de urgență este destul de justificată. Este mai ieftin, mai ușor de achiziționat, iar timpul de răspuns este mult mai scurt, încât alte elemente nu au timp să se încălzească și să provoace daune suplimentare. Și, în sfârșit, aceasta este o metodă general acceptată și dovedită de a proteja dispozitivele de consecințe posibile defecțiuni ale echipamentelor.

Literatură:

1. Suhov N. UMZCH mare fidelitate. – Radio, 1989, nr. 6, 7.
2. Kletsov V. Amplificator de joasă frecvență cu distorsiune scăzută. – Radio, 1983, nr. 7, p. 51-53; 1984, nr. 2, p. 63-64.

Acest dispozitiv simplu poate îmbunătăți fiabilitatea echipamentului radio și poate reduce interferențele din rețea atunci când este pornit.

Orice sursă de alimentare pentru echipamente radio conține diode redresoare și condensatoare de mare capacitate. În momentul inițial al pornirii rețelei, are loc un salt de curent de impuls - în timp ce condensatorii filtrului sunt încărcați. Amplitudinea impulsului de curent depinde de valoarea capacității și tensiunea la ieșirea redresorului. Deci, la o tensiune de 45 V și o capacitate de 10.000 μF, curentul de încărcare al unui astfel de condensator poate fi de 12 A. În acest caz, transformatorul și diodele redresoare funcționează pentru scurt timp în modul de scurtcircuit.

Pentru a elimina pericolul de defectare a acestor elemente prin reducerea curentului de pornire la momentul pornirii inițiale, se folosește cel prezentat în Fig. 1.7 diagrama. De asemenea, vă permite să ușurați modurile altor elemente din amplificator în timpul proceselor tranzitorii.

Orez. 1.7

În momentul inițial, când se aplică puterea, condensatoarele C2 și SZ vor fi încărcate prin rezistențele R2 și R3 - limitează curentul la o valoare sigură pentru piesele redresorului.

După 1...2 secunde, după ce condensatorul C1 este încărcat și tensiunea de pe releul K1 crește până la o valoare la care acesta va funcționa și va ocoli rezistențele limitatoare R2, R3 cu contactele sale K1.1 și K1.2.

Dispozitivul poate folosi orice releu cu o tensiune de funcționare mai mică decât cea de la ieșirea redresorului, iar rezistorul R1 este selectat astfel încât tensiunea „extra” să cadă peste el. Contactele releului trebuie proiectate pentru curentul maxim care operează în circuitele de alimentare ale amplificatorului. Circuitul folosește un releu RES47 RF4.500.407-00 (RF4.500.407-07 sau altele) cu o tensiune nominală de funcționare de 27 V (rezistența înfășurării 650 Ohmi; curentul comutat prin contacte poate fi de până la 3 A). De fapt, releul funcționează deja la 16...17 V, iar rezistența R1 este selectată ca 1 kOhm, iar tensiunea pe releu va fi de 19...20 V.

Condensator C1 tip K50-29-25V sau K50-35-25V. Rezistoare R1 tip MLT-2, R2 și R3 tip S5-35V-10 (PEV-10) sau similare. Valorile rezistențelor R2, R3 depind de curentul de sarcină, iar rezistența acestora poate fi redusă semnificativ.

Orez. 1.8

A doua diagramă prezentată în fig. 1.8, îndeplinește aceeași sarcină, dar vă permite să reduceți dimensiunea dispozitivului utilizând un condensator de temporizare C1 de capacitate mai mică. Tranzistorul VT1 pornește releul K1 cu o întârziere după ce condensatorul C1 (tip K53-1A) este încărcat. Circuitul permite, de asemenea, în loc să comute circuitele secundare, să furnizeze o alimentare în trepte cu tensiune înfășurării primare. În acest caz, puteți utiliza un releu cu un singur grup de contacte.

Valoarea rezistenței R1 (PEV-25) depinde de puterea de sarcină și este selectată astfel încât tensiunea din înfășurarea secundară a transformatorului să fie de 70% din valoarea nominală atunci când rezistorul este pornit (47...300 ohmi) .

