|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Захищаємось... по харчуванню. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Захист апаратури від аварійних режимів роботи мережі, блоки безперебійного живлення Працюючи апаратури від мережі змінного струму виникає безліч ситуацій, коли вихід із стоячи блоку живлення "наказує довго жити" іншій апаратурі. Звернемося до схеми блоку живлення (БП), наведеної на рис. 1.
Змінний струм напругою 220 В протікає в ланцюзі первинної обмотки трансформатора Т1 через замкнуті контакти мережевого вимикача SA1 та плавкий запобіжник FU1, що захищає БП від повного руйнування у разі виходу з ладу трансформатора Т1. Фільтр живлення С5-L1-L2-C6 не пускає в апаратуру перешкоди з мережі, і навпаки, в мережу - перешкоди, що виникають при роботі радіоапаратури, що живиться. До вторинної обмотки Т1 підключено випрямляч і ємнісний фільтр, конденсатори в якому при великих робочих струмах мають велику ємність (С9 -100000 мкФ). При їх заряді в момент включення виникає дуже великий імпульс струму, який може не тільки спалити запобіжник FU1, але й пробити діоди випрямляча (VD2, VD3), що призведе до надходження через них змінного струму на конденсатори фільтра, розігріву останніх та вибуху. Для захисту від цього пусковий струм БП слід обмежити, послідовно включивши в первинну обмотку Т1 резистор R7, який через кілька секунд закорочується за допомогою контактів реле K1.1, розрахованих (для надійності) на струм 5... 10 А. Час затримки включення БП визначається опором R11 та ємністю С11. Відразу після включення С11 шунтує обмотку реле К1, не даючи спрацьовувати йому. У міру заряду С11 напруга на ньому збільшується, і коли воно доходить до напруги спрацьовування реле К1, останнє вмикається і контактами К1.1 закорочує R7, забезпечуючи робочий струм первинної обмотці трансформатора Т1. Діод VD7 призначений для придушення сплесків напруги на реле обмотці при його спрацьовуванні. У випрямлячі змінного струму дуже зручно застосовувати діодні мости, тим більше, що вони випускаються в блочному виконанні і зручні при монтажі. Однак із збільшенням струму, що віддається БП в навантаження, все актуальніше постає питання "просідання* напруги живлення під навантаженням, яке в бруківці збільшується за рахунок послідовно включених двох діодів (сумарне падіння напруги на них - до 1.4 В для кремнієвих діодів або до 0,8, XNUMX В для германієвих та діодів з бар'єром Шотки). Видозмінивши випрямляч з мостового на схему із середньою точкою, отримаємо падіння напруги близько 0,7 для кремнієвих діодів і 0,3.. .0,4 для германієвих і діодів Шотки. Застосування діодів Шотки виправдано ще й тому, що на них розсіюється менша потужність, а це скорочує розміри радіаторів, на які встановлюються діоди при великих струмах, що випрямляються. Зручніше стає намотування вторинної обмотки силового трансформатора, так як зменшується діаметр обмотувального дроту (струм, що протікає в кожній половині обмотки, ра- вен половині загального струму на виході випрямляча). Правда, мотати доведеться вдвічі більше витків, але для низької вихідної напруги це не надто важко, оскільки витків небагато. У високовольтних випрямлячах доцільніше застосовувати випрямні мости. Паралельно до кожного діода випрямляча включений конденсатор (С7, С8). Ці конденсатори захищають БП від так званого "мультиплікативного" фону, коли діоди випрямляча реагують на наведення ВЧ з мережі як антени. Для роботи регулюючого транзистора послідовного лінійного стабілізатора, наступного за фільтром, потрібна деяка мінімальна різниця напруги колектор-емітер у біполярних транзисторів (БТ) або сток-витік у польових (ПТ), при яких вони ще працюють. У разі потужних БТ - це 3.. .5 В, а для потужних ПТ - 0,5...3 В. Звідси випливає, що при максимальному струмі навантаження 30 А та вихідній напрузі стабілізатора 13,8 В напруга на витоку транзистора VT2 не повинно опускатися нижче 13,8 +0,5 = 14,3 (В). Таким чином можна підібрати мінімально необхідну ємність С9 готовому БП, навантаживши його вихід максимальним струмом (наприклад, 30 А) і вимірюючи падіння напруги на регулювальному транзисторі. Запас цієї напруги, звичайно ж, не зашкодить у сенсі компенсації зменшення напруги мережі, але загрожує збільшенням потужності, що розсіюється на транзисторі VT2, що призведе до необхідності збільшення розмірів радіатора, на якому встановлений цей транзистор. Дійсно, при струмі 30 А і падінні напруги 0,5 на VT2 розсіюється 0,5-30 = 15 (Вт), а при тому ж струмі, але падінні 3 - 3 30 = 90 (Вт). Різниця дуже суттєва! Схема описуваного стабілізатора (без захисту) запозичена з [1] (додаткові деталі продовжують позиційні позначення з оригіналу). Високі якісні характеристики наведеного стабілізатора обумовлені застосуванням потужного польового п-канального транзистора IRL2505. Для збільшення коефіцієнта стабілізації БП застосований "регульований стабілітрон" - мікросхема TL431 (вітчизняний аналог - КР142ЕН19). Ця мікросхема випускається у корпусі ТО-92 (рис. 2). Внутрішня структура ІМС представлена на рис. 3, а гранично допустимі параметри наведені у таблиці. Про регулювальні характеристики TL431 дають уявлення графіки на рис. 4.
