Привет, друзья! Делал я как-то УНЧ с конденсаторами фильтра БП по 50.000 мкФ в плече. И задумал сделать плавный старт, т.к. предохранитель в 5 Ампер на входе трансформатора периодически сгорал при включении усилителя. Протестировал разные варианты. Были разные наработки в этом направлении. Остановился на предлагаемой ниже схеме.
« — Семен Семёныч, я ж тебе говорил: без фанатизма! Усилок на TDA2030. Заказчик в однокомнатной хрущёвке живет. А ты всё фильтр да фильтр…»
Содержание / Contents
- 1 1. Схема с диодным мостом
- 2 2. Схема с двумя MOSFET-ами 2.1 Как подобрать транзисторы с близким напряжением отсечки?
ОПИСАННАЯ НИЖЕ КОНСТРУКЦИЯ ИМЕЕТ ГАЛЬВАНИЧЕСКУЮ СВЯЗЬ С СЕТЬЮ 220V! БУДЬТЕ ОСТОРОЖНЫ!
Сначала рассмотрим варианты исполнения силовой части, чтобы был понятен принцип. Затем перейдём к полной схеме устройства. Есть две схемы — с мостом и с двумя MOSFET-ами. Обе имеют преимущества и недостатки.
Как следует из названия,
софтстарт (soft-start) – это устройство, осуществляющее плавное включение блока питания, а точнее, снижающее пусковые токи ИП в начальный момент его включения. В основном оно используется с электронным оборудованием, потребляющим от сети значительную мощность. Причём, чем больше потребляемая мощность и чем выше номиналы сглаживающих конденсаторов, тем больше пользы от устройства плавного пуска. Проблема состоит в том, что конденсаторы сглаживающего фильтра в первый момент включения полностью разряжены, их реактивное сопротивление крайне низко, а поэтому и ток, потребляемый ими при заряде, может достигать значительных величин. По мере заряда конденсаторов фильтра, ток снижается и снижается довольно быстро, поэтому перегрузка, вызываемая им, является кратковременной или другими словами — импульсной.
Эксперименты, проделанные на https://electroclub.info/ с несколькими трансформаторами различной мощности выявили импульсную перегрузку по току — в 13 раз по отношению к номинальным токам вторичных обмоток. Нельзя сказать, что такие импульсные перегрузки трансформатору приятны, однако, благодаря большой тепловой инерции мощных магнитопроводов, не являются для него смертельными. То же самое можно сказать и про правильно выбранные (с учётом запаса по величине импульсного прямого тока) выпрямительные диоды. Теперь, что касается электролитических фильтрующих конденсаторов. Несмотря на то, что пусковые импульсные токи через них могут значительно превышать значения предельно допустимых токов (длительных), учитывая кратковременность воздействий — к явно видимым вредным последствиям они не приводят.
Исходя из вышесказанного, можно сделать умозаключение, что устройство софтстарта является опциональным. Однако если мы хотим 100% уверенности в том, что и через десяток лет наш трансформатор в усилителе не загудит, а мощные электролиты останутся в полном здравии, то подобное устройство, осуществляющее плавное включение БП питания, будет совсем не лишним. Что, собственно говоря, и подтверждают некоторые производители аппаратуры.
Ниже приведу схему простого и проверенного временем устройства софтстарта для усилителя Crescendo Millennium Edition от широко известного в узких кругах импортного производителя. Полная схема 137-ваттного усилителя была опубликована в журнале Elektor Electronics, 4/2001. Вот, что пишет автор статьи T. Giesberts:
Рис.1 Источник питания без проблем, присущих серийным усилителям
Надёжный источник питания является одним из важнейших компонентов усилителя и от него в большой степени зависит окончательное качество звука. Конструкция хорошего источника питания не должна быть сложной. Хорошо известная и широко используемая связка: трансформатор, мостовой выпрямитель и электролитический фильтрующий конденсатор — вполне адекватное решение. Однако здесь не следует пытаться сэкономить, поэтому в блоке питания, показанном на рис.1, используются два электролитических конденсатора емкостью не менее 22 000 МкФ. Спешим отметить, что речь здесь идет о монофонической версии, поэтому для стерео усилителя вам придется построить два таких ИП!
«Задержка включения питания», показанная пунктиром на Рис.1, не является обязательной, но мы бы её очень рекомендовали, особенно при использовании тороидального трансформатора.
Рис.2 Схема задержки включения сети
Эта схема делает именно то, что и предполагает её название, что гарантирует отсутствие чрезмерных скачков тока при включении сетевого напряжения. Принцип действия устройства основан на том, что ток сразу после включения питания ограничивается резисторами R4-R7. По истечении определённого времени ( задержки), определяемого величинами ёмкостей C2 и C3, реле срабатывает, а эти резисторы замыкаются контактами реле, что приводит к началу протекания полного тока.
