Tento obvod omezuje proud procházející napájecími vodiči na 5A po dobu asi 1,5 sekundy. Poté se časové relé sepne a odběr proudu již nebude omezován. Toto je velmi užitečné zařízení, jelikož pokud máte velký transformátor popř elektrolytické kondenzátory značnou kapacitu, pak v okamžiku zapnutí budou působit krátkodobě jako zkrat.

Výkonový zpožďovací obvod je realizován dočasným připojením několika výkonových rezistorů do obvodu, čímž se minimalizuje velký zapínací proud.

Relé se používá při 24 voltech s kontakty, které vydrží 0 ampér a více. Doba zpoždění závisí na celkové kapacitě C2 a C3 a také na jejich rychlosti nabíjení, určené kondenzátorem C1, který funguje jako předřadný odpor. Zařízení pro měkký start bude také perfektně fungovat v tandemu s elektromotory.

Toto jednoduché zařízení může zlepšit spolehlivost vašeho rádiového zařízení a snížit rušení sítě při zapnutí.

Jakýkoli napájecí zdroj pro rádiová zařízení obsahuje usměrňovací diody a vysokokapacitní kondenzátory. V počátečním okamžiku zapnutí síťového napájení dochází k pulznímu skoku proudu - při nabíjení filtračních kondenzátorů. Amplituda proudového impulsu závisí na hodnotě kapacity a napětí na výstupu usměrňovače. Takže při napětí 45 V a kapacitě 10 000 μF může být nabíjecí proud takového kondenzátoru 12 A. V tomto případě diody transformátoru a usměrňovače pracují krátce v režimu zkratu.

Pro eliminaci nebezpečí selhání těchto prvků snížením zapínacího proudu v době prvotního zapnutí se používá ten, který je znázorněn na obr. Schéma 1.7. Umožňuje také odlehčit režimy ostatních prvků v zesilovači během přechodových procesů.

Rýže. 1.7

V počátečním okamžiku, kdy je připojeno napájení, se kondenzátory C2 a SZ nabijí přes odpory R2 a R3 - omezují proud na hodnotu, která je bezpečná pro části usměrňovače.

Po 1...2 sekundách, po nabití kondenzátoru C1 a zvýšení napětí na relé K1 na hodnotu, při které bude pracovat a přemostit omezovací odpory R2, R3 svými kontakty K1.1 a K1.2.

Zařízení může používat libovolné relé s provozním napětím nižším než na výstupu usměrňovače a rezistor R1 je zvolen tak, aby na něm „navíc“ napětí klesalo. Kontakty relé musí být dimenzovány na maximální proud pracující v napájecích obvodech zesilovače. V obvodu je použito relé RES47 RF4.500.407-00 (RF4.500.407-07 nebo jiné) se jmenovitým provozním napětím 27 V (odpor vinutí 650 Ohmů; proud spínaný kontakty může být až 3 A). Ve skutečnosti relé pracuje již při 16...17 V a rezistor R1 je vybrán jako 1 kOhm a napětí na relé bude 19...20 V.

Kondenzátor C1 typ K50-29-25V nebo K50-35-25V. Rezistory R1 typ MLT-2, R2 a R3 typ S5-35V-10 (PEV-10) nebo podobné. Hodnoty rezistorů R2, R3 závisí na zatěžovacím proudu a jejich odpor lze výrazně snížit.

Rýže. 1.8

Druhý diagram znázorněný na Obr. 1.8, provádí stejný úkol, ale umožňuje zmenšit velikost zařízení použitím časovacího kondenzátoru C1 menší kapacity. Tranzistor VT1 sepne relé K1 se zpožděním po nabití kondenzátoru C1 (typ K53-1A). Obvod také umožňuje, místo spínání sekundárních obvodů, poskytovat stupňovité napájení primárního vinutí. V tomto případě můžete použít relé pouze s jednou skupinou kontaktů.

