Un método para limitar la corriente de entrada al conectar un condensador. Limitar la corriente de carga del condensador del rectificador de red SMPS. Esquema, descripción. Pekín desploma Wall Street

Circuitos de alimentación

M. DOROFEEV, Moscú
Radio, 2002, N° 10

Uno de asuntos importantes en fuentes de alimentación conmutadas de red - limitación de corriente de carga un condensador de suavizado de gran capacidad instalado en la salida del rectificador de red. Su valor máximo, determinado por la resistencia del circuito de carga, se fija para cada dispositivo específico, pero en todos los casos es muy significativo, lo que puede provocar no solo la fusión de fusibles, sino también la falla de los elementos del circuito de entrada. El autor del artículo ofrece una forma sencilla de solucionar este problema.

Se han dedicado muchos trabajos a resolver el problema de limitar la corriente de arranque, en los que se describen los llamados dispositivos de conmutación "suaves". Uno de los métodos más utilizados es el uso de un circuito de carga con una característica no lineal. Normalmente, el condensador se carga a través de una resistencia limitadora de corriente hasta el voltaje de funcionamiento y luego esta resistencia se cierra con una llave electrónica. La forma más sencilla de obtener un dispositivo de este tipo es utilizar un tiristor. La figura muestra un diagrama de nodo de entrada típico. fuente de pulso nutrición. La finalidad de los elementos que no están directamente relacionados con el dispositivo propuesto (filtro de entrada, rectificador de red) no se describe en el artículo, ya que esta pieza se fabrica de forma estándar.

El condensador de suavizado C7 se carga desde el rectificador de red VD1 a través de la resistencia limitadora de corriente R2, en paralelo con la cual está conectado el tiristor VS1. La resistencia debe cumplir dos requisitos: en primer lugar, su resistencia debe ser suficiente para que la corriente a través del fusible durante la carga no provoque su quema y, en segundo lugar, la disipación de potencia de la resistencia debe ser tal que no falle antes de cargarse por completo. condensador C7.

La primera condición la cumple una resistencia con una resistencia de 150 ohmios. La corriente de carga máxima en este caso es aproximadamente igual a 2 A. Se ha establecido experimentalmente que dos resistencias con una resistencia de 300 ohmios y una potencia de 2 W cada una, conectadas en paralelo, cumplen el segundo requisito.

La capacitancia del condensador C7 de 660 μF se seleccionó a partir de la condición de que la amplitud de las pulsaciones de voltaje rectificado a una potencia de carga máxima de 200 W no debe exceder los 10 V. Los valores de los elementos C6 y R3 se calculan de la siguiente manera. El condensador C7 se cargará casi por completo a través de la resistencia R2 (95% del voltaje máximo) en el tiempo t=3R2 C7=3 150 660 10 -6 ≈0,3 s. En este momento, el tiristor VS1 debería abrirse.

El tiristor se encenderá cuando el voltaje en su electrodo de control alcance 1 V, lo que significa que el capacitor C6 debe cargarse a este valor en 0,3 s. Estrictamente hablando, el voltaje en el capacitor crece de manera no lineal, pero como el valor de 1 V es aproximadamente el 0,3% del máximo posible (aproximadamente 310 V), esta sección inicial puede considerarse casi lineal, por lo tanto, la capacitancia del capacitor C6 se calcula usando una fórmula simple: C = Q /U, donde Q=l t - carga del condensador; Yo - corriente de carga.

Determinemos la corriente de carga. Debe ser ligeramente mayor que la corriente del electrodo de control a la que se enciende el tiristor VS1. Seleccionamos el tiristor KU202R1, similar al conocido KU202N, pero con menor corriente de encendido. Este parámetro en un lote de 20 SCR osciló entre 1,5 y 11 mA, y para la gran mayoría su valor no superó los 5 mA. Para experimentos posteriores se seleccionó un dispositivo con una corriente de conmutación de 3 mA. Seleccionamos la resistencia de la resistencia R3 igual a 45 kOhm. Entonces la corriente de carga del condensador C6 es 310 V/45 kOhm = 6,9 mA, que es 2,3 veces mayor que la corriente de encendido del tiristor.