Используемый тип реле следует выбирать, исходя из возможности коммутировать 2000 VA нагрузку. Напряжение питания для обмотки реле берётся непосредственно из сети через цепь, образованную C1, R3 и B1. Так что с шаловливыми ручонками надо быть поаккуратней, так как существует реальная опасность долбануться об неё током!
↑ 1. Схема с диодным мостом
Рис. 1
Конденсатор С1 — фильтрующий по питанию. От величины С2 зависит время нарастания напряжения, здесь оно примерно 1 сек. R2 — резистор для ускорения разрядки времязадающего конденсатора С2.
Замыкаем выключатель S1. Через некоторое время начинает открываться транзистор и напряжение в нагрузке плавно возрастает, бросок тока ограничивается.
Есть небольшой недостаток: на диодах моста постоянно падает некоторое напряжение (примерно 1 Вольт) и мост может разогреваться в зависимости от тока нагрузки. Однако, при мощности до 500 Ватт теплоотвод мосту не нужен.
Наши услуги по сопровождению тендеров под ключ
- это принцип одного окна: от электронной подписи до юридического сопровождения тендера;
- поможем вам определиться в каких тендерах лучше участвовать;
- точно подберём область применения электронной подписи для участия в тендерах;
- выпустим электронную подпись для участия в тендерах;
- пройдём регистрацию в ЕИС;
- сделаем аккредитацию на 8ФЭП;
- найдём любые тендеры;
- проверим актуальность и правомерность каждого тендера;
- подготовим заявку на участие в тендере любой сложности;
- проверим все требования и условия по тендеру;
- сделаем банковскую гарантию для обеспечения исполнения контракта;
- сопроводим подписание контракта;
- обязательно победим;
↑ 2. Схема с двумя MOSFET-ами
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.
В этой схеме устранён описанный выше недостаток — нет моста. Падение напряжения на открытых транзисторах чрезвычайно мало, т.к. очень низко сопротивление «Исток-Сток». Для надёжной работы желательно подобрать транзисторы с близким напряжением отсечки. Обычно у импортных полевиков из одной партии напряжения отсечки достаточно близки, но убедиться не помешает.
↑ Как подобрать транзисторы с близким напряжением отсечки?
Рассмотрим простейшую и достаточную методику. Соберём тестовый стенд по схеме.
Рис. 3
G1 – источник питания 8-15V, R1 = 10-100 Ком. Медленно крутим R1, и как появился ток, записываем полученное значение напряжения. Это и будет напряжение отсечки. Подбираем пары транзисторов с близкими параметрами.
Описание работы системы
Время нарастания мощности зависит от емкости конденсатора C3, для 1 мкФ получаем быстрый старт, для 4,7 мкФ стандартный soft start, для 10 мкФ плавный мягкий старт. Здесь выбрана емкость 10 мкФ.
На разъемы J1 и J2 подключаем входящее питание ламп, сами лампы подключаем к разъему J3,J4, обозначенных на схеме LOAD. Для подключения были использованы винтовые соединения.
При управлении лампами мощностью 200W радиатор для тиристора не требуется. Устройство собрано на небольшой плате и находится в распределительной коробке.
Внимание: напряжение в сети 220 В является опасным для жизни и здоровья. При запуске схемы необходимо соблюдать особую осторожность. Администрация не несет никакой ответственности за результат работы с напряжением сети, вы всё делаете на свой страх и риск!
Система подходит для обычных ламп накаливания 220 В, а также галогенок, работающих непосредственно с сетевым питанием. Но схема не подходит для источников света, имеющих электронные системы питания и трансформаторы.
↑ Итоговая схема мягкого старта с CMOS-таймером 555
После длительных экспериментов и пары горелых транзисторов был создан окончательный вариант.
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.
Для управления применяется слаботочная кнопка без фиксации. Я использовал обычную тактовую кнопку. При нажатии на кнопку таймер включается и останется включенным, пока кнопка не будет нажата ещё раз.
Кстати, это свойство позволяет применять устройство в качестве проходного выключателя в больших помещениях или длинных галереях, коридорах, на лестничных маршах
. Параллельно установливаем несколько кнопок, каждой из которых независимо можно включать и выключать свет. При этом
устройство ещё и защищает лампы накаливания
, ограничивая бросок тока. При применении в освещении допустимы не только лампы накаливания, но и всякие энергосберегайки, светодиоды с ИБП и пр. Устройство работает с любыми лампами. Для энергосберегаек и светодиодов я ставлю времязадающий конденсатор меньше раз в десять, ведь им нет необходимости так медленно стартовать, как лампам накаливания.
