«Мягкий старт» для УМЗЧ

Рейтинг:  0 / 5

Подробности

Категория: Защита УМ и динамиков

Опубликовано: 20.03.2017 13:32

Просмотров: 3605

Е.Л. Яковлев, г. Ужгород РА11'2009
В чешском радиолюбительском журнале [1] была опубликована схема, которая снижала токовые перегрузки источника питания при включении мощных усилителей низкой частоты.
Дело в том, что, как правило, источники питания аппаратуры (и мощных усилителей НЧ в том числе) имеют конденсаторы фильтра питания значительной емкости. При первоначальном включении этих потребителей в сеть возникают большие токи заряда вышеуказанных конденсаторов. Они могут привести к перегоранию плавких предохранителей источников питания этих устройств. Если использовать в устройствах предохранители, рассчитанные на большие токи, то они не будут перегорать при включении питания, но и защита устройств от перегрузок получится более «грубой».

В литературе [1] предлагалось производить двухступенчатое (постепенное) включение потребителей. При подаче переменного сетевого напряжения на контакты соединителей К2-КЗ (рис. 1)

сетевой трансформатор («AC TRAFO») подключается к сети через цепочку последовательно соединенных резисторов R2, R3, R6, R7. Это снижает величину напряжения, подаваемого на трансформатор питания. Соответственно, снижаются и зарядные токи конденсаторов фильтра потребителя.
Одновременно с этим полное сетевое напряжение подается на трансформатор TR1 источника задержки включения реле RE1-A. При появлении напряжения на вторичной обмотке трансформатора TR1 оно выпрямляется мостовым выпрямителем D1 и сглаживается конденсатором С1. Транзисторы Т1 и Т2 заперты, а реле RE1-A обесточено.
Заряд конденсатора С2 происходит через резистор R4. Через 1...2 с напряжением конденсатора С2 начинает отпираться транзистор Т2. Это, в свою очередь, приводит к отпиранию транзистора Т1. В итоге транзисторы Т1 и Т2 лавинообразно переходят в режим насыщения, срабатывает реле RE1 -А. Своими контактами RE1-B и RE1-C реле закорачивает резисторы R2, R3, R6, R7. На трансформатор источника питания мощной нагрузки «AC TRAFO» подается полное напряжение питающей сети.
При отключении потребителя от сети снимается напряжение и с контактов К2, КЗ. При этом реле RE1-A обесточивается и выключается. Диод D2 и резистор R1 обеспечивают быстрый разряд конденсатора С2. При этом конденсатор С1 разряжается через резистор R1, подготавливая схему к следующему циклу работы - «мягкому старту» источника питания потребителя. Резисторы R2, R3, R6, R7 имеют небольшие величины сопротивления (по 10 Ом) и мощность всего 5 Вт каждый, но при работе описанной системы старта источника питания мощной нагрузки значительный ток через них протекает кратковременно, и, по утверждению автора [1], они не успевают сильно нагреться и тем более выйти из строя.
В дополнение к материалам первоисточника [1] хотелось бы поделиться с читателями некоторым опытом выбора трансформатора TR1. Необходимая для схемы рис.1 габаритная мощность этого трансформатора может быть минимальной - всего несколько ватт. Подобрать же сетевой трансформатор небольших габаритов подчас весьма проблематично. Вместо того чтобы использовать крупногабаритные трансформаторы, например выходные трансформаторы от ламповой аппаратуры (телевизоров), с успехом можно применить значительно менее габаритные трансформаторы, предназначавшиеся для работы в спецаппаратуре с частотой сети 400 Гц. Их очень много есть на радиорынках по бросовым ценам, но то, как их использовать в радиолюбительской практике, увы, мало известно. Дело в том, что частота бытовой сети, как известно, равна 50 Гц. Если включить в нее 400-герцовый трансформатор, то он
практически сразу же выйдет из строя - сгорит. Это обусловлено маленьким сечением сердечника трансформатора. Как выход из этой ситуации можно было бы включать первичную обмотку трансформатора в сеть через резистор. Если величина сопротивления резистора равна индуктивному сопротивлению трансформатора на частоте 50 Гц, то и приложена к этой обмотке трансформатора будет половина напряжения сети - примерно 110В. Трансформатор мог бы длительно работать, но ограничительный резистор будет очень сильно греться. Практически это не целесообразно и на практике не используется.
Совсем другое дело, если вместо активного сопротивления резистора использовать реактивное сопротивление конденсатора. Рассеивания энергии в виде тепла на конденсаторе не будет. Остается выбрать конденсатор соответствующей емкости. Проще всего это сделать практически. Кто же из радиолюбителей любит расчеты параметров?!
Много лет назад мной было экспериментально определено, что емкость гасящего конденсатора (в мкФ), включаемого последовательно с первичной обмоткой трансформатора 400 Гц, при работе его в сети 50 Гц должна быть примерно равна
площади сечения сердечника трансформатора (в см2). Трансформаторы использовались маломощные и малогабаритные, поэтому достаточно было конденсатора 0,5 мкФ. Применять конденсаторы на рабочее напряжение менее 400...450 В весьма опасно, т.к. в последовательном контуре на частоте сети имеются условия, близкие к возникновению резонанса, хотя добротность нагруженного контура (при нагрузке вторичной обмотки трансформатора) и невелика. При макетировании сначала устанавливают конденсатор заведомо меньшей емкости, например, включают последовательно несколько конденсаторов, а потом производят их подбор.
Еще одним интересным свойством такой схемы применения маломощного 400 Гц трансформатора оказалась относительная стабильность напряжения на вторичной обмотке этого трансформатора под нагрузкой при колебаниях входного сетевого напряжения. В вышерассмотренной схеме пуска (рис. 1) это несущественно, но в радиолюбительской практике может пригодиться.
Литература
1. Softstart pro vykonove nf zesilovace // Amaterske RADIO. -2009. - №2. - S.6-7.