Calculemos la capacitancia del condensador C6: C=6,9 10 -3 0,3/1≈2000 μF. La fuente de alimentación utiliza un condensador más pequeño con una capacidad de 1000 μF para un voltaje de 10 V. Su tiempo de carga se ha reducido a la mitad, a aproximadamente 0,15 s. Tuve que reducir la constante de tiempo del circuito de carga del condensador C7: la resistencia de la resistencia R2 se redujo a 65 ohmios. En este caso, la corriente de carga máxima en el momento del encendido es 310 V/65 Ohm = 4,8 A, pero después de un tiempo de 0,15 s la corriente disminuirá a aproximadamente 0,2 A.

Se sabe que un fusible tiene una inercia importante y puede pasar pulsos cortos sin sufrir daños, superando con creces su corriente nominal. En nuestro caso, el valor medio en un tiempo de 0,15 s es de 2,2 A y el fusible lo tolera “sin dolor”. Dos resistencias con una resistencia de 130 ohmios y una potencia de 2 W cada una, conectadas en paralelo, también hacen frente a dicha carga. Durante el tiempo de carga del condensador C6 a una tensión de 1 V (0,15 s), el condensador C7 se cargará al 97% del máximo.

De este modo se cumplen todas las condiciones para un funcionamiento seguro. El funcionamiento a largo plazo de una fuente de alimentación conmutada ha demostrado una alta fiabilidad de la unidad descrita. Cabe señalar que un aumento gradual de la tensión sobre el condensador de suavizado C7 durante 0,15 s tiene un efecto beneficioso sobre el funcionamiento tanto del convertidor de tensión como de la carga.

La resistencia R1 sirve para descargar rápidamente el condensador C6 cuando se desconecta la fuente de alimentación de la red. Sin él, este condensador tardaría mucho más en descargarse. Si en este caso enciende rápidamente la fuente de alimentación después de apagarla, es posible que el tiristor VS1 aún esté abierto y el fusible se queme.

La resistencia R3 consta de tres conectadas en serie, con una resistencia de 15 kOhm y una potencia de 1 W cada una. Disipan unos 2 W de potencia. La resistencia R2 son dos MLT-2 conectados en paralelo con una resistencia de 130 ohmios, y el condensador C7 son dos, con una capacidad de 330 micrones para una tensión nominal de 350 V, conectados en paralelo. Interruptor SA1: interruptor de palanca T2 o interruptor de botón PKN 41-1. Es preferible este último porque permite desconectar ambos conductores de la red. El tiristor KU202R1 está equipado con un disipador de calor de aluminio con unas dimensiones de 15x15x1 mm.

LITERATURA
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5. Circuitos integrados de equipos de vídeo domésticos extranjeros. Manual de referencia. - San Petersburgo: Lan Victoria, 1996.

El circuito está diseñado para proteger contra sobretensiones de corriente de carga cuando se conecta un condensador descargado a la red de a bordo. Cualquiera que no haya intentado conectar un condensador descargado a una red sin una resistencia limitadora, es mejor no hacerlo... Como mínimo, los contactos se quemarán.

Cuando la capacitancia descargada se conecta a la red, la capacitancia C1 se descarga y T1 (interruptor n-MOS con baja resistencia de canal) se cierra. La capacidad C2 (el mismo faradio) se carga a través de R5 de baja resistencia. T2 se abre casi instantáneamente, desvío C1 a tierra y a la puerta T1. Cuando el potencial del terminal negativo de C2 cae por debajo de 1 V (cargando a Ubattery - 1V), T2 se cierra, C1 se carga suavemente a aproximadamente 9/10 Ubattery, abriendo T1. La constante de tiempo R2C1 es lo suficientemente grande como para que el salto de corriente T1 (recargando C2 en +1V a Uakb) no exceda el límite permitido para T1.

En el futuro, el terminal negativo C2 está constantemente en cortocircuito a tierra a través de T1, INDEPENDIENTE DE LA DIRECCIÓN DE LA CORRIENTE T1 (tanto en la dirección de avance, desde el drenaje hasta la fuente, como en la dirección inversa). No hay nada de malo en "darle la vuelta" a un transistor OPEN MIS. Al elegir un transistor suficientemente buen conductor, todo el corriente inversa fluirá a través del canal y el diodo inverso incorporado no se abrirá, ya que la caída de voltaje a través del canal es varias veces menor que los 0,5-0,8 V necesarios para abrir. Por cierto, existe toda una clase de dispositivos MIS (los llamados FETKY) diseñados específicamente para funcionar en dirección inversa (rectificadores sincrónicos), su diodo incorporado está desviado por un diodo de potencia Schottky adicional.

