Схема защиты ас от постоянного напряжения: Схемы устройств защиты акустических систем (АС)

Содержание

Схемы устройств защиты акустических систем (АС)

Рассмотрены несколько различных схем устройств. предназначенных для защиты акустических систем (АС) и реализации задержки по времени перед подключением АС к выходу усилителя мощности звуковой частоты.

Схема защиты и задержки включения на четырех транзисторах

Приведённое устройство предназначено для задержки подключения громкоговорителей на время переходных процессов в УМЗЧ при включении питания и отключении их при появлении на его выходе постоянного напряжения любой полярности.

Рис. 1. Принципиальная схема устройства защиты акустических систем и задержки включения, выполнена на четырех транзисторах.

Принципиальная схема устройства приведена на рис.1. Оно состоит из диодного распределителя (VD1 – VD6) и электронного реле на транзисторах VT1 – VT4.

К выходам каналов УМЗЧ оно подключается вместе с громкоговиортелями через контакты реле К1. Цепи R1C1, R2C2 предотвращают срабатывание устройства на колебания звуковой частоты.

При необходимости число контролируемых каналов можно увеличить простым подключением соответствующего числа дополнительных цепей, аналогичных цепи R1C1VD1VD2, и применением электромагнитного реле с большим числом контактных групп. Постоянное напряжение на выходе УМЗЧ, при котором срабатывает устройство защиты , определяется напряжением стабилизациистабилитрона VD7 и связано с ним соотношением:

При включении питания (источником напряжения может быть блок питания УМЗЧ) начинает заряжаться (через резистор R9) конденсатор С3, поэтому транзистор VT4 закрыт и реле К1 обесточено.

По мере зарядки напряжение на конденсаторе растёт, транзистор VT4 начинает открываться и через некоторое время (примерно 3с) его эмиттерный ток возрастает на столько, что реле К1 срабатывает и подключает громкоговорители к выходу УМЗЧ.

Транзисторы VT1 – VT3 в исходном состоянии также закрыты. При появлении на выходе любого из каналов напряжения любой полярности, превышающее указанное выше значение , открывается транзистор VT2, а вслед за ним VT1, VT3. В результате конденсатор С3 разряжается через участок эмиттер-коллектор транзистора VT3 и резистор R8, транзистор VT4 закрывается и реле К1 отключает громкоговорители и вход устройства от выхода УМЗЧ.

Транзистор VT1, осуществляющий положительную обратную связь в каскаде на транзисторе VT2, играет роль “защёлки”, поддерживая последний в открытом состоянии и после отключения устройства от выхода УМЗЧ: не будь его, после пропадания напряжения на входе и закрывания транзистора VT2, VT3 вновь началась бы зарядка конденсатора С3 и по истечении времени зарядки громкоговорители снова подключились бы к УМЗЧ.

В устройстве применено реле РЭС-9 (паспорт РС4.524.200). Транзисторы КТ603б (VT3,VT4) могут быть заменены на КТ315г. Для питания устройства используется источник питания 20В.

При большом напряжении из-за обратных токов коллекторов возможно самопроизвольное открывание транзисторов VT1,VT2. Чтобы этого не случилось, необходимо уменьшить сопротивление резисторов R5, R6. Если же напряжение питание больше 30 В, в устройстве следует использовать транзисторы с допустимым напряжением коллектор-эмиттер не менее.

При снижении напряжения (заменой стабилитрона Д814а) необходимо позаботится о том, чтобы амплитуда переменного напряжения низших частот на выходах фильтров R1C1, R2C2 не достигала значений, вызывающих отключение громкоговорителей. Сделать это не трудно — достаточно увеличить постоянные времени названых цепей (например увеличить С1, С2).

Схема улучшенной защиты для АС

Большими возможностями обладает устройство защиты рис.2.

Рис. 2. Принципиальная схема защиты акустических систем от бросков выходного напряжения, питается от источника питания УМЗЧ.

Оно предохраняет громкоговорители от бросков выходного напряжения как при включении, так и при выключении питания, при неисправности УМЗЧ и в моменты вероятного отказа последнего — при понижении или полном исчезновении одного или обоих напряжений питания, а также при превышении ими предельно допустимых значении (это может иметь место при питании от стабилизированных источников) и, наконец, отключает их при подсоединении головных стерео телефонов. Питается устройство от того же двуполяного источника, что и выходные каскады УМЗЧ.

В момент включения питания начинает заряжаться конденсатор С3, поэтому транзистор VT2 открыт, VT3 закрыт, реле К1 обесточено и громкоговорители отключены. Как только напряжение на конденсаторе достигает значения

— напряжение стабилизации стабилитрона VD9), состояния указанных транзисторов изменяются на обратные, срабатывает реле К1 и громкоговоритель подключаются к выходам каналов УМЗЧ.

Время задержки подключения:

Приведенная формула справедлива при условии: .

Время задержки при указанных на схеме номиналах элементов:  .

Напряжение стабилизации стабилитрона VD11 выбрано из условия .

При понижении напряжении любого источника питания на величину, большую чем транзистор VT3 закрывается и реле К1 отключает громкоговорители от УМЗЧ.

Стабилитроны VD7 и VD9 в цепях баз соответственно транзисторов VT1, VT2 одинаковы и выбраны с учётом следующего. Как видно из схемы, для того, чтобы открылся транзистор VT2 (а следовательно, закрылся транзистор VT3 и отпустило реле К1), напряжение питания должно удовлетворять условию:

, где и — соответственно напряжение и минимальный ток стабилизации стабилитрона VD9.

Отсюда: . При указанных на схеме номиналах и типах деталей

, а это значит, что при устройство отключит громкоговорители, если отрицательное напряжение питания возрастёт (по отношению к номинальному) на 2,8 В.

Транзистор VT1 открывается по цепи VD1 — R5 — VD7, идентичной цепи VD6 — R7 — VD9. Это приводит к открыванию транзистора VT2 и закрыванию транзистора VT3, т.е. к отключению громкоговорителей при увеличении на 8 В напряжения питания положительной полярности.

В случае появления на выходе УМЗЧ постоянного положительного напряжения транзистор VT2 открывается током протекающим через резистор R3 (или R4), VD4 (VD5) и цепь R7VD9. Условие его открывания в этом случае выглядит так:

Если же напряжение на выходе УМЗЧ имеет отрицательную полярность, по цепи R3 (R4) — VD2 (VD3) — R5 — VD7 открывает транзистор VT1.

Для подключения стереотелефонов служит розетка ХS1, с которой механически связан выключатель SA1. При установке вилки стереотелефонов в розетку контакты выключателя размыкаются, реле К1 отпускает и громкоговорители отключаются от УМЗЧ.

То же происходит и при выключении питания УМЗЧ кнопкой SB1 (А1 — источник питания). Поскольку коллекторная цепь транзистора VT3 и цепь сетевого питания разрываются практически одновременно, громкоговорители отключаются до начала переходного процесса и щелчок не прослушивается.

В устройстве применено реле РЭС-22 (паспорт РФ-4.500.130). Неполярные оксидные конденсаторы С1, С2 — К50-6. Транзистор КТ815В можно заменить любым другим с допустимым напряжением коллектор — эмиттер более 50 В и максимальным током коллектора ни менее значения , где — — сопротивление обмотки реле К1).

Вместо стабилитронов КС527А можно использовать КС482А, КС510А, КС512А, КС175Ж, КС182Ж, КС191Ж и т.п., соединив нужное число приборов для получения напряжения стабилизации, выбранного приведённым формулам. Диоды VD1 — VD6, VD8, VD10, VD12 — любые кремниевые маломощные с обратным напряжением более 50 В.

Схема защиты АС которая питается от сигнала ЗЧ

Оригинальные устройства защиты громкоговорителей (рис.3) питается напряжением сигнала звуковой частоты, что позволяет встроить его в громкоговоритель.

Устройство отключает последний при перегрузке по мощности, а также в случае появления на выходе УМЗЧ постоянного напряжения любой полярности. В схеме использованы громкоговорители мощностью 10 Вт и электрическим сопротивлением 4 Ом.

Рис. 3. Принципиальная схема защиты акустической колонки, которая питается от сигнала ЗЧ.

В исходном состоянии реле К1 обесточено и сигнал ЗЧ (звуковой частоты) с выхода усилителя поступает через контакты К1.1 на громкоговоритель. Одновременно он выпрямляет мостом VD1 — VD4, и его постоянная составляющая через нормально замкнутые контакты К1.2 подводится к пороговому устройству, выполненному на транзисторе VT1 и микросхеме DA1.

Пока напряжение входного сигнала не превышает порога срабатывания, транзистор закрыт и напряжение на выводе 12 микросхемы DA1 равно напряжению стабилизации стабилитрона VD6, что больше напряжения образцового источника микросхемы, которое может находиться в пределах 1,5 …3 В. (Стабилитрон VD6 предотвращает пробой эмиттерного перехода транзистора дифферинциального каскада микросхемы обратным напряжением).

В момент, когда входной сигнал достигает уровня срабатывания устройства (напряжение на движке подстроечного резистора R5 — около 1,5 В), транзистор VТ1 открывается и напряжение на выводе 12 микросхемы DA1 становится меньше образцового.

В результате открывается регулирующий транзистор микросхемы, срабатывает реле К1 и громкоговоритель отключается от УМЗЧ, а обмотка реле подключается непосредственно к выходу выпрямительного моста VD1 — VD4.

При уменьшении выпрямленного напряжения до напряжения опускания реле устройство возвращается в исходное состояние. Аналогично ведёт себя устройство и при появлении на выходе УМЗЧ постоянного напряжения.

Порог срабатывания устанавливают подсроечным резистором R6. Конденсатор С3 предотвращает срабатывание устройства при кратковременном превышении сигналом порога срабатывания.

Минимальное напряжение сигнала, при котором устройство работоспособно, определяется напряжением срабатывания реле. В случае использывания реле РЭС-47 (паспорт РФ4.500.407-04) и деталей с указанными на схеме номиналами оно не превышает 5 В. Стабилитрон VD8 ограничивает напряжение на обмотке реле.

При отсутствии микросхемы К142ЕН1А можно применить К142ЕН1, К142ЕН2 с любым буквенным индексом. Диоды КД522Б можно заменить любым другим с обратным напряжением более 40 В, прямым током не менее 100 мА и максимальной частотой (КД51А, диодные сборки серии К542 и т.п.), стабистор КС107А — любым кремниевым диодом, транзистор КТ3412Б — любым маломощным кремниевым транзистором структуры n-p-n с допустимым напряжением коллектор — эмиттер не менее 40 В.

При изготовлении устройства для защиты громкоговорителей мощных звуковоспроизводящих устройств следует использовать диоды КД204А — КД204В, КД212А, КД212Б, КД213А, КД213Б и т.п., заменить реле РЭС-47 другим, с контактами, допускающими коммутацию больших токов, а если необходимо, и «умощнить» микросхему DA1 внешних транзисторов для обеспечения необходимого тока через обмотку реле.

Может случиться, что в момент срабатывания устройства будет возникать дребезг контактов реле. Предотвратить его можно, включив конденсатор ёмкостью 10…20 мкФ между выводами 16 и 8 микросхемы DA1 или резистор сопротивлением 1 кОм между её выводом 13 и базой транзистора VT1 (создав, таким образом, положительную обратную связь).

Схема защиты АС с применением резисторнорго оптрона

Предлагаемое устройство (рис.4)

Рис. 4. Принципиальная схема защиты акустических систем с применением резисторнорго оптрона.

обеспечивает защиту акусических систем (АС) от повреждения при появлении на выходах стереофонического усилителя постоянного напряжения положительной или отрицательной полярности.

Функции исполнительного элемента защиты выполняет резисторный оптрон U1. Работает он следующим образом. При появлении отрицательного или положительного постоянного напряжения на любом из выходных усилителей звуковой частоты (УЗЧ) через опрон начинает протекать входной ток и сопротивление его резистора резко уменьшается.

Как только величина постоянного напряжения достигнет 3-4 В (в зависимости от экземпляра оптрона), сопротивление это становится столь малым, что транзисторы VT1, VT2 закрываются, обмотка реле К1 обесточиваются и его контакты К1.1, К1.2 отключают АС от УЗЧ.

Стабилитроны VD1, VD2 ограничивают входной ток оптрона величиной 18 мА. Поскольку для стабилитронов Д815А допускается разброс напряжения стабилизации 15%, необходимо подобрать такие экземпляры, чтобы напряжение прикладываемое к светоизлучателю оптрона не превышало 5,5 В.

Дроссели L1, L2 ограничивают переменную составляющую входного тока оптрона до величины исключающей возможность срабатывания защиты. Они выполнены на магнитопроводах ШЛ12*12 и содержат по 1200 витков провода ПЭЛ-0,23. активное сопротивление каждого дросселя 36 Ом.

За счёт большого времени зарядки конденсатора С1 через резистор R1 обеспечивается задержка открывания транзисторов VT1, VT2, срабатывания реле К1 и подключения АС к усилителю.

В результате переходных процессов, возникающие в усилителе после его включения, затухают раньше, чем устройство подключит АС, поэтому щелчок в них не прослушивается.

При включении питания усилителя выключателем 8В1 контакты 1 и 4 последнего замыкаются, вызывая мгновенное закрывание транзисторов VT1, VT2. Естественно АС открывается от усилителя до начала в нём переходных процессов и щелчок в громкоговорителе также не будет слышен.

Устройство защиты АС питается от 2-хполярного источника питания усилителя мощности. При выборе элементов VT1, VT2, C1, R2, K1 следует учитывать величину напряжения источника.

В изготовленном автором экземпляре использовано реле РСМ-1, паспорт Ю-171.81.37. Можно применить и другое подходящее по напряжению и току срабатывания (он не должен превышать 100 мА) реле.

При использовании реле РЭС-9, РЭС-22 устройство защиты можно дополнить системой сигнализации его срабатывания.(рис.5)

Рис. 5. Схема дополнения устройства защиты АС световой сигнализацией.

Описанное устройство разрабатывалось для конкретного усилителя с напряжением питания равным плюс-минус 15 В. В этом случае при появлении на одном из выходов усилителя максимальное напряжение, тепловая мощность, выделяемая на дросселях L1 или L2, не превышает 3 Вт, что исключает его значительный перегрев за время в течении которого может быть сделан вывод о неисправности усилителя мощности (УМ) и принято решение о его выключении.

Второй вариант схемы защиты с оптроном

При более высоком напряжении питания и отсутствии гарантий своевременного обнаружения момента срабатывания устройства защиты его можно собрать по несколько изменённой схеме (рис.6).

Рис. 6. Принципиальная схема устройства защиты акустических колонок, питание от -30 +30В.

В этом случае в момент срабатывания системы защиты питание усилителя мощности отключается. Светоизлучатель оптрона контактами К1.3 реле К1 подключается к источнику питания усилителя, что позволяет удерживать устройство защиты в режиме «Авария».

Кроме того, при отсутствии одного из напряжений 2-хполярного источника питания устройство защиты не подключает к нему УМ и отключает его, если одно из этих напряжений исчезнет. Загорание светодиодов сигнализирует о неисправности в усилителе или источнике питания.

В устройстве, собранном по схеме рис.3, реле К1 должно иметь 4 группы контактов на перелючение (РЭС-22, паспорт РФ4.500.130). Следует отметить, что такая схема системы защиты функции предотвращения щелчков в АС утрачивает.

Схема защиты АС, отключающая усилитель ЗЧ от сети

На рис.7 представлена схема устройства защиты АС, отключает усилитель от питающей сети.

Рис. 7. Принципиальная схема защиты акустических систем, отключающая усилитель ЗЧ от сети 220В.

Для включения усилителя нужно нажать кнопку SB1. При этом напряжение питания поступит на устройство защиты, срабатывает реле К1 и его контакты заблокируют кнопку SB1 так, что при её отпускании УМ остаётся подключенным к источнику питания.

Для отключения усилителя необходимо нажать кнопку SB2. Принцип этого устройства аналогичен описанному выше. Он срабатывает и отключает усилитель от сети при появлении постоянного напряжения на одном из его выходов или пропадании напряжения питания.

Кнопки SB1, SB2 без фиксации в нажатом положении КМ21, КМД2-1, а реле К1-РЭС-32, паспорт РФ 4.500.335-02 (или РЭС-22, паспорт РФ 4.500.130).

Пассивная система защиты для громкоговорителя

Наиболее распространённый способ защиты акустических систем от опасного перенапряжения — их отключение от источника сигнала с помощью электромагнитного реле.

Однако в АС высокого класса применять его нецелесообразно из-за нелинейных искажений, вносимых в воспроизводимый сигнал. Дело в том, что контакты реле имеют собственное активное сопротивление, которое в новых изделиях колеблется от 0,1 (в лучшем случае) до 0,5 Ом.

В результате при прохождении через них электрического тока значительной величины на них рассеивается большая тепловая мощность. Это вызывает окисление металла, из которого изготовлены контакты, что само по себе уже является источником искажений.

Кроме того, в процессе эксплуатации реле окисление увеличивается и сопротивление контактов может возрасти до1 Ома и более, что соизмеримо с сопротивлением самих АС и способно уменьшить их отдачу.

В другом варианте защиты АС при появлении на них опасного перенапряжения выходы УМЗЧ подключается к общему проводу с помощью тиристора до момента срабатывания плавкого предохранителя в цепи питания выходного каскада.

Однако и этот способ имеет существенные недостатки, так как представляет определённую опасность для самого УМЗЧ и связан с необходимостью замены предохранителей.

