Плавное включение дхо: Автоконтроллер плавного включения фар, дхо, габаритов, света в с

Автоконтроллер плавного включения фар, дхо, габаритов, света в с

Версия 03.02. Автоконтроллер плавного включения фар, дхо, габаритов, света в салоне. 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1. ЭКСЭ-4А-1 модель применяется для управления ближним светом фар, ПТФ, ДХО автомобиля.
2. 4 канала выхода.
3. Переключатель на 16 программ плавного включения.
4. Светодиодная индикация включения нагрузки.
5. 3 входа управления.
6. Память энергонезависимая, сохранение всех настроек после выключения прибора.
7. Прибор выполнен в герметичном корпусе для использования в уличных условиях.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

1. Постоянное напряжение — 12 В (24 Вольта под заказ).
2. Время плавного включения и выключения — 4-6 секунд.
3. Включение и выключение фар с задержкой 15 секунд.
4. Активация датчика света через 60 секунд.
5. Порог регулировки освещенности от 500 до 70 люкс.
6. Режимы управления разными выходами.


7. Максимальный суммарный ток — 32 А.
8. Ток потребления не более — 20 мА.
9. Ток потребления в режиме ожидания не более — 10 мА.
10. Степень защиты — IP54.
11. Климатическое исполнение — УХЛ — 1.
12. Габаритные размеры — 85 х 85 х 35 мм.
13. Масса — 100 г.
14. Условия эксплуатации — 40 до + 50 С.

ВАРИАНТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

0 программа: — не горит ничего.
1 программа:
— 1 и 2 выходы (фары) плавное включение и плавное выключение в сумеречное время (управляется 1 входом, задержка 15 сек). 
— 3 выход (ДХО) плавное включение и выключение при включении зажигания  (управляется 1 входом, задержка 15 сек, не зависит от сумеречного времени). . 

— 4 выход(габариты) обычное включение и выключение при включении зажигания в сумеречное время (управляется 1 входом, задержка 5 сек).

При включении дальнего света (плюс с дальнего подается на 3 вход) выключаются ДХО.
2 программа:
— 1 и 2 выходы (фары) обычное включение и выключение в сумеречное время (Ксенон-управляется 1 входом, задержка 15 сек). 
— 3 выход (ДХО) плавное включение и выключение при включении зажигания (управляется 1 входом, задержка 15 сек, не зависит от сумеречного времени). 

— 4 выход (габариты) обычное включение и выключение при включении зажигания в сумеречное время (управляется 1 входом, задержка 5 сек). 
Для выключения фар в темное время суток (управляется 2 входом от переключателя габаритов).

При включении дальнего света (плюс с дальнего подается на 3 вход) выключаются ДХО.
3 программа:
— 1 выход (фары) плавное включение и плавное выключение в сумеречное время (управляется 1 входом, задержка 15 сек). 
— 2 выход (ДХО) плавное включение и выключение при включении зажигания (управляется 1 входом, задержка 15 сек, не зависит от сумеречного времени). 

— 3 выход (габариты) обычное включение и выключение при включении зажигания в сумеречное время (управляется 1 входом, задержка 5 сек).
— 4 выход (Освещение салона) управляется 3 входом, плавное включение  без задержки и выключение с задержкой 15 секунд.

Для выключения фар в темное время суток (управляется 2 входом от переключателя габаритов). 
4 программа:

— 1 выход (фары) плавное включение и плавное выключение в сумеречное время (управляется 1 входом, задержка 15 сек). 
— 2 выход (Малые ангельские глазки (в дальнем) плавное включение и выключение при включении зажигания (управляется 1 входом, задержка 15 сек, не зависит от сумеречного времени). Входом 3 выключается мгновенно при включении дальнего.

— 3 выход (Большие ангельские глазки (в ближнем) плавное включение и обычное выключение при включении зажигания в сумеречное время — темно не горят (управляется 1 входом, задержка 15 сек). Входом 2 выключаются плавно при включении ближнего.
— 4 выход (Габариты) управляется 1 входом, обычное включение без задержки и выключение с задержкой 15 секунд в сумеречное время.

5 программа (пример Лада Ларгус):

— 1 выход (фара) плавное включение и плавное выключение в сумеречное время, яркость ламп устанавливается кнопкой, светло — горят в полнакала, темно — разгораются на 100% (управляется 1 входом, задержка 15 сек). 
— 2 выход (фара) плавное включение и плавное выключение в сумеречное время, яркость ламп устанавливается кнопкой, светло — горят в полнакала, темно — разгораются на 100% (управляется 1 входом, задержка 15 сек). 
— 3 выход (габариты) обычное включение при включении зажигания в сумеречное время — темно горят, светло не горят (управляется 1 входом). 
— 4 выход (Дальний свет на две фары) управляется 2 входом от под рулевого переключателя, фары ближнего гаснут мгновенно.

Выключить контроллер (все световые приборы) возможно входом 2 от ручника, управление минусом.

6 программа — Любая по вашему заказу, все входы и выходы управляются независимо друг от друга.
7 программа — и т. д.
15 программа: — все горит.

КОНСТРУКЦИЯ И НАСТРОЙКИ

Контроллер выпускается в герметичном корпусе с присоединением проводов питания, коммутируемой нагрузки и провода управления.
На плате прибора внутри корпуса расположены клеммы для подключения нагрузки, питания, управления, фоторезистора, регулятор освещенности, переключатель программ, и светодиодная индикация.

Набор стандартных программ составлен производителем из пока из 6 алгоритмов.
Подключить до предохранителей фар клеммы 1Ф и 2Ф. Плюс 12 В — на клемму аккумулятора, минус 12 В — на корпус. Входы — в зависимости от выбора. Удлинить фоторезистор любым проводом на необходимое расстояние, подключить к клемме «сенсор» и установить между ветровым стеклом и торпедой. Регулировку порога срабатывания производить за час до захода солнца, желательно в пасмурный день, не на открытом пространстве, а в тени под деревьями. Повернуть в сторону «» и медленно вращать в сторону «» до включения.
Для проверки днем (поверните в ), закройте фоторезистор черной шторкой (не пальцем) — фары должны разгореться на полную мощность. 

Собираем на STM32

КОМПЛЕКТ ПОСТАВКИ

1. Контроллер — 1 шт.
2. Фоторезистор — 1 шт. (с проводом по запросу)
3. Паспорт — 1 шт.
4. Упаковка — 1 шт.

УКАЗАНИЕ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ

Подключение устройства к проводке автомобиля должно производится специалистами по автомобильному электрооборудованию.
Кабели и провода должны быть надежно защищены от попадания воды.
При подключение нагрузки потребляемый ток не должен превышать 

32 ампер на все световые приборы.

ГАРАНТИЙНЫЕ ОБЯЗАТЕЛЬСТВА

1. Срок гарантийного обслуживания – 24 месяца с момента приобретения.
2. В случае невозможного устранения возникшей неисправности, предприятие произведет замену на аналогичное изделие.
3. Настоящая гарантия не распространяется на изделия, получившие повреждения:
— По причинам, возникшим в процессе установки, освоения или использования изделия неправильным образом;
— При подключении нагрузки превышающей допустимую;
— При коротком замыкании силового выхода;
— допущены ошибки при подключении устройства к электропроводке;
— В случае если изделие было вскрыто или ремонтировалось лицом, не уполномоченным на то предприятием-изготовителем.

ЭКСЭ-2А версия 22.08.14

Автоконтроллер плавного включения ходовых огней, противотуманок или фар.

Уточняйте совместимость с Вашей маркой автомобиля. Изменения 22.08.14.

Забываете включать ближний свет (ходовые огни)?
Забываете выключать, сажаете аккумулятор?
Устали щелкать переключателем?
Надоело менять перегоревшие лампочки?
Этот прибор ― для Вас!

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

 1. ЭКСЭ-2А модель применяется для управления ближним светом фар, ПТФ, ДХО автомобиля.
 2. 2 канала выхода, подключение на каждую фару.
 3. Кнопка выбора программ включения нагрузки.

 4. Светодиодная индикация портов выхода.
 5. «Скандинавский эффект» ― автозапуск без подключения.
 6. Стабилизатор мощности галогенновых ламп (не более 12 вольт).
 7. Вход 1 ― управление плюсом (сигнал с габаритов).
 8. Вход 2 ― управление минусом (сигнал с ручника).
 9. Коммутирует только плюсовые провода.
10. Память энергонезависимая, сохранение всех настроек после выключения прибора.
11. Прибор выполнен в герметичном корпусе для использования в уличных условиях.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

 1. Постоянное напряжение ― 12 В (24 Вольта под заказ).

 2. Время плавного включения и выключения ― 4-5 секунд.
 3. Включение и выключение фар с задержкой 13-15 секунд.
 4. Максимальный суммарный ток ― 16 А.
 5. Ток потребления не более ― 20 мА.
 6. Ток потребления в режиме ожидания не более ― 10 мА.
 7. Степень защиты ― IP54.
 8. Климатическое исполнение ― УХЛ ― 1.
 9. Габаритные размеры ― 35 х 80 х 40 мм.
10. Масса ― 100 г.
11. Условия эксплуатации ― 40 до + 50 С.

КОНСТРУКЦИЯ И НАСТРОЙКИ

Контроллер выпускается в герметичном корпусе с клеммной колодкой для присоединения проводов питания, коммутируемой нагрузки и проводов управления. На плате прибора расположена кнопка выбора программ со светодиодной индикацией включения нагрузки для предварительного просмотра режимов работы контроллера. При превышении напряжения на батарее (пуск двигателя) до 13.9 вольта ― запускается контроллер, стабилизирует выходное напряжение в пределах 12 вольт. Пример: На батарее 14.2 вольта ― на фарах 12 вольт. (не стабилизирует светодиодные изделия, только активную нагрузку).
Набор стандартных программ составлен производителем из алгоритмов на 9 вариантов:

Программы: Корректируются!!!!
——————————————————————————————————
0. Горят. Входом 1 или 2 ― плавное выключение. Без задержки на вход 1.
1. Не горят. Входом 2 ― плавное включение.
2. Плавное включение и обычное выключение. Входом 2 ― мгновенное выключение!
3. Плавное включение и плавное выключение. Входом 2 ― мгновенное выключение!
——————————————————————————————————
4. Плавное включение с перемигиванием и обычное выключение. Входом 2 ― мгновенное выключение!
5. Плавное включение с перемигиванием и плавное выключение. Входом 2 ― мгновенное выключение!
6. Плавное включение с перемигиванием и плавное выключение с подмаргиванием. Входом 2 ― мгновенное выключение!
7. Плавное включение до половины накала, сигнал от переключателя «габариты» на вход 2, плавное до полной мощности. 
——————————————————————————————————
8. Плавное включение и плавное выключение. Входом 2 ―  включает стробоскоп попеременного переключения фар!
9. Плавное включение и плавное выключение. Входом 2 ― плавное выключение Выхода 2
——————————————————————————————————

Переключение программы сопровождается миганием фар. (Если программы 1-4, то мигает 1Ф. Если 5-8 ― мигает 2Ф. 8-9 ― мигают две.) Удержание кнопки 3-4 секунды ― сброс «0». Для выбора программы кратковременно нажмите на кнопку необходимое количество раз. Количество нажатий соответствует выбранному номеру программы (2 ― программа №2 и т. д.). 

Найти предохранители (предохранитель) подходящие к каждой фаре и подключить до предохранителя клеммы 1Ф и 2Ф (Такое подключение позволит использовать штатный переключатель света для принудительного включения фар). Либо соединить 1Ф и 2Ф и подключать на выход реле фар! Плюс 12 В ― на клемму аккумулятора, минус 12 В ― на корпус. Клемму «ВХ1» использовать для включения прибора от любого положительного сигнала. Клемму «ВХ2» подключить к переключателю положительного сигнала «габариты» для принудительного отключения фар ближнего света или на кнопку ручного тормоза или для ДХО, если есть датчик света ― на плюс фары. 

Контакт 1 ― (-12V ― вход) масса.
Контакт 2 ― (1Ф ― силовой выход) подключается на фару. Или подключается на 2 фары сразу и соединяется с контактом 4.
Контакт 3 ― (+12V- силовой вход) +12 вольт с АКБ. Подключать к АКБ желательно через предохранитель.
Контакт 4 ― (2Ф ― силовой выход) подключается на фару. Или подключается на 2 фары сразу и соединяется с контактом 2.
Контакт 5 ― (ВХ1)  ― включение контроллера с задержкой. Положительный сигнал который появляется при включении зажигания и пропадает при выключении.
Контакт 6 ― (ВХ2) +12 вольт (для выключения ДХО, ПТФ) без задержки.

 

КОМПЛЕКТ ПОСТАВКИ

1. Контроллер ― 1 шт.
2. Паспорт ― 1 шт.
3. Упаковка ― 1 шт.

УКАЗАНИЕ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ

   Подключение устройства к проводке автомобиля должно производится специалистами по автомобильному электрооборудованию.
   Кабели и провода должны быть надежно защищены от попадания воды.
   При подключение нагрузки потребляемый ток не должен превышать 8 ампер на каждую фару (лампа не более 100 Вт). 

ГАРАНТИЙНЫЕ ОБЯЗАТЕЛЬСТВА

1. Срок гарантийного обслуживания – 24 месяца с момента приобретения.
2. В случае невозможного устранения возникшей неисправности, предприятие произведет замену на аналогичное изделие.
3. Настоящая гарантия не распространяется на изделия, получившие повреждения:
― По причинам, возникшим в процессе установки, освоения или использования изделия неправильным образом;
― При подключении нагрузки превышающей допустимую;
― При коротком замыкании силового выхода;
― допущены ошибки при подключении устройства к электропроводке;
― В случае если изделие было вскрыто или ремонтировалось лицом, не уполномоченным на то предприятием-изготовителем.

Что важно в ДХО?

Не все автомобили с завода комплектуются дневными ходовыми огнями. Ранее, никто и не знал, что такое ДХО, а поэтому, незачем было комплектовать автомобили неизвестными устройствами. Но на сегодняшнее время ДХО является одним из обязательных приборов наружного освещения. Закон, выпущенный ЕЭК обязует всех водителей оснащать автомобили такими устройствами, дабы повысить безопасность и уменьшить количество происшествий и летальных случаев на дороге по вине плохой броскости и незаметности машины.

Таким образом, с выходом закона многие водители устремились в магазины, требуя продажи высококачественных и недорогих ДХО, не разобравшись с нюансами. Дневные ходовые огни не просто нужно поставить на свой автомобиль, а необходимо сделать это правильно, следуя ГОСТу и ПДД. Поэтому, если вы приобрели такие устройства, тогда вам необходимо ознакомиться с законами. Отметим, что в законодательстве России прописано не только как нужно ставить дневные огни на автомобили, но и какими они должны быть. Ознакомиться с ГОСТом и законами вы можете из этой статьи.

Что должны обеспечивать ДХО?

Огни дневного свечения должны быть не только сертифицированными и соответствовать по параметрам ГОСТу, но и четко выполнять необходимые функции. Очень важно, чтобы было плавное включение ДХО, то есть постепенно разгорались диодные лампы, чтобы не наблюдалось скачка напряжения и светодиоды не перегорели. Также немаловажна и задержка включения ДХО, которая позволяет активизировать свет через 8-10 секунд после запуска двигателя. Такая функция обеспечивает сохранение длительности работы двигателя, что связано с теми же скачками напряжения.

Автоматический запуск огней – что это такое и как протекает процесс?

Все модели огней дневного света, вне зависимости от фирмы-производителя и выпуска модели обеспечивают автоматическую активизацию. То есть, каждые огни, после монтажа на автомобиль должны загораться с включением двигателя автомобиля. ДХО от генератора означает, что блок управления модулями подключается к двигателю автомобиля, тем самым обеспечивается автоматический запуск. Такая функция обязательна, поскольку зачастую водители забывают о включении дневного света, если используют в качестве ДХО противотуманные фары или же ближний свет. Ходовые огни от генератора работают по принципу толчка напряжения, отчего и производится их активизация. Также, по закону огни должны отключаться при запуске режима ближнего света или же с включением габаритов, что необходимо в целях безопасности на дороге. ДХО ночью могут ослеплять своим ярким светом встречных водителей, а это уже невозможно назвать максимальной безопасностью на автостраде.

Почему важно использовать именно ДХО?

Только дневные огни могут обеспечить вам максимальную защиту и безопасность на автостраде. Это связано именно с яркостью света, его колоритностью, а также со стабильностью работы и функциональности в виде автоматического запуска. Яркость огней по силе света может достигать до 1200Кд, в России требуется не более 800Кд. Именно такой свет заметен на большом расстоянии. К тому же ДХО должны быть обязательно белого цвета, не имеющего примесей желтого свечения, поскольку теплые тона не бросаются в глаза в солнечное время, в силу чего эффективность изделий будет падать. Исключительно белоснежно-кристальный свет способен в полной мере выделить машину из общего потока. Белый холодный тон лучше заметен при солнечных лучах, поэтому и стоит выбирать ДХО. Про отличия огней дневного света и преимущества вы сможете узнать, если перейдете по этой ссылке.

Помните, что самое главное на дороге не то, какой у вас статус, не то как выглядит ваш автомобиль и какого года он производства, а только безопасность. Поэтому только инновационные устройства светосигнального действия, такие как ДХО, смогут защитить вас и уберечь от столкновения. Машина, которая оснащается белоснежными светодиодными огнями дневного света – броская и заметная для окружающих, что и есть максимальной безопасностью на автостраде.

Реле электронное ДХО-30 — ЭЛАНГ


АВТОМОБИЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА  

 

РЕЛЕ ЭЛЕКТРОННОЕ ДХО-30 

(ДХО -> дальний свет 30%)

 

Цена :              1шт — 750 руб    

                 от 10 шт — 670 руб    

                    от 50 шт — 600 руб    

 

     Реле электронное ДХО-30 предназначено для управления мощностью фар дальнего света, что позволяет использовать их в качестве дневных ходовых огней. Реле устанавливается вместо штатного реле дальнего света в автомобилях ЛАДА КАЛИНА, ЛАДА ПРИОРА и других, в которых используются аналогичные реле.

     Использование фар дальнего света, включенных на 30% мощности в качестве дневных ходовых огней, по сравнению с ближним светом и противотуманными фарами позволяет значительно уменьшить потребляемую от генератора мощность, а значит увеличить ресурс генератора и снизить потребление топлива. Так же плавное включение ламп позволяет защитить их от преждевременного перегорания.

        

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

 

Параметр
Значение
Напряжение питания, В 10. ..15
Макс. суммарная мощность ламп, Вт 150
Время розжига, с 1.0…1.2
Габаритные размеры, мм 30*20*15

 

ДОКУМЕНТАЦИЯ

Руководство по эксплуатации СКАЧАТЬ

Сертификат соответствия СКАЧАТЬ

Инструкция по установке на автомобиль ЛАДА ПРИОРА СКАЧАТЬ

Инструкция по использованию соединителей СКАЧАТЬ

Схема подключения к автомобилю ЛАДА ЛАРГУС СКАЧАТЬ

 

 Независимые обзоры и отчеты

http://www. youtube.com/watch?v=6vGQLPsBD5M&feature=youtu.be

http://www.drive2.ru/l/4564098/#a84046948

http://www.lkforum.ru/showpost.php?p=5415527&postcount=394

https://www.drive2.ru/l/8721961/

https://www.drive2.ru/l/8678590/

Реле электронное ДХО-30Б — ЭЛАНГ


АВТОМОБИЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА  

 

РЕЛЕ ЭЛЕКТРОННОЕ ДХО-30Б

(ДХО -> дальний свет 30%)

 

Цена :              1шт — 750 руб    

                 от 10 шт — 670 руб    

                    от 50 шт — 600 руб    

 

     Реле электронное ДХО-30Б предназначено для управления мощностью фар дальнего света, что позволяет использовать их в качестве дневных ходовых огней. Реле устанавливается вместо штатного реле дальнего света в монтажный блок автомобилей ЛАДА 2107, ЛАДА 2108-21099, семейство ЛАДА САМАРА, семейство ЛАДА 2110 и других, в которых используются аналогичные реле.

     Использование фар дальнего света, включенных на 30% мощности в качестве дневных ходовых огней, по сравнению с ближним светом и противотуманными фарами позволяет значительно уменьшить потребляемую от генератора мощность, а значит увеличить ресурс генератора и снизить потребление топлива. Так же плавное включение ламп позволяет защитить их от преждевременного перегорания.

       ВНИМАНИЕ! Перед заказом реле, обязательно убедитесь, что сигналы на контактах монтажного блока соответствуют назначению контактов реле. 

 

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

 

Параметр
Значение
Напряжение питания, В 10. ..15
Макс. суммарная мощность ламп, Вт 150
Время розжига, с 1.0…1.2
Габаритные размеры, мм 30*27*23

 

ДОКУМЕНТАЦИЯ

Руководство по эксплуатации СКАЧАТЬ

Сертификат соответствия СКАЧАТЬ

Схемы плавного пуска

Схемы плавного пуска
 Эллиот Саунд Продактс Цепи плавного пуска для высоких пусковых нагрузок

© 2017, Род Эллиотт (ESP)

Верхняя
Основной индекс Указатель статей
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Схемы и методы, описанные здесь, требуют опыта работы с электропроводкой. Не пытайтесь строить, если не имеете опыта и способный.Неправильная проводка может привести к смерти или серьезной травме.