Транзистор VT1 у блоці живлення (рис. 1) - узгоджуючий, стабілітрон VD1 стабілізує напругу в його базовому ланцюзі. Вихідну напругу стабілізатора можна розрахувати за формулою: Uвих=2.5(1+R5/R6) Стабілізатор працює в такий спосіб. Припустимо, при підключенні навантаження вихідна напруга стабілізатора знизилася. Тоді зменшиться напруга і середній точці дільника R5-R6. Мікросхема DA1. як паралельний стабілізатор, споживатиме менший струм, і на її навантаженні {резисторі R2) зменшиться падіння напруги. Цей резистор стоїть в емітерній меті транзистора VT1, тому при стабілізованому напрузі на базі VT1 транзистор закриється, забезпечивши збільшення напруги на затворі регулюючого транзистора VT2, який сильніше відкриється і компенсує падіння напруги на виході БП. Резистором R6 встановлюється вихідна напруга. Стабілітрон VD6, включений між витоком та затвором VT2. служить для захисту ПТ від перевищення допустимої напруги затвор-витік і є обов'язковим елементом у стабілізаторах з підвищеною вхідною напругою (від 15 і вище). Усім хороший стабілізатор, але що станеться, якщо струм навантаження перевищить граничне значення регулюючого транзистора (відбудеться коротке замикання)? Підкоряючись алгоритму своєї роботи, VT2 повністю відкриється, а потім вийде з ладу через перегрівання каналу. Щоб обмежити максимальний струм через ПТ, можна підібрати режим транзистора VT1. Але надійніше все-таки застосувати спеціальний захист. Наприклад, на оптопарі, як описано у [2]. Трохи у зміненому вигляді цей захист представлений у запропонованому БП. Параметричний стабілізатор на стабілітроні VD4 забезпечує напругу 6,2 8. Для більшої стабільності цієї напруги за допомогою резистора навантаження R8 робоча точка VD4 виведена ближче до середини його характеристики (IVD410 мА). Шуми стабілітрона блоковані конденсатором СЮ. З отриманою опорною напругою порівнюється вихідна напруга стабілізатора через ланцюжок: світлодіод оптопари VU 1 - діод VD5-обмежувальний резистор R10. Поки вихідна напруга стабілізатора вище (негативніше) опорного, діод VD5 замкнений, струм через світлодіод не йде. При короткому замиканні вихідних клем на правому (за схемою) виведенні резистора R10 негативна напруга зникне, опорне відкриє діод VD5, світлодіод оптопари запалиться, спрацює фотосимістор оптопари, який замкне затвор VT2 з початком і транзистор закриється. Вихідний струм стабілізатора припиниться. Для приведення в робочий режим БП вимикають за допомогою вимикача SA1. усувають КЗ і знову вмикають. Захист повертається у вихідний стан. Застосування подібних стабілізаторів на ПТ робить непотрібною схему захисту від перевищення напруги, що виникає внаслідок пробою регулюючого транзистора, тому що тут ця напруга збільшиться всього на 0.5... 1 В. crow bar". Принцип захисту при перевищенні встановленої порогової напруги на виході стабілізатора полягає в перепалюванні запобіжника плавкого, включеного послідовно з навантаженням, за допомогою потужного тиристора. За бажанням такий захист можна ввести і в інші стабілізатори. Стабілізатор розміщено на друкованій платі розміром 52x55 мм. Креслення плати наведено на рис. 5, а розташування елементів-на рис. 6. На рис. 1 цей вузол обведений пунктирною лінією. Плата виконана з двостороннього фольгованого склотекстоліту завтовшки 1...1.5 мм. Фольга на нижній стороні плати з'єднана з шиною мінусової стабілізатора. Вільні висновки оптопари VU1 можна не припаювати. Додаткові деталі захисту можна змонтувати навісним монтажем, застосувавши як стояки, наприклад, п'ятачки з фольгованого склотекстоліту, приклеєні до радіатора VT2. Як К1 в БП можна застосувати реле РЭС9 з обмоткою на 12, включивши паралельно його контактні групи. Мережевий фільтр складається з двох конденсаторів ємністю 0,01 мкФ на робочу напругу 630 і двох