В ряде зарубежных АС используется поликристаллические элементы, специально разработанные для защиты ВЧ и СЧ головок, но они вносят в сигнал ещё большие искажения и также не могут быть использованы в АС высокого класса.

Предложенное устройство пассивной защиты громкоговорителей представляет собой мощный диодный симметричный ограничитель сигнала звуковой частоты (рис. 8).

Рис. 8. Мощный диодный симметричный ограничитель сигнала звуковой частоты.

Выполнен он в виде 2-хполюсника, включаемого параллельно защищаемой цепи: либо АС в целом, либо какую-то из её излучателей, например, ВЧ или СЧ головке. В последнем случае его устанавливают непосредственно в АС, а в первом он может быть размещён и на выходе УМЗЧ, и в самой АС.

Устройство работает следующим образом. При появлении на его выводах напряжения, превышающего установленный порог ограничения, диоды соответствующей ветви открываются и через них начинает протекать ток.

На диодах рассеивается определённая тепловая мощность, а сигнал, поступающий на АС или излучатель, мягко ограничивается по напряжению и соответственно по мощности.

При уменьшении поступающего на АС напряжения ниже порога срабатывания устройство оно отключается. В ждущем режиме устройство защиты на звуковую частоту не влияет, поскольку в этом случае диоды обеих ветвей закрыты, а их результирующая ёмкость ничтожно мала.

В устройстве следует применять мощные выпрямительные диоды с высокой перегрузочной способностью, повышенной максимальной рабочей частотой и небольшой собственной ёмкостью. из наиболее распространённых можно порекомендовать КД213 с любым буквенным индексом, а также КД2994, КД2995, КД2998, кд2999.

Эти диоды допускают протекание постоянного тока 10..30 А и более в зависимости от типа, а максимальный импульсный ток через них может достигать 100 А.

Без теплоотвода каждый диод способен рассеять электрическую мощность около 1 Вт, что соответствует току порядка 1 А. При установке на простейшие пластинчатые теплоотводы мощность, рассеиваемая каждым диодом, может быть увеличена до 20 Вт. На рис. 9 показана возможная конструкция защитного устройств с использованием пластинчатых теплоотводов.

Рис. 9. Возможная конструкция защитного устройств с использованием пластинчатых теплоотводов.

Из особенностей работы устройства защиты необходимо учитывать следующее. В момент открывания диодов через них протекает небольшой ток. При этом для открывания каждого из диодов необходимо напряжение 0,6…0,7 В в зависимости от его типа.

При дальнейшем увеличении напряжения на гнёздах устройства защиты растёт проходящий ток и соответственно увеличивается падение напряжения на переходах диодов. Величина его может составлять до 1..1,4 В в диапазоне токов до 10…30 А.

Расчёт устройства защиты сводится к определению типа диодов и их числа в каждой ветви. Для этого необходимо определить порог ограничения по мощности и напряжению.

Предположим, что мы хотим защитить от перегрузки динамическую головку с номинальной мощностью 10 Вт и нормальным сопротивлением 8 Ом.

При этом целесообразно определить напряжение на уровне мощности порядка 8 Вт. Тогда через головку должен протекать ток равный 1 А при подводимом напряжении 8 В.

При использовании диодов КД213 с пороговым напряжением 0,6 В число диодов в каждой ветви составляет примерно 13. Всего для 2-х ветвей 26 диодов.

Технические характеристики такой системы защиты будут весьма высоки. Порог срабатывания составляет 8 В. Максимальный уровень ограничения мощности на защищаемой цепи при токе через диоды 10 А — около 30 Вт. Начальная мощность, поглощаемая системой защиты, составляет примерно 4+4 Вт, максимальная при токе 10 А и использовании теплоотвода — до 130 Вт.

При выборе диодов предпочтительнее те из них, которые допускают максимальные токи 20…30 А при падении напряжения на них 1 В. К ним относятся: КД2994.

Они значительно дороже, чем КД213, но имеют существенно лучшие для наших целей характеристики. Так, пороговое напряжение у них выше и составляет около 0,7 В, а падение напряжение при токе 20 А составляет всего1,1 В. Кроме того, их корпус более удобен для монтажа на печатной плате и крепления теплоотвода.

При использовании в вышеприведённом расчёте КД2994 (вместо КД213) их число в ветвях уменьшится с 13 до11, что от части компенсирует высокую стоимость. Характеристика устройства защиты будет гораздо более пологой: при токе через диоды 10 А уровень ограничения мощности на защищаемой цепи составит уже не 30, а только 12 Вт. При этом система защиты будет поглощать мощность порядка 100+100 Вт.

Применение описанной схемы в тракте звуковоспроизведения высокой верности, особенно если выходной каскад УМЗЧ работает в чистом классе А, позволяет полностью избавится от искажений, вносимых обычными устройствами защиты.

Наиболее целесообразно использовать предложенную систему для защиты относительно маломощных АС и излучателей. Однако при наличии соответствующих средств и свободного места в АС её можно рекомендовать и для защиты НЧ излучателей.

Правда, при этом нужно будет увеличить число параллельно включенных диодных ветвей. Так, при включении в параллель 2-х одинаковых диодных ветвей поглощаемая системой защита мощность увеличивается в 2 раза.

Устройство задержки включения и защиты громкоговорителей


Принципиальная схема этого устройства показана на рисунке 10. Оно состоит из входного ФНЧ R1R2С1, реле времени на транзисторе VT1 и элементах R1 — R4, С1 и ключа на транзисторе VT2.

В момент включения питания конденсатор С1 начинается заряжаться через резисторы R1, R2. В течении времени его зарядки транзистор VT1 будет открыт, VT2 закрыт и ток через обмотку реле не потечёт.

Рис. 10. Схема устройства задержки включения и защиты громкоговорителей, собрано на двух транзисторах.

Резистор R3 устраняет влияние базового тока транзистора VT1 на зарядку конденсатора и увеличивает положительный порог срабатывания устройства защиты.

Когда конденсатор зарядится, напряжение на базе транзистора VT1 упадёт и он закроется, а связанный с ним ключевой транзистор VT2 откроется и через обмотку реле К1 потечёт ток. Реле сработает, и его замкнувшиеся контакты К1.1 и К1.2 подключат громкоговорители к усилителю. Задержка включения равна примерно 4 с.

Если на каком-то из выходов усилителя появится постоянное напряжение положительной полярности, это приведёт к частичной разрядке конденсатора С1, открыванию транзистора VT1 и закрыванию транзистора VT2.

В результате ток через обмотку реле прекратится и его контакты отключат громкоговорители от усилителей. Если же на выходах последних появится постоянное напряжение отрицательной полярности, то оно непосредственно через диод VD1 поступит на базу транзистора VT2, закроет его и таким образом обесточит реле К1, контакты К1.1, К1.2 которого разомкнутся и снова отключат громкоговорители от усилителя. Диод VD1, VD2 ограничивают максимальное отрицательное напряжение на базе входного транзистора VT1 на уровне 1,3 В.

Хотя и в режиме защиты громкоговорителей, и в режиме задержки их включения конденсатор С1 заряжается через одни и те же цепи, время срабатывания защиты на порядок меньше, поскольку для этого конденсатор должен изменить свой потенциал всего на несколько вольт. Пороги срабатывания защиты составляют не более +-4 В.

Правильно изготовленное устройство начинает работать сразу и настройки не требует. Диоды можно применить любые кремниевые. Остальные элементы желательно применить те, которые указаны в схеме.

Реле К1 — РЭС-9, паспорт РС4.524.200 с сопротивлением обмотки примерно 400 Ом. Подойдёт и любое другое реле, срабатывающее при выбранном напряжении питания, но в этом случае нужно подобрать резистор R4, от которого зависит отрицательный порог срабатывания защиты.

Устройство работоспособно при изменении напряжения питания в пределах 20…30 В. При другом напряжении питания нужно будет изменить сопротивление резистора R4.

Недостаток этого устройства — необходимость питания его от источника с пульсациями не более 1 В, иначе возможны ложные срабатывания.

Литература:

  1. Войшилло А. — “О способах включения нагрузки усилителей НЧ” Радио 1979 № 11 с. 36, 37;
  2. Корнев И. “Защита громкоговорителей” Радио’1960 № 5 с. 28;
  3. Роганов В. “Устройство защиты громкоговорителей” Радио’1981 № 11 с. 44, 45; 1982 № 4 с. 62;
  4. “Устройства защиты громкоговорителей” Радио’1983 № 2 с. 61;
  5. Барабошкин Д. “Блок защиты усилителя мощности” Радио’1983 №8 с. 62, 63;
  6. Решетников О. “Устройство защиты на оптронах” Радио’1984 № 12 с. 53;
  7. “Устройства защиты громкоговорителей” Радио’1986 № 10 с. 56-58.

Устройство защиты акустических систем на базе схемы А. Котова. Универсальное, простое, надёжное


Существует множество вариантов зашиты АС от постоянного напряжения, щелчков при включении и выключении. Самые совершенные из них собраны на микроконтроллерах, управляют большим числом каналов, имеют дополнительные функции, например — датагорский кит Project-004 «Gatekeeper» (сервисный блок УМЗЧ, защита АС, включение одной кнопкой, управление вентиляторами и пр.)

Удобны, функциональны и малогабаритны так же устройства на специализированных микросхемах. К сожалению, они не всегда доступны, их доставка по почте может занять много времени.

Мне стало интересно — какая схема из дискретных элементов проста, дёшева, функциональна и нуждается в минимальной настройке. Наиболее отвечающую, на мой взгляд, этим требованиям схему, предлагаю вашему вниманию.
Поскольку статья рассчитана в основном на начинающих радиолюбителей, я постараюсь подробно описывать даже простые вещи.

Содержание / Contents

На первый взгляд, есть широкий выбор схем, но при ближайшем рассмотрении оказывается, что они имеют недостатки — много деталей, дефицитные детали, низкая чувствительность, необходимость настройки, работоспособность в узком диапазоне напряжений питания и т. п.

Наиболее подходящей оказалась схема защиты А. Котова.


Однако, и эта схема не лишена недостатков:
 — нет быстрого отключения АС при выключении усилителя,
 — строго определенное напряжение питания,
 — весь потребляемый ток протекает через светодиод,
 — режим работы с «оторванной базой» VT10.
Кроме того, нет диаграммы напряжений и рекомендаций по настройке, нет рисунка печатной платы.Эти недостатки легко устранимы, вот доработанный мной вариант.

Сохранена и продолжена нумерация деталей схемы А. Котова.
Хочу отметить достоинства и особенности схемы:
 — задержка включения составляет оптимальные 4 секунды, определяется цепочкой R5C3,
 — цепь D5R8R9C4 при выключении из сети позволяет быстро обесточить реле и отключить АС,
 — после срабатывания защиты (отключении реле), конденсатор С3 разряжается быстро, а заряжается через резистор R5 медленно, поэтому не будет быстрых хаотичных переключений,
 — устройство работает в широком диапазоне напряжений, от напряжения срабатывания реле (и плюс 2 В) до 36 В (предел для TL431),
 — практически единственный резистор, требующий подбора — R7 служит для погашения избыточного для реле напряжения, номиналы остальных резисторов могут отличаться в несколько раз и не требуют замены в широком диапазоне напряжений питания,
 — все элементы, кроме TL431, работают при очень малых токах, что обеспечивает высокую надежность,
 — применение TL431 обеспечивает ключевой режим работы реле,
 — напряжения на конденсаторах кроме С4 очень малы, не более 2,5 В, что позволяет использовать емкости на низкие напряжения, поэтому я испытал вариант с одиночными полярными конденсаторами С1 и С2 на низкое напряжение,
 — годится любой светодиод (лучше яркий) т. к. ток через него задается резистором,
 — чувствительность очень высока (порядка 1 В), ее лучше загрубить, для этого на плате предусмотрены площадки под SMD резисторы (на схеме серым цветом).Если запитать УЗ от основного БП усилителя (как у А. Котова), при выключении сети, реле не отпустит сразу из-за больших емкостей БП и возможен щелчок, треск и т. п. Здесь же из-за очень малой ёмкости С4 = 1-4,7 мкФ реле отпускает сразу.

Можно взять переменку с трансформатора основного БП УНЧ, тогда возможно придется изменить делитель R8R9, чтобы снизить напряжение.

Для «универсальности» данной схемы нужен блок питания с маломощным трансформатором с низким напряжением вторичной обмотки. Я использовал трансформатор ~230/12 В, мощностью 2 ВА. Блок питания выполнен на плате той же ширины, что и узел защиты, их удобно разместить на одной плате.

Наличие отдельного блока питания позволяет использовать узел защиты с любым усилителем, в том числе с макетируемым, что особенно удобно т. к. АС подвергаются повышенной опасности именно в этом случае.Установлено реле «OMRON G2R-2» на 12VDC в прозрачном корпусе. Это сделано не случайно — хотя оно имеет габариты большие, чем у аналогичных в неразборном непрозрачном корпусе, его можно открывать и чистить контакты. Рекомендую при использовании неразборного реле, заранее осторожно распилить его корпус так, чтобы крышку с него можно было бы снимать и ставить на место. Особенно советую в случае б/у реле.

Герметичные реле обычно меньше по размерам, поэтому легко устанавливаются с минимальными доработками печатной платы. Поскольку я расположил реле и зажимы с винтовыми клеммами достаточно плотно, при повторении платы надо убедиться в идентичности размеров зажимов, в противном случае чуть-чуть подкорректировать печатную плату. Можно обойтись без зажимов, это даже надежнее, но неудобно, особенно при настройке макетов усилителей.

При отсутствии ошибок в монтаже и исправных деталях, схема начинает работать сразу, надо только рассчитать резистор ограничения тока через обмотку реле.
Например, питание +18 В, реле на 12 В сопротивлением 280 Ом. Рабочий ток реле 12 В/280 Ом = 43 мА.
Погасить надо 18В − 12В − 2В (падение напряжения на открытом TL431) = 4 Вольта.
4 В / 43 мА = 100 Ом. Мощность резистора 43 мА х 4 В = 170 мВт, т. е. нужен резистор от 0,25 Вт и выше. На плате этот резистор «стоит», это сделано, чтобы можно было ставить резисторы разных габаритов и с запасом по мощности до 2 Вт.

Все диоды, кроме шунтирующего обмотку реле, практически любые маломощные, надо только не забыть, что маркировка полоской на корпусе диодов КД522 и других советских, обратная импортной маркировке.

При проблемах в работе, в первую очередь надо проверить правильность установки деталей, особенно диодов, транзисторов и TL431. Затем проверить качество паек (у меня плохо паялись выводы диодов), для этого надо хорошо промыть плату и осмотреть пайки с лупой (или с хорошим глазом).
Затем проверить режимы по постоянному току, напряжения на базах транзисторов должны соответствовать указанным на схеме ± 0,1 В.

Поскольку среди начинающих любителей есть страсть к гигантомании и усилителям мощностью в сотни Ватт и с напряжением питания усилителей порядка ± 50 В, надо помнить, что чем больше мощность усилителя, тем большие токи протекают через контакты реле, при высоких напряжениях возрастает вероятность возникновения дуги между разомкнутыми контактами реле.

В этом случае на данной плате может быть установлено любое реле с одной группой контактов, это реле будет промежуточным и управлять другим, более мощным реле с контактами, рассчитанными на бОльший ток и с увеличенным расстоянием между разомкнутыми контактами. К этому мощному реле можно будет подвести провода бОльшего сечения.

Универсальность данного узла защиты со «своим» питанием и в том, что его можно подключить к выходам мостового (как правило, повышенной мощности) усилителя. Общий провод соединяют не с общим проводом усилителя, а с одним выходом усилителя, а один вход узла защиты со вторым выходом мостового усилителя.

При установке узла защиты в готовую конструкцию, надобность в отдельном блоке питания отпадает (для обычного, не мостового усилителя).

Я сделал два экземпляра — с обычными резисторами и SMD, плата позволяет это сделать. Впечатления от устройств очень хорошие. Длину платы можно уменьшить на 1…2 см, особенно с резисторами SMD, но я предпочитаю широкие дорожки, позволяющие неоднократно перепаивать детали и прощающие смещения при сверлении отверстий; достаточные промежутки между дорожками.

Не надо забывать, что подобное устройство защищает только НЧ-головки от постоянных напряжений и все головки от переходных процессов в усилителе, в том числе при выходе усилителей из строя и не защищает ВЧ-головки при перегрузках и возбуждении усилителей. Вместе с тем, данное схемное решение позволяет подключать датчики перегрева, ограничения (клиппирования), возбуждения для сохранности всех головок АС.

Кроме того (что используется в ряде усилителей) можно управлять подключением к выходу усилителя одной или несколькими пар АС с помощью переключателя на лицевой панели усилителя, при этом не надо пропускать сильноточные сигнальные цепи через данный переключатель.

Печатную плату в формате LAY прилагаю.
▼ ASsmd.zip  19,07 Kb ⇣ 313

Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Опробовано в лаборатории редакции или читателями.

 

15.08.19 изменил Datagor. Добавлена схема подключения к БП по переменке.

Схемы защиты акустических систем на микросхемах и транзисторах

Схема защиты АС с применением резисторнорго оптрона

Предлагаемое устройство (рис.4)

Рис. 4. Принципиальная схема защиты акустических систем с применением резисторнорго оптрона.

обеспечивает защиту акусических систем (АС) от повреждения при появлении на выходах стереофонического усилителя постоянного напряжения положительной или отрицательной полярности.