Содержимое
Введение Доступны печатные платы

для проекта плавного пуска. Подробности см. в Проекте 39. Это была одна из первых публикаций в Сети (в 1999 году), и многие люди во всем мире скопировали исходный текст со страницы проекта, чтобы описать свою версию и объяснить, зачем она нужна. Обратите внимание, что некоторые материалы из статьи проекта дублируются здесь, в основном потому, что они подходят для обеих статей.Эта статья является продолжением статьи Inrush Current Mitigation, и, хотя в этих двух статьях есть некоторые общие сведения, в каждой из них рассматривается множество разных подходов.

Не только трансформаторы имеют высокий пусковой ток. Двигатели также страдают, как и мощные лампы накаливания (хотя они не так распространены, как раньше). Схемы плавного пуска обычно используются с большими двигателями, но большинство людей никогда не увидят эту систему. Я работал над огромными чугунными резисторами , которые использовались для «мягкого пуска» больших двигателей, используемых на насосных станциях, но это не то приложение, которое я собираюсь здесь развлекать (мало кто когда-либо увидит большой ( 350кВт и более) стартер двигателя).

Вместо этого в этой статье основное внимание уделяется плавному пуску трансформаторов или электронных нагрузок, рассчитанных на мощность до 1 кВА или около того. Они могут создать хаос в домашней системе, если их не приручить должным образом, а плавный пуск рекомендуется для любого источника питания мощностью более 300 ВА. Обратите внимание, что я использовал термин «ВА», а не «Ватт», потому что большинство нагрузок, с которыми сталкиваются любители, имеют низкий коэффициент мощности, а все трансформаторы рассчитаны на ВА (вольт/ампер), , а не Вт. Если вы не понимаете, что такое коэффициент мощности, см. статью о коэффициенте мощности.

Оптимальное время задержки для всех показанных цепей при использовании с трансформаторами составляет около 100-150 мс, что достаточно для 5-7 полных циклов при 50 Гц или 6-9 циклов при 60 Гц. Задержка до 200 мс обычно приемлема, но не рекомендуется, чтобы резисторы плавного пуска оставались в цепи более 500 мс. Вполне нормально запускать трансформатор примерно на 200-500% от тока полной нагрузки при запуске, а показанные формулы основаны на номинальном пусковом токе 200%. Конечно, его можно еще больше ограничить, но блок резисторов должен рассеивать большую мощность.Без устройства плавного пуска пусковой ток может быть настолько высоким, что ограничивается только сопротивлением проводки — более 50 А не является редкостью для трансформаторов среднего размера на 230 В или других нагрузок с высоким пусковым током.

Стоит отметить, что существует множество опубликованных схем плавного пуска, причем немало из Китая (и других стран) используют «автономный» бестрансформаторный источник питания. Их можно заставить работать хорошо, но большинство из них имеют серьезные ограничения, которые не сразу очевидны. Прежде всего, это то, что при отключении питания часто нечему разряжать крышку накопителя. Кратковременное прерывание сетевого питания (или даже прерывание, продолжающееся в течение минуты или более) может привести к тому, что цепь будет готова к немедленному включению реле при восстановлении питания.

Это означает, что после короткого перерыва нет плавного пуска ! В частности, конструкция версии P39 для печатной платы была разработана таким образом, чтобы таймер сбрасывался очень быстро (менее 150 мс), что необходимо для обеспечения плавного пуска при каждом включении оборудования, даже при относительно быстрое циклическое включение-выключение (это может происходить не постоянно, но время от времени).В то время как трансформатор понесет наказание, предохранитель не может, что может привести к «неприятным» отказам предохранителей или даже к выходу из строя мостовых выпрямителей.

Конечно, можно включить дополнительную схему, необходимую для полного автономного бестрансформаторного плавного пуска, но это не так просто, как схемы, представленные в сети. Создать простую схему задержки очень просто, но требуется больше усилий, чтобы обеспечить постоянную задержку и своевременный сброс. Большинство из тех, что я видел, вообще не имеют возможности сброса.Тот, который доступен из Китая, имеет такую ​​большую задержку, что это даже опасно. У некоторых также есть монтажные отверстия с недостаточным зазором между сетью и крепежными винтами, что потенциально смертельно, если не используются нейлоновые крепления.

Многие альтернативы (в других местах) основаны на медленном повышении напряжения на конденсаторе основного фильтра для непосредственного включения реле. Это вряд ли удовлетворительное решение (ИМО), потому что контакты реле будут замыкаться медленнее, чем обычно, из-за медленного роста напряжения.Реле должно переключаться быстро, чтобы обеспечить надлежащее замыкание контактов при каждом срабатывании цепи. Требование «мгновенного» действия для работы реле и необходимость быстрого сброса противоречат друг другу, если не используется более сложная схема.

По своей природе реле имеют тенденцию к «мгновенному» действию по умолчанию из-за свойств магнитной цепи. Однако это не меняет того факта, что надлежащее контактное давление и положительное очищающее действие контактных поверхностей могут быть нарушены, если время нарастания напряжения слишком медленное.Медленно падающее напряжение катушки заставляет контакты размыкаться с меньшей «авторитетностью» и может усугубить эрозию контактов.

Время сброса должно быть близким к мгновенному, но до 0,5 секунды, вероятно, будет приемлемым при обычном использовании. Необходимость ждать несколько секунд или минут, прежде чем оборудование сможет снова включиться с исправно работающей схемой плавного пуска, просто неприемлемо. Это ошибка, которая была допущена даже в коммерческих продуктах, поэтому кратковременное отключение питания может привести к перегоранию предохранителя.Это большая неприятность, но невыносимо, если предохранитель внутренний и требует разборки устройства для его замены.

Все измерения тока проводились с помощью мониторов тока проекта 139А и/или проекта 139, что гарантирует отсутствие необходимости прямого подключения к сети. Переключение при переходе через ноль и пиковой кривой переменного тока было выполнено с использованием специализированного тестового устройства, которое я разработал и изготовил специально для оценки пускового тока в различных продуктах.


1 — Обзор

При включении большого усилителя мощности или какого-либо другого устройства с большим трансформатором или большим фильтрующим конденсатором (или и тем, и другим) начальный ток, потребляемый от сети, может во много раз превышать потребляемый ток даже при полной мощности.Для этого есть две основные причины, а именно …

  1. Трансформаторы и двигатели потребляют очень большой ток при включении, пока магнитный поток не стабилизируется.
    • Эффект наихудший, когда питание подается, когда напряжение переменного тока проходит через нуль, и минимизируется, если питание подается на пике формы волны переменного тока. Это именно противоположное тому, что вы могли бы ожидать.
  2. При включении конденсаторы фильтра полностью разряжаются и действуют как короткое замыкание на короткий (но, возможно, разрушительный) период

Эти явления хорошо известны производителям усилителей очень высокой мощности, используемых в PA, а также производителям промышленной продукции, но схемы «плавного пуска» обычно не используются в бытовом оборудовании.Любой, у кого есть усилитель большой мощности, особенно тот, в котором используется тороидальный трансформатор, заметит мгновенное затемнение света при включении усилителя. Потребляемый ток настолько высок, что это влияет на другое оборудование.

Этот высокий пусковой ток (как известно) создает нагрузку на многие компоненты вашего усилителя, особенно …

  • Предохранители — они должны быть инерционными, иначе перегорание предохранителя будет обычным явлением
  • Трансформатор — мощный ток оказывает механическое и электрическое воздействие на обмотки.Нередко можно услышать уменьшающееся механическое гудение, когда шасси и трансформатор реагировать на магнитное напряжение
  • Мостовой выпрямитель — он должен выдерживать начальный ток, намного превышающий нормальный, потому что он вынужден заряжать пустые конденсаторы фильтра — это выглядит как короткое замыкание до тех пор, пока достигнуто приличное напряжение
  • Конденсаторы — пусковой ток во много раз превышает номинальный пульсирующий ток конденсаторов и создает нагрузку на внутренние электрические соединения

Неудивительно, что значительное количество отказов усилителя (особенно связанных с блоком питания) происходит при включении питания (если только оператор не делает глупостей).Это точно такая же проблема, из-за которой ваши (лампы накаливания) лампы «дуют» дома, когда вы включаете выключатель. Вы редко видите, как перегорает лампочка, пока вы спокойно сидите и читаете, это почти всегда происходит в момент подачи питания. Точно так же и с усилителями мощности.

ПРИМЕЧАНИЕ: Не пытайтесь использовать эти схемы, если вы не хотите экспериментировать — реле должно работать на 100%. надежной, ваша электропроводка должна соответствовать превосходному стандарту, и могут потребоваться некоторые металлические конструкции.Ни одна показанная здесь схема (или любая другая схема, предназначенная для той же цели), несмотря на кажущуюся простоту.

Представленные здесь схемы предназначены для ограничения пускового тока до безопасного значения, которое обычно должно составлять максимум около 200 % от полной нагрузочной способности силового трансформатора. Имейте в виду, что с этими конструкциями (как и со всеми подобными схемами) связаны важные проблемы безопасности — пренебрегайте ими на свой страх и риск. В некоторых случаях может быть приемлемо до 500% полной мощности, и решение о том, какое значение использовать, остается за вами.У производителя трансформатора могут быть определенные рекомендации, и если да, то им следует следовать.

Информация здесь предназначена в первую очередь для трансформаторов, но, безусловно, есть и другие области применения. Читатель должен определить пригодность той или иной схемы для любого приложения, и я не могу (и не буду) давать конкретные рекомендации для любого другого использования, которое вы имеете в виду. Если возможно, убедитесь, что устройство, для которого вы хотите выполнить плавный пуск, будет нормально работать при включении с помощью медленного подъема напряжения от вариака.В то время как большинство усилителей и блоков питания работают нормально, некоторые из них могут не работать. Они не могут использовать схему плавного пуска!

Стоит отметить, что мы обычно называем источники питания, использующие сетевой трансформатор с нормальной частотой 50/60 Гц, «линейными», но на самом деле это совсем не так. Слово «линейный» подразумевает, что нагрузка, подаваемая на сеть, также является линейной (резистивные нагрузки действительно линейны), но источник питания на основе трансформатора этого не делает. Форма волны, показанная на рисунке 9 (ближе к концу этой страницы), показывает фактическую форму волны сетевого тока для последних двух циклов, и очевидно, что это что-то вроде , но линейно в истинном значении этого слова.Это несущественно для целей данной статьи, но важно понимать, что термины, используемые в электронике, могут приобретать «новые» значения при обычном использовании. Это одна из них, и она может привести (и приводит) к запутанному мышлению, если вы не знаете об истинной природе схемы выпрямителя и фильтра на основе трансформатора и ее влиянии на входной ток трансформатора.


2 — Резисторы

Наиболее очевидным и доступным вариантом устройства ограничения тока является резистор.Однако необходима некоторая осторожность, чтобы гарантировать, что резистор может выдерживать очень высокий ток (и мгновенное рассеивание), возникающий при включении большого трансформатора. Есть несколько вариантов, и я предпочитаю использовать три резистора по 5 Вт параллельно. Ниже приведен полный пример расчета, но вы можете проигнорировать его и использовать 3 резистора по 150 Ом 5 ​​Вт параллельно (230 В) или 3 резистора по 33 Ом 5 ​​Вт параллельно для 120 В.

В простом выборе нет ничего даже отдаленно научного, но эти значения проверены в приведенных ниже примерах расчетов и использовались бесчисленным количеством любителей в своих схемах плавного пуска P39.Важно то, что резисторы могут выдерживать ток. Хотя это кратко, это также довольно сложно для внутренностей резистора. Один резистор на 5 Вт, конечно, не справится (у меня был один, разделенный пополам во время начальных испытаний), и хотя детали на 50 Вт или 100 Вт, предназначенные для тяжелых условий эксплуатации, вероятно, выживут, они довольно дороги по сравнению с обычными керамическими резисторами на 5 Вт, которые я предлагаю.

Некоторые резисторы специально рассчитаны на высокий импульсный ток, который может встречаться в импульсных источниках питания или (неожиданно) в схемах плавного пуска.Они могут иметь допустимый импульсный ток, при котором мгновенная рассеиваемая мощность может более чем в 1000 раз превышать значение в установившемся режиме. Резистор мощностью 5 Вт может выдерживать более 500 Вт в течение, возможно, 10 мс, но вам необходимо свериться с таблицами данных — не всегда легко следовать приведенным данным. Пример показан ниже — это не для чего-то конкретного, а на основе на графике из даташита (но упрощенном).


Рис. 1. Рассеиваемая мощность импульсного резистора 5 Вт в зависимости от рассеиваемой мощности. Время

Выше приведен пример, показывающий допустимую импульсную мощность в зависимости от мощности.время для резистора 10 Ом и 100 Ом 5 ​​Вт. Как и ожидалось, более низкие значения могут выдерживать большую пиковую мощность, потому что провод толще. Нас в первую очередь интересует номинал 10 мс, так как он достаточно близок к длительности максимального пускового тока первого цикла для трансформатора. Согласно диаграмме допустимо до 300 Вт, но диаграмма предполагает повторяющиеся импульсы, поэтому мы можем пойти немного выше. Я бы не рекомендовал, чтобы импульсная мощность в худшем случае превышала номинал резистора более чем в 100 раз.Для резистора 5 Вт это означает, что практический предел составляет 500 Вт.

Допустимая мощность во многом определяется пределом плавления резистивного провода и его тепловой инерцией. Толстая проволока имеет большую массу и, следовательно, большую тепловую инерцию, но форма и герметизация также в некоторой степени увеличивают общую тепловую инерцию. Поскольку они, как правило, керамические, они в первую очередь являются изоляторами, поэтому они не добавляют такой большой тепловой инерции, как хотелось бы. Предел плавления резистивной проволоки зависит от используемого материала.Он редко указывается, но сплав нихрома (никеля/хрома) популярен, так как он имеет довольно низкий термический коэффициент сопротивления и может выдерживать очень высокие температуры (до ~ 1100 ° C).

Резисторы с проволочной обмоткой

относятся к типу только , которые обычно могут выдерживать очень высокую импульсную мощность, необходимую для схемы плавного пуска. Большинство других резисторов просто испарятся при первом использовании. Хотя график показывает, что более низкие значения являются более надежными, большое количество плат P39 было построено с использованием резисторов 3 × 150 Ом, включенных параллельно (или 3 × 33 Ом для 120 В), и за многие годы эксплуатации не было зарегистрировано ни одного отказа.Вы можете использовать 3 × 15 Ом последовательно, если вам от этого станет лучше, но в реальном выражении разница минимальна.

Также важно убедиться, что дорожки печатной платы имеют достаточную массу, чтобы они могли выдерживать ток без плавления. Это, конечно, одно из преимуществ использования схемы плавного пуска, поскольку очень высокий пусковой ток укрощается схемой, и удается избежать чрезвычайно высокого пикового тока. Это облегчает жизнь выключателю питания и всем остальным цепям сети.Вместо наихудшего пикового тока 20-50 А его можно ограничить до менее 5 А.


3 — Термисторы

«Не использовать ли термисторы вместо резисторов?» Это распространенный вопрос, и, хотя есть много предостережений, они, как правило, работают хорошо. К сожалению, новичку (и не очень новичку) может быть очень трудно определить правильное значение и размер, и производители часто мало чем помогают. Формат спецификации одного производителя редко совпадает с форматом другого, и прямое сравнение может быть затруднено.Некоторые указывают максимальный ток, другие — номинал в джоулях, а некоторые не включают почти ничего, кроме номинального сопротивления при 25°C и размеров, что вряд ли полезно.

Многим нравится идея использования термисторов NTC (отрицательный температурный коэффициент) для ограничения пускового тока, при этом общее утверждение состоит в том, что не требуется никаких дополнительных схем. Одним словом, для любого продукта, который не потребляет постоянной высокой мощности, не . Спорный? Не совсем — то, что они используются рядом крупных производителей, не всегда означает, что с ними все будет в порядке.При использовании в коммутируемой системе, как описано здесь, они безопасны и надежны, но я лично видел ( да, своими собственными глазами ) термисторы NTC сильно взрываются в случае неисправности. Резисторы тоже могут выйти из строя, но неисправность (обычно) сдерживается — конечно, бывают исключения. Как правило, термисторы с отрицательным температурным коэффициентом рассчитаны на очень высокий пиковый ток, но, как отмечалось ранее, вы увидите много разных способов описания одного и того же, практически не имеющих ничего общего между производителями. Чтобы быть действительно полезными, термисторы должны шунтироваться после того, как событие пускового тока закончилось.

Если обходное реле не срабатывает из-за того, что вы использовали источник питания усилителя для активации реле, а неисправность не позволяет напряжению достичь максимального значения, термистор станет иметь низкое сопротивление из-за протекания тока, и предохранитель перегорит. Однако, если ток слишком велик из-за серьезной неисправности, термистор может взорваться до того, как сработает предохранитель. Я не уверен, почему некоторые люди настаивают на том, что термистор «лучше», чем резисторы — это не так, если они не выбраны и не используются должным образом. В некоторых случаях может быть даже надежное решение меньше .Как отмечено ниже, номинал резистора (или термистора) около 50 Ом (230 В) или 25 Ом (120 В) является довольно хорошим общим компромиссом и отлично работает с трансформаторами мощностью примерно до 500 ВА. Сопротивление должно быть уменьшено для силовых трансформаторов мощностью более 1 кВА.

Если используется термистор, его размер должен быть соответствующим. Хотя некоторые небольшие термисторы могут показаться вполне удовлетворительными, они часто не способны выдерживать максимальный пиковый ток. Я предлагаю вам прочитать статью о схемах защиты от бросков напряжения для получения дополнительной информации.Термистор подходящего номинала можно использовать в любой версии этого проекта (включая блок на основе печатной платы, показанный на рис. 2).

Ни при каких обстоятельствах я никогда не буду предлагать термисторы без шунтирующего реле для усилителей мощности, потому что их резервный ток или ток низкой мощности, как правило, недостаточен, чтобы нагреть термистор достаточно, чтобы уменьшить сопротивление до разумного значения. Таким образом, вы получите модуляцию напряжения питания, при этом термистор будет постоянно циклически изменять температуру. Обычно это приводит к сокращению срока службы термистора, поскольку термоциклирование является эквивалентом ускоренного режима испытаний на срок службы (по сути, это одно из испытаний, которое проводится в лаборатории производителя, чтобы выяснить, как долго они прослужат).

Если имеется достаточный непрерывный ток (например, усилитель класса A), температура поверхности любого полностью функционирующего термистора обычно значительно превышает 100°C, поэтому я считаю обязательным шунтирование для предотвращения чрезмерного нежелательного нагрева. Байпасная схема также означает, что термистор готов к защите от пускового тока сразу после отключения питания, при условии, что оборудование было включено достаточно долго, чтобы термистор, конечно, остыл. Без байпаса вам, возможно, придется подождать 90 секунд или более, прежде чем термистор остынет, если он работал при полной температуре.


Рис. 2. Фотография платы плавного пуска P39 с использованием термисторов

Фотография выше служит двум целям. На нем показана готовая плата P39 и включены подходящие термисторы, показывающие, как они крепятся к печатной плате, для которой требуется дополнительное отверстие для последовательного подключения термисторов — его легко просверлить конструктор. Есть два термистора по 10 Ом, соединенных последовательно, что дает в сумме 20 Ом. Реле шунтирует термисторы примерно через 100 мс при подаче питания, что снижает пусковой ток в наихудшем случае примерно до 10 А при входном напряжении 230 В.Общее сопротивление включает первичное сопротивление трансформатора (при расчете принято 3 Ом).

Полезно взглянуть на сокращенную спецификацию того, что можно считать довольно типичным термистором NTC, подходящим для источника питания мощностью около 150–300 Вт в зависимости от напряжения питания (от Ametherm Inc. [ 1 ] ). Это тип диаметром 22 мм, и для больших трансформаторов я предлагаю что-то около этого размера. Термисторы NTC диаметром около 10 мм проще в установке, но они не могут выдерживать большие скачки энергии.

Собственность Стоимость
Сопротивление 20 ±25% Ом
Максимальный ток в установившемся режиме до 25°C 5 A
Макс. рекомендуемая энергия 125 Дж
Фактическая потеря энергии 295 Дж
Макс. емкость при 120 В перем. тока 7600 мкФ
Макс. емкость при 240 В перем. тока 1800 мкФ
Сопротивление при 100% токе 0.4 Ом
Сопротивление при 50% токе 0,84 Ом
Температура тела при максимальном токе 178°C
Таблица 1. Электрические характеристики термистора (только пример)

Важно отметить, что допуск сопротивления очень широк – это характерно для всех термисторов. Ожидание деталей с жесткими допусками не является вариантом. Показанные максимальные значения емкости относятся к традиционному емкостному входному фильтру после мостового выпрямителя.Предполагается прямое подключение к сети. При номинальном токе сопротивление составляет 0,34 Ом, поэтому рассеиваемая мощность составляет 1,36 Вт, что звучит не так уж и много, но обратите внимание на температуру корпуса … 178°C. Я бы предположил, что оптимальная работа при непрерывном токе 1-2А, когда тепловыделение уменьшается и температура будет ниже.

