Схема плавного включения мощных умзч. Мягкий старт импульсного блока питания

Эти две схемы устройства мощности с тороидальным трансформатором. Обычно стартовый (пусковой) ток очень высок в ​​течение непродолжительного периода пока заряжаются сглаживающие конденсаторы. Это своеобразный стресс для конденсаторов, диодов выпрямителя и самого трансформатора. Также в такой момент может перегореть и предохранитель.

Схема плавного пуска предназначена для того чтобы ограничить пусковой ток до приемлемого уровня. Это достигается путем подключения трансформатора к питающей сети через резистор, который подключается на короткое время с помощью реле.

Схемы объединяют в себе плавный пуск и кнопочное управление, таким образом, получается готовый модуль, который можно использовать в усилителях мощности или совместно с иными электроприборами.

Описание схем плавного пуска

Первая схема построена на микросхемах КМОП-логики (4027), а вторая на интегральной микросхеме NE556, которая представляет собой 2 объединенных в одном корпусе.

Что касается первой схемы, то она использует JK-триггер подключенный как T-триггера.

Т-триггер — это счетный триггер. Т-триггер имеет один счетный (тактирующий) вход и один синхронизирующий.

При нажатии кнопки J2 состояние триггера изменяется. При переходе от выключенного состояния во включенное состояние сигнал передается через резистор и конденсатор на вторую часть схемы. Там второй JK-триггер подключен необычным способом: на вывод сброса подан высокий уровень, а вывод SET используется в качестве входа.

В таблице истинности можно обнаружить, что когда на вывод сброса подан высокий уровень, все другие входы игнорируются, за исключением вывода SET. Когда на выводе SET высокий уровень на выходе так же высокий и на оборот.

Резистор R6 и конденсатор С6 используются для задержки сигнала в момент включения. При тех значениях, которые указаны на схеме, задержка составляет 1 секунду. При необходимости меня параметры R6 и С6 можно изменить время задержки. Диод VD2 шунтирует резистор R6, вследствие чего при выключении реле отключается без задержек.

Вторая схема использует сдвоенный таймер NE556. Первый таймер используется как кнопочный выключатель, а второй как выключатель, связанный с задержкой созданной элементами R5, VD2 и C6.

Резисторы R8 — R10 имеют сопротивление 150 Ом и мощность 10Вт. Они соединены параллельно в результате получается резистор на 50 Ом и мощностью 30 Вт. На печатной плате два из них располагаются рядом, а третий находится в середине поверх них. Мощность трансформатора Tр1 около 5 Вт с напряжением во вторичной обмотке 12-15 В. Разъем J1 используется, если понадобится питание 12 вольт для других внешних устройств.

Реле K1 и K2 на 12В контактные группы которых должны быть рассчитаны на коммутацию 220 В / 16A. Номинал предохранителя F1 должен выбираться в соответствии с устройством, которое будет подключено к модулю плавного пуска.

Обе схемы были протестированы на макетной плате и обе работали, но вторая схема подвержена помехам — если провод, идущий к кнопке, достаточно длинный, что в свою очередь приводит к ложному переключению.

Большинство резисторов, конденсаторов и диодов — SMD. В последнее время я использую все больше и больше SMD элементов в конструкциях, потому что нет необходимости сверлить отверстия. Если вы решите использовать любую из этих двух печатных плат, проверьте их тщательно, потому что они не проверялись.

(unknown, скачано: 1 192)

Схема плавного пуска обеспечивает задержку около 2-х секунд, что позволяет плавно зарядить конденсаторы большей емкости без скачков напряжения и моргания лампочки дома. Ток заряда ограничен величиной: I=220/R5+R6+Rt.
где Rt - сопротивление первичной обмотки трансформатора постоянному току, Ом.
Сопротивление резисторов R5, R6 можно принимать от 15 Ом до 33 Ом. Меньше - не эффективно, а больше - увеличивается нагрев резисторов. С номиналами указанными на схеме, максимальный пусковой ток будет ограничен, приблизительно: I=220/44+(3...8)=4.2...4.2А.

Основные вопросы возникающие у новичков при сборке:

1. На какое напряжение ставить электролиты?
Напряжение электролитов указано на печатной плате - это 16 и 25В.

2. На какое напряжение ставить не полярный конденсатор?
Напряжение его так же указано на печатной плате - это 630В (допускается 400В).

3. Какие транзисторы можно применить вместо BD875?
КТ972 с любым буквенным индексом или BDX53.

4. Можно ли применять вместо BD875 не составной транзистор?
Можно, но лучше поискать именно составной транзистор.

