Ограничитель тока заряда конденсаторов

[Falconist]

Я бы хотел обратить внимание на аспект надежности. Вполне вероятно, что в процессе данной дискуссии выкристаллизуется новое схемотехническое решение и лет через 5 все будут его применять и удивляться, почему раньше до такого не додумались. Но пока что все предложенные схемы на транзисторах ещё очень сырые. И их надежность вызывает глубокие сомнения.

Подумайте - почему на АН10 и АН12 применялась ламповая авионика? Что, транзисторов тогда не было? Были, конечно. Но по транзисторам в те годы еще не была набрана статистика отказов. А по лампам - была. И исходя из этой статистики была заложена жесткая периодичность регламентных работ. Техника-то повышенной опасности!

Просто примените метод функционально-стоимостного анализа (ФСА) и посчитайте, сколько будет стоить давно апробированное банальное реле с горсткой транзисторов и их обвязки, и сколько будет стоить ремонт самого УМЗЧ, если выгорит выхлоп из-за косяков в блоке защиты...

[domowoj]

2 Falconist
Кстати на последующих АН-ах успешно применялась КВ радиостанция "МИКРОН", где уже тогда использовали
микросх. средней степени интеграции (имхо,отличная радиостанция).

А по теме, я бы поставил симистор в нулевой провод выпрямителя параллельно с токоогранич. резистором.

Или симистор по первичке транса.

Разряжать же емкости просто включив параллельно им просто высокоомные резисторы.

Вообще раньше эта проблема решалась тривиально - резистор и релюшка.

[alexey-b]

Законченная схема, в которой точка полной подачи питания на банки не зависит от сопротивления нагрузки Rн.

-- Прилагается рисунок: --

[vouk]

Лучше уж нагрузку отключать. Просто ещё два транзистора надо. На реле наверное дешевле получится.

Оставить задержку вместо определения уровня тоже не дело. В ситуации с включением под нагрузкой, схема подождёт (с пониженным напряжением на нагрузке), а потом будет импульс зарядки конденсаторов (от которого защищались).

А в дополнение к привязки к уровню чем плоха задержка? Она помогает избежать остаточного импульса.

Если не коммутировать нагрузку (понятно, как), то но один ни второй критерий (достижение определенного уровня напряжения на конденсаторах или истечение времени задержки), ни оба вместе не гарантируют правильного включения. Возможны либо большой импульс "дозаряда", либо "зависание". К тому же один из критериев может просто не работать вообще (в зависимости от того, как мы отсчитываем задержку: от начала заряда конденсаторов, или от достижения критического напряжения). То есть, мы имеем ситуацию с двумя дырявыми пакетами.
Если нагрузку коммутировать, тогда достаточно одного критерия (любого). Но можно задействовать и оба, если задержку включать после достижения критического уровня (для этого надо из выходного напряжения вычесть стабилитроном критическое, результат черех интегрирующую RC-цепочку подать на затвор транзистора). В этом случае последовательность событий будет такая: сначала конденсаторы зарядятся через гасящие резисторы до критического напряжения, потом включится отсчет задержки, потом отключатся гасящие резисторы и подключится нагрузка. Но такое усложнение вряд ли нужно.
Нагрузку коммутировать нужно еще и потому, что некорректно питать ее нештатным напряжением. В случае УМЗЧ, например, он может хрипеть. Это несмертельно, хотя и неэстетично. Но в других случаях возможны и более неприятные последствия.

[vouk]

Законченная схема, в которой точка полной подачи питания на банки не зависит от сопротивления нагрузки Rн.

Это каким же образом, интересно? И что за "точка полной подачи"? У вас задержка включения определяется R2C2 и порогом, задаваемым стабилитроном КС133. Эта задержка никак не зависит от того, как заряжаются конденсаторы. Если нагрузка будет около 100 ом, то конденсаторы вообще зарядятся только наполовину, а реле сработает. А оно должно сработать, когда конденсаторы зарядятся п о ч т и полностью.
А зачем у Вас гасящие резисторы включены в "+" и "0", а не в "+" и "-", зачем такая асимметрия? Ведь постоянная времени заряда для двух плеч получается разной Или я чего-то не понял?

-- Прилагается рисунок: --

[vouk]

ЗЫ Да и в оптроне нет никакой необходимости. Его можно заменить просто транзистором, в коллектор которого включено реле.