Хорошо, что указана энергия импульса — в приведенном выше случае это 125 Дж. Это означает, что он может выдерживать 125 Вт в течение одной секунды или 1250 Вт в течение 100 мс. Он также теоретически может обрабатывать 12 кВт в течение 10 мс или 120 кВт в течение 1 мс, и, если не указано иное, это не должно вызывать сбоев.Несмотря на то, что в спецификации максимальной емкости есть некоторые прикрытия, это в значительной степени руководство для конечного пользователя. Исходя из этого, я бы предположил, что 1 кВт на 100 мс будет вполне нормально, поскольку это всего лишь 100 Дж. Однако будьте осторожны — существует, вероятно, столько же способов спецификации термисторов, сколько производителей, и не все предоставляют информацию в удобной для пользователя форме.

Как отмечалось выше, термисторы никогда не должны работать без обходного реле. Даже если продукт потребляет постоянную мощность (достаточную для поддержания температуры термистора), при кратковременном отключении питания при восстановлении питания термистор уже горячий.Затем он достигает нуля ограничения пускового тока, потому что прерывание должно длиться достаточно долго, чтобы он остыл до температуры окружающей среды.

Если используется несколько термисторов, они должны быть подключены последовательно, , а не параллельно . Это связано с тем, что допуск настолько велик, что параллельные термисторы не будут распределять ток поровну, и даже вероятно, что только один будет делать что-то полезное, а остальные бесполезны. Когда термистор с наименьшим сопротивлением нагревается (потому что он потребляет большую часть тока), он упадет до более низкого сопротивления, а другой (другие) вообще ничего не сделает.


4 — Характеристики трансформатора

Может быть полезно знать основы вашего трансформатора, особенно сопротивление обмотки. Исходя из этого, вы можете вычислить пусковой ток для наихудшего случая. Эта таблица показана в « Трансформерах, часть 2» и здесь сокращена. Трансформаторы с сопротивлением обмотки более 10 Ом (типы 230 В) не нуждаются в схеме плавного пуска. Хотя пиковый ток может достигать около 23 А, это вполне соответствует возможностям плавкого предохранителя с медленным срабатыванием и обычно не вызывает проблем.Конечно, если вы, , хотите, чтобы использовала плавный пуск на меньших трансформаторах, нет никаких причин не делать этого, кроме дополнительных затрат.

1,9004 2,2504
VA Reg% R P ω — 230V R P ω — 120V Диаметр Высота кг)
160 9 10 — 13 2.9 — 3,4 105 42 1,50
225 8 6,9 — 8,1 1,9 — 2,2 112 47
300 7 4,6 — 5,4 1,3 — 1,5 115 58
500 6 2,4 — 2,8 0,65 — 0,77 136 60 3,50005
625 5 1.6 — 1,9 0,44 — 0,52 142 68 4,30
800 5 1,3 — 1,5 0,35 — 0,41 162 60 5,10005
1000 5 5 1.0 — 1.2 0,28 — 0,33 0,28 — 0,33 165 70 6.50
6.50
Таблица 2 — Типичные Технические характеристики Тороидального трансформатора

Максимальный пусковой ток (в худшем случае) примерно равен напряжению сети, деленному на сопротивление обмотки.Более подробная информация об этом (включая дополнительные снимки осциллографа) содержится в статье Inrush Current. Он также включает в себя формы сигналов с выпрямителем, за которым следует большая емкость и нагрузка, и поможет вам понять необходимость схем защиты с большими трансформаторами.


Рис. 3. Пусковой ток трансформатора

Выше показан осциллограф тока в трансформаторе E-Core мощностью 200 ВА, когда питание подается при переходе через нуль сигнала сети.Это наихудший случай, который может привести к начальному всплеску тока, который ограничен только сопротивлением обмотки и проводки сети. Шкала текущего монитора составляет 100 мВ/А, поэтому пиковое значение 1,9 В соответствует 19 амперам. Для большого тороида пиковый ток может превышать 150А. Если сеть подается на пик формы волны переменного тока (325 В в странах с 230 В переменного тока, 170 В, где сеть 120 В), пиковый пусковой ток для того же трансформатора обычно снижается до менее чем 1/4 от значения для наихудшего случая… 4,4 А (оба могут быть измерены с хорошей воспроизводимостью для тестируемого трансформатора).

Как видите, пусковой ток имеет одну полярность (он может быть как положительным, так и отрицательным), поэтому на сеть накладывается переходное событие «постоянный ток». Другие трансформаторы, которые уже запитаны, также могут насыщаться (и часто рычать) во время пускового периода. Это часто называют «симпатическим взаимодействием». Чтобы свести к минимуму влияние пускового тока и эффектов натекания на другое оборудование, любой тороидальный трансформатор мощностью более 300 ВА должен использовать схему плавного пуска, такую ​​как описанная в Проекте 39, или одну из альтернативных схем, описанных ниже.Я считаю 300 ВА пограничным — схема плавного пуска не является существенной , и она действительно увеличивает стоимость и сложность проекта, но результаты обычно (просто) приемлемы, если плавный пуск не используется с трансформаторами 300 ВА.


5 — Пример расчета

Хотя схема плавного пуска может быть добавлена ​​к трансформатору любого размера, сопротивление обмотки трансформатора 300 ВА и меньше обычно достаточно для предотвращения больших скачков тока. Использование схемы плавного пуска настоятельно рекомендуется для трансформаторов мощностью 500 ВА и выше.300 ВА — это предел, и конструктор должен решить, считает ли он это необходимым или нет.

Мгновенный ток в наихудшем случае ограничивается только сопротивлением первичной обмотки трансформатора и эффективным сопротивлением входной сети (обычно менее 1 Ом). Для трансформатора мощностью 500 ВА при напряжении 230 В сопротивление обмотки будет порядка 2,5–3 Ом, поэтому ток в худшем случае может легко превысить 70 ампер. Даже медленно перегорающий предохранитель подвергается такому скачку тока, и поэтому я так непреклонен в том, что плавный пуск — действительно хорошая идея.

Например, трансформатор на 500 ВА довольно типичен для многих бытовых систем большой мощности. Предполагая идеальную нагрузку (которой не являются блок выпрямителей и фильтров, но это другая история), ток, потребляемый от сети при полной мощности, составляет …

.
I = ВА / В (1) Где ВА — номинальная мощность трансформатора в ВА, а В — используемое сетевое напряжение

Поскольку я живу в стране с электроснабжением 230 В, я буду использовать это для своих расчетов, но это легко сделать любому.Используя уравнение 1, мы получим следующий номинальный ток полной мощности от сети (без учета сопротивления обмотки трансформатора) …

I = 500 / 230 = 2,2 А (достаточно близко)

При максимальном токе 200 % это 4,4 А переменного тока. Эффективное последовательное сопротивление, необходимое для поддержания пикового тока на уровне 4,4 А или меньше, легко вычислить с помощью закона Ома …

R = V / I    (2)
R = 230 / 4,4 = 52 Ом (достаточно близко)

Не совсем стандартное значение, но 3 резистора по 150 Ом 5 ​​Вт, соединенные параллельно, вполне подойдут, давая общее сопротивление 50 Ом.Можно использовать один резистор на 47 Ом или 56 Ом, но вы должны проверить техническое описание, чтобы убедиться, что выбранный вами резистор может выдержать высокую мгновенную мощность. Можно использовать металлический резистор мощностью 50 Вт. Нам не нужна большая мощность для нормального использования, но имейте в виду, что мгновенное рассеяние может увеличиться при определенных условиях неисправности. Обратите внимание, что использовалось среднеквадратичное напряжение сети, а не пиковое значение (325 В), потому что ток в наихудшем случае напрямую не связан с пиковым напряжением.

Для определения номинальной мощности балластного резистора, которая составляет 200 % от номинальной мощности трансформатора при полной мощности…

P = V² / R (3)

Для этого сопротивления это, казалось бы, указывает на то, что необходим резистор на 930 Вт (исходя из расчетных 50 Ом), действительно большой и дорогой компонент. Однако нам это не нужно, так как резистор будет находиться в цепи в течение короткого периода времени — обычно около 100-150 мс, а пик основного тока длится всего 10 мс или около того. Ожидается, что усилитель не будет (надеюсь) обеспечивать значительную выходную мощность, пока не будет стабилизирован. Абсолютный максимальный ток будет течь только в течение 1 полупериода, а затем быстро уменьшается (как видно на рисунке 3).См. импульсный номинал резистора 5 Вт на рис. 1.

Мы должны быть осторожны, чтобы балластный резистор выдерживал пусковой ток. Во время испытаний мне удалось разделить керамический резистор пополам, потому что он не выдерживал ток — этот эффект иногда называют «чернобылем» после ядерной катастрофы в СССР несколько лет назад, и его лучше избегать.

В больших профессиональных усилителях мощности обычно используется резистор мощностью 50 Вт, обычно это резисторы с алюминиевым корпусом, установленные на шасси, но они дороги и могут быть непростыми для большинства конструкторов.В приведенном выше примере 3 керамических резистора по 5 Вт, включенных параллельно (каждый резистор имеет сопротивление от 150 до 180 Ом), дадут нам то, что мы хотим, и это сравнительно дешево. Если вы этого еще не сделали, прочитайте раздел о резисторах, в котором много информации о пиковом импульсном токе.

Для США (и читателей в других странах с напряжением 120 В) оптимальное сопротивление составляет 12 Ом, поэтому 3 резистора по 33 Ом мощностью 5 Вт должны работать нормально (это дает 11 Ом — достаточно близко для этого типа схемы).

Утверждается, что сопротивление обычно должно быть в пределах от 10 до 50 Ом (но практически без обоснования), и что более высокие значения использовать не следует.Я оставлю это решение читателю. Как всегда, это компромиссная ситуация, и разные ситуации требуют разных подходов.

Резистор (или термистор) на 20 Ом — это абсолютный минимум, который я бы использовал для 230 В, и его нужно выбирать с осторожностью. Импульсный ток, вероятно, разрушит меньшие резисторы, особенно при напряжении питания 230 В. Хотя это правда, что по мере уменьшения сопротивления провод сопротивления становится толще и более устойчив к перегрузке, мгновенный ток в худшем случае при 20 Ом равен 11.5А при 230В. Это мгновенное рассеивание 2645 Вт (без учета других сопротивлений в цепи), и потребуется чрезвычайно прочный резистор, чтобы выдержать это даже в течение коротких периодов времени. При работе на 120 В с сопротивлением 20 Ом пиковый ток будет составлять всего 6 А, что снижает пиковое рассеивание до 720 Вт.

В действительности пиковый ток в наихудшем случае никогда не будет достигнут, поскольку необходимо учитывать сопротивление обмотки трансформатора и импеданс сети. Исходя из этого, разумный компромиссный ограничительный резистор (и значения, которые я использую) будет порядка 50 Ом для 230 В (3 × 150 Ом/5 Вт) или 11 Ом (3 × 33 Ом/5 Вт) для работы 120 В. .Резисторы соединены параллельно. Вы можете решить использовать эти значения, а не вычислять значение из приведенных выше уравнений, и будет обнаружено, что это будет хорошо работать почти во всех случаях, но все же позволит предохранителю перегореть в случае неисправности. Эти значения подходят для трансформаторов мощностью до 500 ВА, хотя, скорее всего, они подойдут и для более крупных блоков.

Это отличается от использования более высоких значений, когда предохранитель (по всей вероятности) не сработает, пока реле не замкнется.Хотя период времени короткий, резисторы очень быстро нагреваются. Термисторы могут быть полезны, потому что по мере того, как они нагреваются, их сопротивление падает, и, если они имеют соответствующие номиналы, они просто упадут до достаточно низкого сопротивления, чтобы вызвать перегорание предохранителя.

Другая причина, по которой вам может понадобиться использовать более низкое значение, заключается в том, что некоторые усилители имеют поведение при включении, которое может привести к тому, что при включении будет потребляться относительно большой ток. Эти усилители могут не достигать стабильной рабочей точки при последовательном соединении с высоким сопротивлением и могут вызывать сбои в работе до тех пор, пока не будет подано полное напряжение.Если ваш усилитель демонстрирует такое поведение, то необходимо использовать ограничительные резисторы нижнего номинала .

Если неполадки в электросети являются «особенностью» вашего дома, то я бы посоветовал вам настроить систему, в которой усилитель отключается, если сеть выходит из строя более чем на несколько циклов за раз. Подача переменного тока на тороидальный трансформатор должна «пропадать» только на несколько циклов, чтобы вызвать значительный пусковой ток, поэтому необходимо соблюдать осторожность.

Если используется термистор, я предлагаю надежную версию, рассчитанную на сравнительно высокий максимальный ток.Устройства диаметром 22 мм обычно рассчитаны на гораздо более высокие токи, чем вам, вероятно, потребуется, поэтому они будут подвергаться минимальному термическому циклированию. Хорошее круглое значение — 10 Ом при 25°C — это означает более высокие пиковые токи, чем я предложил выше, но вы всегда можете использовать два или три последовательно — особенно для работы на 230 В. 2 термистора по 10 Ом, соединенные последовательно, обеспечивают очень высокий номинал броска напряжения (измеряется в джоулях) и ограничивают пиковый пусковой ток примерно до 12 А при использовании трансформатора мощностью 500 ВА.


6 — Цепи байпаса

В некоторых больших профессиональных усилителях используется TRIAC (двусторонний кремниевый управляемый выпрямитель) для обхода резистора/термистора плавного пуска, но я предпочитаю использовать реле по ряду очень веских причин…

  • Реле практически не поддаются разрушению, особенно в этой роли
  • Их легко достать где угодно
  • Обеспечивается полная изоляция, поэтому схема управления не находится под потенциалом сети
  • ВЧ-помехи или гармоники частоты сети не генерируются. Это низкий уровень, но их удаление из цепей TRIAC может быть очень проблематичным
  • .
  • Радиатор не требуется, что устраняет потенциальную угрозу безопасности в случае пробоя изоляции между TRIAC и радиатором

Они также вызовут свои проблемы, но их легко решить.Хуже всего обеспечить подходящее напряжение катушки, что позволяет использовать общедоступные устройства в усилителях мощности всех размеров и напряжений питания. Поскольку реле по-прежнему так популярны, их легко получить при наиболее распространенном напряжении катушки (например, 5 В, 12 В, 24 В и т. Д.).


Рис. 4. Резисторы плавного пуска и контакты реле

На рис. 4 показано последовательное соединение резисторов с источником питания трансформатора, при этом контакты реле замыкают резисторы накоротко при срабатывании реле.Вся эта схема находится под сетевым напряжением, и к ней следует относиться с большим уважением.

«A» представляет собой активный (под напряжением или горячим) провод от сетевого выключателя, а «SA» — это активный переключатель, который подключается к основному силовому трансформатору. Не отсоединяйте и не шунтируйте существующую проводку, просто подключите блок резисторов последовательно к существующему трансформатору.

Не пытайтесь прокладывать какие-либо провода, если сетевой шнур не отсоединен, и все соединения должны быть выполнены так, чтобы ни при каких обстоятельствах не был возможен случайный контакт с пальцем или корпусом.Резисторы можно монтировать с помощью алюминиевого кронштейна, закрывающего соединения для предотвращения контакта. Все провода должны находиться на безопасном расстоянии от шасси и кожуха — там, где это кажется невозможным, используйте изоляцию, чтобы предотвратить любую возможность контакта. Примечания по строительству показаны далее в этом проекте. Аспект безопасности этих цепей не может быть подчеркнут достаточно высоко!

Контакты реле должны быть рассчитаны на полное напряжение сети и, по крайней мере, на полный ток мощности усилителя.Настоятельно рекомендуется использовать реле с номиналом контактов не менее 10 А.

ПОДСКАЗКА:  Вы также можете добавить второе реле для отключения звука на входе до подачи полной мощности. Я оставлю это вам, чтобы внести необходимые коррективы. Вам придется добавить ток для двух реле вместе или использовать отдельные источники питания, если используется существующее напряжение внутреннего источника питания.


7 — Цепи управления

Цепи управления варьируются от очень простых (и часто довольно непродуманных) до весьма сложных.В конечном счете, схема зависит от того, предусмотрел ли разработчик все или рассмотрел только решение, создающее достаточно постоянную задержку при включении питания. Многие не могут обеспечить быстрый сброс схемы, поэтому быстрый цикл включения-выключения-включения (преднамеренно или случайно) обеспечивает защиту после кратковременного прерывания. В общем, любая схема, которая не сбрасывается менее чем за 500 мс, должна считаться неисправной. Полный сброс гарантирует, что при восстановлении питания (примерно через 1/2 секунды) балластные резисторы снова включаются в цепь, а плавный пуск выполняется так же, как если бы оборудование было включено после выключения на ночь. .

Наименее желательным способом питания схемы управления является вторичная обмотка трансформатора. В случае серьезной неисправности вторичное напряжение не поднимется до своего максимума, и схема управления может никогда не сработать. Хотя это не является обычным сбоем, это вполне возможно. В случае усилителей (или другого оборудования), которые ожидают значительный ток с момента включения, балластные резисторы могут иметь достаточное сопротивление для предотвращения нормального запуска, и они будут сожжены.

Текст проекта 39 рекомендует использовать вспомогательный трансформатор, и это, безусловно, самый безопасный способ. Это позволяет схемам управления работать при низком напряжении, изолированном от сети. С ним безопасно работать, проводить измерения или даже смотреть на осциллограммы с помощью осциллографа.

Если бы все усилители мощности имели независимый источник питания 12 В, подача питания была бы очень простой. К сожалению, это бывает редко. Большинство усилителей будут иметь источники постоянного тока в диапазоне от ± 25 В до примерно ± 70 В, и попытки получить реле для нечетных напряжений не увенчаются успехом.Катушки реле обычно рассчитаны на 5 В, 12 В, 24 В и 48 В, а также на 120/230 В переменного тока, но реле переменного тока определенно , а не . Однако , даже если у вас есть трансформатор с вспомогательной обмоткой, если вторичная нагрузка достаточно велика, вспомогательная обмотка также не будет достигать нормального напряжения.

Вспомогательный источник питания означает добавление второго трансформатора, что иногда может быть затруднено из-за нехватки места. Это по-прежнему самый безопасный способ, и схема управления, использующая этот подход, показана на рисунке 2.Это проще всего реализовать, но некоторые могут счесть дополнительные затраты на второй трансформатор неоправданными. ИМО это не проблема, и это, безусловно, предпочтительный вариант. Это в значительной степени обязательно для усилителей класса А. Есть и еще одно преимущество. Небольшой трансформатор можно оставить включенным все время, а сеть затем включается и выключается путем переключения 9 В переменного тока на плату плавного пуска (которая будет использовать второе реле для включения и выключения питания). Опять же, это подход, принятый в Project 39, и он гарантирует, что сетевая проводка может быть ограничена собственным углом шасси, а все остальное имеет низкое (относительно) напряжение.


Рис. 5. Цепь управления вспомогательным трансформатором

В нем используется простой мостовой выпрямитель и небольшой, но адекватный конденсатор. Схема управления использует легкодоступные и недорогие компоненты и может быть легко построена на Veroboard или аналогичном. Все диоды могут быть 1N4004 или эквивалентными. Используйте трансформатор со вторичной обмоткой переменного тока 9 В, который обеспечит достаточно близкое к 12 Вольт для этой схемы. Регулирование не требуется, а контроллер представляет собой простой таймер, активирующий реле примерно через 100 мс.Я выбрал полевой МОП-транзистор для переключателя, так как он имеет определенное напряжение включения и практически не требует тока затвора. При показанных значениях компонентов реле сработает примерно через 100 миллисекунд. Его можно увеличить (или уменьшить), увеличив (уменьшив) значение R1 (27k). Трансформатор должен быть только небольшим, так как ток менее 100 мА.

Обратите внимание:   Значение, показанное для R1 (56k), возможно, потребуется изменить, чтобы получить требуемую временную задержку около 150 мс.Настоящий необходимое значение зависит от порога переключения для MOSFET и значения C2, который представляет собой электролитическую крышку, и они имеют широкий допуск. В общем, ожидайте, что значение будет где-то между 27k и 68k, но в некоторых случаях вам может понадобиться больше или меньше указанного диапазона.

Полевой МОП-транзистор (Q2 — 2N7000) имеет пороговое напряжение затвора, которое находится в диапазоне от 0,8 В до 3 В, при этом 2,1 В является «типичным» значением. В результате вам нужно будет отрегулировать значение R1, чтобы получить правильную задержку.Если хотите, вы можете использовать триммер на 100 000 — это должно покрыть большинство возможных случаев. Если порог равен 0,8 В (я не видел такого низкого), таймер будет работать только около 30 мс, поэтому R1 нужно будет увеличить примерно до 82 кОм. На верхнем уровне (3 В) R1 необходимо уменьшить примерно до 22 кОм для задержки 100 мс. Обратите внимание, что версия для печатной платы использует компаратор на операционных усилителях, поэтому время очень предсказуемо.

Q1 используется для обеспечения быстрой подачи питания на реле. Когда на реле появляется напряжение 0,65 В, Q1 включается и мгновенно завершает зарядку C2.Без «мгновенного действия» схема будет работать вяло и может не активировать реле со 100% надежностью. Время сброса схемы составляет менее 120 мс с показанными значениями, и это обычно приемлемо.

ПРИМЕЧАНИЕ.   С1 должен быть рассчитан на ток пульсаций не менее 700 мА, чтобы предотвратить нагрев конденсатора. Фактический ток пульсаций должен быть около 85 мА для схемы, показанной на рисунке. Имейте в виду, что если крышка станет теплой (или горячей), ее надежность и долговечность будут поставлены под угрозу.