Hodnota odporu R1 (PEV-25) závisí na výkonu zátěže a je zvolena tak, aby napětí v sekundárním vinutí transformátoru bylo 70 procent jmenovité hodnoty, když je rezistor zapnut (47...300 Ohmů) .

Nastavení obvodu spočívá v nastavení doby zpoždění sepnutí relé výběrem hodnoty odporu R2 a také výběrem R1.

Dané obvody lze použít při výrobě nového zesilovače nebo při modernizaci stávajících včetně průmyslových.

Ve srovnání s podobnými zařízeními pro dvoustupňové napájecí napětí uváděnými v různých časopisech jsou ty zde popsané nejjednodušší.

Jedním z nejdůležitějších problémů, které vznikají při navrhování rádiového zařízení, je problém zajištění jeho spolehlivosti. Řešení tohoto problému je založeno na optimální konstrukci zařízení a dobrém seřízení při jeho výrobě. I v optimálně navrženém a seřízeném zařízení však vždy existuje nebezpečí jeho selhání při zapnutí síťového napájení. Toto nebezpečí je největší u zařízení s vysokou spotřebou energie – u audiofrekvenčního výkonového zesilovače (AMP).

Faktem je, že v okamžiku zapnutí napájení ze sítě dochází u prvků napájecího zdroje UMZCH k významnému přetížení pulzním proudem. Přítomnost vybitých vysokokapacitních oxidových kondenzátorů (až desítky tisíc mikrofaradů) v usměrňovacích filtrech způsobuje téměř zkrat výstupu usměrňovače v okamžiku zapnutí napájení.

Takže podle údajů při napájecím napětí 45V a kapacitě filtračního kondenzátoru 10 000 μF může nabíjecí proud takového kondenzátoru v okamžiku zapnutí napájení dosáhnout 12A. Téměř v tomto okamžiku pracuje napájecí transformátor v režimu zkratu. Doba trvání tohoto procesu je krátká, ale za určitých podmínek zcela postačuje k poškození jak výkonového transformátoru, tak usměrňovacích diod.

Kromě napájení dochází při zapnutí napájení k významnému přetížení samotného UMZCH. Jsou způsobeny nestacionárními procesy, které v něm vznikají v důsledku ustavení proudových a napěťových režimů aktivních prvků a pomalé aktivace vestavěných systémů. zpětná vazba. A čím vyšší je jmenovité napájecí napětí UMZCH, tím větší je amplituda takových přetížení, a tím vyšší je pravděpodobnost poškození prvků zesilovače.

Samozřejmě již dříve byly učiněny pokusy chránit UMZCH před přetížením při zapnutí napájení. Bylo navrženo zařízení, které chránilo zesilovač před přetížením, vyrobené ve formě výkonného bipolárního stabilizátoru napájecího napětí, který po zapnutí zpočátku napájel zesilovač napětím +10 a -10 V a poté jej postupně zvyšoval na jmenovitá hodnota +32 a -32V. Podle autora tohoto zařízení umožnilo výrazně zlepšit spolehlivost UMZCH a opustit v něm tradiční ochranné systémy akustické systémy před přetížením při zapnutí napájení.

Navzdory nepopiratelným výhodám tohoto zařízení má i nevýhody - zařízení chránilo pouze UMZCH, ale jeho napájení nechalo nechráněné kvůli složitosti vlastní konstrukce, bylo samo o sobě nespolehlivé;

Představujeme vám jednoduché a spolehlivé zařízení pro „měkké“ zapnutí UMZCH, které chrání jak samotný UMZCH, tak jeho napájení před přetížením. Pro výrobu je k dispozici i začínajícím radiokonstruktérům a najde uplatnění jak při vývoji nových typů rádiových zařízení, tak při modernizaci stávajících včetně průmyslové výroby.