Функции исполнительного элемента защиты выполняет резисторный оптрон U1. Работает он следующим образом. При появлении отрицательного или положительного постоянного напряжения на любом из выходных усилителей звуковой частоты (УЗЧ) через опрон начинает протекать входной ток и сопротивление его резистора резко уменьшается.

Как только величина постоянного напряжения достигнет 3-4 В (в зависимости от экземпляра оптрона), сопротивление это становится столь малым, что транзисторы VT1, VT2 закрываются, обмотка реле К1 обесточиваются и его контакты К1.1, К1.2 отключают АС от УЗЧ.

Стабилитроны VD1, VD2 ограничивают входной ток оптрона величиной 18 мА. Поскольку для стабилитронов Д815А допускается разброс напряжения стабилизации 15%, необходимо подобрать такие экземпляры, чтобы напряжение прикладываемое к светоизлучателю оптрона не превышало 5,5 В.

Дроссели L1, L2 ограничивают переменную составляющую входного тока оптрона до величины исключающей возможность срабатывания защиты. Они выполнены на магнитопроводах ШЛ12*12 и содержат по 1200 витков провода ПЭЛ-0,23. активное сопротивление каждого дросселя 36 Ом.

За счёт большого времени зарядки конденсатора С1 через резистор R1 обеспечивается задержка открывания транзисторов VT1, VT2, срабатывания реле К1 и подключения АС к усилителю.

В результате переходных процессов, возникающие в усилителе после его включения, затухают раньше, чем устройство подключит АС, поэтому щелчок в них не прослушивается.

При включении питания усилителя выключателем 8В1 контакты 1 и 4 последнего замыкаются, вызывая мгновенное закрывание транзисторов VT1, VT2. Естественно АС открывается от усилителя до начала в нём переходных процессов и щелчок в громкоговорителе также не будет слышен.

Устройство защиты АС питается от 2-хполярного источника питания усилителя мощности. При выборе элементов VT1, VT2, C1, R2, K1 следует учитывать величину напряжения источника.

В изготовленном автором экземпляре использовано реле РСМ-1, паспорт Ю-171.81.37. Можно применить и другое подходящее по напряжению и току срабатывания (он не должен превышать 100 мА) реле.

При использовании реле РЭС-9, РЭС-22 устройство защиты можно дополнить системой сигнализации его срабатывания.(рис.5)

Рис. 5. Схема дополнения устройства защиты АС световой сигнализацией.

Описанное устройство разрабатывалось для конкретного усилителя с напряжением питания равным плюс-минус 15 В. В этом случае при появлении на одном из выходов усилителя максимальное напряжение, тепловая мощность, выделяемая на дросселях L1 или L2, не превышает 3 Вт, что исключает его значительный перегрев за время в течении которого может быть сделан вывод о неисправности усилителя мощности (УМ) и принято решение о его выключении.

Как уменьшить коэффициент нелинейных искажений в схемах защиты АС

Известно, что контактные группы электромеханических реле в схемах защиты акустических систем, с помощью которых осуществляется подключение/отключение последних к выходу УНЧ, значительно увеличивают коэффициент нелинейных искажений воспроизводимого аудиосигнала. Уменьшить нелинейные искажения, возникающие в системах защиты АС, можно различными способами, однако все они приводят к усложнению их электрических схем. Так, радиолюбители из Японии предложили защитить акустику от воздействия постоянного напряжения


путем устранения возможности его появления на входе последнего.

Интеграторы входного/выходного напряжения

На выходе современных усилителей достаточно часто используются интеграторы, которые следят как за выходным, так и за входным напряжением, компенсируя возникающие изменения смещением режимов работы входных каскадов. Компенсация обеспечивается включением контактов реле в цепь общей отрицательной обратной связи (ОООС)


. При этом даже в случаях, когда контакты реле разомкнуты, интегратор обеспечивает наличие обратной связи по постоянному току, что дает возможность УНЧ работать в штатном режиме.

На примере усилителя звука в авто, собранного на китайской


видно, что и наличие интегратора необязательно. Ведь если громкоговорители не подключены, то цепь ОООС замыкается через резистор R1 и контакты реле К1.1. При этом источник тока на транзисторе Т1 выключен, и микросхема переведена в режим mute. А при подсоединении АС контакты К1.2 переключаются, и цепь ОООС замыкается через резистор R2. В результате источник тока включается, микросхема переводится в рабочий режим, а нелинейность контактных групп реле компенсируется за счет включения их в цепь ОООС.

На заметку! Для большей гарантии в схему введен конденсатор С2, емкость которого достаточна для того, чтобы задержать запуск микросхемы на 0,5-1 сек, что в свою очередь позволит обеспечить надежное срабатывание реле. В результате при включении УНЧ пользователь не услышит в динамиках ни щелчков, ни каких-либо других посторонних звуков.

Симисторные блоки

Радиолюбители, обладающие глубокими знаниями в радиотехнике и имеющие опыт самостоятельного конструирования звуковоспроизводящей аппаратуры класса Hi-End, могут попробовать уменьшить нелинейные искажения, вносимые узлами защиты АС, путем замены механических контактов в сильноточных цепях электронными ключами, собранными на основе оптотиристоров (симисторов). Однако схемы симисторных блоков защиты, одна из которых показана


. отличаются повышенной сложностью, а собранные узлы требуют тщательной настройки.

Защита блока питания от перегрузки

В большинстве простых блоков, реализована защита блока питания от перегрузки только по превышению максимального тока нагрузки. Подобная электронная защита, главным образом, предназначается для самого блока питания, а не для подключенной к нему нагрузки.

Для надежного функционирования, как блока питания, так и подсоединенного к нему электронного устройства, желательно иметь возможность изменения порога срабатывания защиты по току в больших пределах, причем при срабатывании защиты подключенная нагрузка должна быть обесточена.

Приведенная в данной статье схема является еще одним вариантом лабораторного блока питания, позволяющая производить плавную регулировку всех перечисленных выше параметров.

Схема защиты акустических систем усилителя «Бриг-001»

Рис. 1. Схема защиты акустических систем усилителя «Бриг-001»

При появлении на выходе усилителя любого из каналов постоянного напряжения положительной полярности открывается транзистор VT1, который шунтирует цепь базы составного транзистора на общий провод. При этом ток через реле К1 уменьшается настолько, что оно отпускает контакты и отключает акустические системы от усилителя. Конденсатор С1 предотвращает срабатывание реле К1 от переменного напряжения выходного сигнала.В случае, если на выходе усилителя появится напряжение отрицательной полярности, оно поступит через делитель R6, R7 на базу составного транзистора, в результате реле К1 отпустит и отключит нагрузку от усилителя.

Случай появления на выходах усилителя равных по модулю двухполярных напряжений учтен выбором различных значений резисторов R1 и R2.Таким образом, акустическая система защищена от постоянного напряжения любой полярности на выходе усилителя.

Подобная схема защиты акустических систем проработала в одном из моих усилителей более двух десятков лет, и ни разу не подвела, хотя около половины указанного срока усилитель трудился на увеселительных мероприятиях.

Достоинства:
простота и надежность; практически полное отсутствие ложных срабатываний; универсальность применения.

Недостатки:
Отсутствует схема отключения акустических систем при пропадании питания.Этот недостаток был принесен в угоду простоте и надежности устройства.

В схеме защиты установлены пассивные инфразвуковые фильтры нижних частот второго порядка (соответственно C3, C5, R10, R12 и C4, C6, R11, R13) и сенсоры аварийного постоянного напряжения на выходе усилителя (VT2, VT4, VT6 и VT3, VT5, VT7). При напряжении любой полярности более 1,5 В открывается соответствующий ключ (VT2 или VT3 для положительной полярности постоянного напряжения и VT4, VT6 или VT5, VT7 – отрицательной). При аварии база составного транзистора VT8, управляющего последовательно включенными электромагнитным реле К1 и К2, через низкоомный антизвоновый резистор R5 надежно соединяется с общим проводом, размыкая соединение выходов акустических систем через контакты реле.

Интегрирующая цепь R1, C2 в базовой цепи транзистора VT1 обеспечивает задержку подключения акустических систем при включении питания (на время 1,8 с), тем самым предотвращается проникновение в акустическую систему помех, вызванных переходными процессами в усилителе.Схема защиты универсальна и может использоваться с другими УМЗЧ. В таблице, размещенной в правом верхнем углу схемы рис. 5 указаны номиналы R6, R7, которые необходимо изменить в соответствии с напряжением питания Uп усилителя.

Технические характеристики:
Напряжение питания, В=+25…45
Время задержки включения, с=1,8
Порог срабатывания защиты, В=более ±1,5
Выходной ток для питания реле, мА=до 100
Размеры печатной платы, мм=75х75

Детали модернизированной схемы устройства защиты акустических систем.

VT1…VT3, VT6, VT7 – Транзистор BC546B (ТО-92) – 5 шт.,VT4, VT5 – Транзистор BC556B – 2 шт.,VT8 – Транзистор КТ972А – 1 шт.,VD1 — Стабилитрон КС212Ж (BZX55C12, 12V/0,5W, корпус DO-35) – 1 шт.,VD2 — Диод 1N4004 – 1 шт.,K1, К2 — Реле электромеханическое (1C, 12VDC, 30mA, 400R) BS-115C-12A-12VDC – 2 шт.,R1 — Рез.-0,25-220 кОм (красный, красный, желтый, золотистый) – 1 шт.,R2 — Рез.-0,25-1 м (коричневый, черный, зеленый, золотистый) – 1 шт.,R3, R4 — Рез.-0,25-11 кОм (коричневый, коричневый, оранжевый, золотистый) – 2 шт.,R5 — Рез.-0,25-10 Ом (коричневый, черный, черный, золотистый) – 1 шт.,R6 — Рез.-0,25-2,2 кОм (красный, красный, красный, золотистый) – 1 шт.,R7 – Перемычка,R8…R11 — Рез.-0,25-22 кОм (красный, красный, оранжевый, золотистый) – 4 шт.,R12, R13 — Рез.-1-22 кОм (красный, красный, оранжевый, золотистый) – 2 шт.,C1, C2 — Конд.47/25V 0511 +105 °С – 2 шт.,C3 – C6 — Конд.47/50V 1021 NPL (47/25V 1012 NPL) – 4 шт.,Клеммник 2к шаг 5мм на плату TB-01A – 5 шт.

Рис. 9. Клещи для зачистки провода и обжима наконечников – помощник при монтаже усилителя

Схемы на транзисторах

Специалистами разработано большое количество самых различных электрических схем, более или менее эффективно защищающих громкоговорители звуковых колонок от повреждений. Большинство из них выполнены на микросхемах или транзисторах, а в качестве исполнительного механизма в этих схемах задействовано реле. Так, практически все широко известные варианты защиты АС с использованием транзисторов и реле разработаны на базе нескольких схем, детально описанных ниже.

Электросхема УНЧ «Бриг-001»

Электрическая схема, аналогичная используемой в высококачественном УНЧ «Бриг-001» отличается от оригинала только типом транзисторов, из-за чего в ней были изменены некоторые номиналы. Технико-эксплуатационные характеристики данной схемы:

  • питающее напряжение, В — от +27 до +65;
  • задержка подключения АС, сек — 2,0;
  • чувствительность к входному постоянному напряжению, В — ±1,5.

Электросхема Котова

Электрическая схема А. Котова популярна среди начинающих радиолюбителей за свою простоту и эффективность. Однако она не лишена некоторых недостатков:

  • рабочий режим с «оторванной базой»;
  • протекание всего потребляемого тока через светодиод;
  • неизменная величина питающего напряжения;
  • невозможность быстрого отключения АС от усилителя.

В результате творческого переосмысления вышеизложенных технических решений многочисленными радиолюбителями были предложены достаточно оригинальные варианты защитных схем АС с использованием транзисторов и реле (перечислены ниже).

Электросхема на 4 транзисторах

Схема  защиты и задержки включения на 4-х транзисторах обеспечивает отключение АС при появлении на выходе УНЧ высоких показателей постоянного напряжения разных полярностей, а также задерживает подключение динамиков АС при включении УНЧ, защищая их от так называемых щелчков питания.

Модернизированная электросхема

Модернизированная схема защиты АС отключает систему при подключении головных телефонов, а также защищает ее излучатели при повышении или понижении питающего напряжения на выходе УНЧ (в том числе и при его включении/выключении) до уровня предельно допускаемых значений.

Универсальная электросхема на 2 транзисторах

Универсальная схема защиты на двух транзисторах предохраняет громкоговорители АС от воздействия кратковременных бросков напряжения при включении УНЧ (задержка подключения АС не более, чем на 1 сек) и обеспечивает их защиту от перегрузки или появления на выходе усилителя высокого питающего напряжения разных полярностей.

Простая электросхема на 3 транзисторах

Простая электросхема защиты АС на трех транзисторах отключает громкоговоритель при появлении постоянного тока на выходе УНЧ (схема разрабатывалась для УНЧ «Ланзар»).

Другие варианты

Были разработаны и опробованы на практике и другие варианты, позволяющие, например, защитить динамики в случае появления на выходе УНЧ повышенного питающего напряжения разных полярностей, используя для этого резисторный оптрон. Также гарантированно обеспечит снижение уровня мощности, подаваемой на вход акустической системы при перегрузках УНЧ, дополнительное устройство, установленное между выходом усилителя и входом АС.

Применённые детали и настройка

Герметичные реле обычно меньше по размерам, поэтому легко устанавливаются с минимальными доработками печатной платы. Поскольку я расположил реле и зажимы с винтовыми клеммами достаточно плотно, при повторении платы надо убедиться в идентичности размеров зажимов, в противном случае чуть-чуть подкорректировать печатную плату. Можно обойтись без зажимов, это даже надежнее, но неудобно, особенно при настройке макетов усилителей.

При отсутствии ошибок в монтаже и исправных деталях, схема начинает работать сразу
, надо только рассчитать резистор ограничения тока через обмотку реле.Например, питание +18 В, реле на 12 В сопротивлением 280 Ом. Рабочий ток реле 12 В/280 Ом = 43 мА.Погасить надо 18В − 12В − 2В (падение напряжения на открытом TL431) = 4 Вольта.4 В / 43 мА = 100 Ом. Мощность резистора 43 мА х 4 В = 170 мВт, т. е. нужен резистор от 0,25 Вт и выше. На плате этот резистор «стоит», это сделано, чтобы можно было ставить резисторы разных габаритов и с запасом по мощности до 2 Вт.

Все диоды, кроме шунтирующего обмотку реле, практически любые маломощные, надо только не забыть, что маркировка полоской на корпусе диодов КД522 и других советских, обратная импортной маркировке.

При проблемах в работе, в первую очередь надо проверить правильность установки деталей, особенно диодов, транзисторов и TL431. Затем проверить качество паек (у меня плохо паялись выводы диодов), для этого надо хорошо промыть плату и осмотреть пайки с лупой (или с хорошим глазом).Затем проверить режимы по постоянному току, напряжения на базах транзисторов должны соответствовать указанным на схеме ± 0,1 В.

Поскольку среди начинающих любителей есть страсть к гигантомании и усилителям мощностью в сотни Ватт и с напряжением питания усилителей порядка ± 50 В, надо помнить, что чем больше мощность усилителя, тем большие токи протекают через контакты реле, при высоких напряжениях возрастает вероятность возникновения дуги между разомкнутыми контактами реле.

В этом случае на данной плате может быть установлено любое реле с одной группой контактов, это реле будет промежуточным и управлять другим, более мощным реле с контактами, рассчитанными на бОльший ток и с увеличенным расстоянием между разомкнутыми контактами. К этому мощному реле можно будет подвести провода бОльшего сечения.

Универсальность данного узла защиты со «своим» питанием и в том, что его можно подключить к выходам мостового (как правило, повышенной мощности) усилителя. Общий провод соединяют не с общим проводом усилителя, а с одним выходом усилителя, а один вход узла защиты со вторым выходом мостового усилителя.

При установке узла защиты в готовую конструкцию, надобность в отдельном блоке питания отпадает (для обычного, не мостового усилителя).

Тестирование устройств защиты АС

То же самое можно сказать и о тестировании устройств защиты, которое проводят, используя вместо эквивалента нагрузки контрольные (маломощные) звуковые колонки, оснащенные с. При этом желательно имитировать появление постоянного напряжения на выходе усилителя, поочередно искусственно подавая на вход устройства защиты громкоговорителей соответствующее постоянное напряжение разной полярности. Не лишним будет также убедиться в отсутствии дребезга контактов реле, который при необходимости нужно будет устранить. Положительные результаты тестирования позволят сохранить имеющиеся звуковые колонки в целости и сохранности.

Внешняя защита от статического электричества

Как показывает практика, главным разрушающим фактором, помимо мощных помех, являются электростатические разряды. Они возникают при сближении разнозаряженных элементов. Например, при подключении/отключении устройств или при прикосновениях. Известно, что человек в кожаной обуви при ходьбе генерирует электрическое напряжение 25 кВ. Очевидно, что в промышленной и автомобильной технике вращающиеся и трущиеся части механизмов создают колоссальные статические заряды. Статика приводит к катастрофическим для электроники последствиям. Пробой затворов транзисторов, деградация полупроводников и даже разрушение контактных соединений — вот лишь часть возможных повреждений.

Надежным и доступным способом защиты от электростатики являются защитные диоды. Компания Maxim Integrated выпускает широкий спектр дискретных элементов защиты (таблица 6).