5. Какое реле необходимо применять?
Реле должно иметь катушку на 12В с током не более 40мА, а лучше 30мА. Контакты должны быть рассчитаны на ток не менее 5А.

6. Как увеличить время задержки?
Для этого необходимо увеличить емкость конденсатора С3.

7. Можно ли применять реле с другим напряжением катушки, например 24В?
Нельзя, схема работать не будет.

8. Собрал - не работает
Значит это твоя ошибка. Схема собранная на исправных деталях начинает работать сразу и не требует настройки и подбора элементов.

9. На плате есть предохранитель, на какой ток его применять?
Ток предохранителя я рекомендую рассчитывать так: Iп=(Pбп/220)*1.5. Полученное значение округляем в сторону ближайшего номинала предохранителя.

Обсуждение статьи на форуме:

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
VT1	Биполярный транзистор	BDX53	1	КТ972, BD875		В блокнот
VDS1	Выпрямительный диод	1N4007	4			В блокнот
VD1	Стабилитрон	1N5359B	1	24 В		В блокнот
VD2	Выпрямительный диод	1N4148	1			В блокнот
C1	Конденсатор	470 нФ	1	Не менее 400 В		В блокнот
C2, C3	Электролитический конденсатор	220 мкФ	2	25 В		В блокнот
R1	Резистор	82 кОм	1			В блокнот
R2	Резистор	220 Ом	1	2 Вт		В блокнот
R3	Резистор	62 кОм	1			В блокнот
R4	Резистор	6.8 кОм	1			В блокнот
R5, R6	Резистор

Всем привет камрадам! История продолжается.
Сегодня у нас: усилитель мощности, мягкий старт, блок питания для усилителя мощности.

Усилитель мощности LM3886

Когда-то я делал усилитель на микросхеме , теперь пришло время послушать . Схема классическая, неинвертирующая. Выполнил некоторые общеизвестные рекомендации. Конденсатор C3 - фильтр от высокочастотных помех. R6 - защищает неинвертирующий вход в момент выключения системы (когда внутренняя система защиты от пониженного напряжения питания выключена, есть вероятность выхода микросхемы из строя). Диоды D1 и D2 защищают выходной каскад от ЭДС индуктивной нагрузки. Конденсаторы С5 - С8 лучше ставить с бОльшей ёмкостью, но у меня критически не хватало места, и я поставил всего лишь 200 мкФ.

Я взял на себя смелость и изменил коэффициент усиления схемы в сторону уменьшения (21 → 11). Говорят, с его уменьшением растет вероятность самовозбуждения усилителя, но у меня все хорошо даже без цепочки R9-R10-C9. Я её так и не подключил. И без нее все вроде отлично, по крайней мере, на слух. Дело в том, что при данном коэффициенте усиления и при уровне громкости 0 dB (значение регулятора громкости), получается максимальная неискаженная выходная мощность 2×45 Ватт (синус на резисторах в качестве нагрузки). См. осциллограммы в разделе «Измерения».

Если громче, то попадаем в клиппинг. Исключить клиппинг - это, пожалуй, самый простой шаг в сторону качественного звучания системы. Можно изменить коэффициент усиления усилителя, поставив делитель на входе усилителя мощности. Можно было ограничить уровень сигнала в самом регуляторе громкости (занизить максимально возможную громкость программно в параметрах). Здесь каждый решает сам, как лучше.

Входной сигнал «MUTE» используем для исключения различных переходных процессов при включении и выключении плеера. Чтобы усилитель включить, нужно через резистор соединить 7-й вывод микросхемы с отрицательным источником напряжения и обеспечить ток хотя бы 1 мА. Неудобно по сравнению с . Оптрон так и просился в схему. Напряжение 5V на разъём X2 придет с платы плавного пуска усилителя - см. рисунок 3.

Блок питания УЗМЧ

Рис. 3. Блок питания усилителя и схема плавного пуска

Обычно для первых запусков своих конструкций (усилителей, блоков питания) радиолюбители включают последовательно лампочку, чтобы ничего не стрельнуло в случае ошибок. Как-то раз я подумал - почему бы не оставить лампочку в устройстве навсегда. Только, естественно, лампочка должна быть маленькая, галогенная подойдет в самый раз.

Галогенная лампа 50 Вт на 220 В, тип G6.35

В моем предыдущем самодельном усилителе на я успешно обкатал схему плавного пуска на галогенной лампочке. Мне она так понравилась, что я решил применить ее вновь. Сразу отмечу, что лампочка со временем не перегорает, но при отсутствии аварийных ситуаций, все же, менее надежна, чем резистор.
Когда у меня вылетели (вероятно от статики), я понял, что данное решение работает ещё и как защита от короткого замыкания. Колонки при аварии не пострадали.