Cálculo: para el transistor IRF1010 (Rds=0,012 Ohm), se conseguirá una caída de tensión de 0,5 Ohm sólo con una corriente de canal de 40A (P=20W). Para cuatro transistores de este tipo en paralelo y la misma corriente de descarga de 40 A, cada transistor disipará 0,012*(40/4)^2 = 1,2 W, es decir, no necesitarán radiadores (especialmente porque 1,2W se disiparán solo cuando cambie el consumo actual, pero no constantemente).

Para instalaciones densas (¿tiene mucho espacio para un radiador adicional?), es aconsejable conectar en paralelo transistores de tamaño pequeño (TO251, paquete DIP4) que no proporcionan radiadores en absoluto, según la relación de corriente (potencia) consumo del amplificador - Rds - máxima disipación de potencia. Dado que Pds max suele ser 1W (800mW para DIP4), la cantidad norte transistores (con Rds cada uno) para un amplificador con potencia de salida Pout debe ser al menos n > 1/6 * Puchero * raíz cuadrada (Rds) con fuente de alimentación de 12 V (omití las dimensiones en la fórmula). De hecho, teniendo en cuenta la corta duración de los pulsos de corriente, norte se puede reducir a la mitad de forma segura en comparación con esta fórmula .

La resistencia de carga R5 se selecciona basándose en un compromiso entre potencia térmica y tiempo de carga. A los 22 ohmios especificados, el tiempo de carga es de aproximadamente 1 minuto con una disipación de potencia de 7 W. En lugar de R5, puede encender una bombilla de 12 V, por ejemplo, desde una señal de giro. Las resistencias R1, R3 son resistencias de seguridad (condensadores de descarga cuando se desconectan de la red).

Para indicar encendido conectamos un inversor adicional (reductor R2). ¡Atención! El circuito funciona cuando se utilizan transistores npn T2, T3 con h21e > 200 (KT3102). Dependiendo del brillo del LED, seleccione R1 en el rango de 200 Ohm - 1 kOhm.

Y aquí hay una versión del circuito en el que el interruptor de la puerta está controlado por la señal REMOTA (transistor Y). Cuando el REMOTO no está conectado o apagado, se garantiza que el transistor clave estará cerrado. Los LED D3-D4 indican la carga de C1, D5-D6: estado abierto de la llave.

La indicación precisa del umbral de voltaje de la red la proporciona más fácilmente el IC TL431 (KR142EN19) en el modo típico de comparador de voltaje (con un divisor correspondiente en el circuito de entrada y un R limitador de corriente en el circuito catódico).

Las pérdidas del circuito dependen en gran medida de la instalación. Es necesario asegurar una resistencia mínima (y espesores de cable correspondientes a la corriente) en el circuito de alimentación (terminal + / C2 / T1 / terminal -). En la práctica amateur, creo que no es recomendable hacer terminales externos; es mejor soldar inmediatamente los cables cortos AWG8 que conectan el circuito al bloque de terminales del amplificador.

A menudo en varias fuentes fuente de alimentación, surge la tarea de limitar el aumento de corriente de arranque cuando se enciende. Las razones pueden ser diferentes: desgaste rápido de los contactos o interruptores de los relés, vida útil reducida de los condensadores de filtro, etc. Recientemente tuve un problema similar. Utilizo una buena fuente de alimentación de servidor en mi computadora, pero debido a la implementación fallida de la sección de espera, se sobrecalienta severamente cuando se apaga la alimentación principal. Debido a este problema, ya tuve que reparar la placa de espera dos veces y cambiar algunos de los electrolitos ubicados al lado. La solución fue simple: apagar la fuente de alimentación del tomacorriente. Pero tenía una serie de desventajas: cuando se encendía, se producía un fuerte aumento de corriente a través del condensador de alto voltaje, lo que podía dañarlo, además, después de 2 semanas, el enchufe de alimentación de la unidad comenzó a quemarse. Se decidió hacer un limitador de corriente de irrupción. Paralelamente a esta tarea, tenía una tarea similar para potentes amplificadores de audio. Los problemas en los amplificadores son los mismos: quema de contactos de interruptor, sobretensión de corriente a través de los diodos del puente y electrolitos de filtro. Puede encontrar bastantes circuitos limitadores de sobretensión en Internet. Pero para una tarea específica, pueden tener una serie de desventajas: la necesidad de recalcular los elementos del circuito para la corriente requerida; para consumidores potentes: selección de elementos de potencia que proporcionen los parámetros necesarios para la potencia asignada calculada. Además, a veces es necesario proporcionar una corriente de arranque mínima para el dispositivo conectado, lo que aumenta la complejidad de dicho circuito. Para resolver este problema, existe una solución sencilla y fiable: los termistores.