Таблица 6. Защитные диодные сборки Maxim

НаименованиеЧисло каналовРабочее напряжение, ВВходная емкость, пФКорпусОбласть применения
MAX3202E20,9…5,554WLPUSB, USB2.0
MAX3203E36TDFN-EPEthernet
MAX3204E4FireWire
MAX3206E6SVGA
MAX3205E629WLP, 16TQFN-EPDVI
MAX3207E26SOT23USB, USB2.0
MAX3208E410uMAX, 16TQFN-EPFireWire

MAX3202/3/4/6 соответствуют уровню защиты от следующих уровней разрядов: ±15 кВ (Human Body Model), ±8 кВ (IEC 61000-4-2, Contact Discharge), ±15 кВ (IEC 61000-4-2, Air-Gap Discharge). Применяются для высокоскоростных интерфейсов (таблица 5).

MAX3205/7/8 предназначены для защиты высокоскоростных дифференциальных интерфейсов. Имеют расширенный диапазон рабочих температур -40…125°С. Уровень защиты соответствует: ±15 кВ (Human Body Model), ±8 кВ (IEC 61000-4-2, Contact Discharge), ±15 кВ (IEC 61000-4-2, Air-Gap Discharge).

Схема улучшенной защиты для АС

Большими возможностями обладает устройство защиты рис.2.

Рис. 2. Принципиальная схема защиты акустических систем от бросков выходного напряжения, питается от источника питания УМЗЧ.

Оно предохраняет громкоговорители от бросков выходного напряжения как при включении, так и при выключении питания, при неисправности УМЗЧ и в моменты вероятного отказа последнего — при понижении или полном исчезновении одного или обоих напряжений питания, а также при превышении ими предельно допустимых значении (это может иметь место при питании от стабилизированных источников) и, наконец, отключает их при подсоединении головных стерео телефонов. Питается устройство от того же двуполяного источника, что и выходные каскады УМЗЧ.

В момент включения питания начинает заряжаться конденсатор С3, поэтому транзистор VT2 открыт, VT3 закрыт, реле К1 обесточено и громкоговорители отключены. Как только напряжение на конденсаторе достигает значения

— напряжение стабилизации стабилитрона VD9), состояния указанных транзисторов изменяются на обратные, срабатывает реле К1 и громкоговоритель подключаются к выходам каналов УМЗЧ.

Время задержки подключения:

Приведенная формула справедлива при условии: .

Время задержки при указанных на схеме номиналах элементов:  .

Напряжение стабилизации стабилитрона VD11 выбрано из условия .

При понижении напряжении любого источника питания на величину, большую чем транзистор VT3 закрывается и реле К1 отключает громкоговорители от УМЗЧ.

Стабилитроны VD7 и VD9 в цепях баз соответственно транзисторов VT1, VT2 одинаковы и выбраны с учётом следующего. Как видно из схемы, для того, чтобы открылся транзистор VT2 (а следовательно, закрылся транзистор VT3 и отпустило реле К1), напряжение питания должно удовлетворять условию:

, где и — соответственно напряжение и минимальный ток стабилизации стабилитрона VD9.

Отсюда: . При указанных на схеме номиналах и типах деталей

, а это значит, что при устройство отключит громкоговорители, если отрицательное напряжение питания возрастёт (по отношению к номинальному) на 2,8 В.

Транзистор VT1 открывается по цепи VD1 — R5 — VD7, идентичной цепи VD6 — R7 — VD9. Это приводит к открыванию транзистора VT2 и закрыванию транзистора VT3, т.е. к отключению громкоговорителей при увеличении на 8 В напряжения питания положительной полярности.

В случае появления на выходе УМЗЧ постоянного положительного напряжения транзистор VT2 открывается током протекающим через резистор R3 (или R4), VD4 (VD5) и цепь R7VD9. Условие его открывания в этом случае выглядит так:

Если же напряжение на выходе УМЗЧ имеет отрицательную полярность, по цепи R3 (R4) — VD2 (VD3) — R5 — VD7 открывает транзистор VT1.

Для подключения стереотелефонов служит розетка ХS1, с которой механически связан выключатель SA1. При установке вилки стереотелефонов в розетку контакты выключателя размыкаются, реле К1 отпускает и громкоговорители отключаются от УМЗЧ.

То же происходит и при выключении питания УМЗЧ кнопкой SB1 (А1 — источник питания). Поскольку коллекторная цепь транзистора VT3 и цепь сетевого питания разрываются практически одновременно, громкоговорители отключаются до начала переходного процесса и щелчок не прослушивается.

В устройстве применено реле РЭС-22 (паспорт РФ-4.500.130). Неполярные оксидные конденсаторы С1, С2 — К50-6. Транзистор КТ815В можно заменить любым другим с допустимым напряжением коллектор — эмиттер более 50 В и максимальным током коллектора ни менее значения , где — — сопротивление обмотки реле К1).

Вместо стабилитронов КС527А можно использовать КС482А, КС510А, КС512А, КС175Ж, КС182Ж, КС191Ж и т.п., соединив нужное число приборов для получения напряжения стабилизации, выбранного приведённым формулам. Диоды VD1 — VD6, VD8, VD10, VD12 — любые кремниевые маломощные с обратным напряжением более 50 В.

Сборка и настройка устройств защиты АС

Узлами, защищающими акустические колонки (включая активные двухполосные и трехполосные) от повреждений, вызванных нарушением рабочих режимов УНЧ, должна в обязательном порядке оснащаться как профессиональная, так и любительская звуковоспроизводящая аппаратура. Особенно это актуально в тех случаях, когда цена АС в несколько раз превышает стоимость УНЧ. Мощные высококачественные УНЧ заводского производства, как правило, включают в свой состав схемы защиты АС, а вот радиолюбителям, конструирующим и изготавливающим такую аппаратуру для собственного употребления, их приходится делать самостоятельно. При этом у них есть широкий выбор решений:

  1. самостоятельно разработать электрическую схему и изготовить устройство, способное защитить АС от повреждений;
  2. воспользоваться готовой электрической схемой из числа существующих и самостоятельно собрать устройство защиты АС;
  3. купить один из имеющихся в розничной продаже КИТ-наборов, например, RadioKit K217 украинского производства или KIT DIV, привезенный из Китая, и без проблем самому оснастить свой УНЧ простейшим устройством защиты звуковых колонок.

Во всех случаях для радиолюбителя даже средней квалификации самостоятельно собрать устройство защиты особого труда не составит. Подробные описания технологических процессов разработки, изготовления и сборки печатных плат в домашних условиях легко найти в Интернете. Что касается настройки таких устройств, то, как правило, они начинают работать сразу и регулировки не требуют.

Важно! При внесении изменений в электрическую схему, связанных с применением других номиналов радиоэлементов, заменой микросхем и электромагнитных реле, необходимо убедиться в том, что такие параметры, как порог срабатывания реле, коэффициент нелинейных искажений аудиосигнала на выходе схемы защиты, задержка подключения звуковых колонок ко входу УНЧ и некоторые другие, должны оставаться неизменными

Оцените статью:

Схемы устройств для защиты акустических систем (АС)

Приведённое устройство предназначено для задержки подключения громкоговорителей на время переходных процессов в УМЗЧ при включении питания и отключении их при появлении на его выходе постоянного напряжения любой полярности.

Принципиальная схема устройства приведена на рис.1. Оно состоит из диодного распределителя (VD1 – VD6) и электронного реле на транзисторах VT1 – VT4. К выходам каналов УМЗЧ оно подключается вместе с громкоговортелями через контакты реле К1. Цепи R1C1, R2C2 предотвращают срабатывание устройства на колебания звуковой частоты. При необходимости число контролируемых каналов можно увеличить простым подключением соответствующего числа дополнительных цепей, аналогичных цепи R1C1VD1VD2, и применением электромагнитного реле с большим числом контактных групп. Постоянное напряжение навыходе УМЗЧ, при котором срабатывает устройство защиты , определяется напряжением стабилизациистабилитрона VD7 и связано с ним соотношением  

При включении питания (источником напряжения может быть блок питания УМЗЧ) начинает заряжаться (через резистор R9) конденсатор С3, поэтому транзистор VT4 закрыт и реле К1 обесточено. По мере зарядки напряжение на конденсаторе растёт, транзистор VT4 начинает открываться и через некоторое время (примерно 3с) его эмиттерный ток возрастает на столько, что реле К1 срабатывает и подключает громкоговорители к выходу УМЗЧ.

Транзисторы VT1 – VT3 в исходном состоянии также закрыты. При появлении на выходе любого из каналов напряжения любой полярности, превышающее указанное выше значение , открывается транзистор VT2, а вслед за ним VT1, VT3. В результате конденсатор С3 разряжается через участок эмиттер-коллектор транзистора VT3 и резистор R8, транзистор VT4 закрывается и реле К1 отключает громкоговорители и вход устройства от выхода УМЗЧ. Транзистор VT1, осуществляющий положительную обратную связь в каскаде на транзисторе VT2, играет роль “защёлки”, поддерживая последний в открытом состоянии и после отключения устройства от выхода УМЗЧ: не будь его, после пропадания напряжения на входе и закрывания транзистора VT2, VT3 вновь началась бы зарядка конденсатора С3 и по истечении времени зарядки громкоговорители снова подключились бы к УМЗЧ.

В устройстве применено реле РЭС-9 (паспорт РС4.524.200). Транзисторы КТ603б (VT3,VT4) могут быть заменены на КТ315г.

Для питания устройства используется источник питания 20В. При большом напряжении из-за обратных токов коллекторов возможно самопроизвольное открывание транзисторов VT1,VT2. Чтобы этого не случилось, необходимо уменьшить сопротивление резисторов R5, R6. Если же напряжение питание больше 30 В, в устойстве следует использовать транзисторы с допустимым напряжением коллектор-эмиттер не менее.

 

При снижении напряжения (заменой стабилитрона Д814а) необходимо позаботится о том, чтобы амплитуда переменного напряжения нижших частот на выходах фильтров R1C1, R2C2 не достигала значений, вызывающих отключение громкоговорителей. Сделать это не трудно — достаточно увеличить постоянные времени названых цепей (например увеличить С1, С2).

Большими возможностями обладает устройство защиты рис.2.

Оно предохраняет громкоговорители от бросков выходного напряжения как при включении, так и при выключении питания, при неисправности УМЗЧ и в моменты вероятного отказа последнего — при понижении или полном исчезновении одного или обоих напряжений питания, а также при превышении ими предельно допустимых значении (это может иметь место при питании от стабилизированных источников) и, наконец, отключает их при подсоединении головных стерео телефонов. Питается устройство от того же двуполяного источника, что и выходные каскады УМЗЧ.

В момент включения питания начинает заряжаться конденсатор С3, поэтому транзистор VT2 открыт, VT3 закрыт, реле К1 обесточено и громкоговорители отключены. Как только напряжение на конденсаторе достигает значения

— напряжение стабилизации стабилитрона VD9), состояния указанных транзисторов изменяются на обратные, срабатывает реле К1 и громкоговоритель подключаются к выходам каналов УМЗЧ.

Время задержки подключения

, формула справедлива при условии

. При указанных на схеме номиналах элементов 

Напряжение стабилизации стабилитрона VD11 выбрано из условия

При понижении напряжении любого источника питания на величину, большую чем

, транзистор VT3 закрывается и реле К1 отключает громкоговорители от УМЗЧ.

Стабилитроны VD7 и VD9 в цепях баз соответственно транзисторов VT1, VT2 одинаковы и выбраны с учётом следующего. Как видно из схемы, для того, чтобы открылся транзистор VT2 (а следовательно, закрылся транзистор VT3 и отпустило реле К1), напряжение питания должно удовлетворять условию

, где и — соответственно напряжение и минимальный ток стабилизации стабилитрона VD9.

Отсюда: . При указанных на схеме номиналах и типах деталей

, а это значит, что при устройство отключит громкоговорители, если отрицательное напряжение питания возрастёт (по отношению к номинальному) на 2,8 В.

Транзистор VT1 открывается по цепи VD1 — R5 — VD7, идентичной цепи VD6 — R7 — VD9. Это приводит к открыванию транзистора VT2 и закрыванию транзистора VT3, т.е. к отключению громкоговорителей при увеличении на 8 В напряжения питания положительной полярности.

В случае появления на выходе УМЗЧ постоянного положительного напряжения транзистор VT2 открывается током протекающим через резистор R3 (или R4), VD4 (VD5) и цепь R7VD9. Условие его открывания в этом случае выглядит так:

. Если же напряжение на выходе УМЗЧ имеет отрицательную полярность, по цепи R3 (R4) — VD2 (VD3) — R5 — VD7 открывает транзистор VT1.

Для подключения стереотелефонов служит розетка ХS1, с которой механически связан выключатель SA1. При установке вилки стереотелефонов в розетку контакты выключателя размыкаются, реле К1 отпускает и громкоговорители отключаются от УМЗЧ. То же происходит и при выключении питания УМЗЧ кнопкой SB1 (А1 — источник питания). Поскольку коллекторная цепь транзистора VT3 и цепь сетевого питания разрываются практически одновременно, громкоговорители отключаются до начала переходного процесса и щелчок не прослушивается.

В устройстве применено реле РЭС-22 (паспорт РФ-4.500.130). Неполярные оксидные конденсаторы С1, С2 — К50-6. Транзистор КТ815В можно заменить любым другим с допустимым напряжением коллектор — эмиттер более 50 В и максимальным током коллектора ни менее значения

— сопротивление обмотки реле К1). Вместо стабилитронов КС527А можно использовать КС482А, КС510А, КС512А, КС175Ж, КС182Ж, КС191Ж и т.п., соединив нужное число приборов для получения напряжения стабилизации, выбранного приведённым формулам. Диоды VD1 — VD6, VD8, VD10, VD12 — любые кремниевые маломощные с обратным напряжением более 50 В.

Оригинальные устройства защиты громкоговорителей (рис.3) питается напряжением сигнала звуковой частоты, что позволяет встроить его в громкоговоритель. Устройство отключает последний при перегрузке по мощности, а также в случае появления на выходе УМЗЧ постоянного напряжения любой полярности. В схеме использованы громкоговорители мощностью 10 Вт и электрическим сопротивлением 4 Ом.

В исходном состоянии реле К1 обесточено и сигнал ЗЧ (звуковой частоты) с выхода усилителя поступает через контакты К1.1 на громкоговоритель. Одновременно он выпрямляет мостом VD1 — VD4, и его постоянная составляющая через нормально замкнутые контакты К1.2 подводится к пороговому устройству, выполненному на транзисторе VT1 и микросхеме DA1. Пока напряжение входного сигнала не превышает порога срабатывания, транзистор закрыт и напряжение на выводе 12 микросхемы DA1 равно напряжению стабилизации стабилитрона VD6, что больше напряжения образцового источника микросхемы, которое может находиться в пределах 1,5 …3 В. (Стабилитрон VD6 предотвращает пробой эмиттерного перехода транзистора дифферинциального каскада микросхемы обратным напряжением).

В момент, когда входной сигнал достигает уровня срабатывания устройства (напряжение на движке подстроечного резистора R5 — около 1,5 В), транзистор VТ1 открывается и напряжение на выводе 12 микросхемы DA1 становится меньше образцового. В результате открывается регулирующий транзистор микросхемы, срабатывает реле К1 и громкоговоритель отключается от УМЗЧ, а обмотка реле подключается непосредственно к выходу выпрямительного моста VD1 — VD4. При уменьшении выпрямленного напряжения до напряжения опускания реле устройство возвращается в исходное состояние.

Аналогично ведёт себя устройство и при появлении на выходе УМЗЧ постоянного напряжения.

Порог срабатывания устанавливают подсроечным резистором R6. Конденсатор С3 предотвращает срабатывание устройства при кратковременном превышении сигналом порога срабатывания. Минимальное напряжение сигнала, при котором устройство работоспособно, определяется напряжением срабатывания реле. В случае использывания реле РЭС-47 (паспорт РФ4.500.407-04) и деталей с указанными на схеме номиналами оно не превышает 5 В. Стабилитрон VD8 ограничивает напряжение на обмотке реле.

При отсутствии микросхемы К142ЕН1А можно применить К142ЕН1, К142ЕН2 с любым буквенным индексом. Диоды КД522Б можно заменить любым другим с обратным напряжением более 40 В, прямым током не менее 100 мА и максимальной частотой

(КД51А, диодные сборки серии К542 и т.п.), стабистор КС107А — любым кремниевым диодом, транзистор КТ3412Б — любым маломощным кремниевым транзистором структуры n-p-n с допустимым напряжением коллектор — эмиттер не менее 40 В. При изготовлении устройства для защиты громкоговорителей мощных звуковоспроизводящих устройств следует использовать диоды КД204А — КД204В, КД212А, КД212Б, КД213А, КД213Б и т.п., заменить реле РЭС-47 другим, с контактами, допускающими коммутацию больших токов, а если необходимо, и «умощнить» микросхему DA1 внешних транзисторов для обеспечения необходимого тока через обмотку реле.

Может случиться, что в момент срабатывания устройства будет возникать дребезг контактов реле. Предотвратить его можно, включив конденсатор ёмкостью 10…20 мкФ между выводами 16 и 8 микросхемы DA1 или резистор сопротивлением 1 кОм между её выводом 13 и базой транзистора VT1 (создав, таким образом, положительную обратную связь).

 

ОПТРОНННАЯ СИСТЕМА ЗАЩИТЫ АС

Предлагаемое устройство (рис.4)

обеспечивает защиту акусических систем (АС) от повреждения при появлении на выходах стереофонического усилителя постоянного напряжения положительной или отрицательной полярности.