Можно сделать срабатывание реле намного быстрее, но за счет усложнения схемы. Простая логическая система могла бы гарантировать, что схема будет сброшена при отключении одного цикла переменного тока, но это было бы слишком быстро для нормального использования и совершенно не нужно. C1, возможно, придется изменить в зависимости от реле (тестовое реле имеет сопротивление катушки 270 Ом). Если значение слишком мало, реле может вибрировать или, по крайней мере, гудеть, а также, вероятно, перегреваться из-за вихревых токов в твердом сердечнике, используемом в реле постоянного тока.Конденсатор следует выбирать на основе значения, которое делает реле тихим, но при этом срабатывает достаточно быстро, чтобы предотвратить высокий пусковой ток в случае кратковременного прерывания сетевого питания. Показанное значение (220 мкФ) обычно подходит для большинства применений. Если вы используете конденсатор 470 мкФ, время восстановления увеличивается примерно до 250 мс — не так уж плохо, но медленнее, чем должно быть.


8 — Автономный бестрансформаторный блок питания

Если по какой-либо причине использовать трансформатор невозможно, то можно использовать схему на рисунке 5.При этом используется конденсатор для снижения сетевого напряжения в цепи, и необходимо использовать реле на 24 В, чтобы минимизировать потребляемый ток. Хотя можно использовать реле на 12 В, конденсатор (C1) должен быть больше и дороже. Обратите внимание, что C1 должен быть типа X2 с номиналом сети. R3 и R4 обеспечивают разрядку крышки при отключении от сети, что снижает риск поражения электрическим током. Два используются последовательно, чтобы получить удовлетворительное номинальное напряжение. Если используется для работы на 120 В, C1 должен иметь 2 конденсатора по 470 нФ, включенных параллельно, иначе напряжение питания никогда не достигнет 24 В, и реле может не сработать.

ВНИМАНИЕ — Все схемы находятся под полным потенциалом сети и должны быть закрыты для предотвращения случайного прикосновения!

Резистор мощностью 1 Вт (R5) используется для ограничения пускового тока входного конденсатора X2. Там, где это возможно, я всегда рекомендую, чтобы любой резистор, который рассеивает значительную мощность (или имеет высокий импульсный ток), по крайней мере в два раза превышал ожидаемую мощность рассеивания, чтобы обеспечить длительный срок службы и более холодную работу, хотя это, очевидно, не может относиться к основным резисторам ограничения пускового тока.Стабилитрон 24 В гарантирует, что напряжение будет ограничено, если вы решите, что вам нужна большая задержка. Без него напряжение на C2 может достичь опасного уровня с длительным временем задержки, потому что выпрямитель не потребляет ток. Обратите внимание, что C2 должен быть рассчитан не менее чем на 35 В, но C3 может быть 16-вольтового типа, если он доступен (большинство небольших электродвигателей рассчитаны как минимум на 25 В).

C1 должен быть конденсатором класса X2, рассчитанным на переменный ток. Никогда не используйте конденсаторы постоянного тока (независимо от номинального напряжения), так как они не рассчитаны на высокое напряжение переменного тока.Хотя можно использовать конденсатор на 630 В постоянного тока с сетью 120 В, это все же очень плохая идея и может привести к выходу из строя конденсатора. Крышки постоянного тока на 230 В никогда не приемлемы. Крышки X2 рассчитаны на работу с напряжением 275 В переменного тока, подаваемым непосредственно на крышку, и они единственные, которые будут одобрены где угодно (включая большинство стран с 120 В). Диоды могут быть типа 1N4001, потому что обратное напряжение на них никогда не будет больше 30В.


Рис. 6. Цепь управления «автономно»

При показанных временных значениях (56 кОм и 10 мкФ) время задержки составляет около 130 мс (при моделировании), но это зависит от порогового напряжения MOSFET и времени, необходимого для зарядки C2.2N7000 MOSFET симулятора имеет пороговое значение 2,8 В, но оно сильно различается в реальных частях. МОП-транзисторы имеют очень широкий разброс параметров, и в техническом описании указано, что пороговое значение может составлять от 800 мВ до 3 В. Вам нужно будет отрегулировать значение R1, чтобы получить требуемую задержку. Обратите внимание, что показан предохранитель , только для источника питания с плавным пуском, а для питаемого трансформатора требуется отдельный предохранитель.

После отключения питания в идеале реле сразу отключится, но на практике этого не происходит.Если C2 не разряжается полностью, остаточного напряжения может быть достаточно для повторного включения реле в случае кратковременного отключения питания. Однако это неизбежный компромисс, и чтобы быть на 100% эффективной, схема действительно должна иметь специальную систему разряда. Это делает простую схему намного более сложной. Как показано, схема будет сброшена (готова к следующему плавному пуску) менее чем за 400 мс, но будьте осторожны! Во многих спецификациях реле указано, что напряжение «должно быть отключено» составляет около 10% от номинального напряжения, поэтому реле на 24 В не может быть гарантировано срабатыванием до тех пор, пока напряжение катушки не упадет до 2.4В. В то время как большинство из них (вероятно) будут выпущены при более высоком напряжении, если вы не проведете тесты, вы никогда не узнаете наверняка.

Я проверил пару обычных 24-вольтовых реле на напряжения срабатывания и отпускания. Эти реле имеют катушку 1,5 кОм, и оба вытягиваются при напряжении около 15 В. Один надежно срабатывал при 10 В, но другой, который я проверил, оставался под напряжением, пока напряжение катушки не стало около 5 В. Это показывает, что они изменчивы, и стоит провести некоторые тесты, чтобы вы точно знали, с чем вам приходится иметь дело.


Рисунок 6A. Упрощенная схема управления «вне сети»

Схема на рис. 6А упрощена еще больше, и вариации этой темы можно найти по всей сети. Он зависит только от значения C2 для синхронизации, а катушка реле получает (относительно) медленный рост напряжения. Если C2 ухудшится (например, из-за того, что он находится рядом с банком резисторов), время будет уменьшаться по мере уменьшения емкости с возрастом. Сопротивление катушки реле, которое вы используете, довольно критично. Сопротивление должно быть не менее 1к, иначе ни один из источников питания не сможет обеспечить необходимый ток.Многие реле на 24 В имеют сопротивление катушки 1,4 кОм и более.

Любая бестрансформаторная конструкция требует множества компромиссов, и показанные схемы ничем не отличаются. Из-за питания конденсатора (C1) напряжение нарастает относительно медленно. Для достижения 24 В при сети 230 В/50 Гц требуется около 120 мс, и около 90 мс для 120 В/60 Гц при удвоенной емкости. Следовательно, задержка плавного пуска не может быть меньше этой, если вы не можете принять очень высокие пульсации в линии 24 В постоянного тока.Схема с использованием вспомогательного трансформатора не имеет такого ограничения, поскольку полное напряжение достигается всего за пару сетевых циклов (~ 40 мс при 50 Гц или 33 мс при 60 Гц).

Схемы, показанные на рис. 6/6А, — это всего лишь два способа, которыми это можно сделать, но есть и другие возможности различной сложности. Невозможно показать их все, особенно те, которые вы можете найти в другом месте, некоторые из которых представляют собой катастрофу, ожидающую своего часа. Многие из тех, что я видел в Сети, определенно относятся ко второй категории — хотя (вероятно) все они будут работать при первом включении питания, многие (большинство?) не имеют средств, обеспечивающих разрядку крышки накопителя, и может пройти несколько минут (а иногда и намного дольше) после отключения питания, прежде чем схема действительно снова обеспечит плавный пуск.Идея обеспечения быстрого сброса, похоже, не рассматривалась, поэтому они не более полезны, чем горячий термистор.

Любая схема плавного пуска, которая не обеспечивает время сброса менее 1 секунды, является помехой и не должна использоваться. В идеале система должна перезагрузиться мгновенно, но это нереально. В реальном мире (который смехотворно называют) мы должны стремиться к тому, чтобы время сброса не превышало, возможно, 150 мс, при этом 500 мс были бы (достаточно терпимым) верхним пределом. Получить надежную задержку и быстрый сброс в простой схеме непросто.


9 — Линейное ограничение пускового тока

Технология, которая начинает проникать в импульсные источники питания, предназначенные для светодиодного освещения высокой мощности, — это активный ограничитель. Используя полевой МОП-транзистор, можно включать питание контролируемым образом, так что вместо мгновенного приложения напряжения (через ограничительную цепь или напрямую) оно увеличивается от нуля до максимума в течение, возможно, 10-20 сетевых циклов. Такой подход обеспечивает близкий к нулевой пусковой ток трансформатора и ограничивает ток заряда конденсатора.Это довольно дешево и легко добавить к существующей конструкции SMPS, потому что диодный мост уже существует, и это полная система в (обычно) герметизированном модуле, поэтому для реализации требуется только несколько вспомогательных частей.

Сделать это в автономном ограничителе пускового тока сложно, и это недешево. МОП-транзистор и связанный с ним мостовой выпрямитель (чтобы он мог работать с переменным током) должны быть отключены по истечении заданного времени, чтобы минимизировать рассеяние, но в качестве формы ограничения пускового тока это, вероятно, лучше, чем вы когда-либо получите.В зависимости от нагрузки кратковременное рассеяние MOSFET может быть довольно высоким, и потребуется, по крайней мере, небольшой радиатор. Схема не особенно сложна, но может пройти довольно много времени, прежде чем MOSFET начнет работать — это может быть 1-2 секунды, в зависимости от самого MOSFET. Поскольку МОП-транзисторы имеют широкий разброс параметров, схема должна быть либо «самокомпенсирующейся», либо потребуется регулировка для установки рабочих точек между началом проводимости и полной проводимостью.

Кривая на рис. 8 показывает, как может выглядеть форма входного тока с двухполупериодным выпрямителем и фильтрующим колпачком на 10 000 мкФ на выходе трансформатора, как показано далее. Нагрузка 45 Вт подключена параллельно крышке фильтра. Это концептуально, поскольку он был смоделирован, но построен на , а не на , хотя я использовал Variac (быстро раскрутил до полного напряжения), чтобы доказать, что пусковой ток минимален или отсутствует при наращивании сети. Точный механизм для этого не имеет значения, при условии, что напряжение на трансформаторе плавно возрастает в течение разумного периода времени (около 10-20 сетевых циклов кажутся справедливым компромиссом).Хотя Variac идеален, он, вероятно, слишком велик (и дорог), чтобы использовать его в качестве устройства плавного пуска в усилителе.


Рис. 7. Упрощенный линейный плавный пуск с использованием МОП-транзистора

В схеме используется транзистор Q1 (MOSFET) для постепенного увеличения напряжения, подаваемого на трансформатор, в течение примерно 500 мс. Диоды D3-D6 используются для того, чтобы МОП-транзистор получал постоянный ток, а не переменный, и должны быть рассчитаны на достаточный ток для запуска схемы. T1 — управляемый сетевой трансформатор, R p — сопротивление обмотки.Цепи управления отвечают за изолированное питание генератора рампы и активацию обходного реле. В полной системе также должен быть мониторинг тока для обнаружения условий неисправности до того, как может произойти какое-либо повреждение цепи.

D1-D2 — основной выпрямитель, C1 (10 000 мкФ) — крышка фильтра, а R L — нагрузка 20 Ом. Трансформатор был произвольно настроен на коэффициент трансформации 10:1, поэтому выходное напряжение переменного тока составляет 23+23 В RMS при напряжении сети 230 В. К сожалению, невозможно смоделировать насыщение в симуляторе, который я использую, но он будет показывать смещение входного тока от нуля при включении (предполагая наихудший случай включения при переходе сети через нуль).Это очень четкий показатель того, что в «настоящем» трансформаторе произойдет насыщение.


Рис. 8. Входной ток плавного пуска полевого МОП-транзистора

Входной ток просто увеличивается до максимального значения, установленного нагрузочным резистором, без скачков напряжения и возможности насыщения трансформатора. Реле замыкается через 2 секунды (не то, чтобы вы действительно заметили), а форма сигнала отображается с 1,4 секунды, потому что именно столько времени потребовалось, прежде чем MOSFET начал работать с простым генератором рампы, который я использовал.С показанной схемой пиковое рассеивание MOSFET составляет 63 Вт за 1,6 секунды. Среднее рассеивание в течение периода проводимости MOSFET составляет около 25 Вт в течение чуть более 500 мс. Хотя вы можете подумать, что небольшой полевой МОП-транзистор TO-220 подойдет, вам почти наверняка понадобится что-то гораздо более прочное.

Я также провел стендовые испытания с использованием вариака, который как можно быстрее включался от нуля до максимума, и ни разу не было замечено, чтобы насыщение трансформатора превышало вдвое нормальный ток холостого хода .Это хороший результат, но если добавить специальную схему, чтобы заставить полевой МОП-транзистор делать то же самое, реализовать его будет довольно сложно и довольно дорого.

Форма волны сильно искажена из-за нелинейной нагрузки. В начале форма волны тока в трансформаторе представляет собой прямоугольную волну из-за характеристик проводимости полевого МОП-транзистора, но трансформатору это не важно. Не может быть никаких сомнений в том, что полностью разработанная схема, использующая этот принцип, будет лучше, чем вы когда-либо получите, но, конечно, все упирается в необходимое пространство и окончательную стоимость.Есть еще вопрос необходимости. Если приложение не является критическим, вряд ли потребуется что-то более продвинутое, чем схемы, показанные ранее, с резистором (или термистором), зашунтированным реле примерно через 150 мс или около того. Это хорошо используемая техника, которая хорошо работает и относительно недорога.


Рис. 9. Входной ток плавного пуска регулируемого вариатора

Итак, хотя я не собирал версию MOSFET, я использовал свой Variac для повышения напряжения.Нагрузкой был конденсатор 10 000 мкФ с параллельным сопротивлением 16 Ом, с тем же трансформатором, который использовался для других стендовых испытаний. Результат показан выше, и это почти идеальное поведение при включении. Мне удалось получить Variac от нуля до 90% от полного напряжения в течение 11 циклов сети, и показан входной ток сети. Он имеет те же характеристики искажения, что и при моделировании, а пиковый входной ток не превышает 1,7 ампер. Ожидается, что пиковый ток при полной нагрузке составит около 575 мА RMS с этой схемой, при этом пиковое значение будет около 1.8А по данным симулятора. Когда я запустил новую симуляцию (используя схему на Рисунке 7) и заменив «реальные» коэффициенты трансформации для ранее смоделированной версии, я получил почти идентичные значения тем, которые я измерил на испытательном стенде. Это результат «учебника» во всех отношениях, с симуляцией и «реальной жизнью» в почти идеальном соответствии (хотя осциллограф действительно запутался при измерении частоты).

Отключение схемы на основе полевого МОП-транзистора может вызвать небольшую проблему.МОП-транзистор будет довольно раздражен, если сеть отключена и есть индуктивная отдача от трансформатора. Самый простой способ решить эту проблему — использовать полевой МОП-транзистор с лавинным номиналом, что означает, что он предназначен для работы в условиях перенапряжения и использует контролируемый пробой для рассеивания противо-ЭДС. При тщательном выборе полевые МОП-транзисторы с лавинной мощностью успешно выдерживают переходные процессы при выключении, характерные для большинства трансформаторов. При отключении питания обходное реле также должно быть выключено.Если он выключается первым, МОП-транзистор прерывает ток, и дуга не может быть создана, что приводит к (электрически) бесшумному переключению.


10 — Ограничение пускового тока управления фазами

У нас еще есть варианты. Вы помните ранее в этой статье, что если питание подается на трансформатор при максимальном пике формы волны переменного тока, пусковой ток сводится к минимуму. Если используется схема пикового детектора, несложно запустить симистор для включения питания при пиковом значении переменного тока, а затем как можно быстрее сработает реле.Нелинейные нагрузки могут вызвать серьезные проблемы для схем TRIAC и SCR, но идеально подходят для быстрого включения в определенное время.

Хотя этот метод хорошо работает для трансформатора, он противоположен тому, что нам нужно для конденсаторной батареи. Однако при обычном использовании мы ожидаем, что будет некоторым насыщением трансформатора, и это можно использовать в наших интересах. Как показано в статье о пусковом токе, трансформатор, который потребляет 18 А или более при включении при пересечении нуля, потребляет только около 4 А (пиковое значение) при включении при пиковом значении переменного тока.Этого небольшого насыщения может быть достаточно для ограничения пикового тока, потребляемого фильтрующей крышкой (колпачками) после выпрямителя.

Если мы сравним пиковый пусковой ток коммутируемого трансформатора с плавным пуском на основе резистора, то на самом деле ток будет немного ниже, чем при использовании резистора на 50 Ом. Конечно, нам все еще нужно учитывать конденсаторы фильтра, но сочетание насыщения и нагрузки конденсатора не может быть смоделировано, поэтому я построил и протестировал схему с пиковым переключением, чтобы измерить результаты.Я использовал свой тестер пускового тока, чтобы включить сеть на пике сигнала сети. Хотя вы можете (по крайней мере, теоретически) получить SSR с переключением пиков, которые содержат необходимую схему для надежного срабатывания при пике сети, по большей части вам придется делать свои собственные, потому что они не доступны в обычном торговые точки.


Рис. 10. Цепь пикового переключения (с обходным реле)

Схема управления используется для включения симистора, который использует пиковый детектор, чтобы гарантировать, что переключение действительно происходит на пике.Через несколько миллисекунд обходное реле закорачивает TRIAC. При отключении питания байпасное реле должно размыкаться первым, и сеть отключается, когда ток проходит через ноль. Никаких дополнительных подробностей не предоставлено, но полная схема реле пикового переключения может быть доступна в виде проекта , если будет достаточный интерес. Выше приведена фактическая схема устройства, которое я тестировал на стенде.


Рис. 11. Пиковый входной ток переключения с конденсаторной нагрузкой

На графике выше пиковый ток равен 8.5А, при включении в пик сети в полностью разряженный конденсатор емкостью 10000 мкФ. При этом использовался тот же трансформатор, что и для сигнала, показанного на рисунках 3 и 9, но с переключением на пике сети. Шкала составляет 1 В/А, поэтому пиковое значение 8,5 В указывает на 8,5 ампер. Хотя начальный ток, безусловно, высокий, он довольно короткий (около 5 мс), и очевидно, что насыщение сердечника оказывает незначительное влияние. Без конденсаторной нагрузки пиковый входной ток составляет около 4 А из-за насыщения (включение на пике сигнала минимизирует, но не устраняет насыщение).

Дополнительным вариантом может показаться (по крайней мере, пока вы не увидите результаты) использование модифицированной схемы диммера (которая должна быть передового типа). При подаче питания напряжение увеличивается от нуля до максимума с помощью управления фазой и диммера TRIAC. Крайне важно, чтобы диммер был зашунтирован, как только закончился период включения, иначе возможны неустойчивые срабатывания и/или электрические помехи — даже при использовании специального 3-проводного диммера (например, показанного в проекте 159).Причина в том, что TRIAC не может запускаться, если в нем нет тока, а форма входного сигнала сети совсем не совместима с емкостным входным фильтром, который используется в 99,9% проектов для любителей (а также в очень многих коммерческих продуктах).


Рис. 12. Входной ток с диммером и емкостной нагрузкой

На первый взгляд это кажется разумным и логичным, но на деле все обстоит иначе. Форма сигнала выше показывает, что происходит. Пускового тока как такового нет, но быстрое включение симистора приводит к тому, что пиковый ток достигает довольно глупого уровня, пока диммер не включится полностью.Средний ток довольно низкий (это трудно увидеть на графике, потому что я хотел показать весь процесс, от нуля до максимума). Пиковый ток 4А, но длительность импульса короткая. При низких настройках диммера период проводимости может составлять всего миллисекунду или две, что не может быть правильно видно на трассе. По мере увеличения настройки диммера пиковый ток падает до тех пор, пока он более или менее не вернется к норме.

По сравнению с Variac (или линейной схемой MOSFET) это довольно уродливо, и трансформатор гудит, когда напряжение проходит через среднюю точку.Хотя это и не очень красиво, в качестве ограничителя пускового тока он работает — мы стремимся поддерживать низкий входной ток, и это достигается. Когда схема срабатывает при низком напряжении (в конце каждого цикла переменного тока), среднеквадратичное значение тока может составлять всего 400 мА, несмотря на высокий пиковый ток. Хотя это остается вариантом, я бы никогда не использовал его ни в каком оборудовании. Однако схемы «диммера» TRIAC использовались перед трансформаторами в качестве предварительных регуляторов, и этот метод даже использовался в коммерческом усилителе мощности для модуляции напряжения питания вместе с уровнем сигнала.


11 — Непрерывные нагрузки Усилители мощности класса А

и некоторые другие нагрузки создают большую нагрузку на трансформатор с момента включения. Любой плавный пуск для этого типа нагрузки должен быть тщательно проанализирован, чтобы убедиться, что пусковой ток ограничен, и , что цепь нормально включается. Некоторые из них не могут, и если вы не уверены, вам нужно тщательно проверить, чтобы быть абсолютно уверенным, что никакой опасности не создается.

ПРИМЕЧАНИЕ. Я настоятельно рекомендую использовать вспомогательный трансформатор или бестрансформаторный источник питания с Усилитель класса А, так как это устранит любую возможность неисправности реле из-за недостаточно высокого напряжения питания с балластными резисторами в цепи.