Fig.1 Termistor

Un termistor es una resistencia semiconductora cuya resistencia cambia bruscamente cuando se calienta. Para nuestros propósitos, necesitamos termistores con un coeficiente de temperatura negativo: termistores NTC. Cuando la corriente fluye a través del termistor NTC, se calienta y su resistencia cae.

Fig.2 Termistor TKS

Estamos interesados ​​en los siguientes parámetros del termistor:

Resistencia a 25˚C

Corriente constante máxima

Ambos parámetros están en la documentación de termistores específicos. Usando el primer parámetro podemos determinar la corriente mínima que pasará por la resistencia de carga al conectarla a través de un termistor. El segundo parámetro está determinado por la máxima disipación de potencia del termistor y la potencia de carga debe ser tal que la corriente promedio a través del termistor no exceda este valor. Para un funcionamiento confiable del termistor, es necesario tomar un valor de esta corriente inferior al 20 por ciento del parámetro especificado en la documentación. Parecería que sería más fácil seleccionar el termistor adecuado y montar el dispositivo. Pero es necesario considerar algunos puntos:

1. El termistor tarda mucho en enfriarse. Si apaga el dispositivo y lo vuelve a encender inmediatamente, el termistor tendrá baja resistencia y no realizará su función protectora.
2. No es posible conectar termistores en paralelo para aumentar la corriente; debido a la distribución de parámetros, la corriente a través de ellos variará mucho. Pero es muy posible conectar en serie la cantidad requerida de termistores.
3. Durante el funcionamiento, el termistor se calienta mucho. Los elementos contiguos también se calientan.
4. La corriente máxima en estado estable a través del termistor debe estar limitada por su potencia máxima. Esta opción aparece en la documentación. Pero si el termistor se usa para limitar sobretensiones breves (por ejemplo, cuando se enciende inicialmente la fuente de alimentación y se está cargando el condensador del filtro), entonces corriente de impulso quizás más. Entonces la elección del termistor está limitada por su potencia máxima de pulso.

La energía de un condensador cargado está determinada por la fórmula:

E = (C*Vpico²)/2

donde E es la energía en julios, C es la capacitancia del condensador del filtro, Vpico es el voltaje máximo al que se cargará el condensador del filtro (para nuestras redes puede tomar el valor 250V*√2 = 353V).

Si la documentación indica la potencia máxima del pulso, entonces, según este parámetro, puede seleccionar un termistor. Pero, por regla general, este parámetro no se especifica. Luego, la capacidad máxima que se puede cargar de forma segura con un termistor se puede estimar a partir de las tablas ya calculadas para termistores de serie estándar.

Tomé una tabla con los parámetros de los termistores NTC de Joyin. La tabla muestra:

nombre- resistencia nominal del termistor a una temperatura de 25°C

imax- corriente máxima a través del termistor (corriente máxima en estado estable)

Smáx- capacidad máxima en el circuito de prueba que se descarga sobre el termistor sin dañarlo (tensión de prueba 350v)

Puedes ver cómo se realiza la prueba en la página siete.

Algunas palabras sobre el parámetro. Smáx– la documentación muestra que en el circuito de prueba el condensador se descarga a través de un termistor y una resistencia limitadora, lo que libera energía adicional. Por lo tanto, la capacidad máxima segura que un termistor puede cargar sin dicha resistencia será menor. Busqué información en foros temáticos extranjeros y miré circuitos típicos con limitadores en forma de termistores, para los cuales se dan datos. Con base en esta información, puede tomar el coeficiente para Smáx en un esquema real 0,65, por el que multiplicar los datos de la tabla.

Tabla de parámetros de termistores NTC de Joyin

Al conectar varios termistores NTC idénticos en serie, reducimos los requisitos de energía de pulso máxima de cada uno de ellos.

