Использование термисторов для ограничения бросков тока в источниках питания

Для чего нужен термистор, терморезистор в блоке питания компьютера

Справочник

Главная  Справочник  Энциклопедия радиоинженера

«Справочник» — информация по различным электронным компонентам: транзисторам, микросхемам, трансформаторам, конденсаторам, светодиодам и т.д. Информация содержит все, необходимые для подбора компонентов и проведения инженерных расчетов, параметры, а также цоколевку корпусов, типовые схемы включения и рекомендации по использованию радиоэлементов.

Для начала определимся с таким типом радиодеталей, как термисторы (или, как их еще называют – терморезисторы).

Они представляют собой полупроводниковый элемент, у которого меняется сопротивление в зависимости от температуры.

Эта зависимость может быть:

  1. Прямой (чем больше температура, тем выше сопротивление) – это тип PTC (от англ. Positive Temperature Coefficient, то есть позитивный/положительный температурный коэффициент). Альтернативное название «позисторы».
  2. Обратной (сопротивление увеличивается при уменьшении температуры и наоборот) – это тип NTC (от англ. Negative Temperature Coefficient, то есть негативный/отрицательный температурный коэффициент).

Терморезисторы часто разделят по диапазонам рабочих температур:

  • Низкотемпературные (ниже 170 К);
  • Среднетемпературные (170-510 К);
  • Высокотемпературные (свыше 510 К).

Обозначение термистора указано на рисунке ниже.

Рис. 1. Обозначение термистора

Термисторы в блоках питания

Практически все импульсные блоки питания и выпрямители с конденсаторными фильтрами имеют один существенный недостаток.

При включении питания конденсатор фильтра находится в разряженном состоянии и на его зарядку требуется время.

Как раз в течение этого промежутка времени происходит бросок тока, который может превышать рабочие параметры в несколько раз (в некоторых случаях даже в десятки раз).

Рис. 2. Скачок тока

А значит, он губителен для многих элементов цепи как внутри блока питания, так и для подключаемых схем.

Для ограничения бросков тока существует множество различных решений, но все они имеют те или иные преимущества и недостатки.

Наиболее простым способом борьбы с такими импульсами тока является включение в цепь среднетемпературного NTC-терморезистора (с обратной зависимостью).

Принцип защиты цепи с NTC-терморезисторами

В состоянии покоя (при выключенном питании) терморезистор имеет температуру окружающей среды и обладает высоким сопротивлением.

В момент включения импульс тока гасится высоким сопротивлением «холодного» NTC-термистора. В процессе дальнейшего воздействия тока терморезистор нагревается и выходит в рабочий режим, в котором у него низкое сопротивление, а значит, на работу всей схемы питания он не будет оказывать практически никакого влияния.

Недостатки такой защиты

У такой защиты от бросков тока есть очевидные минусы:

  1. Если питание будет включаться/выключаться несколько раз подряд, то терморезистор не успеет остыть и не сможет выполнить своей защитной функции.
  2. Многие воспринимают термисторы в качестве обычных сопротивлений и потому в погоне за повышенной проходимостью тока выполняют их параллельное соединение. Такого допускать нельзя. Прогрев может быть неравномерным, вследствие чего можно получить все тот же скачок тока в цепи питания или даже выход из строя самих терморезисторов.
  3. В процессе работы термисторы сильно греются, следует проявлять особую осторожность при их расположении внутри закрытых корпусов.
  4. Одна из самых больших проблем – правильный подбор элемента по заданным параметрам. Оптимальным решением будет включение термистора в состав блока питания, с которым он совместим по характеристикам, а не вынос его во внешний блок (чтобы он не использовался с несовместимыми приборами).

Процедура подбора

В заданных условиях нам требуется знать следующие характеристики цепи:

  1. Номинальное сопротивление термистора (можно взять из графика в даташите или из таблиц, если таковые имеются) – при температуре 25°С.
  2. Установившийся ток (это максимальное значение тока в момент «броска»).
  3. Максимальная емкость конденсатора фильтра блока питания при пиковом напряжении.

В качестве пикового напряжения мы принимаем значение 350 В (это возможные 250В умноженные на корень из 2).

Теперь рассчитаем ток.

Например, мощность БП составляет около 400 Вт, в составе фильтра работает конденсатор 450 мкФ.

Тогда сила тока будет считаться так:

I = 400 Вт / 220 В = 1,82 А.

С учетом запаса в 20% получаем 1,82 · 1,2 = 2,16 А. Это и есть наше максимальное значение.