Суть схемы проста: балласт (лампочку) шунтируем, когда напряжения на выходных конденсаторах будут в норме (>27V). И наоборот – если устроить КЗ, то лампочка снова включается в цепь первичной обмотки трансформатора.

На каждое плечо БП установлена схема-компаратор на основе TL431. Оптрон OP1 обеспечивает небольшой гистерезис (меньше 15V - авария), OP2 - для удобства суммирования сигналов с 4–х плеч.

Схема начинает работать сразу после включения 5-вольтового блока питания аудиоплеера. Напряжение 5V подается на разъём X2, после чего реле К1 включает трансформатор через лампочку. После заряда конденсаторов на разъём X3 приходит сигнал, который выключает К1 и включает К2. Всё, плавный пуск завершен. Через некоторое время (задается цепочкой R2-C4) на разъёме X7 имеем 5V, которые открывают оптроны OP1 в усилителях мощности. При выключении аудиоплеера 5V на разъёме X2 исчезают и оба реле выключаются из-за отсутствия на них питания. Трансформатор полностью отключен!

Для снижения тепловой нагрузки на диоды - на каждый канал усилителя установлен отдельный выпрямитель.

Реализация. Фотки

Рис. 4. Трансформатор

Трансформатор мотал сам. Когда-то сохранил, не выбросил, сгоревший буржуйский трансформатор, железо в нём шикарное. Каркас сделал из стеклотекстолита, окно получилось больше, чем с родным каркасом. Каждый слой всех обмоток отдельно пропитан обмоточным лаком и индивидуально высушен в печке при 100°С.

Рис. 5. Плата плавного пуска (вид сверху)

Рис. 6. Плата плавного пуска (вид снизу)

Платы теперь я покрываю акриловым лаком PLASTIK 71. Платы, покрытые лаком, выглядят изумительно, рекомендую.

Рис. 7. Диодный мост (вид сверху)

Рис. 8. Диодные мосты (вид снизу)

Рис. 9. Усилитель мощности

Плата усилителя получилась на редкость извращенной, всё это из-за дефицита места в корпусе. Пришлось загибать выводы микросхемы и делать плату двусторонней. Платы левого и правого канала немного различаются, некоторые компоненты пришлось сдвинуть, так как упирались в плату плавного пуска.

Рис. 10. Выходные разъёмы

Выходные разъёмы выполнены из старых мощных советских (военных) разъёмов, точнее из их штырьков (папа/мама).

Рис. 11. Выходной разъём, установленный в корпус

Рис. 12. Разъёмы 220V и Ethernet

Измерения УМЗЧ

Рис. 13. Фото в момент теста максимально-возможной выходной мощности

Все измерения сделаны осциллографом при нагруженных каналах на резистивную нагрузку 7,8 Ом. Цель – определить максимальную мощность при данном блоке питания.

Рис. 14. Напряжение питания (холостой ход)

Интересно, насколько просядет напряжение питания под максимальной нагрузкой. Напомню, что во время измерения, трансформатор у меня будет нагружен двумя каналами, а измерения питания получаются на диодном мосту одного канала, так как у меня для каждого усилителя свой диодный мост.

Рис. 15. Просадка напряжения питания одного канала под нагрузкой 45 Вт

Напряжение просело на 3,6 V. Между максимальным выходным значением синуса и напряжением питания около 3 V. Можно было конечно сделать ещё чуть громче, но дальше начинается клиппинг.

Рис. 16. Пульсации напряжения питания под нагрузкой 45 Вт

Пульсации не больше 1 V, наблюдается небольшая модуляция 1 КГц (тестовый сигнал 1 КГц).

Рис 17. Выход L R каналов 1КГц

На рисунке 17 долгожданные синусы 1 КГц, 2×45 Вт. (45 = 18.8×18.8 / 7.8)

Рис. 18 Выход L, R каналов 20 КГц

Не помешает посмотреть спектр, к ПК подключать лень, надо делать делитель. Глянем осциллографом да и всё. См. рисунок 19.

Рис. 19. Спектр сигнала 1 КГц (сверху), 20 КГц (снизу)

В качестве спектроанализатора 8-битный осциллограф уступает звуковой карте. Но, по крайней мере, в диапазоне 60 dB катастрофы не случилось и слава Богу.

В статье использованы материалы из статьи Алексея Ефремова . Идея разработки устройства плавного старта БП у меня появилась давно, и на первый взгляд должна была реализоваться достаточно просто. Примерное решение предложил Алексей Ефремов в вышеупомянутой статье. В основу устройства он тоже положил ключ на мощном высоковольтном транзисторе.