Princip činnosti

Principem činnosti zařízení je dvoustupňové napájení napájecího napětí na primární vinutí transformátoru zdroje UMZCH. K primárnímu obvodu vinutí napájecího transformátoru je sériově zapojen výkonný předřadný odpor (obr. 1). Hodnota jeho odporu se vypočítá v souladu s celkovým výkonem transformátoru tak, že při zapnutí je napětí střídavého proudu na primárním vinutí přibližně poloviční než napětí sítě.

Pak v okamžiku zapnutí bude dvakrát méně a střídavé napětí sekundární vinutí transformátoru a napájecí napětí UMZCH. Díky tomu jsou amplitudy proudových a napěťových impulzů na prvcích usměrňovače a UMZCH prudce sníženy. Nestabilní procesy při sníženém napájecím napětí probíhají výrazně „měkčeji“.

Poté, několik sekund po zapnutí napájení, je předřadný odpor R1 uzavřen skupinou kontaktů K1.1 a plné síťové napětí je přivedeno na primární vinutí výkonového transformátoru. V souladu s tím jsou obnoveny na jmenovité hodnoty napájecího napětí.

V této době jsou již usměrňovací filtrační kondenzátory nabity na polovinu jmenovitého napětí, což eliminuje výskyt silných proudových impulsů přes sekundární vinutí transformátoru a usměrňovací diody. V UMZCH jsou v této době rovněž ukončeny nestacionární procesy, jsou zapnuty zpětnovazební systémy a dodávka plného napájecího napětí nezpůsobuje v UMZCH žádné přetížení.

Po vypnutí síťového napájení se rozpojí kontakty K1.1, předřadný odpor je opět zapojen do série s primárním vinutím transformátoru a celý cyklus se může opakovat. Samotné „měkké“ zapínací zařízení se skládá z beztransformátorového napájecího zdroje, časovače naloženého na elektromagnetickém relé. Konstrukce zařízení a režimy jeho prvků jsou vybrány s ohledem na maximální provozní spolehlivost. Jeho schéma je na obr. 1.

Když je napájení UMZCH napájeno spínačem SB 1 síťovým napětím přes prvky R2 a C2 omezující proud, je současně napájeno do můstkového usměrňovače namontovaného na diodách VD1 - VD4. Usměrněné napětí je filtrováno kondenzátorem SZ, omezeno zenerovou diodou VD5 na hodnotu 36V a přiváděno do časovače vyrobeného na tranzistoru VT1. Proud tekoucí přes odpory R4 a R5 nabíjí kondenzátor C4, při dosažení napětí cca 1,5 V na něm přejde tranzistor VT1 do otevřeného stavu - sepne se relé K1 a kontakty K1.1 obcházejí předřadný odpor R1.

Konstrukce zařízení využívá zapouzdřené elektromagnetické relé RENZZ verze RF4.510.021 s provozním napětím 27V a provozním proudem 75 mA. Je možné použít i jiné typy relé, které umožňují spínání indukční AC zátěže s frekvencí 50 Hz a minimálně 2A, např. REN18, REN19, REN34.

Jako VT1 byl použit tranzistor s velkou hodnotou parametru koeficientu proudového přenosu - KT972A. Je možné použít tranzistor KT972B. Při absenci uvedených tranzistorů tranzistory se strukturou pnp vodivost, například KT853A, KT853B, KT973A, KT973B, ale pouze v tomto případě by měla být přepólována všechny diody a kondenzátory tohoto zařízení.

Obr.2.

Při absenci tranzistorů s vysokým součinitelem proudového přenosu lze použít složený tranzistorový obvod ze dvou tranzistorů podle zapojení na obr. 2. Obr. Jako VT1 lze v tomto zapojení použít libovolné křemíkové tranzistory s přípustným napětím kolektor-emitor alespoň 45V a dostatečně velkým proudovým zesílením, např. typy KT5OZG, KT3102B. Jako tranzistor VT2 - středně výkonné tranzistory se stejnými parametry, například KT815V, KT815G, KT817V, KT817G nebo jim podobné. Zapojení volitelného kompozitního tranzistoru je provedeno v body A-B-C základní schéma zapojení zařízení.