[pinco]

Ну нагородили , посмотрел , позвольте высказать и свое мнение по этому простому вопросу можете принимать его или нет решайте сами :
1.если схема ограничителя применяется для УНЧ то должны быть цепи выравнивающие или делающие одинаковым примерно нарастание напруги симметрично на обоих плечах . иначе легко получить перекос напряжений в плечах в процессе нарастания при включении системы и возможный выход УНЧ из строя , что совсем не надо ,не так ли - поэтому если применить огранич тока по схеме генер тока то надо либо (например на операционниках) сделать и следящую схему для контроля одинаковости нарастания напруги синхронно на обоих плечах, и если схема УНЧ достаточно "грубовата" и не чувствительна к перекосам то можно обойтись простой подстройкой токов ГСТ так чтобы при включении при выбранных токах скорость нарастания напруги и само нарастание в каждый момент времени получился примерно одинаковым - для однополярных источников питания такого не нужно и с успехом подошли бы все методы рассмотренные на этом форуме
2.Про то что напруга "застрянет" в ходе нарастания при подкл нагрузке или может застрять то это неверно так как обычно пусковые токи хоть и большие(что в схемах без ограничителей получаются сами а те которые с ограничителями специально выбираются в 1,5-3 раза БОЛЬШЕ ЧЕМ СУММАРНЫЕ ТОКИ ПОТРЕБЛЕНИЯ в обычном режиме ВМЕСТЕ с подключенной нагрузкой поэтому НЕ выйти на нормальное напряжение в конце концов питание нагрузки , или УНЧ к примеру ,ну просто не может физически , здесь уже вопрос только во времени выхода на номинал , но выход на номинал всегда гарантируется !) но они не длятся долго - к примеру если +-(25-40) вольт в плечах УНЧ должно быть и токе общем рабочем скажем до 3-4 Ампер - ток при включении может свободно развиться до 25-30 А в импульсе ,поэтому легко сгорают предохранители на 5А при кондерах выпрямителя с 10000 Мкф и выше( конкретно значение тока ограничивается внутр вых сопр выпрям , вых сопротивл транса ,его максим вых током в режиме КЗ ,сечением проводов и т д )но время действия этого тока - десятки- сотни миллисекунд поэтому - 3)можно применять в ограничителях МОСФЕТы и без больших радиаторов - важно только чтобы за время всех процессов не превысились макс токи на транзистор и что важно его - получающаяся импульсная мощнось именно в эти переходные миллисекунды , и также суммарное колич теплоты при имеющемся радиаторе - также при применении резисторов при дальнейшем их корочении (неважно чем - реле или транзистором) мощность за миилисекунды на них выделится небольшая , только время выхода на нормальное напряжение (по сравнению без ограничителей) увеличится возможно еще на сотню миллисекунд , и всего-то .
К примеруу меня в своей практике был источник импульсник с входным сетевым выпрямителем от сети 220 вольт с его входными емкостями примерно 1000 мкф на 450 вольт (про выходы источника пока не говорю) - так вот , чтобы не горел предохр и не выгорал выпрямитель при подкл установки к сети в цепи послед с кондерами с успехом применил узел на мощных полевиках - режим ГСТ на ток 15А ( а рабочий ток источника установки вместе с нагрузкой в обычном режиме был примерно 4,5А по сети 220 вольт) при включении ограниченный ток выдерживался примерно 200 мс с переключением затем в обычный ключевой режим( к тому времени если не было аварии или еще каких отключениий или неисправностей напруга для источника успевала достичь примерно 88-95 процентов гарантированно) - в обычное открытое состояние с одновременным контролем макс тока потребления и далее выполнением этим узлом функций отключаемого предохранителя от КЗ и перегрузок с постоянным слежением тока потребления, и так до следующего выключения-включения , а разряд остаточного напряжения , про который тут тоже говорили ,в том моем случае обеспечивался примерно до снижения 80 вольт самой еще работающей (правда уже не в рабочем режиме) установкой ,далее на этом входном напряжении установка просто прекращала работать , так что с этим проблем обычно не возникало.
Так вот в том моем случае никакого слежения за симметричностью нарастания выходов на требовалось - источник однополярный был ,и относительная сложность схемного решения компенсирована была еще стоимостью установки , а в случае если от источника (обычного трансформаторного например (в импульснике с корректором мягкий режим для кондеров выходов и так самим источником обеспечивается )) питается УНЧ то на выходах источника с большими емкостями на мой взгляд такое устройство слежения в жизненно необходимо (это для "сохранности" самого УНЧ в первую очередь) и потому легче и оправданнее по стоимости организовать примерное равенство скорости возрастания напряжений на плечах далее в УНЧ лучше простой схемой на токоогранич резисторах с последующим их корочением - здесь и устанавливать ток ограничения довольно легко простым подбором номиналом этого ограничивающего ток резистора чем городить схему управления двумя ГСТ в каждом плече (ну и независимо от примененной схемы ограничителя плюс обычная штатная схема защиты и отключения питания напряжения обоих плеча в УНЧ при КЗ или перегрузке в одном из плеч ,хотя при этом она может быть также скомбинирована со схемой подключения колонок после выхода УНЧ в нормальный рабочий режим ), да и схема такого решения намного меньше и проще чем в случае с управлением двумя ГСТ получается .