Из-за того, что усилитель класса А все время работает на полной мощности, при использовании существующего источника питания (от вторичной обмотки) вы не должны опускаться ниже рекомендуемого предела пускового тока 200%. В некоторых случаях будет обнаружено, что даже в этом случае напряжения недостаточно для срабатывания реле с входными балластными резисторами в цепи.

Если обнаружится, что это так, вы не можете использовать этот метод, или вам придется довольствоваться пусковым током, возможно, в 3-5 раз превышающим нормальную номинальную мощность.Это все еще значительно меньше, чем в других случаях, и поможет продлить срок службы компонентов источника питания, но менее удовлетворительно. Расчеты производятся так же, как описано выше, но необходимы некоторые испытания, чтобы убедиться, что реле каждый раз надежно работает. См. примечание выше.


12 — Примечания по конструкции

Электрическая безопасность имеет первостепенное значение для таких цепей. Не существует рекомендуемых методов монтажа входных балластных резисторов, так как это зависит от многих факторов.Как уже отмечалось, термисторы NTC большой мощности — это хорошая идея, и поскольку они предназначены именно для этого применения, вы можете быть вполне уверены в успехе. Они остынут, как только сработает реле, поэтому довольно быстро снова готовы к использованию.

Убедитесь, что ваша проводка обеспечивает минимальный путь утечки 5 мм и зазор между низким напряжением и «опасным напряжением» (сеть) при установке резисторов. Если есть свободное место, увеличение пути утечки и зазора не причинит вреда и поможет гарантировать, что барьеры электрической безопасности вряд ли будут нарушены (например, внутренним мусором в результате взрыва конденсатора — и да, это может и происходит).

Для тех, кто не знаком с терминами, «расстояние утечки» — это физическое расстояние между поверхностями (например, печатными платами). ламинат или другой изоляционный материал), а «зазор» — это физическое расстояние в воздухе или «свободном пространстве». Воздушные зазоры могут быть увеличены за счет использования изоляционного материала (так что требования к проходимости). Любой изоляционный материал должен быть негорючим, если есть вероятность наличия очень горячих частей, которые могут вызвать пожар.Местные правила обычно диктуют, что не подходит, а диэлектрическая прочность используемого материала должна быть такой, чтобы он не подвергался электрическому пробою при использовании.

В качестве альтернативы можно приобрести резистор в алюминиевом корпусе с болтовым креплением. Это должно быть выбрано для желаемого максимального пускового тока, и будет рассчитано на минимум около 25 Вт и с адекватным номиналом импульсного тока. Крайняя осторожность абсолютно необходима, потому что, хотя резисторы или термисторы находятся в цепи только в течение 100 миллисекунд, неисправность может привести к катастрофе.Поскольку резисторы будут сильно нагреваться, если есть неисправность, а обходное реле не сработает, простое заворачивание их в термоусадочную трубку (например) не принесет никакой пользы, потому что она расплавится. Идея состоит в том, чтобы предотвратить чрезмерные внешние температуры до тех пор, пока резисторы (надеюсь) не выйдут из строя и не разомкнут цепь. Метод, использованный с печатной платой P39, снова проще — 3 резистора по 5 Вт устанавливаются на вспомогательной плате, а выводы должны быть перегнуты, чтобы резисторы не выпали, даже если припой расплавится.Я еще не видел и не слышал об отказе резистора или, что более важно, о какой-либо опасности, связанной с электробезопасностью.

Проводка реле не имеет решающего значения, но убедитесь, что расстояние между контактами сети и любой другой частью схемы составляет не менее 5 мм, если вы используете вспомогательный трансформатор. Для всей силовой проводки должен использоваться сетевой кабель, а соединения должны быть защищены от случайного прикосновения. Обеспечьте как можно большее расстояние между сетевой проводкой и проводкой низкого напряжения или сигнальной проводкой.

Особенно важны соединения с балластными резисторами. Поскольку они могут сильно нагреться, если реле не сработает, необходимо позаботиться о том, чтобы провод не отсоединился, если припой расплавится, и чтобы припоя было достаточно, чтобы скрепить все вместе, и не более того. Падение припоя может привести к короткому замыканию на шасси, подвергая вас или других пользователей большому риску поражения электрическим током. Альтернативой является использование резьбового соединителя, который должен выдерживать высокие температуры без плавления корпуса.Доступны керамические винтовые клеммы, и они выдержат большинство «событий» перегрева без поломок.

Не используйте термоусадочные трубки в качестве изоляции для ввода питания к балластным резисторам. Трубка из стекловолокна или силиконовой резины доступна у поставщиков электрооборудования и предназначена для работы при высоких температурах. Если вы хотите поэкспериментировать с активной схемой плавного пуска, вы должны убедиться, что она безопасна и надежна. Детали схемы здесь не приводятся, и маловероятно, что я буду изучать это дальше, так как это слишком сложно для того, что обычно является довольно простой задачей.Мы не стремимся к совершенству, нам нужен простой способ подключения трансформатора к сети без больших пусковых токов.


Заключение

Если вы пропустили это в первый раз: в случае неисправности усилителя или постоянного сильного потребления тока при включении питания предохранитель может не сгореть (или, по крайней мере, может не сгореть достаточно быстро, чтобы предотвратить повреждение) при включенной цепи. от вторички, так как может не хватить мощности для работы реле. Если вам не нравится эта идея — ИСПОЛЬЗУЙТЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР .Предохранитель может перегореть только после замыкания реле, но, по крайней мере, он перегорит. 100мс ждать не долго.

Эти цепи предназначены для ограничения максимального тока при включении питания. Если нет питания для работы реле, балластные резисторы будут поглощать полное сетевое напряжение, поэтому описанный выше пример резистора будет рассеивать более 900 Вт! Резисторы выйдут из строя, но как долго они прослужат? Ответ на этот вопрос совершенно неизвестен (но «недолго» — хорошее предположение). Термисторы могут выжить, а могут и не выжить.

Надежность релейной цепи имеет первостепенное значение. Если он выйдет из строя, рассеяние балластного резистора будет очень высоким, и он перегреется, что может привести к повреждению. Худшее, что может случиться, это расплавление пайки резисторов, что приведет к отсоединению кабеля питания и короткому замыканию на шасси. Кроме того, припой может оседать и вызывать короткое замыкание. Если вам повезет, балластные резисторы выйдут из строя до того, как произойдет полномасштабное расплавление.

Убедитесь, что сетевые подключения к резисторам выполнены, как описано выше (Примечания по конструкции), чтобы избежать любой из очень опасных возможностей.Возможно, вам придется ознакомиться с местными правилами безопасности проводки в вашей стране, чтобы убедиться, что все законности учтены. Если вы построите схему, которая выйдет из строя и кого-то убьет, угадайте, кто будет нести за это ответственность? Ты!

Можно использовать термовыключатель, установленный на резисторах, для отключения питания, если температура превышает установленный предел. Эти устройства доступны в качестве запасных частей для различных бытовых приборов, или вы можете получить их у вашего обычного поставщика.Хотя это может показаться желательным вариантом, вполне вероятно, что резисторы выйдут из строя. до того, как термовыключатель сможет сработать.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Невозвратные плавкие предохранители в форме небольшой металлической пули имеют корпус под напряжением (подключен к одному из вводов). Используйте этот тип с большой осторожностью! Также имейте в виду, что вы не можете паять эти устройства. Если вы это сделаете, тепло от пайки расплавит воск внутри плавкого предохранителя, и цепь разомкнется. Соединения следует использовать обжимные или винтовые клеммы.

Здесь было представлено несколько схем или идей схем, и вам решать, какую технику использовать. Автономная схема (бестрансформаторный источник питания) — неплохая идея, но может быть сложно обеспечить надлежащую защиту всех проводов под напряжением от случайного прикосновения. Поскольку это целая печатная плата, добиться этого может быть довольно сложно. Аналогичные требования предъявляются к активным ограничителям бросков тока, поскольку большая часть схем находится под потенциалом сети. Хотя все можно установить в пластиковую коробку, это может стать причиной пожара в случае катастрофической неисправности.Металлический ящик решает эту проблему, но тогда содержимое должно быть должным образом изолировано (высокотемпературными, негорючими материалами) и заземлено в целях безопасности.


Каталожные номера
  1. Ametherm SL22 20005 Термистор
  2. AN30.01.en — Примечание по применению PULS
  3. Техническое примечание: Повторяющиеся пиковые и пусковые токи
  4. Проблемы, связанные с пусковым током, вызванные лампами с электронными драйверами, и их устранение
  5. Моторола AN1542
  6. Резисторы импульсной нагрузки
  7. — Vishay


Основной индекс Указатель статей
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, помимо прочего, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2017 г. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, будь то электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены в соответствии с Международные законы об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки при создании проекта. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Журнал изменений: Страница опубликована и авторские права © Декабрь 2017 г.


Схема плавного пуска для усилителей мощности

Схема плавного пуска для усилителей мощности
 Эллиот Саунд Продактс Проект 39 

© Декабрь 1999 г., Род Эллиотт (ESP)
Обновлено в октябре 2020 г.


Обратите внимание:   Печатные платы доступны для последней версии этого проекта.Нажмите на изображение печатной платы, чтобы узнать подробности.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Эта схема требует опыта работы с электропроводкой. Не пытайтесь строить если не опытный и способный. Неправильная проводка может привести к смерти или серьезной травме.

Обновления … Платы

доступны для несколько модифицированной версии проекта плавного пуска, также известного как ограничитель пускового тока. Вместо переключателя MOSFET в версии для печатной платы используется дешевый операционный усилитель, а также обеспечивается переключение питания и плавного пуска.Полная информация доступна при покупке печатной платы, но схема и краткое описание показаны ниже. Чуть ниже на этой странице также есть фотография платы.

Время задержки для всех показанных цепей было изменено. Оптимальное значение составляет около 100 мс, что достаточно для 5 полных циклов при 50 Гц или 6 циклов при 60 Гц. Также вполне нормально запускать трансформатор примерно до 200-500% от тока полной нагрузки при запуске, и формулы были пересмотрены до 200%. Без плавного пуска пусковой ток может быть настолько высоким, что ограничивается только сопротивлением проводки — более 50 А не является чем-то необычным для трансформаторов среднего размера на 230 В.

Возможно, потребуется изменить основной времязадающий резистор (R1), чтобы получить требуемую задержку. Полевые МОП-транзисторы имеют широкий разброс порогового напряжения затвора, и синхронизация должна быть скорректирована в соответствии с МОП-транзистором, имеющимся в вашей схеме (при условии, что вы хотите использовать одну из схем, показанных ниже).

Стоит отметить, что существует много опубликованных схем плавного пуска (и несколько человек скопировали текст из введения ниже), и немало доступных из Китая (и других стран) схем, в которых используется «автономный» бестрансформаторный источник питания. .Кажется, что они имеют по крайней мере некоторые из описанных здесь преимуществ (особенно для версии для печатной платы), но почти все они имеют некоторые серьезные оговорки. Прежде всего, это то, что при отключении питания часто нечему разряжать крышку накопителя. Кратковременное прерывание сетевого питания (или даже прерывание на минуту или более) оставляет цепь готовой к немедленному включению реле при восстановлении питания.

Это означает, что после короткого перерыва нет плавного пуска !   Конструкция печатной платы версии P39, в частности, была разработана для обеспечения очень быстрого сброса таймера (менее 150 мс), что необходимо для обеспечения плавного пуска при каждом включении оборудования, даже при относительно быстром включении-выключении (это может происходить не постоянно, но время от времени).В то время как трансформатор понесет наказание, предохранитель не может, что может привести к «неприятным» отказам предохранителей или даже к выходу из строя мостовых выпрямителей.

Конечно, можно включить дополнительную схему, необходимую для полного автономного бестрансформаторного плавного пуска, но это не так просто, как схемы, представленные в сети. Создать простую схему задержки очень просто, но требуется больше усилий, чтобы обеспечить постоянную задержку и своевременный сброс. Большинство из тех, что я видел, вообще не имеют возможности сброса.Тот, который доступен из Китая, имеет такую ​​большую задержку, что это даже опасно. У некоторых также есть монтажные отверстия с недостаточным зазором между сетью и крепежными винтами, что потенциально смертельно, если не используются нейлоновые крепления.

Многие альтернативы (в других местах) основаны на медленном повышении напряжения на конденсаторе основного фильтра для непосредственного включения реле. Это неудовлетворительное решение (IMO), потому что контакты реле будут замыкаться медленнее, чем обычно, из-за медленного роста напряжения.Реле должно переключаться быстро, чтобы обеспечить надлежащее замыкание контактов при каждом срабатывании цепи. Требование «мгновенного» действия для работы реле и необходимость быстрого сброса противоречат друг другу, если не используется более сложная схема. Время сброса должно быть близким к мгновенному, но до 0,5 секунды, вероятно, будет приемлемым при обычном использовании.

Предупреждение о безопасности:  Если в вашем усилителе или другом оборудовании используется входной сетевой фильтр или к входу сети подключен конденсатор X-класса, очень важно, чтобы они были подключены после цепи плавного пуска.Если подключить перед ним, конденсатор может остаться заряженным, и он может вызвать неприятный «укус», если вы прикоснетесь к нему. контакты сетевого шнура. Реле полностью отключают сеть, поэтому конденсаторы (как отдельные элементы, так и часть сетевого фильтра) не имеют пути разряда при замыкании контактов. открытым. При подключении конденсатора или сетевого фильтра после плавного пуска конденсаторы будут разряжаться первичной обмоткой трансформатора. Этого не может произойти, если колпачки/сеть фильтр подключается непосредственно к сетевому входу, и требуются отдельные разрядные резисторы.

Термисторы – Важно!

Использование термисторов вместо резисторов является распространенным вопросом, и хотя есть много предостережений, они, как правило, работают хорошо. К сожалению, новичку (и не очень новичку) может быть очень сложно определить правильное значение и размер, и производители мало чем помогают. Формат спецификации одного производителя редко совпадает с форматом другого, а прямые сравнения редко бывают простыми. Некоторые указывают максимальный ток, другие — номинал в джоулях, а некоторые не включают почти ничего, кроме номинального сопротивления при 25°C и размеров, что вряд ли полезно.

Многим нравится идея использования термисторов NTC (отрицательный температурный коэффициент) для ограничения пускового тока, при этом общее утверждение состоит в том, что не требуется никаких дополнительных схем. Одним словом, НЕ . Это может быть спорным, потому что они используются многими крупными производителями, так что должно быть все в порядке — или так может показаться. При использовании в коммутируемой системе, как описано здесь, они достаточно безопасны, но я лично видел (да, своими собственными глазами), как термисторы NTC сильно взрываются в случае неисправности.Резисторы тоже могут выйти из строя, но неисправность (обычно) сдерживается — конечно, бывают исключения. Как правило, термисторы с отрицательным температурным коэффициентом рассчитаны на очень высокий пиковый ток, но, как отмечалось ранее, вы увидите много разных способов описания одного и того же, практически не имеющих ничего общего между производителями.

Если реле не сработает из-за того, что вы не послушались меня и использовали питание усилителя, термистор (теоретически) станет иметь низкое сопротивление из-за протекания тока, и предохранитель перегорит.Однако, если ток слишком велик из-за серьезной неисправности, термистор может взорваться до того, как сработает предохранитель. Я не уверен, почему некоторые люди настаивают на том, что термистор как-то «лучше», чем резисторы — это не так, а в некоторых случаях может быть даже менее надежным решением. Как отмечено ниже, номинал резистора (или термистора) около 50 Ом (230 В) или 25 Ом (120 В) является довольно хорошим общим компромиссом и отлично работает с трансформаторами мощностью примерно до 500 ВА. Сопротивление должно быть уменьшено для трансформаторов большей мощности.

Если используется термистор, его размер должен быть соответствующим. Хотя некоторые небольшие термисторы могут показаться вполне удовлетворительными, они часто не способны выдерживать максимальный пиковый ток. Я предлагаю вам прочитать статью о схемах защиты от бросков напряжения для получения дополнительной информации. Термистор подходящего номинала можно использовать в любой версии этого проекта (включая блок на основе печатной платы, показанный на рис. 6).

Ни при каких обстоятельствах я никогда не буду предлагать термисторы без шунтирующего реле для усилителей мощности, потому что их резервный ток или ток низкой мощности, как правило, недостаточен, чтобы нагреть термистор достаточно, чтобы уменьшить сопротивление до разумного значения.Таким образом, вы получите модуляцию напряжения питания, при этом термистор будет постоянно циклически изменять температуру. Обычно это приводит к сокращению срока службы термистора, поскольку термоциклирование является эквивалентом ускоренного режима испытаний на срок службы (по сути, это одно из испытаний, которое проводится в лаборатории производителя, чтобы выяснить, как долго они прослужат).

Если имеется достаточный непрерывный ток (например, усилитель класса A), температура поверхности любого полностью функционирующего термистора обычно значительно превышает 100°C, поэтому я считаю обязательным шунтирование для предотвращения чрезмерного нежелательного нагрева.Байпасная схема также означает, что термистор готов защищать от пускового тока сразу после отключения питания. Без байпаса вам, возможно, придется подождать 90 секунд или более, прежде чем он остынет.


Фотография платы плавного пуска с использованием термисторов

Фотография выше служит двум целям. На нем показана готовая плата P39 и включены подходящие термисторы, показывающие, как они крепятся к печатной плате, для которой требуется дополнительное отверстие для последовательного подключения термисторов — его легко просверлить конструктор.Есть два термистора по 10 Ом, соединенных последовательно, что дает в сумме 20 Ом. Реле шунтирует термисторы примерно через 100 мс при подаче питания, что снижает пусковой ток в наихудшем случае примерно до 10 А при входном напряжении 230 В. Общее сопротивление включает первичное сопротивление трансформатора (при расчете принято 3 Ом).


Введение

Когда ваш монструозный (или не очень) усилитель мощности включен, начальный ток, потребляемый от сети, во много раз больше, чем даже при полной мощности.На это есть две основные причины, а именно…

  • Трансформаторы потребляют очень большой ток при включении, пока магнитный поток не стабилизируется. (Эффект наихудший, когда мощность применяется, когда напряжение переменного тока проходит через ноль, и минимизируется, если мощность подается на пике формы сигнала переменного тока. Это именно противоположно тому, что вы могли бы ожидать.)
  • При включении питания конденсаторы фильтра полностью разряжаются и действуют как короткое замыкание на короткий (но, возможно, разрушительный) период

Эти явления хорошо известны производителям усилителей очень большой мощности, используемых в PA и промышленных приложениях, но схемы «мягкого пуска» обычно не используются в бытовом оборудовании.Любой, у кого есть усилитель большой мощности, особенно тот, в котором используется тороидальный трансформатор, заметит мгновенное затемнение света при включении усилителя. Потребляемый ток настолько высок, что это влияет на другое оборудование.

Этот высокий пусковой ток (как известно) создает нагрузку на многие компоненты вашего усилителя, особенно …

  • Предохранители — они должны быть инерционными, иначе перегорание предохранителя будет обычным явлением
  • Трансформатор — мощный ток оказывает механическое и электрическое воздействие на обмотки.Нередко можно услышать уменьшающееся механическое гудение, когда шасси и трансформатор реагировать на магнитное напряжение
  • Мостовой выпрямитель — он должен выдерживать начальный ток, намного превышающий нормальный, потому что он вынужден заряжать пустые конденсаторы фильтра — это выглядит как короткое замыкание до тех пор, пока достигнуто приличное напряжение
  • Конденсаторы — пусковой ток во много раз превышает номинальный пульсирующий ток конденсаторов и создает нагрузку на внутренние электрические соединения

Неудивительно, что значительное количество отказов усилителя (особенно связанных с блоком питания) происходит при включении питания (если только оператор не делает глупостей).Это точно такая же проблема, из-за которой ваши (лампы накаливания) лампы «дуют» дома, когда вы включаете выключатель. Вы редко видите, как перегорает лампочка, пока вы спокойно сидите и читаете, это почти всегда происходит в момент подачи питания. Точно так же и с усилителями мощности.

Представленная здесь схема предназначена для ограничения пускового тока до безопасного значения, которое я выбрал равным 200% от полной нагрузочной способности силового трансформатора. Имейте в виду, что с этой конструкцией (как и со всеми подобными схемами) связаны важные проблемы безопасности — пренебрегайте ими на свой страх и риск.До 500% полной мощности вполне нормально, и решение о том, какое значение использовать, остается за вами. У производителя трансформатора могут быть определенные рекомендации.

ПРИМЕЧАНИЕ: Не пытайтесь выполнить этот проект, если вы не хотите экспериментировать — работа реле должна быть на 100 % надежной, ваша электропроводка должна быть отличный стандарт, и некоторые металлоконструкции могут быть необходимы. В этой схеме (как и в любой другой схеме, предназначенной для той же цели) нет ничего тривиального, несмотря на ее кажущуюся простоту.

Характеристики трансформатора

Может быть полезно знать основы вашего трансформатора, особенно сопротивление обмотки. Исходя из этого, вы можете вычислить пусковой ток для наихудшего случая. Эта таблица показана в « Трансформерах, часть 2» и здесь сокращена. Трансформаторы с сопротивлением обмотки более 10 Ом (типы 230 В) не нуждаются в схеме плавного пуска. Хотя пиковый ток может достигать около 30 А, это вполне соответствует возможностям плавкого предохранителя с медленным срабатыванием и обычно никогда не вызывает проблем.Конечно, если вы, , хотите, чтобы использовала плавный пуск на меньших трансформаторах, нет никаких причин не делать этого, кроме дополнительных затрат.