Kromě diod KD226D může zařízení používat diody KD226G, KD105B, KD105G. Jako kondenzátor C2 je použit kondenzátor typu MBGO s provozním napětím minimálně 400V. Parametry obvodu omezení proudu R2C2 poskytují maximum střídavý proud přibližně 145 mA, což je zcela dostačující při použití elektromagnetického relé s provozním proudem 75 mA.

U relé s provozním proudem 130 mA (REN29) bude potřeba zvýšit kapacitu kondenzátoru C2 na 4 μF. Při použití relé typu REN34 (provozní proud 40 mA) je dostatečná kapacita 1 μF. Ve všech možnostech změny kapacity kondenzátoru musí být jeho provozní napětí minimálně 400 V. Kromě kondenzátorů s kovovým papírem lze dobrých výsledků dosáhnout použitím kondenzátorů s kovovým filmem typu K73-11, K73-17 , K73-21 atd.

Jako předřadný odpor R1 je použit rezistor z vitrifikovaného drátu PEV-25. Upřesněno jmenovitý výkon odpor je určen pro použití ve spojení s výkonovým transformátorem o celkovém výkonu cca 400 W. Pro jiný význam celkovou moc a poloviční napětí prvního stupně, odpor rezistoru R1 lze přepočítat pomocí vzorce:

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

Nastavení

Nastavení zařízení spočívá v nastavení doby odezvy časovače pro zpoždění aktivace druhého stupně. To lze provést volbou kapacity kondenzátoru C5, proto je vhodné jej poskládat ze dvou kondenzátorů, což usnadní proces nastavení.

Poznámka: V původní verzi zařízení není v napájecím obvodu žádná pojistka. V běžném provozu to samozřejmě není potřeba. Ale nouzové situace mohou nastat vždy - zkraty, členění prvků atd. sám autor argumentuje nutností použít svůj návrh právě v takové situaci, pak roli ochranného prvku přebírá rezistor R2, ten se zahřívá a vyhoří.

Použití pojistkové vložky v nouzových situacích je zcela oprávněné. Je levnější, jednodušší na nákup a doba odezvy je o tolik kratší, že se ostatní prvky nestihnou zahřát a způsobit další poškození. A konečně se jedná o obecně uznávaný, mnohokrát osvědčený způsob ochrany zařízení před možnými následky hardwarových poruch.

M. Korzinin

Literatura:

1. Suchov N. UMZCH vysoké věrnosti. - Rozhlas, 1989, č. 6,7.

2. Kletsov V. Nízkofrekvenční zesilovač s nízkým zkreslením. - Rozhlas, 1983, č. 7, s. 51 - 53; 1984, č. 2, str. 63, 64.

M. SIRAZETDINOV, Ufa
Rádio, 2000, č. 9

Při montáži výkonných ULF vždy vyvstává otázka ochrana proti impulsnímu přetížení v okamžiku zapnutí. Zpravidla koncový stupeň jakéhokoli výkonný zesilovač je napájen z bipolárního zdroje, ve kterém jsou instalovány velmi velké kondenzátory (až 10 000 µF a někdy i vyšší). Po zapnutí zdroje jimi začne protékat velmi velký nabíjecí proud, který značně zatěžuje samotný zdroj a to také není příliš dobré pro koncový stupeň...

Východiskem je takzvaný „soft start“: plynulý posuv síťové napětí do síťového transformátoru. V literatuře bylo zvažováno poměrně mnoho zařízení a další z nich je zde uveden.

Jeho hlavním charakteristickým rysem je, že zde dochází ke zvýšení síťového napětí opravdu plynule a ne skokově jako u mnoha podobných zařízení.