котушок, включених між ними. Котушки намотані плоским мережевим шнуром на феритовому стрижні діаметром 8...10 мм і довжиною 140...160 мм від магнітної антени радіоприймача. Можливе таке ж одночасне намотування котушок на феритовому кільці з проникністю 2000...10000 і діаметром 32...60 мм до заповнення. Трансформатор для такого БП повинен мати габаритну потужність Рг близько 500 Вт. Насправді, давайте порахуємо. Вихідна напруга стабілізатора дорівнює 13.8 В, максимальний струм - 30 А. Падіння напруги на регулювальному транзисторі, діодах і з'єднувальних дротах у сумі складе близько 1 В. Потужність на вторинній обмотці трансформатора Т1 Р: Р=(13.8+1)30=444 Вт) Врахуємо втрати на перемагнічування сердечника Т1 – 10%. чи 44,4 Вт. Тоді Pг = 444 + 44.4 = 488,4 (Вт). Решту /Р, до 500 Вт залишимо на запас для власного споживання БП. Переріз керна S, наприклад, для Ш-подібного сердечника Т1, буде: S=(P)1/2=22,4 (см2). Струм у первинній обмотці складе 500/220=2.27 (А). Діаметр дроту первинної обмотки: d1=0.8(I)1/2= 0.8-1,5= 1,2 (мм). Аналогічно вважаємо діаметр дроту вторинної обмотки, враховуючи, що у схемі випрямлення із середньою точкою струм у вторинних напівобмотках - удвічі менше (не 30, а 15 А), Візьмемо невеликий запас, у тому числі, і на "власні потреби" БП. і вважатимемо, що у вторинних обмотках "гуляє" струм 16 А. Отже, діаметр дроту: d2 = 0.8(16)1/2 = 3.2(MM). Застосування проводів меншого перерізу призведе до збільшення "просідання" напруги на вході стабілізатора, що не дозволить отримати від БП максимальний струм. на який він розрахований. Розрахунок кількості витків трансформатора для нашого випадку також не становить труднощів. Кількість витків в обмотках Т1 на 1 В - w1: w1 = 50/S = 50/22,36 = 2.24. Кількість витків обмотки I-W1: W1 = w1Ui = 2.24-220 = 493 (витка), обмотки 2 (вторинних однакових обмоток - дві) - W2: W2 = w1U2 = 2,24-14,8 = 33 (витка). Для поліпшення параметрів БП після намотування вторинних обмоток слід обов'язково збалансувати вихідну напругу Т1, щоб обидві половини вторинної обмотки давали строго однакові напруги. До складання БП слід обов'язково перевірити номінали всіх деталей та їх справність. Паралельно всім оксидним конденсаторам прямо на їх висновки слід припаяти неполярні ємністю 0,1...0,22 мкФ. При використанні БП як лабораторного вісь R6 зручніше вивести на передню панель пристрою, а також забезпечити БП вимірювальними головками для вимірювання напруги та струму. Зовнішній вигляд мого блоку показано на рис. 7. При роботі з радіопередавальною апаратурою слід виключити наведення на деталі стабілізатора та дроту. У вихідних затискачів БП рекомендується включити фільтр, подібний до мережного (рис. 1), з тією лише різницею, що котушки повинні бути намотані на феритовому кільці або феритовій трубці, що застосовуються в старих моніторах і телевізорах зарубіжного виробництва, і містити всього 2-3 витка ізольованого дроту великого перерізу, а конденсатори-розраховані на меншу робочу напругу. Джерела інформації
Автор: В.Беседін, UA9LAQ, м.Тюмень
Штучна шкіра для емуляції дотиків
15.04.2024 Котячий унітаз Petgugu Global
15.04.2024 Привабливість дбайливих чоловіків
14.04.2024
▪ Жорсткі диски ADATA HD700 та HV620S ▪ Шпинат як паливо для електрокарів ▪ Залежність від відеоігор визнана хворобою ▪ Відкритий стандарт відео з розширеним динамічним діапазоном HDR10+
▪ розділ сайту Аудіотехніка. Добірка статей ▪ стаття Промислова вентиляція та кондиціювання. Основи безпечної життєдіяльності ▪ стаття Чи є у комах кров? Детальна відповідь ▪ стаття Актея. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ Генератор на аналогі тунельного діода. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Конвертер 144/27 МГц із плавним гетеродином. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page