[alexey-b]

Vouk

что за "точка полной подачи"?

Полная (без ограничений) подача питания на банки осуществляется замыканием контактов реле, а точка замыкания контактов реле выбирается на характеристике заряда конденсатора С2 – я думаю догадаться несложно.

Если нагрузка будет около 100 ом, то конденсаторы вообще зарядятся только наполовину, а реле сработает.

Ну и что? Пиковый ток короткого замыкания конденсатором без каких-либо ограничений может достигать десятки ампер (он ограничивается в первом приближении только внутренним сопротивлением трансформатора). Большинство выпрямителей функционирует в таком режиме, поэтому достаточной защиты конденсаторов можно добиться при значительно меньшем первоначальном подзаряде этих конденсаторов чем половина Uп.

А

зачем у Вас гасящие резисторы включены в "+" и "0", а не в "+" и "-", зачем такая асимметрия? Ведь постоянная времени заряда для двух плеч получается разной Или я чего-то не понял?

Все вы правильно поняли, асимметрия действительно есть, но для схемы нагрузки это обстоятельство никакой трагедии в себе не несет (слишком мал в этом режиме максимальный ток выпрямителя). Лично я бы этим пренебрег, но нет никакой сложности осуществить симметрию.

…в оптроне нет никакой необходимости. Его можно заменить просто транзистором, в коллектор которого включено реле.

Опторон можно заменить транзистором, но, во-первых тогда желательно подключить к нему базовый резистор (дополнительный элемент), т.к. до открывания стабилитрона у него база окажется «подвешенной в воздухе», чего всегда стараются избегать, во-вторых тиристор обеспечивает однозначность переключения из 1 в 0, т.е. как бы включает в себя еще и триггер, исключая тем самым дребезг притягивания якоря реле, когда ток стабилитрона еще только только выходит из области отсечки (район нескольких мА).

[ldee]

Ну всё, мужики. Пора прикрывать тему. Вокруг решения простейшей задачи мы подняли много пыли, я думаю модуль защиты от бросков тока не достоин такого внимания, тем более что нас ждут люди на соседних темах. Автор уже давно, как я понимаю, выяснил для себя что ему делать и пропал немного.

[glukownet]

Законченная схема с коммутацией нагрузки.
По совету vouk использованы стабилитроны для большей точности порогов напряжения. В принципе можно без них, подстроив под напряжение старабывания транзистора (правда изменение температуры будет влиять сильней).
Совмещена привязка к уровню с дополнительной задержкой для исключения импульса дозарядки.
Изначально нагрузка отключена, поэтому конденсаторы заряжаются симметрично, без использования средней точки.
При достижении уровня, определяемого стабилитроном VS1 (Uном-2В) начинается заряд C1, через некоторое время VT1 открывается и открывает все полевые транзисторы.
VS2 добавлен для введения гистерезиса, при подключении нагрузки, уровень отключения становится ниже, чтобы импульсы просадки напряжения на конденсаторах не вызвали отключения. Уровень выбирается исходя из пульсаций при максимальной нагрузке.
При пропадании напряжения даже на небольшой промежуток времени, C1 ускоренно разряжается через VD5.
Номиналы указаны для напряжений +/-12В. R3 и R9 - это нагрузка (в данном случае дает ток около 10А).
R13 задает время заряда. Можно выбрать долгое время, но это не имеет смысла, так как пульсации тока при работе нагрузки в несколько раз превышают средний ток нагрузки, к которому приближен зарядный ток (см. 3-й график).
Дополнительные графики в архиве. На первой осциллограмме - напряжения на нагрузке. На второй - напряжения на входе и выходе времязадающей цепочки. На 3-й - напряжение на затворе VT4 и ток на входе схемы (10мВ/А).

-- Прилагается рисунок: --

Прикрепленный файл: 5195428.rar