Schéma zařízení pro měkké zapínání ULF

Základní schéma zapojení „soft“ zapínacího zařízení UMZCH znázorněno na obrázku. Průchozí tranzistor VT1 diodový můstek VD1-VD4 je zapojen do série s primárním vinutím transformátoru T1 napájecího zdroje. Výběr tranzistor s efektem pole Struktura izolovaného hradla MOS je způsobena vysokou vstupní impedancí jeho řídicího obvodu, což snižuje spotřebu energie.

Řídicí jednotka se skládá z obvodů, které generují napětí na hradle tranzistoru VT1, a elektronického spínače na tranzistorech VT2, VT3. První obvod je tvořen prvky VD5, C1, R1 - R3, VD7, C4, které nastavují počáteční napětí na hradle tranzistoru VT1. Druhá zahrnuje prvky VD8, R4, R5, C2, SZ, které zajišťují plynulý nárůst napětí na hradle tranzistoru VT1. Zenerova dioda VD6 omezuje napětí na bráně tranzistoru VT1 a chrání jej před průrazem.

V počátečním stavu jsou kondenzátory obvodů řídicí jednotky vybité, proto v okamžiku, kdy jsou kontakty síťového vypínače SB1 uzavřeny, je napětí na bráně tranzistoru VT1 vzhledem k jeho zdroji nulové a není žádný proud v okruhu zdroj-odtok. To znamená, že proud v primárním vinutí transformátoru T1 a úbytek napětí na něm jsou také nulové. S příchodem prvního kladného půlcyklu síťového napětí se kondenzátor C1 začne nabíjet obvodem VD5, VD3 a během tohoto půlcyklu se nabíjí na hodnotu amplitudy síťového napětí.

Zenerova dioda VD7 stabilizuje napětí na děliči R2R3. Napětí na spodním rameni trimovacího rezistoru R3 v obvodu určuje počáteční hradlové napětí tranzistoru VT1, které je nastaveno blízko prahové hodnoty 2...4 V. Po několika periodách síťového napětí protékají proudové impulsy přes kondenzátor C2 jej nabije na napětí přesahující mezní napětí tranzistoru VT3.

Elektronický spínač na tranzistorech VT2, VT3 se uzavře a kondenzátor SZ se začne nabíjet přes obvod VD8, R4, R5, R3, VD3. Napětí hradlového zdroje tranzistoru VT1 je v tomto okamžiku určeno součtem napětí na spodním rameni rezistoru R3 a postupně se zvyšujícího napětí na kondenzátoru SZ. Jak se toto napětí zvyšuje, tranzistor VT1 se otevře a odpor jeho zdroje-odtokového kanálu je minimální. V souladu s tím se napětí na primárním vinutí transformátoru T1 plynule zvyšuje téměř na hodnotu síťového napětí. Další zvýšení napětí hradla tranzistoru VT1 je omezeno zenerovou diodou VD6. V ustáleném stavu úbytek napětí na diodách můstku VD1-VD4 a tranzistoru VT1 nepřesahuje 2...3 W, takže to prakticky neovlivňuje další provoz zdroje UMZCH. Doba trvání nejtěžšího provozního režimu tranzistoru VT1 nepřesahuje 2...4 s, takže výkon, který rozptyluje, je malý. Kondenzátor C4 eliminuje zvlnění napětí na přechodu hradlo-zdroj tranzistoru VT1. vytvořené impulsy nabíjecí proud kondenzátor SZ na spodním rameni rezistoru R3.

Elektronický spínač na tranzistorech VT2, VT3 po vypnutí napájení UMZCH nebo při krátkodobých přerušeních napájení rychle vybije kondenzátor SZ a připraví řídící jednotku k opětovnému zapnutí.