Configurarea circuitului constă în setarea timpului de întârziere pentru pornirea releului prin selectarea valorii rezistorului R2, precum și selectarea R1.

Circuitele date pot fi folosite la fabricarea unui nou amplificator sau la modernizarea celor existente, inclusiv a celor industriale.

În comparație cu dispozitivele similare pentru tensiune de alimentare în două trepte date în diverse reviste, cele descrise aici sunt cele mai simple.

Când sursele de alimentare ale amplificatoarelor, laboratorului și altor surse de alimentare sunt pornite, în rețea apar interferențe cauzate de curenții de pornire ai transformatoarelor, curenții de încărcare ai condensatorilor electrolitici și pornirea dispozitivelor alimentate în sine. În exterior, această interferență se manifestă prin lumini „intermitente”, clicuri și scântei în prizele de rețea, iar din punct de vedere electric este o scădere a tensiunii de rețea, care poate duce la defecțiuni și muncă instabilă alte dispozitive care sunt alimentate de aceeași rețea. În plus, acești curenți de pornire provoacă contacte arse ale comutatoarelor și prizelor de rețea. Un alt efect negativ al curentului de pornire este că diodele redresoare cu o astfel de pornire funcționează sub suprasarcină de curent și se pot defecta. De exemplu, supratensiunea care încărcă un condensator de 10.000 µF 50V poate atinge 10 amperi sau mai mult. Dacă puntea de diode nu este proiectată pentru un astfel de curent, astfel de condiții de funcționare pot deteriora puntea. Curenții de pornire sunt sesizabili în special la o putere mai mare de 50-100W. Pentru astfel de surse de alimentare oferim un soft starter.

Când este conectat la rețea, alimentarea cu energie începe prin rezistorul de limitare a curentului R4. După un timp necesar pentru pornirea acestuia, încărcarea condensatoarelor și pornirea sarcinii, rezistorul este ocolit de contactele releului și sursa de alimentare este adusă la putere maximă. Timpul de comutare este determinat de capacitatea condensatorului C2. Elementele C1D1C2D2 sunt o sursă de alimentare fără transformator pentru circuitul de control al releului. Dioda Zener D2 joacă un rol pur de protecție și poate fi absentă dacă circuitul de control funcționează corect. Releul BS-115C-12V utilizat în circuit poate fi înlocuit cu orice alt releu cu un curent de contact de cel puțin 10A, cu selecția diodelor zener, condensatorul C1 și selectarea tranzistorului VT1 pentru o tensiune mai mare decât cea de funcționare a releului. Voltaj. Dioda Zener D3 asigură histerezisul între tensiunea de pornire și oprire a releului. Cu alte cuvinte, releul se va porni brusc, mai degrabă decât lin.

Condensatorul C1 determină curentul de comutare al releului. În caz de curent insuficient, capacitatea condensatorului trebuie mărită (0,47...1 µF 400...630V). În scopuri de protecție, este recomandabil să înfășurați condensatorul cu bandă electrică sau să puneți un tub termocontractabil pe acesta. Siguranțele sunt selectate pentru de două ori curentul nominal al sursei de alimentare. De exemplu, pentru o sursă de alimentare de 100 W, siguranțele trebuie să fie nominale la 2*(220/100)=5A. Dacă este necesar, circuitul poate fi completat cu un filtru de rețea simetric/dezechilibrat conectat după siguranțe. Conexiunea la carcasă, prezentă în diagramă, poate fi privită doar ca un fir comun pentru conectarea testerului. În niciun caz nu trebuie conectat la șasiul dispozitivului, conectat la firele comune ale filtrelor de rețea etc.

Pornirea lină a sursei de alimentare comutată protejează întrerupătoarele de curent de curenți mari în timpul pornirii. Curenți mari de pornire apar în timpul pornirii din cauza încărcării condensatoarelor. Mai mult, cu cât puterea sursei de alimentare este mai mare, cu atât are mai multă capacitate.

Dacă conectați o lampă de 220 V AC în serie cu sursa de alimentare, atunci când SMPS este conectat la rețea, lampa va clipi și se va stinge. Lampa clipește din cauza faptului că în SMPS apar curenți mari la încărcarea electroliților; aproximativ, acești curenți tind la curentul de scurtcircuit, iar rezistența scade. După finalizarea proceselor tranzitorii, curenții scad și lampa se stinge.