Функции исполнительного элемента защиты выполняет резисторный оптрон U1. Работает он следующим образом. При появлении отрицательного или положительного постоянного напряжения на любом из выходных усилителей звуковой частоты (УЗЧ) через опрон начинает протекать входной ток и сопротивление его резистора резко уменьшается. Как только величила постоянного напряжения достигнет 3-4 В (взависимости от экземпляра оптрона), сопротивление это становится столь малым, что транзисторы VT1, VT2 закрываются, обмотка реле К1 обесточиваются и его контакты К1.1, К1.2 отключают АС от УЗЧ.

Стабилитроны VD1, VD2 ограничивают входной ток оптрона величиной 18 мА. Поскольку для стабилитронов Д815А допускается разброс напряжения стабилизации 15%, необходимо подобрать такие экземпляры, чтобы напряжение прикладываемое к светоизлучателю оптрона не превышало 5,5 В.

Дроссели L1, L2 ограничивают переменную составляющую входного тока оптрона до величины исключающей возможность срабатывания защиты. Они выполнены на магнитопроводах ШЛ12*12 и содержат по 1200 витков провода ПЭЛ-0,23. активное сопротивление каждого дросселя 36 Ом.

За счёт большого времени зарядки конденсатора С1 через резистор R1 обеспечивается задержка открывания транзисторов VT1, VT2, срабатывания реле К1 и подключения АС к усилителю. В результате переходных процессов, возникащие в усилителе после его включения, затухают раньше, чем устройство подключит АС, поэтому щелчок в них не прослушивается. При включении питания усилителя выключателем 8В1 контакты 1 и 4 последнего замыкаются, вызывая мгновенное закрывание транзисторов VT1, VT2. Естественно АС открывается от усилителя до начала в нём переходных процессов и щелчок в громкоговорителе также не будет слышен.

Устройство защиты АС питается от 2-хполярного источника питания усилителя мощности. При выборе элементов VT1, VT2, C1, R2, K1 следует учитывать величину напряжения источника.

В изготовленном автором экземпляре использовано реле РСМ-1, паспорт Ю-171.81.37. Можно применить и другое подходящее по напряжению и току срабатывания (он не должен превышать 100 мА) реле. При использовании реле РЭС-9, РЭС-22 устройство защиты можно дополнить системой сигнализации его срабатывания.(рис.5)

Описанное устройство разрабатывалось для конкретного усилителя с напряжением питания равным плюс-минус 15 В. В этом случае при появлении на одном из выходов усилителя максимальнное напряжение, тепловая мощность, выделяемая на дросселях L1 или L2, не превышает 3 Вт, что исключает его значительный перегрев за время в течении которого может быть сделан вывод о неисправности усилителя мощности (УМ) и принято решение о его выключении.

При более высоком напряжении питания и отсутствии гарантий своевременного обнаружения момента срабатывания устройства защиты его можно собрать по несколько изменённой схеме (рис.6).

В этом случае в момент срабатывания системы защиты питание усилителя мощности отключается. Светоизлучатель оптрона контактами К1.3 реле К1 подключается к источнику питания усилителя, что позволяет удерживать устройство защиты в режиме «Авария». Кроме того, при отсутствии одного из напряжений 2-хполярного источника питания устройство защиты не подключает к нему УМ и отключает его, если одно из этих напряжений исчезнет. Загорание светодиодов сигнализирует о неисправности в усилителе или источнике питания.

В устройстве, собранном по схеме рис.3, реле К1 должно иметь 4 группы контактов на перелючение (РЭС-22, паспорт РФ4.500.130).

Следует отметить, что такая схема системы защиты функции предотвращения щелчков в АС утрачивает.

На рис.7 представлена , отключает усилитель от питающей сети.

Для включения усилителя нужно нажать кнопку SB1. При этом напряжение питания поступит на устройство защиты, срабатывает реле К1 и его контакты заблокируют кнопку SB1 так, что при её отпускании УМ остаётся подключенным к источнику питания. Для отключения усилителя необходимо нажать кнопку SB2. Принцип этого устройства аналогичен описанному выше. Он срабатывает и отключает усилитель от сети при появлении постоянного напряжения на одном из его выходов или пропадании напряжения питания.

Кнопки SB1, SB2 без фиксации в нажатом положении КМ21, КМД2-1, а реле К1-РЭС-32, паспорт РФ 4.500.335-02 (или РЭС-22, паспорт РФ 4.500.130).

 

ПАССИВНАЯ СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ГРОМКОГОВОРИТЕЛЯ.

Наиболее распространённый способ защиты акустических систем от опасного перенапряжения — их отключение от источника сигнала с помощью электромагнитного реле. Однако в АС высокого класса применять его нецелесообразно из-за нелинейных искажений, вносимых в воспроизводимый сигнал. Дело в том, что контакты реле имеют собственное активное сопротивление, которое в новых изделиях колеблется от0,1 (в лучшем случае) до 0,5 Ом. В результате при прохождении через них электрического тока значительной величины на них рассеивается большая тепловая мощность. Это вызывает окисление металла, из которого изготовлены контакты, что само по себе уже является источником искажений. Кроме того, в процессе эксплуатации реле окисление увеличивается и сопротивление контактов может возрасти до1 Ома и более, что соизмеримо с сопротивлением самих АС и способно уменьшить их отдачу.

В другом варианте защиты АС при появлении на них опасного перенапряжения выходы УМЗЧ подключается к общему проводу с помощью тиристора до момента срабатывания плавкого предохранителя в цепи питания выходного каскада. Однако и этот способ имеет существенные недостатки, так как представляет определённую опасность для самого УМЗЧ и связан с необходимостью замены предохранителей.

В ряде зарубежных АС используется поликристалические элементы, специально разработанные для защиты ВЧ и СЧ головок, но они вносят в сигнал ещё большие искажения и также не могут быть использованы в АС высокого класса.

Предложенное устройство пассивной защиты громкоговорителей представляет собой мощный диодный симметричный ограничитель сигнала звуковой частоты (рис. 8).

Выполнен он в виде 2-хполюсника, включаемого паралельно защищаемой цепи: либо АС в целом, либо какую-то из её излучателей, например, ВЧ или СЧ головке. В последнем случае его устанавливают непосредственно в АС, а в первом он может быть размещён и на выходе УМЗЧ, и в самой АС.

Устройство работает следующим образом. При появлении на его выводах напряжения, превышающего установленный порог ограничения, диоды соответствующей ветви открываются и через них начинает протекать ток. На диодах рассеивается определённая тепловая мощность, а сигнал, поступающий на АС или излучатель, мягко ограничивается по напряжению и соответсвенно по мощности. При уменьшнии поступающего на АС напряжения ниже порога срабатывания устройство оно отключается. В ждущем режиме устройство защиты на звуковую частоту не влият, поскольку в этом случае диоды обеих ветвей закрыты, а их результирующая ёмкость ничтожно мала.

В устройстве следует применять мощные выпрямительные диоды с высокой перегрузочной способностью, повышенной максимальной рабочей частотой и небольшой собственной ёмкостью. из наиболее распространённых можно порекомендовать КД213 с любым буквенным индексом, а также КД2994, КД2995, КД2998, кд2999. Эти диоды допускают протекание постоянного тока 10..30 А и более в зависимости от типа, а максимальный импульсный ток через них может достигать 100 А. Без теплоотвода каждый диод способен рассеять электрическую мощность около 1 Вт, что соответствует току порядка 1 А. При установке на простейшие пластинчатые теплоотводы мощность, рассеиваемая каждым диодом, может быть увеличена до 20 Вт. На рис.9 показана возможная конструкция защитного устройств с использованием пластинчатых теплоотводов.

Из особенностей работы устройства защиты необходимо учитывать следующее.

В момент открывания диодов через них протекает небольшой ток. При этом для открывания каждого из диодов необходимо напряжение 0,6…0,7 В в зависимости от его типа. При дальнейшем увеличении напряжения на гнёздах устройства защиты растёт проходящий ток и соответственно увеличивается падение напряжения на переходах диодов. Величина его может составлять до 1..1,4 В в диапазоне токов до 10…30 А.

Расчёт устройства защиты сводится к определению типа диодов и их числа в каждой ветви. Для этого необходимо определить порог ограничения по мощности и напряжению. Предположим, что мы хотим защитить от перегрузки динамическую головку с номинальной мощностью 10 Вт и нормальным сопротивлением 8 Ом. При этом целесообразно определить напряжение на уровне мощности порядка 8 Вт. Тогда через головку должен протекать ток равный 1 А при подводимом напряжении 8 В. Определяем число диодов в каждой ветви по простейшей формуле:______, где__- пороговое напряжение открывания диода, а __ — напряжение ограничения. При использовании Диодов КД213 с пороговым напряжением 0,6 В число диодов в каждой ветви составляет примерно 13. Всего для 2-х ветвей 26 диодов.

Технические характеристики такой системы защиты будут весьма высеки. Порог срабатывания составляет 8 В. Максимальный уровень ограничения мощности на защищаемой цепи при токе через диоды 10 А — около 30 Вт. Начальная мощность, поглощаемая системой защиты, составляет примерно 4+4 Вт, максимальная при токе 10 А и использовании теплоотвода — до 130 Вт.

При выборе диодов предпочтительнее те из них, которые допускают максимальные токи 20…30 А при падении напряжения на них 1 В. К ним относятся: КД2994. Они значительно дороже, чем КД213, но имеют существенно лучшие для наших целей характеристики. Так, пороговое напряжение у них выше и составляет около 0,7 В, а падение напряжение при токе 20 А составляет всего1,1 В. Кроме того, их корпус более удобен для монтажа на печатной плате и крепления теплоотвода.

При использовании в вышеприведённом расчёте КД2994 (вместо КД213) их число в ветвях уменьшится с 13 до11, что от части компенсирует высокую стоимость. Характеристика устройства защиты будет гораздо более пологой: при токе через диоды 10 А уровень ограничения мощности на защищаемой цепи составит уже не 30, а только 12 Вт. При этом система защиты будет поглощать мощность порядка 100+100 Вт.

Применение описанной схемы в тракте звуковоспроизведения высокой верности, особенно если выходной каскад УМЗЧ работает в чистом классе А, позволяет полностью избавится от искажений, вносимых обычными устройствами защиты. Наиболее целесообразно использовать предложенную систему для защиты относительно маломощных АС и излучателей. Однако при наличии соответствующих средств и свободного места в АС её можно рекомендовать и для защиты НЧ излучателей. Правда, при этом нужно будет увеличить число параллельно включенных диодных ветвей. Так, при включении в параллель 2-х одинаковых диодных ветвей поглощаемая системой защита мощность увеличивается в 2 раза.

 

УСТРОЙСТВО ЗАДЕРЖКИ ВКЛЮЧЕНИЯ И ЗАЩИТЫ ГРОМКОГОВОРИТЕЛЕЙ.

Принципиальная схема этого устройства показана на рисунке 10. Оно состоит из входного ФНЧ R1R2С1, реле времени на транзисторе VT1 и элементах R1 — R4, С1 и ключа на транзисторе VT2. В момент включения питания конденсатор С1 начинается заряжаться через резисторы R1, R2. В течении времени его зарядки транзистор VT1 будет открыт, VT2 закрыт и ток через обмотку реле не потечёт. Резистор R3 устраняет влияние базового тока транзистора VT1 на зарядку конденсатора и увеличивает положительный порог срабатывания устройства защиты. Когда конденсатор зарядится, напряжение на базе транзистора VT1 упадёт и он закроется, а связанный с ним ключевой транзистор VT2 откроется и через обмотку реле К1 потечёт ток. Реле сработает, и его замкнувшиеся контакты К1.1 и К1.2 подключат громкоговорители к усиилтелю. Задержка включения равна примерно 4 с.

Если на каком-то из выходов усилителя появится постоянное напряжение положительной полярности, это приведёт к частичной разрядке конденсатора С1, открыванию транзистора VT1 и закрыванию транзистора VT2. В результате ток через обмотку реле прекратится и его контакты отключат громкоговорители от усилителей. Если же на выходах последних появится постоянное напряжение отрицательной полярности, то оно непосредственно через диод VD1 поступит на базу транзистора VT2, закроет его и таким образом обесточит реле К1, контакты К1.1, К1.2 которого разомкнутся и снова отключат громкоговорители от усилителя. Диод VD1, VD2 ограничивают максимальное отрицательное напряжение на базе входного транзистора VT1 на уровне 1,3 В.

Хотя и в режиме защиты громкоговорителей, и в режиме задержки их включения конденсатор С1 заряжается через одни и те же цепи, время срабатывания защиты на порядок меньше, поскольку для этого конденсатор должен изменить свой потенциал всего на несколько вольт. Пороги срабатывания защиты составляют не более +-4 В.

Правильно изготовленное устройство начинает работать сразу и настройки не требует. Диоды можно применить любые кремниевые. Остальные элементы желательно применить те, которые указаны в схеме. Реле К1 — РЭС-9, паспорт РС4.524.200 с сопротивлением обмотки примерно 400 Ом. Подойдёт и любое другое реле, срабатывающее при выбранном напряжении питания, но в этом случае нужно подобрать резистор R4, от которого зависит отрицательный порог срабатывания защиты. Устройство работоспособно при изменении напряжения питания в пределах 20…30 В. При другом напряжении питания нужно будет изменить сопротивление резистора R4.

Недостаток этого устройства — необходимость питания его от источника с пульсациями не более 1 В, иначе возможны ложные срабатывания.

Литература:

Войшилло А. “О способах включения нагрузки усилителей НЧ” Радио’1979 № 11 с. 36, 37;

Корнев И. “Защита громкоговорителей” Радио’1960 № 5 с. 28;

Роганов В. “Устройство защиты громкоговорителей” Радио’1981 № 11 с. 44, 45; 1982 № 4 с. 62;

“Устройства защиты громкоговорителей” Радио’1983 № 2 с. 61;

Барабошкин Д. “Блок защиты усилителя мощности” Радио’1983 №8 с. 62, 63;

Решетников О. “Устройство защиты на оптронах” Радио’1984 № 12 с. 53;

“Устройства защиты громкоговорителей” Радио’1986 № 10 с. 56-58.

Схемы защиты акустических систем на микросхемах и транзисторах

Акустические системы (АС) высококачественных звуковоспроизводящих комплексов и мультимедийных центров (домашних кинотеатров) — это дорогостоящие и достаточно уязвимые устройства, выход из строя которых чреват недешевым ремонтом. Причинами таких поломок чаще всего являются неисправности усилителя низкой частоты (УНЧ), в котором по какой-либо причине (нарушение правил эксплуатации, неправильное подключение, перегрев и пр.) высокое питающее напряжение оказывается на его выходе и беспрепятственно поступает непосредственно на динамики АС. Чтобы сберечь излучатели колонок от повреждений, изготовители УНЧ предусматривают специальные электронные узлы (схемы защиты акустических систем), контролирующие значение выходящего напряжения усилителя и при необходимости отключающие от него АС.

Схемы на транзисторах

Специалистами разработано большое количество самых различных электрических схем, более или менее эффективно защищающих громкоговорители звуковых колонок от повреждений. Большинство из них выполнены на микросхемах или транзисторах, а в качестве исполнительного механизма в этих схемах задействовано реле. Так, практически все широко известные варианты защиты АС с использованием транзисторов и реле разработаны на базе нескольких схем, детально описанных ниже.

Электросхема УНЧ «Бриг-001»

Электрическая схема, аналогичная используемой в высококачественном УНЧ «Бриг-001» отличается от оригинала только типом транзисторов, из-за чего в ней были изменены некоторые номиналы. Технико-эксплуатационные характеристики данной схемы:

  • питающее напряжение, В — от +27 до +65;
  • задержка подключения АС, сек — 2,0;
  • чувствительность к входному постоянному напряжению, В — ±1,5.

Электросхема Котова

Электрическая схема А. Котова популярна среди начинающих радиолюбителей за свою простоту и эффективность. Однако она не лишена некоторых недостатков:

  • рабочий режим с «оторванной базой»;
  • протекание всего потребляемого тока через светодиод;
  • неизменная величина питающего напряжения;
  • невозможность быстрого отключения АС от усилителя.

В результате творческого переосмысления вышеизложенных технических решений многочисленными радиолюбителями были предложены достаточно оригинальные варианты защитных схем АС с использованием транзисторов и реле (перечислены ниже).

Электросхема на 4 транзисторах

Схема  защиты и задержки включения на 4-х транзисторах обеспечивает отключение АС при появлении на выходе УНЧ высоких показателей постоянного напряжения разных полярностей, а также задерживает подключение динамиков АС при включении УНЧ, защищая их от так называемых щелчков питания.

Модернизированная электросхема

Модернизированная схема защиты АС отключает систему при подключении головных телефонов, а также защищает ее излучатели при повышении или понижении питающего напряжения на выходе УНЧ (в том числе и при его включении/выключении) до уровня предельно допускаемых значений.

Универсальная электросхема на 2 транзисторах

Универсальная схема защиты на двух транзисторах предохраняет громкоговорители АС от воздействия кратковременных бросков напряжения при включении УНЧ (задержка подключения АС не более, чем на 1 сек) и обеспечивает их защиту от перегрузки или появления на выходе усилителя высокого питающего напряжения разных полярностей.

Простая электросхема на 3 транзисторах

Простая электросхема защиты АС на трех транзисторах отключает громкоговоритель при появлении постоянного тока на выходе УНЧ (схема разрабатывалась для УНЧ «Ланзар»).

Другие варианты

Были разработаны и опробованы на практике и другие варианты, позволяющие, например, защитить динамики в случае появления на выходе УНЧ повышенного питающего напряжения разных полярностей, используя для этого резисторный оптрон. Также гарантированно обеспечит снижение уровня мощности, подаваемой на вход акустической системы при перегрузках УНЧ, дополнительное устройство, установленное между выходом усилителя и входом АС.