Autorská verze ochranného zařízení používá dovážený kondenzátor vyrobený společností Gloria (C1), stejně jako domácí: K53-1 (C2, C4) a K52-1 (SZ). Všechny pevné rezistory jsou MLT, trimovací rezistor R3 je SP5-3. Tranzistor KP707V (VT1) lze vyměnit např. za jiný. KP809D. Je důležité, aby odpor jeho kanálu v otevřeném stavu byl minimální a maximální napětí zdroj-odvod bylo alespoň 350 V. Místo tranzistoru KT3102B (VT2) je přípustné použít KT3102V a KT3102D a místo KP103I (VTЗ) - KP103Zh.

Tranzistor VT1 je vybaven malým chladičem o ploše 10...50 cm2.

Nastavení zařízení spočívá ve výběru optimální polohy trimrového rezistoru R3. Zpočátku je instalován ve spodní (podle schématu) polohy a připojen přes vysokoodporový dělič k primárnímu vinutí transformátoru

Osciloskop T1. Poté se sepnou kontakty spínače SB1 a pohybem jezdce rezistoru R3. pozorovat proces zvyšování amplitudy napětí na primárním vinutí transformátoru. Motor je ponechán v poloze, ve které je časový interval mezi zapnutím SB1 a začátkem nárůstu amplitudy napětí na vinutí T1 minimální. V případě potřeby byste měli zvolit kapacitu kondenzátoru SZ.

Zařízení bylo testováno s prototypem UMZCH, strukturou podobný zesilovači popsanému v článku A. Orlova „UMZCH s jednostupňovým napěťovým zesílením“ (viz „Rádio“. 1997, č. 12, s. 14 - 16) . Napěťový ráz na výstupu UMZCH při zapnutí napájení nepřesáhl 1,5 V

Systém jemný začátek poskytuje zpoždění cca 2 sekundy, což umožňuje plynule nabíjet větší kondenzátory bez přepětí a blikání žárovek doma. Nabíjecí proud je omezen: I=220/R5+R6+Rt.
kde Rt je odpor primárního vinutí transformátoru DC Ohm.
Odpor rezistorů R5, R6 lze odebírat od 15 Ohmů do 33 Ohmů. Méně není efektivní, ale více zvyšuje zahřívání rezistorů. S jmenovitými hodnotami uvedenými v diagramu bude maximální rozběhový proud omezen přibližně: I=220/44+(3...8)=4,2...4,2A.

Hlavní otázky, které mají začátečníci při sestavování:

1. Na jaké napětí by měly být elektrolyty nastaveny?
Napětí elektrolytů je uvedeno na desce plošných spojů - jedná se o 16 a 25V.

2. Na jaké napětí mám nastavit nepolární kondenzátor?
Jeho napětí je uvedeno i na desce plošných spojů - je 630V (400V je povoleno).

3. Jaké tranzistory lze použít místo BD875?
KT972 s libovolným písmenným indexem nebo BDX53.

4. Je možné místo BD875 použít nekompozitní tranzistor?
Je to možné, ale je lepší hledat kompozitní tranzistor.

5. Jaké relé by se mělo použít?
Relé musí mít 12V cívku s proudem maximálně 40mA, nejlépe 30mA. Kontakty musí být dimenzovány na proud minimálně 5A.

6. Jak zvýšit dobu zpoždění?
K tomu je nutné zvýšit kapacitu kondenzátoru C3.

7. Je možné použít relé s jiným napětím cívky, např. 24V?
To je nemožné, schéma nebude fungovat.

8. Sestaveno - nefunguje
Takže je to vaše chyba. Obvod sestavený pomocí opravitelných dílů začne fungovat okamžitě a nevyžaduje konfiguraci ani výběr prvků.

9. Na desce je pojistka, na jaký proud by měla být použita?
Doporučuji vypočítat proud pojistky následovně: Iп=(Pbp/220)*1,5. Výslednou hodnotu zaokrouhlíme směrem k nejbližší hodnotě pojistky.

Diskuse k článku na fóru:

Seznam radioprvků