Сопротивление термистора считается исходя из того тока, который мы планируем ограничить.

Пусть это будет 2 А.

Таким образом

R = (220 В · √2) / 2 А = 156 Ом

Теперь остается подобрать термистор, который при температуре 25 град. имеет сопротивление 156 Ом (можно взять несколько последовательно соединенных, тогда их сопротивление складывается), может выдержать 1,82 А (в момент импульса) и совместим с конденсатором в 450 мкФ.

Схема внешней защиты БП компьютера

Специально для тех случаев, когда необходимо простое, действенное и стандартное решение проблем с бросками тока при питании ПК.

Сама схема выглядит так.

Рис. 3. Схема внешней защиты БП компьютера

Она рассчитана на подключение блока питания мощностью около 800 Вт.

Конечный вид узла в собранном виде может быть таким.

Рис. 4. Конечный вид узла в собранном виде

А в собранном виде таким.

Рис. 5. Конечный результат

Источник: http://www.radioradar.net/hand_book/hand_books/thermistor_computer_power_supply.html

Ограничение бросков тока при включении нагрузки низкой и средней мощности

» Схемы » Силовая электроника

14-04-2011

JB Castro-Miguens, Madrid

В момент включения импульсного источника питания, например, блока питания компьютера, сглаживающий конденсатор выпрямителя полностью разряжен. Бросок зарядного тока, в особенности в том случае, когда емкость конденсатора велика, может привести к срабатыванию автоматов защиты сети, или, даже, к выходу из строя выпрямительных диодов.

Несмотря на то, что эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора, а также сопротивление и индуктивность проводов уменьшают бросок тока, пиковые значения могут достигать десятков ампер.

Эти броски приходится принимать во внимание при выборе диодов выпрямителя, но наиболее заметно их влияние на срок службы конденсатора.

Схема, позволяющая ограничивать выбросы тока при включении, показана на Рисунке 1.

Рисунок 1. Эта схема позволяет ограничивать выбросы тока при включении и защищать нагрузку от перенапряжений свыше 380 В.

Если в момент включения мгновенное значение выпрямленного переменного напряжения сети больше 14 В, MOSFET транзистор Q1 будет включен, вследствие чего IGBT транзистор Q2 выключен, и конденсатор не заряжается.

Если же выпрямленное напряжение меньше, чем напряжение на конденсаторе плюс 14 В (V1 = VIN − VOUT ≤ 14 В), Q1 выключен, а Q2 включается через резистор R3, подключая конденсатор и нагрузку (RLOAD) к выпрямителю. Соответственно, Q2 остается включенным, а Q1 перестает оказывать какое-либо влияние на работу схемы.

В стационарном состоянии, когда напряжение на конденсаторе сравняется с выпрямленным переменным напряжением, Q1 выключен, а Q2 включен, и заряду конденсатора ничто не препятствует.

Ограничитель тока позволяет дополнить схему защитой от перенапряжения. Если выпрямленное выходное напряжение превысит 380 В, напряжение между выходом опорного напряжения и анодом микросхемы IC1 будет больше ее внутреннего опорного напряжения 2.495 В, вследствие чего, напряжение анод-катод упадет примерно до 2 В. Ток резистора R3 потечет в катод, и Q2 закроется.

Когда выпрямленное сетевое напряжение меньше 380 В, катодный ток TL431 практически отсутствует. Вследствие этого, Q2 включается через R3 и подключает конденсатор и RLOAD к двухполупериодному выпрямителю (при условии V1 = VIN − VOUT ≤ 14 В).

Мощность, рассеиваемая компонентами схемы, очень незначительна. При входном напряжении 230 В с.к.з. и мощности нагрузки до 500 Вт в качестве Q2 можно использовать GP10NC60KD.

Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Фрагменты обсуждения: Полный вариант обсуждения »
  • Фактическа схема обеспечивает подключение фильтрующих конденсаторов при переходе питающего напряжения через ноль. Не проще-ли для этого использовать оптосимистор (оптореле) с функцией с фонкцией включения при ноле напряжения. При большой ёмкости конденсаторов фильта ни эта схема, ни оптореле не спасут от броска тока.
  • Схема, конечно, хорошая и похожа на один из вариантов dv/dt ограничителей, описанных в «AN1542 Active Inrush Current Limiting Using MOSFET's». Также полезен аппноут «AN4606 Inrush-current limiter circuits (ICL) with Triacs and Thyristors». В самой схеме куда полезнее была бы не защита от перенапряжения, а защита от короткого замыкания в нагрузке. К тому же, есть такие типы нагрузок, которые нельзя просто так отключить от сети. Т.е. скачёк сетевого напряжения бывает менее страшен, чем его моментальное пропадание. Пожалуй, проблема зарядки входных емкостей характерна для всех SMPS мощностью от 200Вт. Большой цветник решений можно увидеть в схемах сварочных инверторов, частотников и другом технологическом оборудовании, где так или иначе присутствует звено постоянного тока большой мощности. Сложность схем ограничителей (почему-то всегда пишут «схем плавного пуска») определяется бюджетом и фантазией разработчиков. Небольшая иерархия: «народные» средства — это резистор или дроссель, для небольших мощностей термистор; вслед за этим — схемы, подобные описанной в статье (на тиристоре или транзисторе); затем — управляемые выпрямители; ну а на самой верхушке по моему мнению — корректоры коэффициента мощности (также обобщающее название для полностью управляемых выпрямителей или неизолированных DC/DC преобразователей). И относительно приведённой схемы. Передо мной лежит блок питания, на входе которого стоит 4000мкФ*450В. Ограничитель — 10Вт резистор, который шунтируется мощным 60-амперным пускателем. Время зарядки емкостей около 12 секунд. Оно классически задаётся RC-цепью в базе транзистора, который коммутирует обмотку маломощного реле, а то свою очередь включает пускатель. Как только резистор шунтирован, в схему управления через оптрон подаётся сигнал о состоянии выпрямителя «Готово». Поставив тиристор или IGBT согласно описанному решению (с большим запасом, т.к. ток несинусоидален) несложно будет организовать схему управления. В случае тиристора использовав оптимальный вариант — при переходе сети через 0, как писал lllll. Но вот незадача: ток потребления из сети при полной нагрузке около 30Ампер. А это означает, что в схему добавится «нагреватель», мощностью 50-100Вт. Речь, конечно, не об экономии электроэнергии :-). Но невольно задумаешься — так ли уж плох электромеханический «плавный пуск».
  • Схема из цикла, «когда нечем заняться, то …». Для низкой мощности тема не актуальна. Ни разу не видел ограничителей, но как показывает практика ничего из строя не выходит и автоматы не срабатывают. Для средней и большой мощности — устарело, сейчас нормами требуют уже не ограничители тока, а корректоры коэффициента мощности. В случае использования конденсаторов большой ёмкости (например в УНЧ), обычно используют плавную зарядку через токоограничительный резистор, который через некоторое время после включения закорачивается.
  • а это разве не ограничитель бросков тока для нагрузок средней мошности? AMC ваш пост из цикла «когда нечего написать а руки чешутся…»
Читайте также:  Управление освещением с ик пульта

При перепечатке материалов с сайта прямая ссылка на РадиоЛоцман обязательна.

Приглашаем авторов статей и переводов к публикации материалов на страницах сайта.

Источник: https://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=69966

Как рассчитать емкость гасящего конденсатора простого блока питания

Блок питания с гасящим конденсатором представляет собой простейший вариант запитать какое нибудь маломощное устройство.При всей своей простоте он имеет и два минуса:1.

Он гальванически связан с сетью! потому такие БП используются там, где нет вероятности прикосновения к контактам.2. Такой Бп имеет не очень большой выходной ток.

При увеличении выходного тока надо увеличивать емкость гасящего конденсатора и его габариты становятся существенными.

Внимание, будьте очень аккуратны, не прикасайтесь к контактам этого БП когда он включен.

Простейшая схема данного БП выглядит так:Как можно увидеть из схемы, последовательно с сетью стоит конденсатор. Он то и является балластом,, на котором гасится часть напряжения.Конденсатор не пропускает постоянный ток, но так как в сети переменный и конденсатор в итоге постоянно перезаряжется, то и получается, что в таком случае ток на выходе есть.

Причем сила тока напрямую зависит от емкости конденсатора.Собственно потому для расчета емкости конденсатора необходимо знать как минимум выходной ток нашего будущего БП, причем надо учесть и потребление стабилизатора, обычно это несколько мА.И так. Есть две формулы, сложная и простая.Сложная — подходит для расчета при произвольном выходном напряжении.

Простая — подходит в ситуациях, когда выходное напряжение не более 10% от входного. I — выходной ток нашего БПUвх — напряжение сети, например 220 ВольтUвых — напряжение на выходе БП (или до стабилизаторе если такой есть), например 12 Вольт.С — собственно искомая емкость.Например я хочу сделать БП с выходным током до 150мА.