Цепь до ключа можно представить графически так:

Ясно, что при замыкании SA1 первичная обмотка силового трансформатора фактически подключается к сети. Зачем вообще там диодный мост? - что бы обеспечить питание постоянным током ключа на транзисторе.

Схема с транзисторным ключом:

Приведенные номиналы делителя несколько смущают… хотя надежда на то, что устройство не задымит и не бабахнет остается, возникают сомнения. И все же я опробовал подобный вариант. Только питание выбрал более безобидное - 26В, конечно, выбирал другие номиналы резисторов, в качестве нагрузки использовал не трансформатор, а лампу накаливания 28В/10Вт. И ключевой транзистор использовал BU508A.

Опыты мои показали, что резисторный делитель успешно понижает напряжение, но токоотдача такого источника очень мала (у перехода БЭ низкое внутреннее сопротивление), напряжение на конденсаторе сильно падает. Беспредельно снижать номинал резистора в верхнем плече я не рискнул, в любом случае - даже если нащупать правильное распределение тока в плечах и переход насытится, это все равно будет только смягченный, но не плавный пуск.

По моему мнению, истинно плавный пуск должен происходить как минимум в 2 этапа; сначала ключевой транзистор слегка открывается - пары секунд уже будет достаточно что бы электролиты фильтра в БП подзарядились слабым током. А на втором этапе уже необходимо обеспечить полное открытие транзистора. Схему пришлось несколько усложнить, кроме деления процесса на 2 этапа (ступени) я решил сделать ключ составным (схема Дарлингтона) и в качестве источника управляющего напряжения я решил использовать отдельный маломощный понижающий трансформатор.

*Номиналы резистора R 3 и подстроечника R 5. Для получения напряжения питания схемы 5,1В суммарное сопротивление R 3+R 5 должно быть 740Ом (при выбранном R 4=240Ом). Например, для обеспечения подстройки с небольшим запасом R 3 можно взять 500-640Ом, R 5 - 300-200Ом соответственно.

Как работает схема, полагаю, нет особой необходимости подробно расписывать. Если кратко - запуск первой ступени осуществляет VT4, запуск второй - VT2, а VT1 обеспечивает задержку включения второй ступени. В случае с “отдохнувщим” устройством (все электролиты полностью разряжены) первая ступень стартует через 4 сек. после включения, и еще через 5 сек. стартует вторая ступень. В случае, если устройство отключили от сети и включили снова; первая ступень стартует через 2 сек, а вторая - через 3…4 сек.

Немного наладки:

Вся наладка сводится к установке напряжения холостого хода на выходе стабилизатора, установить его вращением R5 до 5,1 В. Затем - подключить выход стабилизатора в схему.

Еще можно подобрать на свой вкус номинал резистора R2 - чем ниже номинал, тем больше будет открыт ключ на первом этапе. При номинале указанном в схеме напряжение на нагрузке = 1/5 от максимального.

И можно изменять емкости конденсаторов С2, С3, С4 и С5 если возникнет желание изменить время включения ступеней или задержки включения 2 -ой ступени. Транзистор BU508A необходимо установить не теплоотвод площадью 70…100мм2. Остальные транзисторы желательно снабдить небольшими теплоотводами. Мощность всех резисторов в схеме может быть 0,125Вт (или более).

Диодный мост VD1 - любой обычный на 10А, VD2 - любой обычный на 1А.

Напряжение во вторичной обмотке TR2 - от 8 до 20В.

Интересно? Нужна печатка или практические рекомендации?

Продолжение следует...

*Название темы на форуме должно соответствовать виду: Заголовок статьи [обсуждение статьи]

Эта схема ограничивает ток через провода питания до значения 5A около 1.5 секунды. После этого реле времени закроется и ток потребления больше не будет ограничен. Это очень полезное устройство, так как если у вас есть большой трансформатор или электролитические конденсаторы значительной ёмкости, то в момент включения они будут действовать, как КЗ на небольшой промежуток времени.

Схема задержки питания реализована на временном включении в цепь нескольких силовых резисторов, минимизируя таким образом, большой пусковой ток.

Реле используется на 24 вольта, с контактами выдерживающими от 0 ампер и выше. Время задержки зависит от суммарной ёмкости С2 и С3, а также скорости их зарядки, определяемой конденсаторомС1, выполняющим функцию балластного резистора. Устройство мягкого пуска также прекрасно будет работать в паре с электродвигателями.

Интересная простая конструкция светодиодного куба на 3х3х3 на светодиодах и микросхемах.

Этот простой самодельный таймер позволяет задержать на определенное время выключение осветительного или нагревательного прибора с сетевым питанием. Схема таймера проста и доступна для повторения даже начинающими радиолюбителями.