1,9004 2,2504
VA Reg% R P ω — 230V R P ω — 120V Диаметр Высота кг)
160 9 10 — 13 2.9 — 3,4 105 42 1,50
225 8 6,9 — 8,1 1,9 — 2,2 112 47
300 7 4,6 — 5,4 1,3 — 1,5 115 58
500 6 2,4 — 2,8 0,65 — 0,77 136 60 3,50005
625 5 1.6 — 1,9 0,44 — 0,52 142 68 4,30
800 5 1,3 — 1,5 0,35 — 0,41 162 60 5,10005
1000 5 5 1.0 — 1.2 0,28 — 0,33 0,28 — 0,33 165 70 70 6.50
Таблица 1 — Типичные Технические характеристики Тороидального трансформатора

Максимальный пусковой ток примерно равен напряжению сети, деленному на сопротивление обмотки.Более подробная информация об этом (включая снимки осциллографа) содержится в статье Inrush Current. Он также включает в себя формы сигналов с выпрямителем, за которым следует большая емкость и нагрузка, и поможет вам понять необходимость схем защиты с большими трансформаторами.


Описание

Хотя схема плавного пуска может быть добавлена ​​к трансформатору любого размера, сопротивление обмотки трансформатора 300 ВА и меньше обычно достаточно для предотвращения больших скачков тока.Использование схемы плавного пуска настоятельно рекомендуется для трансформаторов мощностью 500 ВА и выше.

Мгновенный ток в наихудшем случае ограничивается только сопротивлением первичной обмотки трансформатора и эффективным сопротивлением входной сети (обычно менее 1 Ом). Для трансформатора 500 ВА при 230 В это будет порядка 2,5–3 Ом, поэтому ток в худшем случае может легко превысить 70 ампер. Даже медленно перегорающий предохранитель подвергается такому скачку тока, и поэтому я так непреклонен в том, что плавный пуск — действительно хорошая идея.

Например, трансформатор на 500 ВА довольно типичен для многих бытовых систем большой мощности. Предполагая идеальную нагрузку (которой не является выпрямитель, но это другая история), ток, потребляемый от сети при полной мощности, составляет …

I = ВА / В (1) Где ВА — номинальная мощность трансформатора в ВА, а В — используемое сетевое напряжение

Поскольку я живу в стране с электроснабжением 230 В, я буду использовать это для своих расчетов, но это легко сделать любому. Используя уравнение 1, мы получим следующий номинальный ток полной мощности от сети (без учета сопротивления обмотки трансформатора)…

I = 500 / 230 = 2,2 А (достаточно близко)

При максимальном токе 200 % это 4,4 А переменного тока. Эффективное сопротивление легко вычислить по закону Ома…

R = V / I    (2)
R = 230 / 4,4 = 52 Ом (достаточно близко)

Не совсем стандартное значение, но 3 резистора по 150 Ом 5 ​​Вт, соединенные параллельно, вполне подойдут, давая общее сопротивление 50 Ом. Можно использовать один резистор на 47 Ом или 56 Ом, но номинальная мощность более 900 Вт (мгновенная) немного обескураживает.Нам не нужно ничего подобного для нормального использования, но имейте в виду, что это будет рассеяние при определенных условиях неисправности.

Для определения номинальной мощности балластного резистора, составляющей 200% номинальной мощности трансформатора при полной мощности…

P = V² / R (3)

Для этого сопротивления это, казалось бы, указывает на то, что необходим резистор на 930 Вт (исходя из расчетных 50 Ом), действительно большой и дорогой компонент.

В действительности нам это не нужно, так как резистор будет включен в цепь в течение короткого периода времени — обычно около 100-150 мс, и ожидается, что усилитель не будет (надеюсь) обеспечивать значительную выходную мощность, пока не стабилизируется.Абсолютный максимальный ток будет течь только в течение 1 полупериода, после чего быстро уменьшается.

Единственное, о чем нам нужно позаботиться, это убедиться, что балластный резистор способен выдерживать пусковой ток. Во время испытаний мне удалось разделить керамический резистор пополам, потому что он не выдерживал ток — этот эффект иногда называют «чернобылем» после ядерной катастрофы в СССР несколько лет назад, и его лучше избегать.

В больших профессиональных усилителях мощности обычно используется резистор мощностью 50 Вт, обычно это резисторы с алюминиевым корпусом, установленные на шасси, но они дороги и недоступны для большинства конструкторов.В приведенном выше примере 3 керамических резистора по 5 Вт, включенных параллельно (каждый резистор имеет сопротивление от 150 до 180 Ом), дадут нам то, что мы хотим, и это сравнительно дешево.

Для США (и читателей в других странах с напряжением 120 В) оптимальное сопротивление составляет 12 Ом, поэтому 3 резистора по 33 Ом мощностью 5 Вт должны работать нормально (это дает 11 Ом — достаточно близко для этого типа схемы).

Утверждается, что обычно сопротивление должно быть в пределах от 10 до 50 Ом, и что более высокие значения не должны использоваться.Я оставлю это решение читателю, так как есть (IMO) веские аргументы в пользу обеих идей. Как всегда, это компромиссная ситуация, и разные ситуации требуют разных подходов.

Резистор на 10 Ом — это абсолютный минимум, который я бы использовал, и резистор нужно выбирать с осторожностью. Импульсный ток, вероятно, разрушит меньшие резисторы, особенно при напряжении питания 230 В. Хотя верно то, что по мере уменьшения сопротивления провод сопротивления становится толще и более устойчив к перегрузке, мгновенный ток в худшем случае при 10 Ом составляет 23 А при 230 В.Это мгновенное рассеивание 5290 Вт (без учета других сопротивлений в цепи), и потребуется чрезвычайно прочный резистор, чтобы выдержать это даже в течение коротких периодов времени. При работе на 120 В пиковый ток будет «всего» 12 А, что снижает пиковое рассеивание до 1440 Вт.

В действительности пиковый ток в наихудшем случае никогда не будет достигнут, поскольку необходимо учитывать сопротивление обмотки трансформатора и импеданс сети. Исходя из этого, разумный компромиссный ограничительный резистор (и значения, которые я использую) будет порядка 50 Ом для 230 В (3 x 150 Ом/5 Вт) или 11 Ом (3 x 33 Ом/5 Вт) для работы 120 В. .Резисторы соединены параллельно. Вы можете решить использовать эти значения, а не вычислять значение из приведенных выше уравнений, и будет обнаружено, что это будет работать очень хорошо почти во всех случаях, но все же позволит предохранителю перегореть в случае неисправности. Эти значения подходят для трансформаторов мощностью до 500 ВА.

Это отличается от использования более высоких значений, когда предохранитель (по всей вероятности) не сработает, пока реле не замкнется. Хотя период времени короткий, резисторы очень быстро нагреваются.Термисторы могут быть полезны, потому что по мере того, как они нагреваются, их сопротивление падает, и, если они имеют соответствующие номиналы, они просто упадут до достаточно низкого сопротивления, чтобы вызвать перегорание предохранителя.

Еще одна веская причина для использования более низкого значения заключается в том, что некоторые усилители имеют поведение при включении, которое может привести к потреблению относительно большого тока в течение короткого периода времени. Эти усилители могут не достигать стабильной рабочей точки при последовательном соединении с высоким сопротивлением и, следовательно, могут вызывать протекание сильного тока динамика до тех пор, пока не будет подано полное напряжение.Это потенциально катастрофическая ситуация, и ее следует избегать любой ценой. Если ваш усилитель демонстрирует такое поведение, то необходимо использовать ограничительные резисторы нижнего номинала .

Если неполадки в электросети являются «особенностью» вашего дома, то я бы посоветовал вам настроить систему, в которой усилитель отключается, если сеть выходит из строя более чем на несколько циклов за раз. Подача переменного тока на тороидальный трансформатор должна «пропадать» только на несколько циклов, чтобы вызвать значительный пусковой ток, поэтому необходимо соблюдать осторожность.

Если используется термистор, я предлагаю надежную версию, рассчитанную на сравнительно высокий максимальный ток. Устройства диаметром 20 мм обычно рассчитаны на гораздо более высокие токи, чем вам, вероятно, потребуется, поэтому они будут подвергаться минимальному термическому циклированию. Хорошее круглое значение — 10 Ом при 25°C — это означает более высокие пиковые токи, чем я предложил выше, но вы всегда можете использовать два последовательно — особенно для работы на 230 В.


Байпасная цепь

Многие крупные профессиональные усилители используют TRIAC (двусторонний кремниевый управляемый выпрямитель), но я использую реле по ряду очень веских причин…

  • Реле практически не поддаются разрушению
  • Их легко достать практически где угодно
  • Обеспечена полезная изоляция, поэтому схема управления не находится под потенциалом сети
  • ВЧ-помехи или гармоники частоты сети не генерируются. Это низкий уровень, но их удаление из цепей TRIAC может быть очень проблематичным
  • .
  • Радиатор не требуется, что устраняет потенциальную угрозу безопасности в случае пробоя изоляции между TRIAC и радиатором

Они также вызовут свои проблемы, но они рассматриваются в этом проекте.Хуже всего обеспечить подходящее напряжение катушки, что позволяет использовать общедоступные устройства в усилителях мощности всех размеров и напряжений питания.


Рис. 1. Резисторы плавного пуска и контакты реле

На рис. 1 показано, как резисторы соединены последовательно с источником питания трансформатора, при этом контакты реле замыкают резисторы накоротко при срабатывании реле. Вся эта схема находится под сетевым напряжением, и к ней следует относиться с большим уважением.

«A» представляет собой активный (под напряжением или горячим) провод от сетевого выключателя, а «SA» — это «мягкий» активный провод, который подключается к основному силовому трансформатору.Не отсоединяйте и не шунтируйте существующую проводку, просто подключите блок резисторов последовательно к существующему трансформатору.

Не пытайтесь прокладывать какие-либо провода, если сетевой шнур не отсоединен, и все соединения должны быть выполнены так, чтобы ни при каких обстоятельствах не был возможен случайный контакт с пальцем или корпусом. Резисторы можно монтировать с помощью алюминиевого кронштейна, закрывающего соединения для предотвращения контакта. Все провода должны находиться на безопасном расстоянии от шасси и кожуха — там, где это кажется невозможным, используйте изоляцию, чтобы предотвратить любую возможность контакта.Примечания по строительству показаны далее в этом проекте. Аспект безопасности этого проекта невозможно переоценить!

Контакты реле должны быть рассчитаны на полное напряжение сети и, по крайней мере, на полный ток мощности усилителя. Настоятельно рекомендуется использовать реле с номиналом контактов не менее 10 А.

ПОДСКАЗКА:  Вы также можете добавить второе реле для отключения звука на входе до подачи полной мощности. Я оставлю это вам, чтобы внести необходимые коррективы.Вам придется добавить ток для двух реле вместе или использовать отдельные источники питания, если используется существующее напряжение внутреннего источника питания.


Цепи управления

Если бы питание 12 В было доступно во всех усилителях мощности, это было бы очень просто, но, к сожалению, так бывает редко. Большинство усилителей будут иметь источники питания постоянного тока в диапазоне от +/-25 В до примерно +/-70 В, и любая попытка получить реле для этих напряжений в большинстве случаев обречена на неудачу.

Можно добавить дополнительный источник питания, но это означает добавление второго трансформатора, что в некоторых случаях может быть совершенно невозможно из-за нехватки места. Это по-прежнему жизнеспособный вариант (и самый безопасный), и схема управления, использующая этот подход, показана на рис. 2. Это проще всего реализовать, но некоторые могут счесть дополнительные затраты на второй трансформатор неоправданными. . ИМО это не проблема, и это, безусловно, предпочтительный вариант. Это практически обязательно для усилителей класса А (см. Усилители класса А).


Рис. 2. Цепь управления вспомогательным трансформатором

В нем используется простой мостовой выпрямитель и небольшой, но адекватный конденсатор. Схема управления использует легкодоступные и недорогие компоненты и может быть легко построена на Veroboard или аналогичном. Все диоды могут быть 1N4004 или эквивалентными. Используйте трансформатор со вторичной обмоткой переменного тока 9 В, который обеспечит достаточно близкое к 12 Вольт для этой схемы. Регулирование не требуется, а контроллер представляет собой простой таймер, активирующий реле примерно через 100 мс.Я выбрал полевой МОП-транзистор для переключателя, так как он имеет определенное напряжение включения и практически не требует тока затвора. При показанных значениях компонентов реле сработает примерно через 100 миллисекунд. Его можно увеличить (или уменьшить), увеличив (уменьшив) значение R1 (27k). Трансформатор должен быть только небольшим, так как ток менее 100 мА.

Примечание. Внимание:   Значение, показанное для R1 (27k), может потребоваться изменить, чтобы получить требуемую временную задержку около 100 мс.Требуемое фактическое значение зависит от порог переключения для MOSFET и значение C2, которое является электролитическим конденсатором, и они имеют широкий допуск. В общем, ожидайте, что значение будет где-то между 27k и 56k, но в некоторых (редких) случаях вам может понадобиться больше или меньше указанного диапазона.

Полевой МОП-транзистор (Q2 — 2N7000) имеет пороговое напряжение затвора, которое находится в диапазоне от 0,8 В до 3 В, при этом 2,1 В является «типичным» значением. В результате вам нужно будет отрегулировать значение R1, чтобы получить правильную задержку.Если хотите, вы можете использовать триммер на 100 000 — это должно покрыть большинство возможных случаев. Если порог равен 0,8 В (я не видел такого низкого), таймер будет работать только около 30 мс, поэтому R1 нужно будет увеличить примерно до 82 кОм. На верхнем уровне (3 В) R1 необходимо уменьшить примерно до 22 кОм для задержки 100 мс. Обратите внимание, что версия для печатной платы использует компаратор на операционных усилителях, поэтому время очень предсказуемо.

Q1 используется для обеспечения быстрой подачи питания на реле. Когда на реле появляется напряжение 0,65 В, Q1 включается и мгновенно завершает зарядку C2.Без «мгновенного действия» схема будет вялой и не подходит для некоторых других вариантов, приведенных ниже. Не стесняйтесь использовать 2N7000 или аналогичный МОП-транзистор малой мощности, если вы можете легко их получить. В них используется корпус TO92, поэтому они имеют такой же размер, как и малосигнальный транзистор. Их напряжение ограничено 60 В, поэтому положительное напряжение питания не должно превышать это значение.

ПРИМЕЧАНИЕ.  C1 должен быть рассчитан на минимальное напряжение 50 В, чтобы гарантировать, что номинальный пульсирующий ток достаточен для предотвращения нагрева конденсатора.Имейте в виду, что если крышка станет теплой (или горячей), ее надежность и долговечность будут поставлены под угрозу.

Можно сделать срабатывание реле намного быстрее, но за счет усложнения схемы. Простая логическая система могла бы гарантировать, что схема будет сброшена при отключении одного цикла переменного тока, но это было бы слишком быстро для нормального использования и совершенно не нужно. C1 (отмеченный *) должен быть выбран в зависимости от реле. Если значение слишком мало, реле будет дребезжать или, по крайней мере, гудеть, а также, вероятно, перегреваться из-за вихревых токов в сплошном сердечнике, используемом в реле постоянного тока.Конденсатор следует выбирать на основе значения, которое делает реле тихим, но при этом срабатывает достаточно быстро, чтобы предотвратить высокий пусковой ток в случае кратковременного прерывания сетевого питания. Показанное значение (470 мкФ) обычно подходит для большинства приложений.

Возможно, вы захотите использовать сетевой выключатель с дополнительным набором контактов, чтобы второй набор замыкал источник питания 12 В при отключении питания. Убедитесь, что переключатель имеет соответствующие номиналы, и обязательно пометьте и изолируйте все соединения.Это на самом деле не обязательно, и для проекта DIY я должен сказать, что это не рекомендуется из-за риска. Смешивание сетевого и низкого напряжения на одном выключателе очень опасно.


Если по какой-либо причине использовать трансформатор невозможно, можно использовать схему на рис. 3. Он использует резистор для снижения напряжения питания реле и имеет простой стабилизатор на стабилитроне для питания схемы управления. Метод определения номиналов резисторов и мощности для Rx и Ry показан ниже.


Рис. 3. Цепь управления с использованием существующего источника питания

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: В случае неисправности усилителя при включении питания предохранитель может не сгореть сразу при установленной цепи, так как может не хватить питания для срабатывания реле. Ток ограничен 200% от нормальной полной мощности, поэтому предохранитель может быть безопасным достаточно долго, чтобы разрушить резистор(ы)! Балластные резисторы очень быстро перегреются, а если повезет, то и выйдут из строя. Если вам не нравится эта идея — Используйте Вспомогательный Трансформатор .

Я настоятельно рекомендую использовать вспомогательный трансформатор — это НАМНОГО безопаснее!

Первый расчет основан на напряжении питания и определяет ток, доступный для стабилитрона. Это должно быть около 20 мА (это не слишком критично). Поскольку стабилитрон на 12 В, используйте следующую формулу, чтобы получить значение для Rx …

R = (Vcc — 12) / I    (4) Где Vcc — напряжение основной положительной шины питания, I — ток

Пример.Vcc (шина питания + ve) составляет 50 В, поэтому …

R = (50 — 12) / 0,02 = 1900 Ом (1,8к вполне приемлемо)

Мощность теперь можно определить следующим образом…

P = (Vcc — 12)² / R (5)
P = (50 — 12)² / 1800 = 38² / 1800 = 0,8 Вт

Резистор 2 Вт (или два резистора 3k6 1 Вт, соединенных параллельно) указывается для обеспечения запаса прочности. Там, где это возможно, я всегда рекомендую, чтобы резистор рассеивал как минимум вдвое больше ожидаемой мощности, чтобы обеспечить долгий срок службы и более низкую температуру.Для получения стандартных значений может потребоваться выбрать другие номиналы резисторов — не все расчеты будут такими точными. Помните, что значение 20 мА является приблизительным, а значение от 15 до 25 мА вполне приемлемо.

Ограничительный резистор катушки реле (Ry) рассчитывается аналогичным образом, но сначала необходимо знать сопротивление катушки реле. Это можно узнать из спецификаций или измерить мультиметром. У меня есть информация о подходящем реле с катушкой постоянного тока 12 В и заявленным сопротивлением 285 Ом.Таким образом, ток катушки равен …

I = Vc / Rc (6) Где Vc — напряжение катушки, а Rc — сопротивление катушки
I = 12/285 = 0,042 А (42 мА)

При том же источнике питания, что и раньше, формула 4 используется для определения «расширительного» сопротивления …

R = (50 — 12) / 0,042 = 904 Ом. 1 кОм здесь будет нормально (менее 10% вариации)

Мощность определяется по уравнению 5, как и раньше …

P = (50 — 12)² / 1000 = 38² / 1000 = 1444 / 1000 = 1.4 Вт

Если вычислить ток катушки с установленным резистором, то окажется, что он равен 39 мА — это отклонение составляет около 7 %, что находится в пределах допусков реле. Указан резистор на 5 Вт, так как он имеет более чем щедрый запас прочности. Эти резисторы будут намного дешевле трансформатора и займут меньше места. Потери мощности невелики и, вероятно, меньше, чем потери в трансформаторе из-за внутренних потерь (маленькие трансформаторы не очень эффективны).

С реле часто полезно использовать схему энергосбережения, в которой начальный импульс высокого тока используется для включения реле, а затем используется меньший ток удержания, чтобы поддерживать его в напряжении. Это очень распространено в релейных схемах и может обеспечить экономию около 50%. Базовая схема показана на рис. 4 с некоторыми типичными значениями для реле, упомянутыми в тексте. Я основывал свои предположения на имеющемся у меня реле — эту часть я тщательно протестировал, так как очень сложно производить расчеты на основе такого электромеханического устройства, как реле — слишком много переменных.Если вы хотите использовать этот метод, то я предлагаю вам немного поэкспериментировать. Как правило, ток удержания реле составляет от 20% до 50% от тока срабатывания, как правило, в нижней части шкалы.


Рис. 4. Цепь реле энергосбережения («эффективности»)

Приведенные значения являются расчетными для реле 12 В, 285 Ом. Ваши значения могут отличаться! Не возитесь с этим методом, если вы не уверены в том, что делаете. Отказ реле приведет к перегреву балластных резисторов, что может привести к катастрофическим последствиям (см. ниже).Этот метод также можно использовать с усилителями класса А, так как можно убедиться, что реле срабатывает даже при более низком напряжении, пока балластные резисторы включены в цепь. (Я настоятельно рекомендую использовать отдельную цепь питания для класса A, см. раздел «Усилители класса A» ниже.)

Обратите внимание, что энергосбережение заметно по всем направлениям. Резистор питания реле теперь будет рассеивать 0,8 Вт вместо 1,4 Вт, а вспомогательный ограничительный резистор может быть типа 0,5 Вт — мгновенное рассеивание составляет всего 0.7 Вт, и то очень недолго. Резистор питания теперь 2k2 вместо 1k, но дополнительный конденсатор и резистор — это цена, которую вы платите. Конденсатор можно использовать и в схеме, показанной на рис. 3, и он будет вызывать большой ток при включении. Это не сэкономит энергию, но наверняка обеспечит надежное срабатывание реле.