Пример схемы приведен выше, вариант применения — радиопульт с питанием 5 Вольт + реле на 12 Вольт.Подставляем наши 0.15 Ампера и получаем емкость 2.18мкФ, можно взять ближайший номинал из стандартных — 2,2мкФ, ну или «по импортному» — 225.Все как бы вроде хорошо, схема простая, но есть несколько минусов, которые надо исключить:1.

Бросок тока при включении может сжечь диодный мост.2. При выходе из строя конденсатора может быть КЗ3. Если оставить как есть, то вполне можно получить разряд от входного конденсатора, так как на нем может долго присутствовать напряжение даже после отключения БП от сети.4. При снятии нагрузки напряжение на конденсаторе до стабилизатора поднимется до довольно большого значения.

Решения:1. Резистор R1 последовательно с конденсатором2. Предохранитель 0.5 Ампера.3. Резистор R2 параллельно конденсатору.4. Супрессор на 12 Вольт параллельно конденсатору после диодного моста. Я не рекомендую здесь использовать стабилитроны, супрессоры рассчитаны на большую мощность рассеивания и схема будет работать надежнее.

На схеме красным цветом я выделил новые компоненты, синим — небольшое дополнение в виде светодиода.Но гасящие конденсаторы используют часто и в дешевых светодиодных лампах. Это плохо, так как у таких ламп меньше надежность и часто высокие пульсации света.Ниже упрощенный вариант схемы такой лампы.

Попробуем рассчитать емкость для такого применения, но так как напряжение на выходе будет явно больше чем 1/10 от входного, то применим первую формулу.В качестве выходного напряжения я заложил 48 Вольт, 16 светодиодов по 3 Вольта на каждом. Конечно это все условно, но близко к реальности.Ток — 20мА, типичный максимальный ток для большинства индикаторных светодиодов.

У меня вышло, что необходим конденсатор емкостью 0.298 мкФ. Ближайший из распространенных номиналов — 0.27 или 0.33мкФ. Первый встречается гораздо реже, а второй уже будет давать превышение тока, потому можно составить конденсатор из двух параллельных, например по 0.15мкФ. При параллельном включении емкость складывается.С емкостью разобрались, осталось еще пара моментов:1.

Напряжение конденсатора2. Тип конденсатора.С напряжением все просто, можно применить конденсатор на 400 Вольт, но надежнее на 630, хоть они и имеют больше размер.С типом чуть сложнее.

Для такого применения лучше использовать конденсаторы, которые изначально предназначены для такого использования, например К73-17, CL21, X2На фото конденсатор CL21А это более надежный вариант, не смотрите что на нем указано 280 Вольт, у него это значение переменного действующего напряжения и он будет работать надежнее, чем К73-17 или CL21.

Такие конденсаторы могут выглядеть и такА вот теперь можно еще раз внимательно посмотреть, что надо для того, чтобы собрать такой «простой» блок питания и решить, нужен ли он.В некоторых ситуациях да, он поможет, но он имеет кучу минусов, потому на мой взгляд лучше применить просто небольшой импульсный блок питания, который уже имеет стабилизированное выходное напряжение, гальваническую изоляцию и больший выходной ток.

Как пример таких блоков питания я могу дать ссылку на подробный обзор четырех вариантов, с тестами, схемами и осмотров.

Но можно поступить еще лучше. Сейчас получили распространение монолитные блоки питания. По сути кубик, в котором находится миниатюрный БП

Например HLK-PM01 производства Hi-link, стоимостью около двух долларов за штуку.

Или их китайский аналог TSP-05 производства Tenstar robot. Они немного дешевле, 1.93 доллара за штуку.

Практика показала, что качество у них сопоставимое.Как я писал выше, они представляют из себя импульсный Бп в модульном исполнении. БП в пластмассовом корпусе залитый эпоксидной смолой.

Выпускаются на разные напряжения и способны поддерживать его на довольно стабильном уровне.Внутренности поближе, на фото вариант от Hi-link

Читайте также:  Последовательный интерфейс rs-232

На этом вроде все. Надеюсь, что статья была полезна, постараюсь и в будущем находить интересные темы.

Также интересны пожелания, что хотелось бы видеть в рубрике — Начинающим.