Использование микросхем

С появлением интегральных микросхем перед радиолюбителями открылись новые возможности, реализация которых привела к появлению оригинальных схем защиты АС.  Примером наиболее подходящих микросхем являются 3 нижеприведенных типа.

  1. Тип LM339 (счетверенный компаратор) защищает громкоговорители как от бросков напряжения, так и от высоких показателей постоянного выходного напряжения УНЧ. Такие микросхемы обеспечивают необходимую задержку включения звуковых колонок .
  2. К142ЕН1 дают возможность запитать схему защиты АС непосредственно от сигнала звуковой частоты. Благодаря данной микросхеме отключение динамиков происходит при перегрузке и/или появлении на выходе УНЧ напряжения разных полярностей.
  3. UPC1237HA  является оптимальным вариантом, подразумевающим защиту «все в одном», а именно: наличие режима mute, защиты от постоянного напряжения на выходе, термозащиты, задержки включения и даже отключения выхода в случае выключения УНЧ тумблером. В последнем варианте усилитель сразу выключится, а не будет продолжать работать от конденсаторов блока питания.

На заметку! Существуют и другие варианты защиты громкоговорителей акустики, реализованные на базе транзисторов и интегральных микросхем. При этом все они используют для подключения/отключения звуковых колонок к выходу УНЧ электромеханические реле, контакты которых имеют большую нелинейность, что пагубно влияет на качество воспроизведения фонограмм.

Как уменьшить коэффициент нелинейных искажений в схемах защиты АС

Известно, что контактные группы электромеханических реле в схемах защиты акустических систем, с помощью которых осуществляется подключение/отключение последних к выходу УНЧ, значительно увеличивают коэффициент нелинейных искажений воспроизводимого аудиосигнала. Уменьшить нелинейные искажения, возникающие в системах защиты АС, можно различными способами, однако все они приводят к усложнению их электрических схем. Так, радиолюбители из Японии предложили защитить акустику от воздействия постоянного напряжения на выходе УНЧ путем устранения возможности его появления на входе последнего.

Интеграторы входного/выходного напряжения

На выходе современных усилителей достаточно часто используются интеграторы, которые следят как за выходным, так и за входным напряжением, компенсируя возникающие изменения смещением режимов работы входных каскадов. Компенсация обеспечивается включением контактов реле в цепь общей отрицательной обратной связи (ОООС) по переменному току. При этом даже в случаях, когда контакты реле разомкнуты, интегратор обеспечивает наличие обратной связи по постоянному току, что дает возможность УНЧ работать в штатном режиме.

На примере усилителя звука в авто, собранного на китайской микросхеме LM3886 видно, что и наличие интегратора необязательно. Ведь если громкоговорители не подключены, то цепь ОООС замыкается через резистор R1 и контакты реле К1.1. При этом источник тока на транзисторе Т1 выключен, и микросхема переведена в режим mute. А при подсоединении АС контакты К1.2 переключаются, и цепь ОООС замыкается через резистор R2. В результате источник тока включается, микросхема переводится в рабочий режим, а нелинейность контактных групп реле компенсируется за счет включения их в цепь ОООС.

На заметку! Для большей гарантии в схему введен конденсатор С2, емкость которого достаточна для того, чтобы задержать запуск микросхемы на 0,5-1 сек, что в свою очередь позволит обеспечить надежное срабатывание реле. В результате при включении УНЧ пользователь не услышит в динамиках ни щелчков, ни каких-либо других посторонних звуков.

Симисторные блоки

Радиолюбители, обладающие глубокими знаниями в радиотехнике и имеющие опыт самостоятельного конструирования звуковоспроизводящей аппаратуры класса Hi-End, могут попробовать уменьшить нелинейные искажения, вносимые узлами защиты АС, путем замены механических контактов в сильноточных цепях электронными ключами, собранными на основе оптотиристоров (симисторов). Однако схемы симисторных блоков защиты, одна из которых показана на рис. отличаются повышенной сложностью, а собранные узлы требуют тщательной настройки.

Сборка и настройка устройств защиты АС

Узлами, защищающими акустические колонки (включая активные двухполосные и трехполосные) от повреждений, вызванных нарушением рабочих режимов УНЧ, должна в обязательном порядке оснащаться как профессиональная, так и любительская звуковоспроизводящая аппаратура. Особенно это актуально в тех случаях, когда цена АС в несколько раз превышает стоимость УНЧ. Мощные высококачественные УНЧ заводского производства, как правило, включают в свой состав схемы защиты АС, а вот радиолюбителям, конструирующим и изготавливающим такую аппаратуру для собственного употребления, их приходится делать самостоятельно. При этом у них есть широкий выбор решений:

  1. самостоятельно разработать электрическую схему и изготовить устройство, способное защитить АС от повреждений;
  2. воспользоваться готовой электрической схемой из числа существующих и самостоятельно собрать устройство защиты АС;
  3. купить один из имеющихся в розничной продаже КИТ-наборов, например, RadioKit K217 украинского производства или KIT DIV, привезенный из Китая, и без проблем самому оснастить свой УНЧ простейшим устройством защиты звуковых колонок.

Во всех случаях для радиолюбителя даже средней квалификации самостоятельно собрать устройство защиты особого труда не составит. Подробные описания технологических процессов разработки, изготовления и сборки печатных плат в домашних условиях легко найти в Интернете. Что касается настройки таких устройств, то, как правило, они начинают работать сразу и регулировки не требуют.

Важно! При внесении изменений в электрическую схему, связанных с применением других номиналов радиоэлементов, заменой микросхем и электромагнитных реле, необходимо убедиться в том, что такие параметры, как порог срабатывания реле, коэффициент нелинейных искажений аудиосигнала на выходе схемы защиты, задержка подключения звуковых колонок ко входу УНЧ и некоторые другие, должны оставаться неизменными.

Тестирование устройств защиты АС

То же самое можно сказать и о тестировании устройств защиты, которое проводят, используя вместо эквивалента нагрузки контрольные (маломощные) звуковые колонки, оснащенные самовосстанавливающимися предохранителями. При этом желательно имитировать появление постоянного напряжения на выходе усилителя, поочередно искусственно подавая на вход устройства защиты громкоговорителей соответствующее постоянное напряжение разной полярности. Не лишним будет также убедиться в отсутствии дребезга контактов реле, который при необходимости нужно будет устранить. Положительные результаты тестирования позволят сохранить имеющиеся звуковые колонки в целости и сохранности.

Устройство задержки включения и защиты громкоговорителей

Конструируя схему своего усилителя НЧ я заранее предусмотрел в нем блок защиты акустических систем. Для чего это нужно и что может навредить акустическим системам? — во первых хотелось избавиться от «щелчка» при подаче питания на усилитель.

При включении питания конденсаторы выпрямителя начинают заряжаться что в этот момент сказывается на УНЧ — на акустические системы кратковременно попадает постоянное напряжение. Чтобы избежать этого попадания нужна схема несложного реле времени, которое сделает задержку подключения акустических систем на 0,5-1 секунду.

Во вторых — с УНЧ может случиться всякое, например, от перегрузки может сгореть один из транзисторов в УНЧ и на колонки поступит постоянное напряжение достаточно большой величины, что может спалить НЧ динамическую головку или же вывести из строя часть фильтра ваших колонок. Чтобы исключить подобные инциденты нужна схема контролирующая напряжение на выходе УНЧ и в случае появления проблем отключающая акустические системы от УНЧ.

Содержание:

  1. Принципиальная схема
  2. Описание схемы и журнала
  3. Замечания по схеме
  4. Детали и настройка
  5. В завершение

Принципиальная схема

Я рассмотрел множество схем для защиты АС, хотелось найти универсальный вариант и с минимумом электронных компонентов, из всех схем четко выделилась одна — нашел я ее в журнале РАДИО №5 за 1998 год, автор публикации: Ю. Залиский (г. Львов, Украина).

Кроме того что схема выполняет все пункты, о которых я упоминал выше, она построена с использованием всего двух транзисторов и обеспечивает надежную защиту акустических систем для двух каналов усилителя низкой частоты.

Рис.1. Схема устройства задержки включения и защиты акустических систем (АС).

Описание схемы и журнала

Далее я приведу дословное описание из журнала радио, там все изложено кратко и понятно.

Принципиальная схема устройства задержки включения и защиты АС показана на рисунке выше. Оно состоит из входного ФНЧ R1 R2C1, реле времени на транзисторе VT1 и элементах R1-R4, С1 и ключа на транзисторе VT2.

В момент включения питания конденсатор С1 начинает заряжаться через резисторы R1, R2. В течение времени его зарядки транзистор VT1 будет открыт, VT2 закрыт и ток через обмотку реле не потечет.

Резистор R3 устраняет влияние базового тока транзистора VT1 на зарядку конденсатора и увеличивает положительный порог срабатывания устройства защиты.

Когда конденсатор зарядится, напряжение на базе транзистора VT1 упадет и он закроется, а связанный с ним ключевой транзистор VT2 откроется и через обмотку реле К1 по течет ток.

Реле сработает, и его замкнувшиеся контакты К1.1 и К1.2 подключат громкоговорители к усилителю. Задержка включения равна примерно 4 с.

Если на каком-то из выходов усилителя появится постоянное напряжение положительной полярности, это приведет к частичной разрядке конденсатора С1, открыванию транзистора VT1 и закрыванию транзистора VT2. В результате ток через обмотку реле прекратится и его контакты отключат громкоговорители от усилителей.

Если же на выходах последних появится постоянное напряжение отрицательной полярности, то оно непосредственно через диод VD1 поступит на базу транзистора VT2, закроет его и таким образом обесточит реле К1, контакты К1.1, К1.2 которого разомкнутся и снова отключат громкоговорители от усилителя.

Диоды VD1-VD2 ограничивают максимальное отрицательное напряжение на базе входного транзистора VT1 на уровне 1,3 В. Хотя и в режиме защиты громкоговорителей, и в режиме задержки их включения конденсатор С1 заряжается через одни и те же цепи, время срабатывания защиты на порядок меньше, поскольку для этого конденсатор должен изменить свой потенциал всего на несколько вольт. Пороги срабатывания защиты составляют не более ±4 В.

Правильно изготовленное устройство начинает работать сразу и настройки не требует. Диоды можно применить любые кремниевые. Остальные элементы желательно применить те, которые указаны в схеме. Реле К1— РЭС-9, паспорт РС4.524.200 с сопротивлением обмотки примерно 400 Ом.

Подойдет и любое другое реле, срабатывающее при выбранном напряжении питания, но в этом случае нужно подобрать резистор R4, от которого зависит отрицательный порог срабатывания защиты.

Устройство работоспособно при изменении напряжения питания в пределах 20…30 В. При другом напряжении питания нужно будет изменить сопротивление резистора R4.

Недостаток этого устройства — необходимость питания его от источника с пульсациями не более 1 В, иначе возможны ложные срабатывания.

Замечания по схеме

Теперь добавлю от себя: подтверждаю, для устройства действительно нужен хорошо стабилизированный источник питания иначе будут частые ложные срабатывания.

Для стабилизации я использовал схему стабилизатора с регулировкой напряжения на основе микросхемы КРЕН5 (7805) — в публикации про блок питания для моего УНЧ я о ней рассказал.

В зависимости от того какое напряжение питания схемы (20…30В) придется подобрать реле с обмоткой рассчитанной на данное напряжение срабатывания, здесь главное надежное срабатывание и чтобы катушка не перегревалась от перенапряжения. У себя я нашел пачку РЭС-48 с разными паспортами, полистав справочник я выбрал те что мне подходят по напряжению.

К каждой схеме я добавил еще резистор R5 и вывод для подключения светодиода VD4, который будет сигнализировать о срабатывании защиты. Они подключены к коллектору и эмиттеру транзистора VT2.

Таким образом при срабатывании защиты транзистор VT2 закроется и напряжение через реле и резистор поступит на светодиод — что будет сигнализировать о срабатывании.

Также при включении схемы, пока работает реле времени, светодиод светится, а потом при переходе защиты в рабочий режим он гаснет. Получается простая индикация, которой вполне достаточно чтобы отследить состояние защиты.

Детали и настройка

Сопротивление гасящего резистора R5* (гасит ток, протекающий через светодиод) подбирается экспериментально. Для этого можно применить переменный резистор на 2-3кОм включенный вместо R5.

Выставляем ручку резистора в положение с максимальным сопротивлением, подаем на схему питание, а на ее вход — постоянное напряжение от другого блока питания, чтобы схема сработала и реле обесточилось.

Вращая ручку переменного резистора нужно добиться достаточно яркого свечения светодиода VD4 в момент когда транзистор VT2 закрыт и питание на светодиод идет через обмотку реле К1.

Потом этот резистор отпаиваем и измеряем его сопротивление, устанавливаем в схему постоянный резистор с таким же сопротивлением.

Еще один вариант — примерный расчет по формуле на основе закона Ома:

R_резистора = (U_питания — U_светодиода)  /  I_светодиода.

  • R — сопротивление, в Омах.
  • U — напряжение, в Вольтах,
  • I — ток, в Амперах.

Примем что питание схемы защиты у нас 22В, а рабочее напряжение светодиода — 2,5В с током 15мА:

R = (22В — 2,5В) / 0,015А = 1300 Ом.

Поскольку ток через светодиод в схеме будет протекать также через обмотку реле, то свечение будет менее ярким если бы вместо реле был просто проводник, но этого достаточно для индикации состояния. Важно чтобы ток через светодиод не превышал ток срабатывания/отпускания реле.

Печатные платы проектировал по старинке:

 

Рис. 2. Разводка печатной платы карандашом и расстановка компонентов.

В результате мною было изготовлено два экземпляра данного устройства (2+2 канала), вот что получилось:

Рис.3. Готовые устройства задержки включения и защиты акустических систем.

Теперь о том как нужно эту схему подключать к усилителю НЧ и акустическим колонкам:

Приступить к наладке схемы нужно обязательно с подключенным усилителем низкой частоты (УНЧ) и акустическими системами (АС)!

Конденсатор С1 заряжается через общий провод, ток с которого идет через АС и УНЧ, а потом через резисторы R1 и R2.

Без АС и УНЧ схема не заработает так как должна работать. Если к схеме не подключить ни АС, ни усилитель мощности, то конденсатор С1 будет очень долго заряжаться через цепочку: R3 + переход Б-Э транзистора VT1.

Испытать схему можно и без АС и без усилителя НЧ. Делается это так:

  1. Вместо АС временно подключаем по резистору на 200-300 Ом (мощностью 2-5Вт)
  2. К контактам, что подключаются к усилителю, также ставим такие же резисторы на 200-300 Ом.
  3. Включаем схему, через несколько секунд должно щелкнуть реле (конденсатор С1 зарядился через резисторы которые мы подключили к входу вместо усилителя).
  4. Подавая положительные и отрицательные постоянные напряжения 10-20В с внешнего блока питания на резисторы, которые подключены вместо усилителя НЧ, можно убедиться в работоспособности защиты от попадания постоянного напряжения на выходе усилителя, реле должно отключить резисторы, которые мы включили вместо АС.

Я разместил платки в корпусе усилителя как можно ближе к платам УМЗЧ и выходным клемам АС (на задней панели), это нужно чтобы максимально сократить длину соединительных проводников от УНЧ к защите и к клеммам для подключения АС.

В завершение

Вот и все что я хотел вам рассказать о системе защиты АС в моем усилителе Phoenix-P400. Данная схема защиты АС зарекомендовала себя очень хорошо и работает безотказно.

Защита также может срабатывать при значительных прыжках напряжения в сети 220В, поскольку идет помеха в цепях питания УНЧ и на его выходе — спаси и сохрани наши АС!

UPD: Назар Синичак прислал обрисованную печатную плату в SprintLayout: Скачать

UPD: Олександр Мезько прислал печатную плату в SprintLayout для использования вместе с реле РЭС-9: Скачать

UPD: Юрий Глушнев также прислал свою версию печатной платы под реле РЭС-9: Скачать

Начало цикла статей: Усилитель мощности ЗЧ своими руками ( Phoenix-P400 )

Схема защиты акустических систем


В интернете сейчас представлено огромное количество различных усилителей звука, на любой вкус и цвет, под любые нужны. Как известно, даже самые надёжные усилители имеют свойство выходить из строя, например, из-за неправильных условий эксплуатации, перегрева или неправильного подключения. В этом случае велика вероятность того, что высокое питающее напряжение окажется на выходе усилителя, и, следовательно, беспрепятственно окажется прямо на динамиках акустической системы. Таким образом, вышедший из строя усилитель утягивает за собой «в мир иной» подключенную к нему акустическую систему, которая может стоить гораздо дороже самого усилителя. Именно поэтому крайне рекомендуется подключать усилитель к колонкам через специальную плату, которая называется защитой акустических систем.