Несколько результатов теста

Реле, которое я предлагаю, имеет катушку 270 Ом, поэтому ток реле составляет 44 мА для каждого реле. Ниже приведены основные технические характеристики…

  • Номинальный ток — 44 мА
  • Втягивающий ток — 33 мА
  • Ток отключения — 8 мА

Большинство (все?) реле будут прекрасно держаться при 1/2 номинального тока, и я бы предположил, что это минимальное значение, которое следует использовать для обеспечения надежности. Если вам не хочется включать его, резистор, включенный последовательно с электро, можно не включать. Конечно, это будет импульсом реле 12 В с 50 В, но ему все равно. Лично я предлагаю использовать серийный ограничитель, рассчитанный на обеспечение мгновенного тока 150% от номинального значения реле — это защитит колпачок от чрезмерного тока.Для устройства на 12 В (как указано выше) это будет означать максимальный ток 60 мА и ток удержания 20 мА.

Из-за огромного количества переменных я оставлю это на ваше усмотрение. Пожалуйста, не просите меня рассчитать значения для вас, потому что я этого не сделаю. Ответственность за определение пригодности этого (или любого другого) проекта для их индивидуальных потребностей лежит полностью на читателе. Если есть сомнения, используйте метод вспомогательного трансформатора.


Примечания по конструкции

Как описано выше, электрическая безопасность имеет первостепенное значение для такой цепи.На Рисунке 5 показан предлагаемый метод монтажа входных балластных резисторов, который обеспечивает минимальное расстояние утечки 5 мм и зазор при установке резисторов, а также обеспечивает хороший тепловой контакт с корпусом и защиту от пальцев или других предметов, вступающих в контакт с сеть.


Рис. 5. Рекомендуемый монтаж резистора

Это расположение может быть немного чрезмерным, но не стесняйтесь использовать его, если хотите. Алюминиевый кронштейн надежно фиксирует резисторы, а пластины сверху и снизу (которые должны быть на 5 мм короче корпусов резисторов) сохраняют зазоры.Крайне важно, чтобы резисторы не двигались в кронштейне, а хорошая промазка радиаторного компаунда обеспечит теплопроводность.

В качестве альтернативы можно приобрести один из резисторов в алюминиевом корпусе с болтовым креплением. Это, очевидно, намного проще, чем создание скобки. Если вам интересно, почему все эти проблемы с резисторами, которые будут включены в цепь в течение 100 миллисекунд, причина в безопасности. Крышка будет держать пальцы подальше и остановит перемещение резисторов. Это также обеспечивает меру безопасности, если реле не срабатывает, поскольку рассеяние будет очень высоким.Поскольку резисторы сильно нагреваются, просто обернуть их в термоусадочную трубку не получится, потому что она расплавится. Идея состоит в том, чтобы предотвратить чрезмерные внешние температуры до тех пор, пока резисторы (надеюсь) не выйдут из строя и не разомкнут цепь. Метод, использованный с печатной платой P39, снова проще — 3 резистора по 5 Вт установлены на вспомогательной печатной плате. Я еще не видел и не слышал об отказе резистора.

Проводка реле не критична, но убедитесь, что расстояние между контактами сети и любой другой частью схемы составляет не менее 5 мм.Для всей силовой проводки должен использоваться сетевой кабель, а любое открытое соединение должно быть защищено термоусадочной трубкой или чем-то подобным. Обеспечьте как можно большее расстояние между сетевой проводкой и проводкой низкого напряжения или сигнальной проводкой.

Особенно важны соединения с балластными резисторами. Поскольку они могут сильно нагреться, если реле не сработает, необходимо позаботиться о том, чтобы провод не отсоединился, если припой расплавится, и чтобы припоя было достаточно, чтобы скрепить все вместе, и не более того.Падение припоя может привести к короткому замыканию на шасси, подвергая вас или других пользователей большому риску поражения электрическим током. Альтернативой является использование резьбового соединителя, который должен выдерживать высокие температуры без плавления корпуса.

Не используйте термоусадочные трубки в качестве изоляции для ввода питания к балластным резисторам. Трубка из стекловолокна или силиконовой резины доступна у поставщиков электрооборудования и предназначена для работы при высоких температурах.


Усилители класса А
ПРИМЕЧАНИЕ: Я настоятельно рекомендую использовать метод вспомогательного трансформатора с усилителем класса A, так как это устранит любую возможность неисправности реле из-за напряжения питания недостаточно высоки из-за балластных резисторов в цепи.

В связи с тем, что усилитель класса А все время работает на полной мощности, при использовании существующего источника питания вы не должны опускаться ниже рекомендуемого предела пускового тока 200%. В некоторых случаях будет обнаружено, что даже в этом случае напряжения недостаточно для срабатывания реле с входными балластными резисторами в цепи.

Если обнаружится, что это так, вы не можете использовать этот метод, или вам придется довольствоваться пусковым током, возможно, в 3-5 раз превышающим нормальную номинальную мощность. Это все еще значительно меньше, чем в других случаях, и поможет продлить срок службы компонентов источника питания, но менее удовлетворительно.Расчеты производятся так же, как описано выше, но необходимы некоторые испытания, чтобы убедиться, что реле каждый раз надежно работает. См. примечание выше.


Особое предупреждение

Если вы пропустили это в первый раз: В случае неисправности усилителя при включении предохранитель может не сгореть (или, по крайней мере, может не сгореть достаточно быстро, чтобы предотвратить повреждение) с этой установленной схемой, так как может быть нет питания для работы реле. Если вам не нравится эта идея — ИСПОЛЬЗУЙТЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР .Предохранитель может перегореть только после замыкания реле, но, по крайней мере, он перегорит. 100мс ждать не долго.

Эта схема по своей природе предназначена для ограничения максимального тока при включении питания. Если нет питания для работы реле, балластные резисторы будут поглощать полное сетевое напряжение, поэтому для моего примера выше будет рассеиваться более 900 Вт! Резисторы выйдут из строя, но как долго они прослужат? Ответ на этот вопрос совершенно неизвестен (но «недолго» — хорошее предположение). Термисторы могут выжить, а могут и не выжить.

Надежность релейной цепи имеет первостепенное значение. Если он выйдет из строя, рассеяние балластного резистора действительно будет очень высоким, что приведет к его перегреву и, возможно, повреждению. Худшее, что может случиться, это расплавление пайки резисторов, что приведет к отсоединению кабеля питания и короткому замыканию на шасси. Кроме того, припой может оседать и вызывать короткое замыкание. Если вам повезет, балластные резисторы выйдут из строя до того, как произойдет полномасштабное расплавление.

Убедитесь, что сетевые подключения к резисторам выполнены, как описано выше (Примечания по конструкции), чтобы избежать любой из очень опасных возможностей. Возможно, вам придется ознакомиться с местными правилами безопасности проводки в вашей стране, чтобы убедиться, что все законности учтены. Если вы построите схему, которая выйдет из строя и кого-то убьет, угадайте, кто будет нести за это ответственность? Ты!

Можно использовать термовыключатель, установленный на крышке резистора, для отключения питания, если температура превышает установленный предел.Эти устройства доступны в качестве запасных частей для различных бытовых приборов, или вы можете получить их у вашего обычного поставщика. Хотя это может показаться желательным вариантом, вполне вероятно, что резисторы выйдут из строя. до того, как термовыключатель сможет сработать.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Невозвратные плавкие предохранители в форме небольшой металлической пули имеют корпус под напряжением (подключен к одному из вводов). Используйте этот тип с большой осторожностью!! Также имейте в виду, что вы не можете паять эти устройства.Если вы это сделаете, тепло от пайки расплавит воск внутри плавкого предохранителя, и цепь разомкнется. Соединения следует использовать обжимные или винтовые клеммы.


Версия печатной платы

Принципиальная схема для версии печатной платы этого проекта показана ниже. В нем используется небольшой внешний трансформатор, и переключение сети требуется только для вторичной обмотки небольшого трансформатора, а схема позаботится обо всем остальном. Реле имеют стандартный размер и должны быть доступны (почти) везде.Сотни таких были построены с тех пор, как печатная плата впервые была выставлена ​​на продажу, и у меня не было ни одного нарекания от конструкторов. Это очень надежная конструкция, и она делает все именно так, как надо. Задержка предсказуема, и она сбрасывается менее чем за 150 мс, поэтому защищает от большинства отключений сети.


Рис. 6. Вариант печатной платы устройства плавного пуска/сетевого выключателя

Необходим трансформатор на 9 В, номинальная мощность около 5-10 ВА. Выход постоянного тока близок к 12 В и надежно активирует реле.Схема имеет достаточно быстрое отключение и стабильную и очень предсказуемую синхронизацию (около 100 мс). На печатной плате есть место для 3 резисторов по 5 Вт (или пары подходящих термисторов), и эта схема с большим успехом использовалась на трансформаторах мощностью 500–1 кВА. Другие вышеприведенные комментарии по-прежнему применимы (конечно), но эта схема (и печатная плата) значительно упрощает процесс сборки. Версия для печатной платы также позволяет использовать дополнительный удаленный триггер 12 В для включения усилителя мощности (не показан на схеме выше).

Хотя наличие трансформатора на печатной плате может считаться «хорошим», это означает, что любой, кто хочет построить схему, должен иметь возможность получить именно тот трансформатор, для которого предназначена печатная плата. Это может быть невозможно для некоторых конструкторов, если трансформатор недоступен на месте. Это также увеличивает размер печатной платы — при условии, что был доступным трансформатором, который мог легко получить каждый . При использовании внешнего трансформатора можно использовать все, что соответствует основным спецификациям (включая все, что конструктор уже может иметь в своем «коробке для мусора»).Это позволяет минимизировать затраты на строительство. Если вы предпочитаете, вы можете использовать небольшой импульсный источник переменного/постоянного тока для обеспечения рабочего напряжения. Если это сделано, не используйте входные диоды и уменьшите номинал конденсатора входного фильтра (для стабильности схемы требуется всего 10 мкФ).

Не стесняйтесь использовать термистор NTC (или их пару) вместо резисторов, но только , если термистор рассчитан на достаточно большой ток. Если вы используете термистор на 25 Ом с сетью 230 В, примите, что мгновенный пиковый ток в худшем случае составляет 13 А.При напряжении сети 120 В термистор на 10 Ом обеспечивает максимальный пик чуть менее 17 А. Используемый термистор (или резисторы) должен выдерживать пиковый ток без сбоев.

Полная информация, перечень материалов и т. д. для версии P39 для печатной платы доступны на защищенном сервере вместе с подробным руководством по сборке и рекомендациями по подключению к сети. Эта информация доступна при покупке платы ESP.



Основной индекс Указатель проектов
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, помимо прочего, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 1999. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, будь то электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены в соответствии с Международные законы об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки при создании проекта. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Журнал изменений: Страница создана и защищена авторскими правами (c) 06 декабря 1999 г./ Обновления: апрель 2000 г. — изменен рекомендуемый пусковой ток./ Январь 2001 г. — добавлено предупреждение о несбрасываемом термопредохранителе./ Апрель 2006 г. — исправлены ошибки и несоответствия ./ Ноябрь 2010 г. — добавлена ​​дополнительная информация о термисторах./ Ноябрь 2016 г. — Добавлена ​​таблица трансформаторов./ Октябрь 2020 г. — добавлено предупреждение о безопасности в отношении колпачков X/сетевых фильтров.


Мягкий выключатель питания — SPX-17870

Мягкий переключатель питания — это пассивный жесткий переключатель включения/выключения с программной обратной связью и управлением.Другими словами, это как выключатель на ноутбуке. Простое нажатие включает систему. Другое нажатие может (с вмешательством MCU) отключить систему. И если что-то пойдет не так, нажатие и удерживание кнопки приведет к отключению питания. Если вы собираете что-то с закрытой батареей и вам нужна хорошая кнопка питания, вам нужна эта плата.

Контакт Sense/Control может выступать в качестве вывода для микроконтроллера, указывающего состояние кнопки питания (высокий уровень = не нажата, низкий уровень = пользователь нажимает кнопку питания).Это можно использовать в качестве входных данных для вашей прошивки, чтобы начать отключение до потери питания. В качестве альтернативы, вывод Sense/Control может быть переведен в низкий уровень системой, принудительно отключающей питание с помощью программного обеспечения. Кроме того, вывод Fast Off можно использовать для немедленного отключения питания системы.

Наиболее распространенный вариант использования примерно такой:

  • Микроконтроллер запускает код и проверяет, нажата ли кнопка питания в течение X миллисекунд.
  • Если нет, то просто нажмите, идите спать.
  • Если да, включите питание и запустите обычную программу.

Позже…

  • Пользователь нажимает кнопку питания в обычной программе
  • Если кнопка питания нажата
  • Если кнопка питания нажата более X миллисекунд, пришло время выключить питание.

Время пробуждения и выключения питания можно настроить по своему усмотрению, но мы обнаружили, что 500 мс для включения и 2 с для отключения питания работают очень хорошо.

При необходимости предусмотрены подушечки для большей внешней кнопки. Перемычка измерения доступна для измерения пассивного и активного тока, поэтому вы можете проверить ток покоя вашей системы.

Soft Power Switch поддерживает зарядку аккумулятора. Если целевое устройство имеет встроенную зарядку LiPo, ток можно передать обратно через цепь отключения и зарядить аккумулятор.

Мягкий выключатель питания работает до 12 В. Имеется фиксирующий диод 3,3 В для предотвращения воздействия перенапряжения.

Текущий дизайн хорош, но есть несколько проблем. Используемый нами конденсатор 22 мкФ требует времени переопределения 13 секунд. При нормальной работе система отключается так быстро, как вы определяете в коде (1-2 секунды), поэтому пользователи редко сталкиваются с этим. Но если система зависнет, 13с ждать долго. Мы также видели несколько крайних случаев (низкая нагрузка или отсутствие нагрузки), когда отключение блокировки происходит только после того, как кнопка удерживается более 13 секунд, а затем отпускается. Это вызвано замыканием между пальцем на кнопке и близлежащим конденсатором.Использование внешней кнопки позволяет устройству каждый раз корректно выключаться.

Мы продолжим улучшать дизайн, но он и так очень удобен, поэтому мы решили выпустить его!

Плюсы:

  • Очень низкий ток покоя <50 нА
  • Жесткое отключение питания на случай, если ваш микроконтроллер сойдет с ума
  • Контакт Sense/Control может быть подключен к микроконтроллеру

Минусы:

  • Ограничено до 4A
  • Без нагрузок переменного тока

Этот продукт похож на наш Nano Power Timer, но немного отличается от него.NPT также имеет очень малое энергопотребление, но микроконтроллер не может определить, была ли нажата кнопка блокировки (питания).

Мы не планируем регулярно выпускать продукты SparkX, поэтому покупайте их, пока они горячие!

Экспериментальный продукт: Продукты SparkX быстро производятся, чтобы предоставить вам самые передовые технологии по мере их появления. Эти продукты протестированы, но не имеют никаких гарантий. Техническая поддержка в режиме реального времени недоступна для продуктов SparkX. Зайдите на наш форум, чтобы получить поддержку или задать вопрос.

Разница между жестким и плавным пуском – SoftStartRV

Устройства плавного пуска и устройства плавного пуска чрезвычайно важны для защиты вашего двигателя и приложений от неконтролируемого броска тока, возникающего при запуске двигателя. Оба они могут в определенной степени использоваться для защиты двигателя и приборов, но оба делают это совершенно по-разному.

Сегодня мы сравним устройство жесткого пуска и устройства плавного пуска, рассмотрим, что они собой представляют, как они работают, а также преимущества и недостатки каждого из них.

Что такое жесткий старт?

Жесткий запуск — это когда бросок тока резко увеличивается, чтобы сократить время, необходимое для запуска системы. Вы можете использовать жесткий пуск, когда ваш электрический ток нуждается в повышении для запуска двигателя.

Увеличивается бросок тока, что может привести к перегреву двигателя или сокращению срока его службы.

Аппараты с жестким пуском наиболее полезны, когда речь идет о больших блоках переменного тока в жилых или коммерческих зданиях.Вы можете использовать устройства с жестким пуском, если у вас есть мощный источник питания, способный обеспечить достаточную мощность двигателей вашего блока переменного тока, чтобы управлять пусковым током.

Комплект для жесткого пуска включает пусковой конденсатор и пусковое реле. Подключите комплект для жесткого пуска к рабочему конденсатору двумя проводами невероятно легко и быстро. Вам не понадобится профессионал, чтобы помочь с этой установкой. Жесткие стартеры начинаются всего с 10 долларов в Интернете, поэтому их стоит попробовать, если ваш кондиционер не включается должным образом.

Многие люди удивлены тем, как просто установить недорогое устройство в систему перед ее запуском.Ваш двигатель запустится, как только будет установлен жесткий пускатель, поэтому вы сможете починить свою систему за считанные минуты.

Что такое плавный пуск?

С другой стороны, плавный пуск используется для защиты двигателя и ваших приборов от более короткого срока службы. Плавный пуск снижает бросок тока до 70 %, уменьшая потенциальные повреждения и позволяя двигателю запускаться более плавно и безопасно, чем при жестком пуске.

Устройства плавного пуска

лучше всего использовать, когда источником питания является небольшой генератор.Например, устройства плавного пуска можно использовать в жилых автофургонах, когда вам нужен работающий блок переменного тока, но у вас нет доступа к электросети. Жесткий стартер не будет работать с небольшим генератором, поэтому они бесполезны в доме на колесах, работающем от генератора.

Устройство плавного пуска также содержит пусковой конденсатор и пусковое реле, как и устройство жесткого пуска. Тем не менее, устройство плавного пуска также использует комплексную электронику с впечатляющими алгоритмами, которые могут распознавать и записывать множество факторов при запуске вашего двигателя.

Как работает жесткий стартер?

Устройство жесткого пуска работает за счет накопления энергии в конденсаторе.Как только вы попытаетесь включить двигатель, энергия конденсатора будет высвобождена и присоединится к начальному броску тока, чтобы усилить его и запустить двигатель.

Вы сможете услышать, когда ваш кондиционер плохо запускается, если внимательно прислушаться. Если после включения кондиционера вы слышите заикание или щелкающие звуки в сочетании с тем, что кондиционер не остается включенным слишком долго, это может указывать на то, что кондиционеру требуется комплект для жесткого запуска.

При запуске кондиционера компрессору часто требуется в 4-8 раз больше электрического тока для запуска.Со временем эта дополнительная мощность может привести к перегреву системы и значительному сокращению срока ее службы.

Комплект для жесткого пуска может сократить период запуска двигателя и уменьшить количество электрического тока, необходимого для запуска вашего переменного тока. Без жесткого пуска электрический КПД будет только около 50%. Тем не менее, жесткий стартер может увидеть этот рост до 98%.

Несмотря на то, что устройство жесткого пуска может в определенной степени защитить двигатель, оно по-прежнему позволяет одновременно подавать на двигатель большое количество энергии.Это должно несколько сократить срок службы, поэтому устройство с жестким пуском по-прежнему не обеспечивает такой защиты, как устройство плавного пуска.

Как работает устройство плавного пуска?

Устройство плавного пуска работает, контролируя величину напряжения, проходящего через цепи двигателя. Устройство плавного пуска может сделать это, воздействуя на крутящий момент двигателя, что снижает напряжение и позволяет ему управлять напряжением, чтобы обеспечить плавный запуск и ускорение.

В большинстве современных устройств плавного пуска теперь используются кремниевые выпрямители (SCR) или тиристоры для более эффективного ограничения напряжения.Как только двигатель запускается, тиристоры включаются и ограничивают напряжение, достигающее двигателя.

Как только двигатель начинает разгоняться, тиристоры начинают расслабляться и позволяют большему напряжению достигать двигателя. После того, как все напряжение достигнет двигателя, тиристоры отключатся. Устройства плавного пуска, как правило, имеют эффективность 99% или выше.

Устройства плавного пуска

могут защитить двигатель и цепи от начального броска мощности, продлевая срок службы этих компонентов.Устройства плавного пуска могут защитить от перегрева. Блоки переменного тока также известны своими глухими звуками, которые можно предотвратить после установки устройства плавного пуска.

Когда следует устанавливать комплект жесткого запуска?

Есть несколько причин, по которым вам может понадобиться жесткий стартер, о которых мы подробно расскажем ниже.

Ваш кондиционер уже плохо запускается

Ранее мы упоминали, как можно определить, запускается ли ваш текущий кондиционер с трудом или нет.Вот они снова, а также несколько новых указаний, на которые стоит обратить внимание:

.
  • Кондиционер запускается, но вскоре после этого выключается – или циклы непродолжительны, что обычно указывает на неисправность компрессора.
  • При запуске компрессора слышен щелчок, что является еще одним признаком неисправности вашего компрессора.
  • Индикаторы мигают при включении переменного тока, что указывает на то, что переменный ток потребляет слишком много энергии для запуска.
  • Компрессор отключает автоматический выключатель, показывая, что для запуска используется слишком много энергии, что приводит к отключению всей цепи до того, как может произойти какое-либо электрическое повреждение.