Эту страницу нашли, когда искали:
расчёт rc цепи lkz gbnfybz jn ctnb, добавить конденсатор на выход dc dc, сборка емкость 0,47мф и сопротивление 600 ком на входе источника питания, расчёт тока потребления светодиодов соединённых последовательно с балластным конденсатором, какой конденсатор нужен для 12 вольт после диодного моста, простой трансформатор с гасящим конденсатором, расчет мощности импульса блока питания к сглаживающим конденсатором, расчет емкости конденсатора для трансформаторного блока питания, расчет падение напряжения для балластного конденсатора, емкость конденсатора для трансформатора на 12вольт, зачем в сети 220 вольт параллельно сетевому конденсатору ставят резистор, расчёт сопротивления ёмкостного фильтра при постоянном токе, как подобрать гасящий резистор диодного моста, соотношение конденсаторов к мощности ипульсного бп, расчет конденсатора для светодиода при 12в, гасящий конденсатор в цепи переменного тока формула, расчет схема с гасящим конденсатором, как сделать прерыватель на 12в рассчитать емкость конденсатора для, емкость сглаживающего конденсатора от тока, как выбирать фильтрующий конденсатор для блока питания, расчет конденсаторов для переменного тока, понижение напряжения с помощью конденсатора калькулятор, конденсатор x2 для светодиодных ламп, вспух конденсатор 400v, блок питания как расчитать резистор

Источник: https://www.kirich.blog/stati/informaciya-dlya-nachinayuschih/244-kak-raschitat-emkost-gasyaschego-kondensatora-prostogo-bloka-pitaniya.html

Конструирование импульсных источников питания – ЧАСТЬ 8

6.2.                                     Токоограничивающий резистор

В устройствах с трансформатором’на 50 Гц бросок тока при включении ограничивается сетевым трансформатором. В импульсных сетевых источниках напряжение сети через диоды сетевого выпрямителя сразу подается на конденсатор сетевого фильтра.

Если этот конденсатор был разряжен, то бросок тока достигает десятков ампер, что не очень хорошо для выпрямительных диодов Dc. Ситуация усугубляется, когда одновременно включается десятка два импульсных источников. Бросок тока при этом может составить сотни ампер. Сеть реагирует на это выбросом напряжения, и выброс может превысить 1 кВ.

Поэтому во входную цепь импульсных сетевых источников обычно вводится токоограничивающий резистор R^,,. При мощности источника свыше 20…30 Вт применяются специальные NTC термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (например, серии SCK) с сопротивлением в холодном состоянии 10…20 Ом.

При включении термистор холодный, имеет высокое сопротивление и поэтому ограничивает бросок тока. Когда источник запускается, термистор разогревается протекающим через него током. При этом его сопротив-

ление падает до десятых долей ома и потери мощности на термисторе минимизируются. При мощности источника менее 20 Вт вместо сравнительно дорогого термистора можно использовать обычный резистор на мощность 1…2 Вт сопротивлением 20…S0 Ом. На таких мощностях средний ток потребления от сети так мал, что потерями, вызванными падением напряжения на R^, можно пренебречь.

В качестве ограничивающего резистора нельзя использовать пленочные резисторы типа С2-23, поскольку при бросках тока у них выгорает металлизация. Можно применять углеродистые резисторы С1-4 или старые, добрые МЛТ на мощность 1 Вт.

5.2.                                         Входной фильтр помех Сфп1, Ц*,

Как уже упоминалось, конденсаторы имеют сопротивление и емкость выводов. У электролитических конденсаторов (С,* — электролитический) эти паразитные параметры имеют гораздо большую, величину, чем, скажем, у керамических.

При работе источника по линиям выпрямленного напряжения сети Un протекают импульсные токи IOT, амплитуда которых может составлять несколько ампер. Эти короткие импульсы тока в сочетании с сопротивлением и индуктивностью выводов конденсатора С,,* создают так называемую «бороду» помех.

Выпрямительные диоды VDC низкочастотные, поэтому вся эта «борода» проходит через диоды на клеммы сети и сетевой провод превращается в антенну, излучающую импульсную помеху. Это легко проверить, разместив источник рядом с телевизором, работающим от комнатной антенны.

Для того чтобы предотвратить попадание помехи в сеть, применен входной фильтр помех. Фильтр состоит из так называемого поперечного трансформатора и конденсатора С,^. Импульсы тока помехи в проводах подключения Ьфп имеют противоположные знаки и равны по амплитуде, поскольку протекают по одной цепи.

Обмотки Ьфп содержат одинаковое количество витков и размещены таким обра- зом, что магнитное поле, создаваемое одной обмоткой, компенсирует- ] ся магнитным полем, создаваемым второй обмоткой.