Dejame darte un ejemplo. Por ejemplo, necesitamos seleccionar un termistor para encender la fuente de alimentación de la computadora. El consumo máximo de energía de la computadora es de 700 vatios. Queremos limitar la corriente de arranque a 2-2,5 A. La fuente de alimentación contiene un condensador de filtro de 470 µF.

Calculamos el valor actual efectivo:

Yo = 700W/220V = 3,18A

Como escribí anteriormente, para un funcionamiento confiable del termistor, seleccionaremos de la documentación la corriente máxima de estado estable que sea un 20% mayor que este valor.

Imáx = 3,8A

Calculamos la resistencia del termistor requerida para una corriente de arranque de 2,5 A.

R = (220V*√2)/2,5A = 124 ohmios

De la tabla encontramos los termistores necesarios. 6 piezas de termistores JNR15S200L conectados en serie se adaptan a nuestras necesidades imax, resistencia generalizada. La capacidad máxima que podrán cargar será de 680 µF * 6 * 0,65 = 2652 µF, que es incluso más de la que necesitamos. Naturalmente, con una disminución Vpico, los requisitos para el máximo potencia de pulso termistor. Nuestra dependencia está en el cuadrado del voltaje.

Y última pregunta en cuanto a la elección de termistores. ¿Qué pasa si hemos seleccionado los termistores necesarios para la máxima potencia de pulso, pero no son los adecuados para nosotros? imax(la carga constante es demasiado alta para ellos), ¿o no necesitamos una fuente de calentamiento constante en el propio dispositivo? Para hacer esto, usaremos una solución simple: agregaremos otro interruptor al circuito en paralelo con el termistor, que encenderemos después de cargar el capacitor. Que es lo que hice en mi limitador. En mi caso, los parámetros son los siguientes: el consumo máximo de energía de la computadora es de 400 W, la limitación de la corriente de arranque es de 3,5 A y el condensador del filtro es de 470 uF. Tomé 6 piezas de termistores 15d11 (15 ohmios). El diagrama se muestra a continuación.

Arroz. 3 circuito limitador

Explicaciones del diagrama. SA1 desconecta el cable de fase. El LED VD2 sirve para indicar el funcionamiento del limitador. El condensador C1 suaviza las ondulaciones y el LED no parpadea a la frecuencia de la red. Si no lo necesita, retire C1, VD6, VD1 del circuito y simplemente conecte el LED y el diodo en paralelo de la misma manera que los elementos VD4, VD5. Para indicar el proceso de carga del condensador, el LED VD4 está conectado en paralelo con los termistores. En mi caso, al cargar el condensador de la fuente de alimentación del ordenador, todo el proceso lleva menos de un segundo. Entonces, recopilemos.

Fig.4 Kit de montaje

Monté el indicador de encendido directamente en la tapa del interruptor, tirando una lámpara incandescente china, que no habría durado mucho.

Arroz. 5 Indicador de encendido

Fig.6 Bloque de termistores

Arroz. 7 limitador ensamblado

Esto se podría haber completado si todos los termistores no hubieran fallado después de una semana de trabajo. Parecía esto.

Arroz. 8 Fallo de los termistores NTC

A pesar de que el margen para el valor de capacitancia permitido era muy grande: 330 µF * 6 * 0,65 = 1287 µF.

Compré los termistores de una empresa conocida, con diferentes valores, todos defectuosos. Fabricante desconocido. O los chinos vierten termistores de diámetros más pequeños en cajas grandes o la calidad de los materiales es muy mala. Como resultado, compré un diámetro aún más pequeño: SCK 152 de 8 mm. La misma China, pero ya marcada. Según nuestra tabla, la capacitancia permitida es 100 µF * 6 * 0,65 = 390 µF, que es incluso un poco menos de lo necesario. Sin embargo, todo funciona bien.

Carga del condensador

Para cargar un condensador, este debe estar conectado a un circuito de CC. En la Fig. La figura 1 muestra un diagrama de carga de un condensador. El condensador C está conectado a los terminales del generador. Usando la llave, puedes cerrar o abrir el circuito. Consideremos en detalle el proceso de carga de un condensador.