Схема



Один из вариантов такой защиты показан на схеме выше. Работает защита следующим образом: сигнал с выхода усилителя подаётся на вход IN, а колонки подключаются к выходу OUT. Минус усилителя соединяется с минусом схемы защиты и идёт к колонкам напрямую. В обычном состоянии, когда усилитель работает и на плату защиты поступает питание реле Rel 1 замыкает вход платы на выход и сигнал идёт напрямую с усилителя на колонки. Но как только на входе появляется постоянное напряжение хотя бы 2-3 вольта, защита срабатывает, реле отключается, тем самым отключая усилитель от колонок. Схема не критична к номиналам резисторов и допускает разброс. Транзистор Т1 можно ставить 2N5551, 2N5833, BC547, КТ3102 или любой другой маломощный npn транзистор. Т2 обязательно должен быть составным с большим коэффициентом усиления, например, BDX53 или КТ829Г. Светодиод на схеме служит для индикации состояния реле. Когда он горит реле включено, сигнал идёт напрямую с усилителя на колонки. Помимо защиты от постоянного напряжения, схема обеспечивает задержку подключения акустической системы. После подачи напряжения питания реле включается не сразу, а через 2-3 секунды, это нужно для того, чтобы избежать щелчков в колонках при включении усилителя. Напряжение питания схемы 12 вольт. Реле можно применить любое с напряжением питания обмотки 12 вольт и максимальным током через контакты хотя бы 10 ампер. Кнопка с фиксацией S1 выводится на проводах, она нужна для принудительного отключения реле, на всякий случай. Если это не требуется, можно просто замкнуть дорожки на печатной плате.


Сборка устройства


Усилители, чаще всего, рассчитаны на два канала, левый и правый, поэтому схему защиты нужно повторить дважды для каждого канала. Для удобства плата разведена так, что на ней уже предусмотрена сборка сразу двух одинаковых схем. Печатная плата изготавливается методом ЛУТ, её размеры составляют 100 х 35 мм.

После сверления отверстий дорожки желательно залудить. Теперь можно приступать к запаиванию деталей. Особое внимание следует уделить цоколёвке транзисторов, очень важно не перепутать её и впаять транзисторы нужной стороной. Как обычно, сначала запаиваются мелкие детали – резисторы, диоды, конденсаторы, а уже затем транзисторы, клеммники, и в самую последнюю очередь массивные реле. Для подключения всех проводов можно использовать клеммники, места для которых предусмотрены на плате. После завершения пайки нужно смыть остатки флюса с дорожек, проверить правильность монтажа.


Испытания защиты


Теперь, когда плата полностью готова, можно приступать к испытаниям. Подаём питание на схему (12 вольт), спустя две секунды одновременно должны щёлкнуть реле и включиться светодиоды. Теперь берём какой-нибудь источник постоянного напряжения, например, батарейку, и подключаем её между минусом схемы и входом. Реле должно сразу же выключиться. Убираем батарейку – реле вновь включается. Можно подключить батарейку, поменяв её полярность, схема срабатывает независимо от того, какой полярности напряжение появится на её входе. Те же самые манипуляции проделываем со второй схемой, расположенной на этой же плате. Порог срабатывания защиты составляет примерно 2 вольта. Теперь, когда плата защиты протестирована, можно подключать её к усилителю и не бояться, что динамики в дорогостоящих колонках испортятся из-за поломки усилителя. Удачной сборки.

Что такое регулятор напряжения

01.07.2020 | Автор Maker.io Staff

Все электронные устройства предназначены для работы с заданной номинальной мощностью, т. Е. Напряжением и током. В то время как потребление тока является динамическим и зависит от нагрузки устройства, напряжение питания является фиксированным и идеально постоянным для правильного функционирования устройства. Регулятор напряжения отвечает за поддержание этого идеального напряжения, необходимого для устройства.Ваш ноутбук, настенное зарядное устройство и кофеварка оснащены регуляторами напряжения.

В этом блоге мы более подробно рассмотрим концепцию регулятора напряжения и его различные типы, а также подробно остановимся на общих микросхемах стабилизаторов напряжения и их общих применениях!

Что такое регулятор напряжения?

Блок питания электронного устройства преобразует входящую мощность в требуемый тип (AC-DC или DC-AC) и желаемые характеристики напряжения / тока. Регулятор напряжения — это компонент блока питания, который обеспечивает стабильную подачу постоянного напряжения во всех рабочих условиях.Он регулирует напряжение при колебаниях мощности и колебаниях нагрузки. Он может регулировать как переменное, так и постоянное напряжение.

SMPS и настенное зарядное устройство — оба имеют встроенный регулятор напряжения (Источник изображения: TDK Lambda (слева) и Triad Magnetics (справа))

Регулятор напряжения обычно принимает более высокое входное напряжение и излучает более низкое, более стабильное выходное напряжение. Их вторичное использование также заключается в защите схемы от скачков напряжения, которые потенциально могут повредить / поджарить их.

Различные типы регуляторов напряжения

Регуляторы напряжения, используемые в низковольтных электронных устройствах, обычно представляют собой интегральные схемы. Центры распределения электроэнергии, обеспечивающие электропитание переменного тока бытовым и промышленным потребителям, используют более сложные и механически большие регуляторы напряжения, которые поддерживают номинальное напряжение 110 В (стандарты бытовой техники США) независимо от потребностей потребления в данной местности.

Исходя из физической конструкции, регуляторы напряжения можно встретить в интегральных схемах, электромеханических устройствах или твердотельных автоматических регуляторах.Наиболее распространенные классификации активных регуляторов напряжения (которые используют усилительные компоненты, такие как транзисторы или операционные усилители) — это линейные и импульсные регуляторы.

Линейные регуляторы — это простые транзисторные устройства, обычно упакованные в виде ИС. В их внутренней схеме используются дифференциальные усилители для управления выходным напряжением относительно опорного напряжения. Линейные регуляторы напряжения могут иметь фиксированный выход или иметь регулируемое управление. Обычно им требуется входной ток, сопоставимый с выходным током.

Импульсные регуляторы переключают последовательное устройство ВКЛ / ВЫКЛ на высокой частоте, изменяя рабочий цикл напряжения, передаваемого на выходе. Их распространенные топологии — это повышающая, повышающая и понижательно-повышающая топологии. Понижающие преобразователи более эффективны при понижении напряжения и по-прежнему способны повышать выходной ток. Повышающие преобразователи, такие как TPS6125 от Texas Instruments (TI), могут повышать выходное напряжение до уровня, превышающего входное.

Понижающий-повышающий преобразователь Adafruit со встроенным TPS63060 от TI и схемой импульсного регулятора (источник изображения: Adafruit Industries (слева) и DigiKey SchemeIt (справа))

Микросхемы линейного регулятора напряжения

Наиболее распространенные линейные регуляторы постоянного напряжения постоянного тока ИС , используемые в электронных схемах, представляют собой серии 78XX и 79XX для положительного и отрицательного выходного напряжения соответственно.XX обозначает выходное напряжение в диапазоне от 2,5 В до 35 В и может выдерживать ток до 2 А. Доступны в корпусах для поверхностного монтажа, ТО-3 и ТО-220. У них есть три соединительных контакта, вход, общий GND и выходной контакт. Модули регулятора напряжения также доступны в продаже.

Другая упаковка для семейства 7805 IC.

STMicroelectronics LM7805 дает напряжение +5 В на выходе и клемме GND, в то время как TI LM7912 дает -12 В.Отрицательные напряжения являются лишь относительной точкой отсчета по отношению к клемме GND.

Линейные регуляторы напряжения — это недорогие и простые в использовании ИС с очень низким уровнем электромагнитных помех и быстрым откликом на колебания напряжения. Хотя они полезны для простых приложений, их использование имеет несколько недостатков.

  • ИС 78XX и 79XX могут обеспечивать постоянное и номинальное выходное напряжение только в том случае, если входное напряжение не менее 2,5 В или больше выходного. Например, вы не можете получить выход 9 В от микросхемы LM7809, если она питается от литий-ионной батареи 9 В.
  • Падение напряжения происходит из-за того, что эти ИС, по сути, ведут себя как псевдорезисторы и выделяют дополнительную входную мощность батареи в виде тепла. Это неэффективно, и тепло необходимо отводить с помощью радиаторов или вентиляторов. Высоковольтные сильноточные ИС нуждаются в больших радиаторах или постоянном использовании вентилятора для обеспечения стабильного температурного диапазона. Высокое входное напряжение для низких выходов, например, вход 24 В для LM7805, имеет очень низкий КПД — 20%.

TI’s LM317 — это линейный регулируемый стабилизатор напряжения постоянного тока , который позволяет изменять выходное напряжение на основе принципа внешнего делителя напряжения R1 / R2 с использованием резисторов.Он прост в использовании и требует двух резисторов, как показано на рисунке. Он может обеспечивать ток до 1,5 А в диапазоне положительного напряжения от 1,25 В до 37 В. Другие варианты семейства LM317 IC, LM317L и LM317M, обеспечивают ток 100 мА и 500 мА соответственно.

Схема семейства микросхем

LM317 (Источник изображения: Техническое описание продукции Texas Instruments)

Применение регуляторов напряжения

  • Положительные и отрицательные регуляторы напряжения могут использоваться вместе для питания датчиков, операционных усилителей и других электронных модулей, которым требуются оба напряжения.
  • Все распространенные платы разработки микроконтроллеров, такие как платы Arduino и Raspberry Pi, могут получать питание от выхода LM7805 на вывод 5 В. Платы Arduino также имеют встроенный стабилизатор напряжения с малым падением напряжения, такой как NCP1117S от On Semiconductor, для регулирования мощности, поступающей от цилиндрического разъема или Vin.

LM7805 с внешним питанием Arduino (Источник изображения: Maker.io)

Регуляторы напряжения — один из важнейших компонентов электронной схемы.Они несут ответственность за его безопасное и стабильное функционирование. Стабилизаторы сверхвысокого напряжения используют схемы силовой электроники с высокой номинальной мощностью в промышленных установках на тяжелой технике.

Зависимость постоянного тока от постоянного напряжения: Найдите подходящий источник питания для светодиодов

Тот факт, что светодиоды являются устройствами постоянного тока, не означает, что они требуют источника питания постоянного тока. В некоторых случаях лучше всего подойдут источники питания с постоянным напряжением. Мы сравниваем драйверы светодиодов постоянного тока и драйверы светодиодов постоянного напряжения, чтобы помочь вам выбрать идеальный источник питания для светодиодов для вашего приложения.

Зачем мне нужен светодиодный драйвер?

светодиода работают от низкого напряжения постоянного тока, но розетки обычно поставляют электричество высокого напряжения с переменным током. Основная цель драйвера светодиода — преобразовать этот более высокий переменный ток в электричество постоянного тока низкого напряжения, для работы с которым предназначены светодиоды.

Светодиоды

— это устройства постоянного тока с прямым падением напряжения. Это означает, что напряжение питания должно превышать это падение, чтобы позволить току течь, и, контролируя ток, вы контролируете интенсивность.Слишком большой или слишком низкий ток может привести к изменению или ухудшению светового потока с большей скоростью из-за более высоких температур внутри светодиода. Драйвер светодиода реагирует на меняющиеся потребности цепи светодиода, обеспечивая постоянное количество энергии (в пределах номинального диапазона тока) светодиоду, поскольку его электрические свойства изменяются с температурой.

Существует несколько различных типов внешних светодиодных драйверов, но их можно разделить на два основных типа: драйверы постоянного тока (CC), и драйверы постоянного напряжения (CV), .

Когда использовать драйверы постоянного тока

Драйвер светодиода постоянного тока изменяет напряжение в электронной схеме, чтобы поддерживать постоянный электрический ток. Это гарантирует, что независимо от колебаний напряжения ток, подаваемый на светодиод, будет поддерживаться на заданном уровне. Драйверы постоянного тока предназначены для светодиодов, которым требуется фиксированный выходной ток и диапазон напряжений. Драйверы постоянного тока обычно указывают свои характеристики на устройстве, только с одним номинальным выходным током и диапазоном напряжений, которые варьируются в зависимости от мощности светодиода.

Если вы собираете собственное устройство или работаете с мощными светодиодами, вам подойдут драйверы постоянного тока, потому что они предотвращают перегорание или тепловой пробой, никогда не превышая максимальный ток, указанный для светодиода. Дизайнеры обычно считают, что этими драйверами легче управлять в приложениях, и они обеспечивают более постоянный уровень яркости. Управление током, а не напряжением, обеспечивает более точный контроль мощности, рассеиваемой светодиодами, и помогает разработчикам гораздо точнее прогнозировать интенсивность отказов, чем при использовании источников постоянного напряжения.

Когда использовать драйверы постоянного напряжения

Драйверы постоянного напряжения

бывают разных форм, от обычных источников питания до закрытых, в зависимости от их целевого применения. Драйверы постоянного напряжения имеют фиксированное напряжение, которое обычно составляет 12 В постоянного тока или 24 В постоянного тока. Они используются для светодиодов, которым требуется одно стабильное напряжение и ток, который уже регулируется либо с помощью простых резисторов, либо с помощью внутреннего драйвера постоянного тока, расположенного внутри светодиодного модуля .

Если вы уже подтвердили, что ваш светодиод или матрица рассчитаны на определенное напряжение, драйверы светодиодов постоянного тока обычно более интуитивно понятны для инженеров-проектировщиков и часто являются более дешевым решением по сравнению с драйверами постоянного тока.

Цепочки светодиодов

При последовательном подключении светодиодов прямое падение напряжения каждого светодиода в цепочке является аддитивным. Вот почему драйверы постоянного тока всегда определяют диапазон выходного напряжения, на который они способны.Несколько цепочек последовательно соединенных светодиодов можно разместить параллельно и управлять ими с помощью драйверов постоянного тока с несколькими выходами для ограничения напряжения возбуждения.

Когда несколько цепочек светодиодов используются последовательно, наиболее эффективным способом управления ими является источник постоянного тока, при котором светодиоды подключаются непосредственно к клеммам источника питания. Однако, если струны соединены параллельно, согласование тока во всех струнах может быть затруднено. В этом случае используется внешний компонент для управления током, что приводит к менее эффективному общему количеству люмен на ватт.

Зависимость постоянного тока от постоянного напряжения: примеры применения

Выбор типа драйвера светодиода может сильно зависеть от предполагаемого конечного использования и других ограничений. Для вывесок и других приложений, в которых используются яркие или контрастные цвета, источник постоянного напряжения может быть более экономичным и более простым в разработке. Кроме того, любые изменения цвета имеют тенденцию быть относительными и будут иметь минимальное влияние на эффективность видимого света. Эффективность также менее важна для вывесок, а дополнительный теплоотвод более экономичен, когда приложение представляет собой одиночную установку, в отличие от освещения, распределенного по всему объекту.

Однако, когда предполагается конечное использование для освещения, драйверы постоянного тока могут быть лучшим выбором. Это позволяет более равномерно контролировать качество и яркость света, а системы можно легко настроить так, чтобы светодиоды работали в наиболее эффективном диапазоне. Работа светодиодов в их наиболее эффективном диапазоне обычно требует меньшего теплоотвода, а металла от осветительной арматуры обычно достаточно для распространения тепла и поддержания работы светодиодов в идеальном и эффективном состоянии.

Понимание функциональных различий в управлении светодиодами с постоянным током или постоянным напряжением может помочь проектировщику оптимизировать их конструкцию для достижения целей по светоотдаче, качеству света и долговечности конструкции.

Популярные блоки питания для светодиодов

Посмотреть похожие продукты
Посмотреть похожие продукты
Посмотреть похожие продукты
Посмотреть похожие продукты

Расчет параметров главной цепи источника постоянного напряжения переменного тока на основе двунаправленного реверсивного ШИМ-управления

[1] Чжан Найго.Базовые знания по технологии EPS (источник постоянного напряжения переменного тока) [J]. Применение ИБП. 2004, 12.

[2] Лю Чжиган, ебин, Лян Хуэй.Силовая электроника [M]. Пекин: Издательство Университета Цинхуа, (2004).

[3] Ю Янвэй, Цзинь Тяньцзюнь, Се Вентао и др. Фильтр на основе инвертора ШИМ [J].Машиностроение или электротехника. (2007).

[4] Ван Чжаоань, Хуан Цзюнь. Энергетические электронные технологии [M]. Пекин: Machine Press, четвертое издание.2008, 4.

[5] Чжан Чунвэй, Чжан Син. Выпрямитель с ШИМ и его управление [M]. Пекин: Machine Press, (2003).

[6] Тан Лили, Чжэн Цюнлинь.Выбор параметров главной цепи однофазного выпрямителя с ШИМ [J]. Журнал Северного университета Цзяотун, (2000).

[6] Ван Ифэн.Исследование использования выпрямителя с ШИМ во вспомогательной системе локомотива 100 кВА [D]. Пекин: Журнал Пекинского университета Цзяотун, (2004).

БЛОК УПРАВЛЕНИЯ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ ПОСТОЯННЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ (CCCV) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

Это приложение является продолжением заявки США сер. № 15/249 016, поданной 26 августа 2016 г., которая испрашивает приоритет и преимущество китайской патентной заявки №201620682507.4, поданная в Государственное ведомство интеллектуальной собственности Китайской Народной Республики 29 июня 2016 г., полное раскрытие обоих документов включено в настоящий документ посредством ссылки.

Аспекты вариантов осуществления настоящего изобретения относятся к области источников питания светодиодных ламп.

На текущем рынке существует потребность в высокоэффективных системах освещения на светоизлучающих диодах (СИД), которые включают источники питания с высоким коэффициентом мощности (PF). Однако этот высокий коэффициент мощности обычно достигается за счет базового качества освещения, потому что, хотя источники освещения с высоким коэффициентом мощности могут работать с высокой эффективностью, это также может привести к мерцанию светодиодных ламп.Кроме того, схема управления светодиодными лампами малой мощности, например от 3 до 5 Вт (3–5 Вт), обычно несовместима с типичными регуляторами яркости света, доступными на рынке.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения направлены на источник питания светодиодной лампы, имеющий высокий коэффициент мощности, простую конструкцию и низкую стоимость, а также уменьшающий или устраняющий проблему мерцания.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения также направлены на источник питания, способный приводить в действие светодиодные лампы высокой мощности, при этом избегая проблем, связанных с типичными высокоэффективными источниками питания, разработанными для светодиодных ламп.