Конденсатор Сфп (! замыкает выводы трансформатора Ьфп для помех, которые все-таки «пролезли» через трансформатор из-за несимметричности обмоток. В качестве сердечника можно взять ферритовое кольцо с внешним диаметром 1S…20 мм и проницаемостью 1000…2000. Сечение сердечника от 0,2 до 0,5 см2. Количество витков — несколько десятков.

При намотке Ц*, на ферритовом кольце проводом в лаковой изоляции наматывать обмотки в два провода нельзя, так как велика опасность пробоя изоляции провода. Поэтому обмотки приходится размещать на разных половинах кольца, следя за тем, чтобы направление намотки было одинаковым.

Удобно использование специализированных Ш-образных сердечников для фильтров с секционированными каркасами. Самым простым в изготовлении является намотка ферритового кольца (в два провода) проводом во фторопластовой изоляции (например, МГТФ-0,2 или МГТФ-0,12).

Количество витков — 30—50.

Конденсатор Сфп, должен быть рассчитан на напряжение не ниже 400 В и иметь емкость порядка 0,1 мкФ на каждые 20 Вт выходной мощности. Удобны пленочные конденсаторы типа К73-17.

6.4.                                         Сетевой выпрямитель

Диоды выпрямителя должны иметь максимальное обратное напряжение не ниже 400 В. Учитывая бросок тока при включении, необходим запас по Максимально допустимому току диодов Idmax, особенно для маломощных источников. Действительно, предположим, что имеется источник мощностью 20 Вт.

Средний ток, потребляемый от сети 220 В, даже с учетом КПД, будет не более 0,1 А. Пусть диоды сетевого выпрямителя имеют максимально допустимый ток 0,2 А. В установившемся режиме все нормально — даже имеется двукратный запас. Но при включении бросок тока, даже при наличии ограничивающего резистора, может превысить 15…20 А.

Понятно, что диоды мгновенно выйдут из строя.

Выпрямительные диоды без вреда для себя выдерживают

30..    .50-кратные разовые перегрузки по току, поэтому для их выбора можно рекомендовать следующее правило: до 30 Вт ток Idmix = 1,2 А, от 30 до 60 Вт — Idma? = 2 А.

Конденсатор Сфс — обычный электролитический на напряжение

400..    .450 В. Приемлемая величина пульсаций обеспечивается, если использовать следующее эмпирическое правило:

•    1 мкФ на 1 Вт выходной мощности при напряжении сети 220 В ±20 %, 2…3 мкФ на 1 Вт выходной мощности при напряжении сети

85..              .264 В.

6.5.    Схема ограничения выброса напряжения

При выключении МОП-транзистора на его стоке образуется выброс напряжения, вызванный индуктивностью рассеяния трансформатора Тр. Этот выброс может иметь величину один и более кВ, что приводит к пробою МОП-транзистора.

Для ограничения выброса напряжения применяется схема ограничения.

Максимальное напряжение на силовом ключе (стоке МОП-транзистора) складывается из максимально выпрямленного напряжения сети U„ и ограниченного напряжения выброса Uorp (рис. ЗЛО, а).

Рис. ЗЛО. График ограничения выброса напряжения при включении МОП-траизисторов

Напряжение ограничения ио1р должно быть больше напряжения «добавки» Up, которое, собственно, и определяет выходное напряжение источника. В противном случае источник никогда не выйдет на режим, поскольку расчетной величины Up не удастся достигнуть из-за ограничения. Величина напряжения Up выбирается в пределах 80…1S0 В, поэтому напряжение ограничения выбирается с некоторым запасом в пределах

.200 В. Максимальное напряжение сети U       = 264 В, что после вы прямления дает максимальную величину            . Складывая два полученных напряжения, получаем максимальное напряжение на силовом ключе

           , что не превышает максимально допустимую величину и.·… для ТОР, равную 700 В. Напряжение ограничения, большее 200 В, лучше не выбирать, поскольку ограниченный выброс «пролезает» на выход источника и увеличивает амплитуду пульсаций.

Самой простой схемой ограничения является цепочка, состоящая из диода VDC и высоковольтного стабилитрона VDZC без R, и Сс (рис. 3.7).

Когда напряжение выброса на силовом ключе превышает напряжение стабилизации стабилитрона ил, диод VDc открывается и происходит ограничение. Напряжение ограничения Uorp = υΛ. Стабилитрон может быть на 170…200 В, например типа Р6КЕ170, Р6КЕ200.