При времязадающем конденсаторе (лучше керамика, плёнка, но можно и электролит) C5 = 20 мкФ напряжение нелинейно нарастает ок.1,5 сек. V1 нужен для быстрой разрядки времязадающего конденсатора и, соответственно, быстрого отключения нагрузки.
Между общим проводом и 4-м выводом (Reset по низкому уровню) таймера можно подключить оптопару, которой будет управлять какой-нибудь модуль защиты. Тогда по сигналу аварии таймер сбросится и нагрузка (например, УМЗЧ) будет обесточена.
Вместо чипа 555 можно использовать другое управляющее устройство.
СТАРТ-Экспресс — инструмент конструктора трубопроводов
Программа предназначена для быстрой оценки компенсирующей способности отдельных участков трубопроводной трассы, проверки их прочности и устойчивости. В процессе проектирования конструкторам трубопроводов приходится постоянно решать подобные задачи. С помощью СТАРТ-Экспресс можно определить:
- компенсирующую способность поворотов Г-, Z-образной формы и П-образных компенсаторов при прокладке трубопроводов над землей и в подземных каналах;
- компенсирующую способность поворотов Г-, Z-образной формы и П-образных компенсаторов при бесканальной прокладке трубопроводов в грунте;
- толщину стенки или предельное давление для труб, отводов, тройников, заглушек, переходов согласно выбранному нормативному документу;
- расстояния между промежуточными опорами трубопровода из условий прочности и жесткости;
- общую и местную устойчивость прямолинейных и криволинейных участков труб под действием температурного расширения, наружного давления (вакуума) и давления грунта (для труб бесканальной прокладки);
- минимальную глубину заложения для участков бесканальной прокладки из условия устойчивости;
- максимальную глубину заложения для участков бесканальной прокладки из условия прочности пенополиуретановой изоляции;
- предельно допустимые расстояния между стартовыми компенсаторами и температуру их замыкания для трубопроводов, защемленных в грунте;
- допустимую нагрузку на седловую опору для труб большого диаметра;
- герметичность фланцевых соединений;
- жесткость сильфонных компенсаторов при отсутствии данных от изготовителя.
Расчет поворотов Г-, Z-образной формы и П-образных компенсаторов при прокладке трубопроводов над землей и в подземных каналах осуществляется для участков, расположенных между двумя неподвижными (мертвыми) опорами. При известном расстоянии между неподвижными опорами определяется требуемый вылет для П-образного компенсатора, Z-образного поворота и короткое плечо для Г-образного поворота, исходя из допускаемых компенсационных напряжений. Это избавляет проектировщиков от необходимости пользоваться устаревшими номограммами для Г-, Z- и П-образных участков.
Расчет поворотов Г-, Z-образной формы и П-образных компенсаторов при бесканальной прокладке трубопроводов в грунте позволяет по заданному вылету для П-образного компенсатора или Z-образного поворота и длине короткого плеча Г-образного поворота определить допустимое расстояние между неподвижными опорами, то есть ту длину участка защемленного в грунте трубопровода, которая может быть скомпенсирована при заданном температурном перепаде. Рассматриваются П-образные компенсаторы и повороты Г-, Z-образной формы с произвольными углами. Для тех же трубопроводных участков можно выполнить проверочный расчет — при заданных габаритах определить напряжения, перемещения и нагрузки на неподвижные опоры.
↑ Применённые детали
Резисторы я использовал SMD1206, конечно можно ставить выводные 0.25 Вт. Цепочка R8-R9-R11 установлена из соображений допустимого напряжения резисторов и замеять её одним резистором подходящего сопротивления не рекомендуется. Конденсаторы — керамика или электролиты, на рабочее напряжение 16, а лучше 25 Вольт. Мосты выпрямительные любые, на необходимый ток и напряжение, например KBU810, KBPC306, BR310 и многие другие. Стабилитрон на 12 Вольт, любой, например, BZX55C12. Транзистор T1 IRF840 (8A, 500V, 0.850 Ом) достаточен при нагрузке до 100 Ватт. Если планируется большая нагрузка, то лучше поставить транзистор помощнее. Я ставил транзисторы IXFH40N30 (40 A, 300 V, 0,085 Ом). Хотя они рассчитаны на напряжение 300 В (запас маловат), за 5 лет ни один не сгорел. Микросхема U1 – обязательно в СМОS-исполнении (не TTL): 7555, ICM7555, LMC555 и т.п.
К сожалению, чертёж ПП утрачен.
Но устройство настолько простое, что желающим не составит труда развести печатку под свои детали. Желащие поделится своим чертежом с миром — сигнальте в комментах.
Схема работает у меня около 5 лет, неоднократно повторена в вариациях, и хорошо зарекомендовала себя.
Спасибо за внимание!