El generador tiene resistencia interna. Cuando se cierra la llave, el condensador se cargará a un voltaje entre las placas igual a e. d.s. generador: Uc = E. En este caso, la placa conectada al terminal positivo del generador recibe una carga positiva (+q), y la segunda placa recibe una carga negativa igual (-q). La cantidad de carga q es directamente proporcional a la capacitancia del capacitor C y el voltaje en sus placas: q = CUc

P es. 1

Para que las placas del condensador se carguen es necesario que una de ellas gane y la otra pierda una determinada cantidad de electrones. La transferencia de electrones de una placa a otra se realiza a lo largo de un circuito externo mediante la fuerza electromotriz del generador, y el proceso de mover cargas a lo largo del circuito en sí no es más que electricidad, llamado corriente capacitiva de carga Yo cobro

La corriente de carga generalmente fluye en milésimas de segundo hasta que el voltaje a través del capacitor alcanza un valor igual a e. d.s. generador La gráfica del aumento de voltaje en las placas del capacitor durante su carga se muestra en la Fig. 2a, de donde se desprende que la tensión Uc aumenta gradualmente, primero rápidamente y luego cada vez más lentamente hasta llegar a ser igual a e. d.s. generador E. Después de esto, el voltaje a través del capacitor permanece sin cambios.

Arroz. 2. Gráficos de voltaje y corriente al cargar un capacitor.

Mientras el condensador se carga, una corriente de carga fluye a través del circuito. Cronograma corriente de carga mostrado en la Fig. 2, b. En el momento inicial, la corriente de carga es el mayor valor, porque el voltaje en el capacitor sigue siendo cero, y de acuerdo con la ley de Ohm io carga = E/ Ri, ya que todo e. d.s. El generador se aplica a la resistencia Ri.

A medida que el condensador se carga, es decir, el voltaje a través de él aumenta, la corriente de carga disminuye. Cuando ya hay voltaje en el capacitor, la caída de voltaje a través de la resistencia será igual a la diferencia entre e. d.s. generador y el voltaje en el capacitor, es decir igual a E - U s. Por lo tanto cobro = (E-Uс)/Ri

De esto se puede ver que con un aumento en Uс, la carga i disminuye y con Uс = E la corriente de carga se vuelve igual a cero.

La duración del proceso de carga del condensador depende de dos valores:

1) de la resistencia interna del generador Ri,

2) de la capacitancia del condensador C.

En la Fig. La Figura 2 muestra gráficos de corrientes cargadas para un condensador con una capacidad de 10 μF: la curva 1 corresponde al proceso de carga de un generador con e. d.s. E = 100 V y con resistencia interna Ri = 10 Ohm, la curva 2 corresponde al proceso de carga desde un generador con el mismo e. d.s, pero con menor resistencia interna: Ri = 5 Ohm.

De la comparación de estas curvas se desprende claramente que con una menor resistencia interna del generador, la intensidad de la corriente de carga en el momento inicial es mayor y, por tanto, el proceso de carga se produce más rápido.

Arroz. 2. Gráficos de corrientes de carga a diferentes resistencias.

En la Fig. La Figura 3 compara los gráficos de las corrientes de carga cuando se carga desde el mismo generador con e. d.s. E = 100 V y resistencia interna Ri = 10 ohm de dos condensadores de diferentes capacidades: 10 μF (curva 1) y 20 μF (curva 2).

El valor de la corriente de carga inicial io charge = E/Ri = 100/10 = 10 A es el mismo para ambos capacitores, pero como un capacitor con mayor capacidad acumula una mayor cantidad de electricidad, su corriente de carga debe tomar más tiempo, y el proceso de carga es más largo.

Arroz. 3. Gráficos de corrientes de carga a diferentes capacidades.

Descarga del condensador

Desconectemos el condensador cargado del generador y conectemos una resistencia a sus placas.

Hay un voltaje U c en las placas del capacitor, por lo tanto, en un circuito eléctrico cerrado fluirá una corriente, llamada corriente de descarga capacitiva i bit.

La corriente fluye desde la placa positiva del capacitor a través de una resistencia hacia la placa negativa. Esto corresponde a la transición del exceso de electrones de la placa negativa a la placa positiva, donde faltan. El proceso de marcos de filas ocurre hasta que los potenciales de ambas placas son iguales, es decir, la diferencia de potencial entre ellas se vuelve igual a cero: Uc=0.

En la Fig. 4, a muestra un gráfico de la disminución del voltaje en el capacitor durante la descarga del valor Uc o = 100 V a cero, y el voltaje disminuye primero rápidamente y luego más lentamente.