Аналогичные результаты получаются при использовании защитных диодов 1,5КЕ170, 1,5КЕ200, 0,5КЕ170, 0,5КЕ200.

Другим вариантом ограничителя может быть включение диода VDC и RC-цепочки R*, Сс без использования стабилитрона. В процессе выхода на режим конденсатор Сс заряжается до некоторого напряжения U0[p, большего, чем Up.

Читайте также:  Электронный замок с ключами ibutton

Ограничение выброса происходит так же, как и в предыдущем случае, когда напряжение выброса превышает Ц*,,, диод VDC открывается. Постоянная времени RC-цепи должна быть намного больше периода следования импульсов, иначе будет тратиться лишняя энергия на подзаряд конденсатора Сс. Для большинства применений до 30 Вт — R,.

= (30…39) кОм, Сс = (1,5…2,2) нФ. Резистор R,. — на мощность 1 Вт, конденсатор Сс керамический на напряжение не менее 600 В, например типа К15-5.

И наконец, может использоваться схема ограничения, объединяющая оба варианта и состоящая из резистора R*, конденсатора Сс и стабилитрона VDZC, которые подключаются к выводу D ТОР через диод VDC.

Следует особо обратить внимание на выбор диода VDC. Во-первых, он должен иметь максимальное обратное напряжение не менее U____________________________________________________

с некоторым запасом — не менее 600 В. И, во-вторых, диод VDC должен иметь время включения не более времени включения МОП-траистора ТОР, т. е. не более 50 нсек.

В противном случае при выбросе напряжения диод не успевает открыться и часть выброса остается неограниченной (рис. 3.10, Ь), причем неограниченная часть выброса может достигать 40…70 В.

Это опасно с точки зрения пробоя МОП-транзистора и, кроме того, увеличивает пульсации на выходе.

Источник: Под редакцией А. Я. Грифа, Оригинальные схемы и конструкции. Творить вместе! — М.: СОЛОН-Пресс, 2004. – 200 с.: ил. – (Серия «СОЛОН – РАДИОЛЮБИТЕЛЯМ», вып. 23)

Источник: http://nauchebe.net/2014/11/konstruirovanie-impulsnyx-istochnikov-pitaniya-chast-8/

Терморезистор — ограничитель пускового тока лампы

Терморезистор — ограничитель пускового тока лампы

  Пусковой ток лампы может быть ограничен на безопасном уровне, если на время разогревания ее спирали в цепь ввести токоограничительный резистор, который затем, после разогревания спирали, замкнуть.

Эта же цель достигается включением последовательно с лампой элемента, имеющего отрицательный температурный коэффициент сопротивления (ТКС), Таким элементом является терморезистор, или. как его еще называют, термистор.

В момент включения лампы ток в цепи будет ограничен значительным сопротивлением холодного терморезистора, который при этом быстро разогревается. После его разогревания ток лампы уже будет определять сопротивление спирали, которая к тому времени тоже разогреется и увеличит свое сопротивление (примерно в 10 раз).

Следовательно, при правильно подобранных параметрах терморезистора пусковое значение тока будет снижено в несколько раз. Это предотвратит локальный перегрев «слабых» участков спирали лампы, их дальнейшее разрушение и позволит продлить срок ее службы.

Уменьшатся электромагнитные помехи и другие отрицательные явления, связанные с резким изменением тока е сети. А некоторая «плавность» в нарастании освещенности, если она возникнет, скорее всего станет приятной для глаз. К терморезистору—ограничителю пускового тока лампы накаливания — предъявляется ряд очевидных требований.

  Во-первых, нужно следить, чтобы терморезистор нагревался и остывал за время, сравнимое с временем разогревания спирали лампы. В противном случае он не сможет эффективно ограничивать ток на всем участке быстрого увеличения температуры спирали, а также не будет ч готов к выполнению своей функции в течение некоторого времени после выключения лампы.

Во-вторых, начальное сопротивление терморезистора должно позволять снизить пусковой бросок тока в момент включения лампы не менее чем в три раза, иначе защитный эффект будет незначительным, В-третьих, сопротивление нагретого термореэистора во время горения лампы не должно быть более 1 …

2% сопротивления лампы, это исключит заметное уменьшение напряжения на самой лампе, могущее привести к понижению температуры ее спирали. Известно, что световое излучение лампы имеет резкую зависимость (четвертой степени) от температуры спирали; так, пяти процентное уменьшение напряжения уменьшит, как минимум, на 20% световой поток от лампы. в-четаертых.