Dacă apare un scurtcircuit în SMPS, lampa va rămâne aprinsă continuu.

Ideea nu este lampa. Lampa permite în mod clar să vedeți curenții care curg la încărcarea electroliților și, de asemenea, vă permite să limitați acești curenți, disipând puterea sub formă de căldură.

Un dispozitiv de pornire ușoară este similar cu o lampă, singura diferență este că această „lampă” este inclusă în circuit pentru o fracțiune de secundă și disipează o oarecare putere în timpul procesului tranzitoriu și apoi este oprită din circuit.

Circuit de pornire ușoară SMPS

După cum puteți vedea din diagramă, rolul unei lămpi este îndeplinit de două rezistențe conectate în serie R5 și R6. Puterea acestor rezistențe este de 2 W fiecare. După finalizarea proceselor tranzitorii (fracții de secundă), releul k1 este declanșat, manevând rezistențele R5 și R6 cu contactele sale, după care întregul curent consumat al SMPS trece prin contactele releului.

Pentru a crește timpul de întârziere, este necesar să creșteți capacitatea condensatorului C3.

Releul trebuie utilizat cu o bobină proiectată pentru o tensiune de 12V și un curent de 30-40mA (rezistența bobinei = 400 Ohmi), grupul de contacte trebuie proiectat pentru un curent de 10A.

Siguranța F1 este opțional de 3,15 A; o selectați în funcție de puterea sursei de alimentare conectată la ieșirea softstarterului SMPS.

Pentru tranzistorul VT1, am BD139, puteți folosi BD140, BD875, KT972. Tranzistor compozit.

ARHIVA:

Circuitul de pornire ușoară oferă o întârziere de aproximativ 2 secunde, ceea ce vă permite să încărcați fără probleme condensatorii capacitate mai mare fără supratensiuni și becuri intermitente acasă. Curentul de încărcare este limitat de: I=220/R5+R6+Rt.
unde Rt este rezistența înfășurării primare a transformatorului DC, Ohm.
Rezistența rezistențelor R5, R6 poate fi luată de la 15 Ohmi la 33 Ohmi. Mai puțin nu este eficient, dar mai mult crește încălzirea rezistențelor. Cu valorile indicate în diagramă, curentul maxim de pornire va fi limitat, aproximativ: I=220/44+(3...8)=4,2...4,2A.

Principalele întrebări pe care le au începătorii la asamblare:

1. La ce tensiune trebuie setati electrolitii?
Tensiunile electroliților sunt indicate pe placă de circuit imprimat- acestea sunt 16 și 25V.

2. La ce tensiune ar trebui să setez un condensator nepolar?
Tensiunea sa este indicată și pe placa de circuit imprimat - este 630V (400V este permis).

3. Ce tranzistoare pot fi folosite în loc de BD875?
KT972 cu orice index de litere sau BDX53.

4. Este posibil să folosiți un tranzistor non-compozit în loc de BD875?
Este posibil, dar este mai bine să cauți un tranzistor compozit.

5. Ce releu ar trebui folosit?
Releul trebuie să aibă o bobină de 12V cu un curent de cel mult 40mA și, de preferință, 30mA. Contactele trebuie să fie proiectate pentru un curent de cel puțin 5A.

6. Cum să măresc timpul de întârziere?
Pentru a face acest lucru, este necesar să creșteți capacitatea condensatorului C3.

7. Este posibil să folosiți un releu cu o tensiune diferită a bobinei, de exemplu 24V?
Este imposibil, schema nu va funcționa.

8. Asamblat - nu funcționează
Deci este greșeala ta. Un circuit asamblat folosind piese reparabile începe să funcționeze imediat și nu necesită configurarea sau selectarea elementelor.

9. Există o siguranță pe placă, la ce curent ar trebui folosită?
Recomand să calculați curentul siguranței după cum urmează: Ip=(Pbp/220)*1,5. Rotunjim valoarea rezultată la cea mai apropiată valoare a siguranței.

Discuția articolului pe forum:

Lista radioelementelor