Это четыре признака затрудненного запуска блока переменного тока. Имейте в виду, что все эти симптомы не обязательно должны присутствовать, чтобы означать, что ваш кондиционер плохо запускается, может присутствовать только один симптом. Возможно, вы захотите позвонить профессионалу, который поможет вам понять ваши следующие шаги.

Если срок службы компрессора подходит к концу, вам потребуется установить новый или полностью приобрести новый кондиционер. Однако, если компрессор не может включить двигатель, установка комплекта жесткого пуска может решить эту проблему без необходимости тратить много денег на новый кондиционер.

Вы приобрели новый кондиционер

Многие старые блоки переменного тока поставлялись с уже установленными комплектами жесткого пуска, но в новых моделях их обычно нет. Убедитесь, что вы спросили, где вы покупаете кондиционер, установлен ли в модели жесткий стартер или нет.

Если нет, вы можете приобрести и установить его, чтобы предотвратить возникновение проблем с вашим кондиционером. Последнее, что вы хотите, — это застрять с блоком переменного тока, который не может запуститься или оставаться включенным в течение длительного периода времени в самые жаркие дни года.

Когда следует устанавливать комплект плавного пуска?

Устройство плавного пуска следует устанавливать, если вам необходимо контролировать крутящий момент и пусковой ток во время пуска и остановки двигателя. Когда двигатель работает, скорость будет постоянной до тех пор, пока он не будет выключен. Устройства плавного пуска предоставляют вам простое и экономичное решение для вашего двигателя.

Устройства плавного пуска

можно использовать для конвейеров и вентиляторов, которым требуется постоянная скорость на протяжении всего времени их использования. Однако устройства плавного пуска также можно использовать в жилых автофургонах, если вы хотите включить блок переменного тока, не повредив небольшой генератор.

Небольшие генераторы обычно не имеют достаточно мощности для самостоятельного запуска блока переменного тока. Без устройства плавного пуска вам понадобится генератор, обеспечивающий от 4 до 8 раз большую мощность, чем обычно требуется для переменного тока.

Хотя этот генератор достижим, он будет дорогим и, вероятно, слишком большим для вашего дома на колесах. Таким образом, устройства плавного пуска могут быть установлены для защиты блока переменного тока и генератора, чтобы запустить механизм охлаждения без использования броска мощности.

В то время как устройство с жестким пуском может лучше всего подходить для больших зданий с впечатляющими системами переменного тока, устройства плавного пуска могут быть спасением, когда ваш источник питания значительно меньше.Например, когда вы находитесь вдали от электросети или подключения к автофургону.

Преимущества и недостатки устройств с жестким пуском

У устройств плавного и жесткого пуска есть свои преимущества и недостатки, которые мы рассмотрим в следующих двух разделах.

Надеемся, что эти разделы помогут вам определить, нужен ли вам аппаратный или плавный пускатель для ваших приложений.

Преимущества Аппараты с жестким пуском

часто считаются лучшим вариантом, когда для запуска приложения требуется высокий пусковой крутящий момент.Аппараты с жестким пуском также часто гораздо более доступны, чем устройства плавного пуска, что делает их менее дорогими, чем последний вариант.

Хотя это привлекательное качество, вы должны принимать во внимание не только стоимость вашего стартера. Покупка дешевой модели может нанести вред вашему двигателю и устройствам, если вам нужен плавный пуск больше, чем жесткий пускатель.

Недостатки

Жесткие пускатели можно использовать только в нормальных условиях. Если что-то пойдет не так или изменит эти условия, устройство жесткого пуска может не запустить двигатель.Более того, это может повредить двигатель и устройство переменного тока и привести к их полному выходу из строя.

По этой причине устройства с жестким пуском следует использовать только в жилых, коммерческих или промышленных зданиях, которые можно поддерживать в «нормальных» условиях. Аппараты с жестким пуском не подходят для жилых домов на колесах или автодомов, где условия постоянно меняются.

Преимущества и недостатки устройств плавного пуска

Подобно преимуществам и недостаткам устройств с жестким пуском, устройств плавного пуска также много.

Преимущества

В отличие от устройств жесткого пуска, устройства плавного пуска уменьшают начальный крутящий момент двигателя, чтобы крутящий момент не создавал чрезмерной нагрузки на двигатель или ваши устройства. Это может продлить срок службы вашего двигателя и цепей.

Устройства плавного пуска

предназначены для снижения пускового тока компрессора путем управления током, протекающим через пусковую и рабочую обмотки. Это дает вам больший контроль над током и, следовательно, может защитить большую часть схемы от перегрева.

Многие устройства плавного пуска также оснащены встроенными функциями защиты компрессора в непредвиденных обстоятельствах. Это дает им преимущество перед хардстартерами, которым нужны одинаковые условия.

Это делает понятным, почему устройства плавного пуска являются лучшим вариантом, если вы живете вне сети с небольшим генератором или для приложений HVAC на основе инвертора.

Устройства плавного пуска

также работают тише и часто служат дольше, чем устройства с жестким пуском, и их также можно использовать для защиты от ударов, которые вы слышите от блоков переменного тока в течение дня и ночи.

Последним преимуществом устройств плавного пуска является то, что они, как было доказано, несколько раз окупают ваши инвестиции благодаря экономии генератора, которую они предлагают, и избавляют вас от необходимости замены вашего компрессора.

Недостатки

Устройства плавного пуска часто дороже, чем устройства плавного пуска, и вы не сможете найти их так же легко, как устройства с жестким пуском. Хотя цена часто является ключевой характеристикой при покупке чего-либо, не выбирайте хард-стартер просто потому, что это более дешевый вариант.

Устройства плавного пуска

могут быть не лучшим вариантом для больших систем переменного тока или других приложений, требующих большого пускового тока для запуска.

Резюме

Как видите, устройства плавного пуска и устройства плавного пуска — это два совершенно разных понятия. Жесткий пуск направлен на то, чтобы максимально увеличить пусковой ток, в то время как плавный пуск максимально снижает бросок тока.

Оба впечатляют по-своему, но будьте осторожны, чтобы не получить не тот, который вам нужен.Аппараты с жестким пуском лучше всего использовать в местах, где нормальные условия меняются нечасто.

Устройства плавного пуска

гораздо более универсальны и могут использоваться в жилых автофургонах и автодомах, где условия не поддаются контролю. Убедитесь, что вы провели свое исследование, прежде чем покупать его, и, если вы сомневаетесь, проконсультируйтесь с профессионалом, чтобы убедиться, что вы выбрали правильный стартер.

 

 

Hard-Switching, Soft-Switching, Pre-Switching

Hard-Switching:

Транзисторы были изобретены в 1940-х годах и сегодня используются в различных устройствах, используемых в силовых преобразователях, таких как BJT, тиристоры, MOSFET и IGBT.На логическом уровне транзисторы представляют собой простые трехконтактные переключатели, в которых подача напряжения или тока на третий контакт позволяет току течь между двумя другими контактами (см. верхнее изображение). Когда транзистор включается или выключается, время перехода, необходимое для достижения следующего состояния, очень короткое, но не мгновенное. Время, необходимое транзистору для полного перехода между состояниями «включено» и «выключено», приводит к потере энергии, известной как потери на переключение (см. изображение: , традиционный с жестким переключением, ).Коммутационные потери возникают на пересечении форм волн напряжения и тока. Коммутационные потери являются причиной большого процента потерь силового преобразователя. Величина коммутационных потерь каждого транзистора зависит от типа транзистора, производителя и рабочего напряжения. Как правило, транзисторы, способные выдерживать более высокие напряжения, имеют большие потери при переключении.

Жесткое переключение просто заставляет транзистор включаться и выключаться (коммутировать) путем добавления тока или напряжения к третьему контакту, чтобы активировать измененные состояния.Известно, что жесткое переключение плохо влияет на транзисторы и сокращает срок их службы. Транзисторы с жестким переключением в больших ветряных турбинах и электропоездах предназначены для извлечения из системы и замены в качестве формы обслуживания.

Жесткое переключение легко понять и поэтому почти повсеместно используется в силовых преобразователях за пределами маломощного пространства постоянного тока. Жесткое переключение считается недорогим, поскольку для управления транзисторами между состояниями требуется лишь ограниченное количество других компонентов.На самом деле, жесткое переключение дорого на системном уровне и неэффективно.

Жесткое переключение имеет множество хорошо известных недостатков, самым большим из которых являются потери при переключении. Преобразователи мощности, использующие жесткую коммутацию (опять же, практически все), должны сбалансировать потребность в более высоких частотах переключения с необходимостью приемлемых системных потерь для достижения желаемой эффективности системы. На практике это означает, что системы, требующие высокой эффективности, рассчитаны на медленное переключение для повышения эффективности.Повышение эффективности достигается за счет уменьшения совокупного количества циклов переключения (и, следовательно, совокупных потерь при переключении) каждого транзистора в процессе преобразования. Недостаток этого подхода заключается в том, что разработчикам приходится увеличивать размер других компонентов в системе, необходимых для удержания мощности в течение более длительного периода времени между более длинными циклами переключения транзистора.

Существует еще один недостаток уменьшения частоты переключения транзистора для повышения эффективности. Более медленные частоты переключения вызывают высокие гармонические искажения и пульсации на выходе.Искажения и пульсации, как правило, должны быть отфильтрованы, чтобы сделать мощность пригодной для использования. Разработчики источников питания обычно решают эту проблему, добавляя более крупные выходные фильтры, что опять-таки увеличивает стоимость, размер и вес.

Жесткое переключение искусственно ограничивает максимальную частоту переключения, при которой транзисторы могут коммутироваться (включаться и выключаться). У каждого транзистора есть предел количества тепла, которое он может рассеять. Это максимальное рассеивание тепла должно быть сбалансировано между потерями проводимости и потерями переключения для желаемого результата.Увеличение частоты переключения для уменьшения размера системы означает, что транзистор должен пропускать меньший рабочий ток, чтобы компенсировать более высокие потери при переключении. Эту проблему можно решить, добавив более крупный транзистор с меньшими потерями проводимости, но это также увеличивает стоимость системы. Короче говоря, при жестком переключении потери на переключение, возникающие при более быстром переключении, означают, что можно компенсировать меньшие потери проводимости. Без потерь, создаваемых жестким переключением, транзисторы могли бы переключаться намного быстрее или выдерживать больший ток при том же тепловом пределе.

Finely, Hard-Switching создает электромагнитные помехи (EMI), которые еще больше увеличивают стоимость системы из-за необходимости дополнительных компонентов и экранирования для соответствия различным международным стандартам, таким как класс ***X99 FCC, EUXXX и JP.

Ключевым выводом является то, что транзисторы с жесткой коммутацией приводят к неэффективным системам с повышенной стоимостью, размерами и весом.

Soft-Switching

Концепция и термин «Soft-Switching» были введены в 1980-х годах Дипакраджем Диваном, который сейчас работает в Технологическом институте Джорджии в качестве директора Технологического центра Джорджии по распределенной энергии.

Его идея состояла в том, чтобы использовать внешнюю цепь для предотвращения перекрытия форм волн напряжения и тока во время коммутации транзистора. На сегодняшний день существует два типа мягкого переключения: а) саморезонансное и б) принудительно-резонансное. В саморезонансном программном переключении автоколебательный контур используется для точного определения времени коммутации транзистора, что приводит к смещению форм тока и напряжения (рис. 4). Преимущества резонансной топологии Soft-Switching заключаются в устранении коммутационных потерь, повышении эффективности и снижении электромагнитных помех.Основной недостаток саморезонансного мягкого переключения заключается в том, что эта архитектура работает только в неизолированных силовых преобразователях, когда входное напряжение и выходные нагрузки остаются в узком диапазоне. В результате саморезонансное мягкое переключение используется в небольшой части рынка преобразователей мощности для преобразователей постоянного тока в постоянный.

В топологии мягкого переключения с принудительным резонансом используются многочисленные входные данные (входное напряжение, нагрузка, напряжения транзисторов, токи и т. д.) для расчета времени, необходимого для форсирования резонанса для смещения формы волны тока и напряжения, что устраняет потери при переключении.Принудительно-резонансное мягкое переключение имеет те же преимущества, что и саморезонансное мягкое переключение, за исключением устранения потерь при переключении, повышения эффективности и снижения электромагнитных помех. Системы с принудительным резонансом когда-то обещали, что их можно будет использовать во всех топологиях силовых преобразователей, а не только в DC/DC, где используется мягкое саморезонансное переключение. Но принудительно-резонансное мягкое переключение имеет минимальную долю рынка и потеряло популярность для будущих разработок, потому что оно сложно в вычислительном отношении, громоздко и имеет ограниченную адаптируемость к различным входным условиям и диапазонам нагрузки.В результате принудительное резонансное мягкое переключение так и не оправдало обещаний.

Pre-Switching

Pre-Switch, Inc. решила проблемы вычислительных ограничений, стоимости и сложности, которые ранее препятствовали успеху принудительно-резонансного мягкого переключения. Технология Pre-Switch основана на встроенной интегральной схеме искусственного интеллекта (AI) (называемой Pre-Flex), которая точно контролирует и регулирует синхронизацию очень маленькой и недорогой резонансной схемы, чтобы гарантировать минимальное перекрытие тока и напряжения. осциллограммы коммутационных аппаратов.ИС Pre-Flex обучается и адаптируется внутри схемы цикл за циклом, чтобы гарантировать оптимальное мягкое переключение. Pre-Flex переводит каждый транзистор в принудительное резонансное мягкое переключение, несмотря на изменения входного напряжения, выходной нагрузки, температуры системы и производственных допусков. Было задокументировано, что технология принудительного резонанса, управляемая Pre-Flex, устраняет 70-95% общих потерь при переключении (гиперссылка на жесткие данные). Эта технология также значительно снижает электромагнитные помехи, поскольку во время коммутации транзистора практически не излучается мощность.Кроме того, эту технологию можно использовать для обеспечения практически любого требуемого значения dV/dt за цикл переключения, что является важным фактором для новых быстродействующих переключающих устройств с широкой полосой пропускания.

В технологии Pre-Switches используется вспомогательная резонансная цепь, обернутая вокруг переключающих транзисторов, обеспечивающая мягкое переключение практически в любой топологии силового преобразователя (см. выше). Минимальное количество пассивных компонентов, активный переключатель и микросхема Pre-Flex — это все, что требуется для точного мягкого переключения практически любого уровня мощности.Мощность, необходимая для вспомогательного резонансного контура Pre-Switch, включая микросхему Pre-Flex, составляет 1-4% от общих сэкономленных коммутационных потерь. Эта технология использовалась для переключения 600-вольтовых IGBT-транзисторов с частотой более 100 кГц и 900-вольтовых карбид-кремниевых транзисторов с частотой 1 МГц с беспрецедентной эффективностью системы.

Стоимость добавления вспомогательной резонансной схемы Pre-Switch и микросхемы Pre-Flex незначительна по сравнению с экономией на уровне системы. Экономия на системном уровне определяется фактическим устранением коммутационных потерь, но дополнительно увеличивается за счет снижения электромагнитных помех и проектируемого dV/dt.

Разработчики могут распределить снижение потерь при переключении Pre-Flex в двух направлениях для оптимизации новой системы: 1) Сохранение той же частоты переключения и использование уменьшенных потерь. 2) Сохраняйте потери на прежнем уровне и используйте повышенные частоты переключения. Оба этих варианта имеют дополнительные параметры и преимущества системного уровня (см. ниже).

Pre-Switch описывает способность переключать транзистор быстрее X-фактора. X-фактор — это скорость, на которую система может переключаться из-за снижения потерь при переключении, обеспечиваемого программным переключением Pre-Switch.Как показано выше, мы используем способность Pre-Flex устранить 80% коммутационных потерь IGBT, чтобы переключаться в 5 раз быстрее. Это демонстрация Х-фактора пяти. Pre-Flex был использован для устранения 95% коммутационных потерь карбид-кремниевых МОП-транзисторов (X-фактор 20).

Готовясь изменить рынок преобразователей энергии, компания Pre-Switch разработала Pre-Switch Blink и интегрировала его в микросхему Pre-Flex. Blink — это серия быстрых цикл за циклом функций безопасности, которые интеллектуально отключают силовой преобразователь в случае обнаружения неисправности.Blink также использует встроенный коммуникационный порт, встроенный в микросхему Pre-Flex, для передачи кодов ошибок и других связанных сообщений внешнему хосту цикл за циклом.

Технология Pre-Switch может использоваться для модернизации систем с жестким переключением, уже находящихся в эксплуатации. Pre-Flex был интегрирован в стандартную плату драйвера затвора для EconoDUAL 1200 В 225 А в полумостовой конфигурации. Будущие платы драйверов ворот доступны для индивидуальной разработки по запросу клиента.

Технология Pre-Switch готова начать следующую большую технологическую гонку между производителями преобразователей энергии, и мы рады быть в авангарде инноваций во всех отраслях, которые зависят от более эффективных преобразователей энергии.Присоединяйтесь к нашей революции.

Свяжитесь с [email protected] громкий и нежелательный «стук» при включении питания.

Это также означает, что источник питания защищает громкоговоритель от внезапных переходных процессов, возникающих от источника питания, и обеспечивает долгий срок службы громкоговорителей.

С этим блоком питания подключенный усилитель и его громкоговоритель могут безопасно работать без необходимости использования других форм защиты, таких как предохранители, цепи задержки включения и т. д.

Переходный процесс при включении питания

независимо от того, построены ли они своими руками или коммерческими устройствами, они сопровождаются обратной стороной поколения — громким звуком «удара» при каждом включении питания. Обычно это происходит из-за слишком быстрой зарядки электролитических конденсаторов выходного фильтра, которая не может остановить первоначальный переходный процесс внезапного включения.

Если эта проблема возникает в схеме мощного усилителя, существует высокая вероятность короткого замыкания и возгорания громкоговорителей в любое время.

Альтернативная идея состоит в том, чтобы модернизировать непредсказуемый усилитель с помощью цепи питания с медленным нарастанием напряжения, которая обсуждается в этой статье. По сути, это базовый транзисторный регулятор, дополненный функцией медленного или плавного пуска.

Как работает схема

Полная принципиальная схема источника питания усилителя медленного плавного пуска показана ниже:

Неочищенный источник питания обеспечивается выпрямителем B и сглаживающим конденсатором CO.Стабилитрон D1 обеспечивает опорное напряжение, поскольку выходное напряжение ниже, около 600 мВ. Если это необходимо, то нужное напряжение можно создать с помощью пары последовательно соединенных стабилитронов.

Общее напряжение стабилитрона можно выбрать в диапазоне от 28 В до 63 В (приблизительно). Переключатель S1 включает и выключает питание (подключен к сетевому выключателю переменного тока). Всякий раз, когда он закрыт или включен, напряжение на C1 повышается примерно за одну секунду до своего рабочего порога.

Выходное напряжение начинает расти в соответствии с ростом напряжения на конденсаторе C1 до уровня, при котором стабилитрон становится проводящим, или порога срабатывания стабилитрона.

Когда S1 не замкнут или разомкнут, напряжение C1 начинает падать в течение примерно пяти секунд, что вызвано утечкой через подачу тока базы транзистора T1. В случае, если усилитель не показывает значительных скачков напряжения при выключении, так что не требуется никакой специальной процедуры выключения, можно полностью исключить переключатель S1 и соединить точки S1 проводной связью.

Нерегулируемый напряжение на C1 не должно превышать 80 В. Оно должно быть выбрано таким образом, чтобы обеспечить достаточное падение напряжения на T3, соответствующее нормативным требованиям.

Слишком большое падение было бы пустой тратой энергии и даже ненужным использованием дорогого радиатора.

Основная теория состоит в том, что при полностью загруженном входе питания и входном сетевом напряжении переменного тока в его минимальном (ожидаемом) диапазоне должно быть приблизительно 2 вольта на последовательных транзисторах во впадинах пульсирующей волны.

В качестве альтернативы приемлемое эмпирическое правило заключается в том, чтобы допустить около 10 вольт на T3 (без какой-либо нагрузки) и ожидать, что T3 при любых обстоятельствах потребует минимального радиатора (например,грамм. блестящий алюминий толщиной 2 мм, примерно 10 см на 10 см).

В суровых условиях может быть также необходимо дополнить T2 охлаждающими ребрами или удлинителями.

Значение конденсатора 1000 мкФ, представленное для Cv, указано просто как представление.

Если вы заинтересованы в том, чтобы точно спроектировать базовое питание трансформатора/моста в сочетании с совместимой оптимальной нагрузкой, это можно легко рассчитать по формуле Q = CV (учитывая, что выпрямитель производит сто пульсаций каждую секунду.

%PDF-1.4 % 1 0 объект >поток application/pdf

  • Цзиньшу Ли
  • 2019-01-07T11:23:39+08:00PScript5.dll Версия 5.2.22022-02-27T19:42:20-08:002022-02-27T19:42:20-08:00iText 4.2.0 от 1T3XTuuid: 24d7266e-81ad-4f9e-926c-b6fac4ce5bc6uuid: 0cb1d398-23a4-4514-bfee-1c3db79fd5afuuid: 24d7266e-81ad-4f9e-926c-b6fac4ce5bc6 +
  • savedxmp.iid: BFB3FDAECD1AE9118F91FDEDFE59134B2019-01-18T08: 33: 51+ 05:30Adobe Bridge CS6 (Windows)/метаданные
  • конечный поток эндообъект 2 0 объект > эндообъект 3 0 объект >поток xXn#7)Hvbhn=h.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.