мощность, рассеиваемая нагретым терморезистором, не должна превышать продельного значения (дли приборов из различных материалов эти значения разные). И. наконец, пятое требование — их невысокая стоимость. Из серийно выпускаемых в настоящее время терморезистооав не удалось найти прибор, полностью удовлетворяющий этим требованиям.

Однако некоторые из них, например, ММТ-12 сопротивлением 680, 470 и 150 Ом, оказались пригодными для изучения переходных процессов в цепи лампы при ее включении. Эти приборы мы включали в испытательную цепь последовательно с лампой мощностью 100 Вт, питаемую от сети переменного тока напряжением 220 В.

На рис, 1—3 показаны экспериментально снятые временные зависимости сопротивления с момента включения в сеть испытательной цепи терморезисторов (кривые 1) и лампы (кривые 2), а также суммарного сопротивления цепи (кривые 3). На рис. 1 для сравнения штриховой линией изображена такая же зависимость сопротивления этой же лампы в отсутствие в ее цепи терморезистора.

Кривая показывает, что время полного разогревания спирали лампы равно примерно 0,3 с. Рассмотрев кривые 1 на рис, 1—3. можно заключить, что терморезисторы ММТ-12 разогреваются протекающим током за 10…80 с, т. е. время их разогревания в 30..270 раз больше, чем спирали лампы. Эти приборы обладают большой массой (1.

7 г), с чем именно и связана их большая тепловая инерционность. И хотя потеря яркости лампы (из-за существенной доли падающего на разогретых терморезисторах напряжения) почти незаметна на глаз, их вряд ли можно рекомендовать для широкого применения.

  Графики на рис. 1—3 показывают также, что с уменьшением номинала терморезистора эффективность ограничения начального тока лампы снижается. В испытательной цепи с терморезистором сопротивлением 680 Ом ток в момент включения несколько меньше, чем в установившемся режиме, и увеличивается по мере разогревания терморезистора и спирали лампы.

При терморезисторе с номиналом 470 Ом общее сопротивление и, следовательно, ток почти не изменяются, при 150 Ом ток в момент включения примерно в четыре раза превышает установившееся значение, Выходит, что низкоомные терморезисторы из серии ММТ-12 менее пригодны для ограничения начального тока лампы мощностью около 100 Вт.

Однако при использовании терморезисторов этой серии сопротивлением более 1000 Ом, на них выделяется слишком большая мощность, приводящая к разрушению приборов. То же произойдет при повышении мощности лампы. С точки зрения потребляемой мощности необходим терморезистор с наименьшим сопротивлением в установившемся режиме (соответствующем конечному участку кривых 1).

На низкоомном терморезисторе к тому же меньше падение напряжения.

  Как видим, решение задачи сводится к определению некоего компромисса между двумя противоречивыми требованиями. Нами изготовлены экспериментальные образцы термореэисторов из кремния, специально предназначенных для ограничения начального тока ламп накаливания мощностью 60…150 Вт. Масса одного прибора примерно равна 0.007 г.

начальное сопротивление 110 Ом. Из рис. 4 видно, как изменяется сопротивление такого терморезистора, включенного последовательно в цепь лампы накаливания мощностью 100 Вт (кривая 1). Лампы накаливания (кривая 2) и суммарное — лампы и терморезистора (кривая 3), Конечное сопротивление его равно 11 Ом.

Это хотя меньше, чем у ММТ-12 (соответственно — 28, 24 и 21 Ом в том порядке, как на рис. 1—3), но все же довольно велико — около 2% от сопротивления нагретой лампы. В ближайшее время мы предполагаем изменить конструкцию терморезистора с целью значительно снизить (в 3…

6 раз) его сопротивление, а значит, и потребляемую мощность в нагретом состоянии.

  Для кардинального уменьшения сопротивления терморезистора в нагретом состоянии перспективны, на наш взгляд, два направления работы. Первое — установка термореэистора в баллоне лампы вблизи спирали и использование для его нагревания не только джоулевого тепла, но и тепла излучения спирали лампы.

Второе — создание комбинированной конструкции — совместно работающих на одном кремниевом кристалле термореэистора и симистора.

В этой структуре носители заряда, генерируемые в результате разогревания зоны терморезистора, будут диффундировать в зону симистора и открывать его, а терморезистор, шунтированный cимистором, после этого остынет и не будет потреблять мощности.

Авторы неизвестны
Источник: shems.h1.ru

Источник: http://www.qrz.ru/schemes/contribute/digest/svet34.shtml

Ссылка на основную публикацию