Модуль софт-старта26.03.2011
В блоке питания УМЗЧ медиацентра установлены
конденсаторы очень большой ёмкости, более 20 тыс. мкФ. В момент включения усилителя,
когда конденсаторы полностью разряжены, выпрямительные диоды кратковременно
работают в режиме короткого замыкания, пока конденсаторы не начнут заряжаться.
Это отрицательно влияет на долговечность и надёжность диодов. Кроме того, высокий
пусковой ток БП может вызвать перегорание предохранителя или даже срабатывание
автоматов в квартире.
Для ограничения пускового тока в цепи первичной обмотки трансформатора устанавливают
модуль софт-старта - "мягкого" включения УМЗЧ.
С разработкой модуля софт-старта получилась целая эпопея.
На фото выше - первый вариант модуля, сделанный по традиционной схеме. К сети
постоянно подключен бестрансформаторный блок питания, дающий ток для питания
обмоток двух реле, первое из которых подключает трансформатор к сети (через
сетевой фильтр в левом верхнем углу платы). В разрыве провода первичной обмотки
включены 2 цементных резистора, и через 2 секунды после включения второе реле
их шунтирует. Таким образом, сначала трансформатор включается через мощные резисторы,
ограничивающие пусковой ток, а затем эти резисторы замыкаются контактами реле.
На резисторах на всякий случай установлен термопредохранитель, размыкающий сеть
в случае их перегрева (это может произойти, если по каким-то причинам второе
реле не сработает).
Схема работала вполне надёжно, но у неё был существенный недостаток - она издавала
громкие щелчки, 2 раза при включении и 1 раз при выключении. Днём с этим ещё
можно было бы смириться, но ночью щелчки гремели бы на всю комнату.
В результате я принялся за разработку второй версии софт-старта, бесшумной.
Здесь резисторы шунтировались цепью из диодного моста и высоковольтных полевых
транзисторов IRF840. Полевики управлялись одновибратором на микросхеме К561ЛА7.
Питание для неё давал отдельный малогабаритный трансформатор. Также в схему
была добавлена цепь, отсекающая постоянную составляющую сетевого переменного
тока.
Эта схема мало того что получилась слишком сложной, так ещё и работала нестабильно.
Поэтому я начал искать более простое и надёжное решение.
Возникла идея подавать напряжение на трансформатор плавно от нуля через всё
те же полевые транзисторы. Начался поиск вариантов управления транзисторами.
Было собрано несколько вариантов управления транзисторами, и каждый раз они
взрывались в момент включения. После третьего взрыва, когда осколки транзистора
пролетели в сантиметре от глаза, я стал включать плату через удлинитель, выглядывая
из-за угла.
В конце концов родилось относительно простое и надёжное решение.
Модуль объединяет в себе сетевой фильтр, мягкий старт и цепь фильтрации постоянной
составляющей. На входе установлен варистор VDR1, фильтрующий импульсные помехи.
В разрыве цепи включен диодный мост VD2, который закорачивается полевым транзистором
VT1. В момент включения напряжение на затворе транзистора плавно нарастает благодаря
цепочке из резисторов R3-R6 и конденсатору C5. Напряжение 5 В на эту цепочку
подаётся с интегрального стабилизатора DA1, питающегося непосредственно от сети
через резистор R1, диод VD1 и стабилитрон VD3. Таким образом, транзистор плавно
открывается, шунтируя диодный мост и вызывая плавное нарастание напряжения на
первичной обмотке трансформатора от нуля до напряжения сети. Этот процесс хорошо
виден по плавному загоранию светодиода, включенного на выходе устройства.
На схеме не показана цепь включения усилителя от модуля управления, которую
я добавил позже. Она образована включением высоковольтного оптосимистора в разрыв
цепи R1-VD1.
Элементы C2, C6-C8 и дроссель (который я забыл обозначить на схеме) образуют
помехоподавляющий фильтр. Элементы VD5-VD8, C9-C11 и R7 отсекают постоянную
составляющую сетевого напряжения. Этот постоянный ток появляется вследствие
низкого качества и перегрузок электросетей и способен вызывать подмагничивание
и нагрев сердечника трансформатора.
Финальная версия модуля, установленная в медиацентре.
|