En la Fig. La Figura 4b muestra una gráfica de cambios en la corriente de descarga. La intensidad de la corriente de descarga depende del valor de resistencia R y según la ley de Ohm i descarga = Uc / R

Arroz. 4. Gráficos de voltaje y corriente durante la descarga del capacitor.

En el momento inicial, cuando el voltaje en las placas del capacitor es mayor, la intensidad de la corriente de descarga también es mayor, y con una disminución de Uc durante el proceso de descarga, la corriente de descarga también disminuye. Cuando Uc=0, la corriente de descarga se detiene.

La duración del alta depende de:

1) de la capacitancia del condensador C

2) sobre el valor de la resistencia R por la cual se descarga el condensador.

Cuanto mayor sea la resistencia R, más lenta se producirá la descarga. Esto se explica por el hecho de que con una resistencia alta, la intensidad de la corriente de descarga es pequeña y la cantidad de carga en las placas del condensador disminuye lentamente.

Esto se puede mostrar en gráficos de la corriente de descarga del mismo condensador, con una capacidad de 10 μF y cargado a un voltaje de 100 V, con dos valores de resistencia diferentes (Fig.5): curva 1 - en R = 40 Ohm, descargo = Uc o/ R = 100/40 = 2,5 A y curva 2 - a 20 Ohm i sig = 100/20 = 5 A.

Arroz. 5. Gráficos de corrientes de descarga a diferentes resistencias.

La descarga también ocurre más lentamente cuando la capacidad del capacitor es grande. Esto sucede porque a mayor capacitancia, hay mayor cantidad de electricidad en las placas del capacitor ( más carga) y la carga tardará más tiempo en agotarse. Esto se muestra claramente en los gráficos de corrientes de descarga para dos condensadores de igual capacidad, cargados al mismo voltaje de 100 V y descargados a una resistencia R = 40 ohmios (Fig.6: curva 1 - para un condensador con una capacidad de 10 μF y curva 2 - para un condensador con una capacidad de 20 mkf).

Arroz. 6. Gráficos de corrientes de descarga a diferentes capacidades.

De los procesos considerados, podemos concluir que en un circuito con condensador, la corriente fluye solo en los momentos de carga y descarga, cuando cambia el voltaje en las placas.

Esto se explica por el hecho de que cuando cambia el voltaje, la cantidad de carga en las placas cambia, y esto requiere el movimiento de cargas a lo largo del circuito, es decir, debe pasar una corriente eléctrica a través del circuito. Un condensador cargado no deja pasar la corriente continua, ya que el dieléctrico entre sus placas abre el circuito.

Energía del condensador

Durante el proceso de carga, el condensador acumula energía y la recibe del generador. Cuando se descarga un condensador, toda la energía del campo eléctrico se convierte en energía térmica, es decir, se destina a calentar la resistencia a través de la cual se descarga el condensador. Cuanto mayor sea la capacitancia del capacitor y el voltaje en sus placas, mayor será la energía del campo eléctrico del capacitor. La cantidad de energía que posee un capacitor con capacitancia C, cargado a un voltaje U, es igual a: W = W c = CU 2 /2

Ejemplo. El condensador C = 10 μF se carga a un voltaje U = 500 V. Determine la energía que se liberará en calor en la resistencia a través de la cual se descarga el condensador.

Solución. Durante la descarga, toda la energía almacenada por el condensador se convertirá en calor. Por lo tanto W = Wc = CU 2 /2 = (10 x 10 -6 x 500)/2 = 1,25 J.

Al diseñar fuentes de alimentación del amplificador A menudo surgen problemas que no tienen nada que ver con el amplificador en sí, o que son consecuencia del elemento base usado. Entonces en fuentes de alimentación amplificadores de transistores Con alta potencia, a menudo surge el problema de realizar un encendido suave de la fuente de alimentación, es decir, asegurar una carga lenta de los condensadores electrolíticos en el filtro de alisamiento, que pueden tener una capacidad muy importante y, sin tomar las medidas adecuadas, simplemente dañar los diodos rectificadores en el momento del encendido.

En fuentes de alimentación para amplificadores de válvulas de cualquier potencia, es necesario prever un retardo de alimentación. alto voltaje del ánodo antes de calentar las lámparas, para evitar el agotamiento prematuro del cátodo y, como resultado, una reducción significativa de la vida útil de la lámpara. Por supuesto, cuando se utiliza un rectificador Kenotron, este problema se resuelve por sí solo. Pero si utiliza un puente rectificador convencional con filtro LC, no puede prescindir de un dispositivo adicional.

Ambos problemas anteriores se pueden resolver con un dispositivo simple que se puede integrar fácilmente tanto en un transistor como en un amplificador de válvulas.

Diagrama del dispositivo.

El diagrama esquemático del dispositivo de arranque suave se muestra en la figura:

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La tensión alterna en el devanado secundario del transformador TP1 se rectifica mediante el puente de diodos Br1 y se estabiliza mediante el estabilizador integrado VR1. La resistencia R1 garantiza una carga suave del condensador C3. Cuando el voltaje a través de él alcanza un valor umbral, el transistor T1 se abrirá, lo que hará que funcione el relé Rel1. La resistencia R2 asegura la descarga del condensador C3 cuando el dispositivo está apagado.

Opciones de inclusión.

El grupo de contactos del relé Rel1 se conecta según el tipo de amplificador y la organización de la fuente de alimentación.

Por ejemplo, para garantizar una carga fluida de los condensadores en la fuente de alimentación. amplificador de potencia de transistores, el dispositivo presentado se puede utilizar para puentear la resistencia de balasto después de cargar los condensadores para eliminar las pérdidas de energía en ella. Posible variante Las inclusiones se muestran en el diagrama:

Los valores del fusible y de la resistencia de balasto no se indican, ya que se seleccionan en función de la potencia del amplificador y la capacitancia de los condensadores del filtro de alisamiento.

En un amplificador de válvulas, el dispositivo presentado ayudará a organizar el retraso de la alimentación. alto voltaje del ánodo antes de que las lámparas se calienten, lo que puede prolongar significativamente su vida útil. Una posible opción de inclusión se muestra en la figura:

El circuito de retardo aquí se enciende simultáneamente con el transformador de filamento. Después de que las lámparas se hayan calentado, el relé Rel1 se activará, lo que provocará tensión de red será alimentado al transformador de ánodo.

Si su amplificador usa un transformador para alimentar tanto los circuitos de filamento de la lámpara como el voltaje del ánodo, entonces el grupo de contactos del relé debe trasladarse al circuito del devanado secundario. voltaje del ánodo.

Elementos del circuito de retardo de encendido (arranque suave):

• Fusible: 220V 100mA,
• Transformador: cualquier de baja potencia con un voltaje de salida de 12-14V,
• Puente de diodos: cualquier de tamaño pequeño con parámetros de 35V/1A y superiores,
• Condensadores: C1 - 1000uF 35V, C2 - 100nF 63V, C3 - 100uF 25V,
• Resistencias: R1 - 220 kOhm, R2 - 120 kOhm,
• transistores: IRF510,
• Estabilizador integral: 7809, LM7809, L7809, MC7809 (7812),
• Relé: con una tensión de funcionamiento del devanado de 9V (12V para 7812) y un grupo de contactos de la potencia adecuada.

Debido al bajo consumo de corriente, el chip estabilizador y Transistor de efecto de campo se puede montar sin radiadores.

Sin embargo, a alguien se le puede ocurrir abandonar el transformador adicional, aunque de tamaño pequeño, y alimentar el circuito de retardo con el voltaje del filamento. Teniendo en cuenta que el valor estándar del voltaje del filamento es ~6,3 V, deberá reemplazar el estabilizador L7809 por un L7805 y utilizar un relé con un voltaje de funcionamiento del devanado de 5 V. Estos relés suelen consumir una corriente significativa, en cuyo caso el microcircuito y el transistor deberán estar equipados con pequeños radiadores.

Cuando se utiliza un relé con un devanado de 12 V (de alguna manera más común), un microcircuito estabilizador integral debe reemplazarse con 7812 (L7812, LM7812, MC7812).

Con los valores de resistencia R1 y condensador C3 indicados en el diagrama tiempo de retardo las inclusiones son del orden 20 segundos. Para aumentar el intervalo de tiempo, es necesario aumentar la capacitancia del condensador C3.

El artículo fue elaborado con base en materiales de la revista "Audio Express".

Traducción gratuita del editor jefe de RadioGazeta.