Для достижения вышеуказанной цели аспекты вариантов осуществления настоящего изобретения включают в себя:

Источник питания, включающий: входной силовой разъем переменного тока; схему преобразователя переменного тока в постоянный, подключенную к входному силовому разъему переменного тока; блок управления постоянным током и постоянным напряжением, сконфигурированный для приема энергии постоянного тока от схемы преобразователя переменного тока в постоянный; блок светодиодной лампы, сконфигурированный для приема энергии от блока управления постоянным током и постоянным напряжением; и конденсатор, соединенный параллельно с блоком светодиодной лампы.

Конденсатор может быть электролитическим.

Конденсатор может иметь значение емкости от 33 до 68 пФ.

Источник питания может дополнительно включать в себя второй блок управления постоянным током и постоянным напряжением, сконфигурированный для приема энергии постоянного тока от схемы преобразователя переменного тока в постоянный и сконфигурированный для подачи питания на блок светодиодной лампы параллельно с постоянным током постоянного напряжения. устройство управления.

Источник питания может дополнительно включать в себя схему защиты от электромагнитных помех, подключенную между входным силовым разъемом переменного тока и схемой преобразователя переменного тока в постоянный.

Цепь защиты от электромагнитных помех может быть цепью EMC или EMI.

Блок управления постоянным током и постоянным напряжением может включать в себя интегральную схему управления постоянным током и постоянным напряжением и периферийную схему.

Разъем питания переменного тока может быть подключен к электросети.

Источник питания может дополнительно включать в себя схему защиты между входным силовым разъемом переменного тока и схемой преобразователя переменного тока в постоянный, причем схема защиты включает в себя: плавкий предохранитель, включенный последовательно между входным силовым разъемом переменного тока и схемой преобразователя переменного тока в постоянный; и резистор, зависящий от напряжения, подключенный между двумя входными клеммами входного силового разъема переменного тока.

Блок светодиодной лампы может включать в себя множество цепочек светодиодов, включенных параллельно, каждая из цепочек светодиодов включает в себя множество светодиодов, соединенных последовательно.

Прилагаемые чертежи вместе со спецификацией иллюстрируют примерные варианты осуществления настоящего изобретения и вместе с описанием служат для объяснения принципов настоящего изобретения.

РИС. 1 — блок-схема источника питания, включающего в себя один блок управления постоянным током и постоянным напряжением согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

РИС.2 — принципиальная схема, иллюстрирующая источник питания, включающий в себя один блок управления постоянным током и постоянным напряжением в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

РИС. 3 — блок-схема источника питания, включающего в себя два блока управления постоянным током и постоянным напряжением согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

РИС. 4 — конкретная принципиальная схема источника питания, включающего в себя два блока управления постоянным током и постоянным напряжением согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

РИС.5 — принципиальная схема блока светодиодной лампы согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

В нижеследующем подробном описании для иллюстрации показаны и описаны только некоторые примерные варианты осуществления настоящего изобретения. Как должно быть понятно специалистам в данной области техники, изобретение может быть воплощено во многих различных формах и не должно толковаться как ограниченное вариантами воплощения, изложенными в данном документе.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения имеют следующие характеристики:

1) Использование электролитического конденсатора параллельно со светодиодными лампами представляет собой недорогую, простую в реализации модификацию, которая может использоваться с источником питания для светодиодных ламп, имеющих значение коэффициента мощности (PF) больше 0.9 с низким уровнем мерцания 30% или меньше.

2) Параллельное использование двух блоков управления постоянным током и постоянным напряжением, что позволяет увеличить выходную мощность, тем самым увеличивая мощность привода светодиодных ламп, таких как светодиодные фонари с мощностью 12 Вт.

3) Использование двух параллельных блоков управления постоянным током и постоянным напряжением также позволяет использовать более высокие значения емкости параллельно с блоком светодиодной лампы. Например, емкость конденсатора или конденсаторов, подключенных параллельно блоку светодиодной лампы, может находиться в диапазоне от 33 пФ до 68 пФ, что может дополнительно уменьшить мерцание.

4) цепи защиты от электромагнитных помех (EMI) и защиты могут быть подключены между входной мощностью переменного тока и преобразователем переменного тока в постоянный. Защитная схема может включать в себя предохранитель и резистор, зависящий от напряжения, где резистор, зависящий от напряжения, подключен к двум входным клеммам входной мощности переменного тока, и где плавкий предохранитель включен последовательно между входной мощностью переменного тока и преобразователем переменного тока в постоянный. Это позволяет повысить стабильность работы источника питания.

5) Каждый блок управления постоянным током постоянного напряжения может включать в себя микросхему управления постоянным током и периферийную схему, где микросхема управления постоянным током в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения совместима с большим процентом (например,g., более 90%) диммеров, доступных на рынке, и поэтому могут иметь широкое применение.

Согласно одному варианту осуществления, показанному на фиг. 1, 2 и 5, источник питания 10 включает в себя схему преобразователя переменного тока в постоянный , 100, , блок управления постоянным током и постоянным напряжением , 200, и блок светодиодной лампы , 300, . Схема , 100, преобразователя переменного тока в постоянный ток включает в себя входной силовой разъем , 110, переменного тока, имеющий две входные клеммы и две выходные клеммы.Электроэнергия переменного тока (например, от электрической сети) подается через две входные клеммы к входному силовому разъему переменного тока , 110, , а мощность переменного тока подается через две выходные клеммы на преобразователь , 170, переменного тока в постоянный. Преобразователь , 170, переменного тока в постоянный имеет две входные клеммы, подключенные к двум выходным клеммам силового разъема , 110, переменного тока, и две выходные клеммы, подключенные к блоку управления постоянным током постоянного напряжения 200 . Преобразователь , 170, переменного тока в постоянный сконфигурирован для подачи энергии постоянного тока через свои два выходных контакта (Vdc + и Vdc-) в блок управления постоянным током постоянного напряжения 200 .Блок 200 управления постоянным током постоянного напряжения включает в себя две выходные клеммы LED + и LED-, подключенные к блоку 300 светодиодной лампы и сконфигурированные для подачи управляющих сигналов для возбуждения блока 300 светодиодной лампы. Блок светодиодной лампы , 300, соединен с блоком управления постоянным током постоянного напряжения , 200, параллельно с конденсатором C 3 . Конденсатор С 3 может иметь емкость до 33 пФ. Как показано на фиг. 2, в некоторых вариантах осуществления конденсатор C 3 является электролитическим конденсатором.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения схема 150 защиты от электромагнитных помех расположена между входным силовым разъемом переменного тока , 110, и преобразователем переменного тока в постоянный, 170 . Схема защиты от электромагнитных помех 150 представляет собой схему электромагнитной совместимости (EMC) или другую схему для уменьшения электромагнитных помех (EMI). В варианте осуществления, показанном на фиг. 2, схема защиты от электромагнитных помех , 150, включает в себя катушку индуктивности L 1 , включенную последовательно между одним из выходных выводов входного силового разъема переменного тока , 110, и одним из входных выводов преобразователя 170 переменного тока в постоянный. .Кроме того, как показано на фиг. 2, выходы преобразователя , 170, переменного тока в постоянный представляют собой положительное и отрицательное напряжение постоянного тока Vdc + и Vdc-.

Блок управления постоянным током и постоянным напряжением 200 включает в себя микросхему управления постоянным током и постоянным напряжением U 2 (например, контроллер с двойными контурами управления для регулирования постоянного напряжения и постоянного тока) и периферийную схему 210 , где периферийная схема 210 включает резистор R 1 A, резистор R 12 , резистор R 11 , резистор R 10 , резистор R 5 , резистор R 7 , конденсатор C 2 и выходные клеммы LED + и LED−.Кроме того, как показано на фиг. 2, блок , 300, светодиодной лампы сконфигурирован для подключения к выходным клеммам LED + и LED- блока управления постоянным током постоянного напряжения 200 .

Блок светодиодных ламп , 300, может включать в себя цепочку светодиодных ламп , 310, , соединенных последовательно. Кроме того, блок светодиодной лампы , 300, может включать в себя одну или несколько цепочек светодиодных ламп , 310, и , 320, , соединенных параллельно (см., Например, ФИГ.5), каждая цепочка светодиодных ламп включает в себя множество последовательно соединенных светодиодных ламп. Например, как показано на фиг. 5, первая цепочка светодиодных ламп 310 включает светодиоды 1 , светодиоды 2 , светодиоды 3 , светодиоды 4 , светодиоды 5 , светодиоды 6 , светодиоды 7 и светодиоды 8 , а вторая цепочка светодиодных фонарей 320 включает светодиод 9 , светодиод 10 , светодиод 11 , светодиод 12 , светодиод 13 , светодиод 14 , светодиод 15 и Светодиод 16 .Входной силовой разъем , 110, переменного тока может получать мощность от электрической сети (например, электрическую мощность от сети), которая может составлять, например, 120 В переменного тока или 220 В переменного тока, в зависимости от характеристик местной электросети.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения схема защиты , 130, расположена между входным силовым разъемом переменного тока , 110, и схемой преобразователя переменного тока в постоянный, , 170, . Схема защиты , 130, включает в себя предохранитель F 1 и зависимый от напряжения резистор VR 1 , где зависимый от напряжения резистор VR 1 подключен к обоим входным клеммам входного силового разъема переменного тока , 110, .Предохранитель F 1 схемы защиты , 130, включен последовательно между одной из клемм входного силового разъема переменного тока , 110, и одной из входных клемм преобразователя переменного тока в постоянный , 170, , так что, при слишком большом токе предохранитель F 1 срабатывает и разрывает электрическое соединение, тем самым защищая источник питания 10 . Кроме того, зависимый от напряжения резистор VR 1 схемы защиты , 130, автоматически уменьшает свое значение сопротивления в условиях перенапряжения, тем самым защищая источник питания 10 в условиях высокого напряжения.

Таким образом, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, источник питания 10 для блока светодиодной лампы 300, может иметь простую, недорогую и легко реализуемую структуру, которая включает в себя конденсатор C 3 , соединенный параллельно с блоком светодиодной лампы , 300, , где значение коэффициента мощности PF превышает 0,9 и может демонстрировать низкую величину мерцания 30% или меньше.

РИС. 3, 4 и 5 иллюстрируют другой вариант осуществления настоящего изобретения, в котором источник питания 10 включает в себя схему преобразователя переменного тока в постоянный , 100, , множество блоков управления постоянным током постоянного напряжения 200 , светодиод ламповый блок 300 .Электропитание переменного тока подается от входного силового разъема , 110, переменного тока в преобразователь , 170, переменного тока в постоянный, который подает мощность постоянного тока на блоки управления постоянным током постоянного напряжения , 200, . Блоки , 200, управления постоянным током постоянного напряжения сконфигурированы для подачи питания на блок , 300, светодиодной лампы, и блок , 300, светодиодной лампы может быть соединен параллельно с одним или несколькими конденсаторами C 3 . В одном варианте осуществления блоки управления постоянным током постоянного напряжения 200, включают в себя два блока управления постоянным током, соединенные параллельно, соответственно, первый блок управления постоянным током 200 a и второй блок управления постоянным током 200 б .Используя два блока управления постоянным током постоянного напряжения 200 , выходная мощность может быть увеличена. Например, мощность возбуждения светодиодной лампы , 300, может быть увеличена до 12 Вт (тогда как один блок управления постоянным током постоянного напряжения может быть ограничен возбуждением светодиодных ламп мощностью 3-5 Вт). В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения отдельный блок управления постоянным током и постоянным напряжением используется для каждой отдельной цепочки светодиодных ламп в блоке светодиодных ламп , 300, .Например, в варианте осуществления, показанном на фиг. 5, блок светодиодных ламп , 300, включает в себя первую цепочку светодиодных ламп , 310, и вторую цепочку светодиодных ламп , 320, , и это может приводиться в действие источником питания 10 , показанным на фиг. 4, который включает в себя два блока управления постоянным током и постоянным напряжением 200 . В других вариантах осуществления настоящего изобретения блок , 300, светодиодной лампы может включать в себя более двух цепочек светодиодных источников света, а источник питания 10 может включать в себя соответствующее количество блоков управления постоянным током постоянного напряжения.Например, источник питания 10, , сконфигурированный для управления блоком , 300, светодиодных ламп с четырьмя цепочками светодиодных источников света, соединенными параллельно, может включать в себя четыре блока 200 управления постоянным током постоянного напряжения, соединенные параллельно.

Кроме того, за счет использования двух блоков управления постоянным током постоянного напряжения 200 , включенных параллельно, емкость распределяется более равномерно. Значения емкости конденсаторов C 3 , соединенных параллельно с блоком светодиодной лампы , 300, , могут быть увеличены до значения в диапазоне от 33 мкФ до 68 мкФ, что позволяет дополнительно уменьшить мерцание.Как показано на фиг. 4, в некоторых вариантах осуществления конденсаторы C 3 могут быть электролитическими конденсаторами.

Как показано на фиг. 3, источник питания , 10, может включать в себя схему , 150, защиты от электромагнитных помех, расположенную между входным силовым разъемом , 110, и преобразователем , 170, переменного тока в постоянный. Схема , 150, защиты от электромагнитных помех может быть схемой EMC или EMI, и, как показано на фиг. 2 и 4, может включать в себя индуктор защиты от электромагнитных помех L 1 .

Как обсуждалось выше, входная мощность переменного тока, подаваемая на входной силовой разъем переменного тока , 110, , может быть сетевым питанием (например, электросетью), которая может быть, например, 120 В переменного тока или 220 В переменного тока, в зависимости от характеристик местная электросеть.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения схема защиты , 130, расположена между входным силовым разъемом переменного тока , 110, и схемой преобразователя переменного тока в постоянный, , 170, . Схема защиты , 130, на фиг.4 по существу аналогична схеме защиты , 130, на фиг. 2, и поэтому его описание здесь повторяться не будет.

Каждый из блоков управления постоянным током и постоянным напряжением 200 включает в себя микросхему управления постоянным током U и периферийную схему 210 . Первый блок управления постоянным током постоянного напряжения 210 a включает в себя микросхему управления постоянным током постоянного напряжения U 1 и первую периферийную схему 210 a , которая включает в себя резистор R 1 B, резистор R 2 , резистор R 3 , резистор R 4 , резистор R 9 и конденсатор C 1 .Второй блок управления постоянным током постоянным напряжением 20 b включает в себя микросхему управления постоянным током постоянного напряжения U 2 и вторую периферийную схему 210 b , которая включает в себя резистор R 1 A , резистор R 12 , резистор R 11 , резистор R 10 , резистор R 5 , резистор R 7 и конденсатор C 2 . Как показано на фиг. 4, блок , 300, светодиодной лампы может быть подключен к обоим блокам 200 управления постоянным током и постоянным напряжением в точках соединения LED + и LED-.

Хотя настоящее изобретение было описано в связи с некоторыми примерными вариантами осуществления, следует понимать, что изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления, а, напротив, предназначено для охвата различных модификаций и эквивалентных устройств, включенных в сущность и объем прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов.

Высоковольтные источники питания переменного и постоянного тока

Технологии и топологии, разработанные и применяемые XP Glassman, позволяют нам предлагать компактные и надежные блоки питания высокого напряжения, которые легко адаптируются к большинству приложений и при этом являются самыми простыми в отрасли в обслуживании.Почти во всех поставках XP Glassman в качестве первичной изолирующей среды используется воздух и используется автономный высокочастотный ШИМ-преобразователь.

Воздушная изоляция

Хотя воздушная изоляция не подходит для сверхминиатюрных модулей, работающих в суровых условиях окружающей среды, она предлагает легкую ремонтируемую конструкцию, которая сводит к минимуму потери паразитной емкости для большинства приложений. Мы разработали высоковольтные структуры, которые включают эквипотенциальную градацию и электростатическое экранирование чувствительных компонентов, что обеспечивает превосходную стабильность и точность.Все наши высоковольтные сборки основаны на хорошо известной концепции умножителей напряжения Кокрофта-Уолтона (или ее вариациях) для достижения высоких выходов постоянного тока при минимизации пиков вторичных напряжений трансформатора. Использование воздуха позволяет при необходимости принудительно охлаждать компоненты ВН. Принудительное воздушное охлаждение позволяет нам включить увеличенное значение последовательного защитного сопротивления (где это возможно), что минимизирует пиковые токи разряда при возникновении дуги или перегрузки. (ПРИМЕЧАНИЕ: для некоторых моделей или приложений требуется внешнее последовательное защитное сопротивление.Это не только защищает высоковольтные компоненты и нагрузку заказчика, но также снижает энергию разряда, возникающую во время дуги, и сводит к минимуму импульс электромагнитных помех (EMI), который может повредить или нарушить работу чувствительных элементов управления и микроконтроллеров. Все эти методы повышают надежность всей высоковольтной сборки, а также элементов управления и питания всей конструкции источника питания.

При напряжении выше 150 кВ в наших конструкциях используется «стек» под открытым небом, исключающий высоковольтный соединитель и кабель, которые были бы массивными при таких напряжениях.Тороидальные клеммы и эквипотенциальные поверхности используются для минимизации электростатических полей. Для блоков 150 кВ и ниже мы монтируем высоковольтную сборку в запатентованном высоковольтном изолированном корпусе, стенки которого могут выдерживать полное напряжение. Этот кожух изготовлен из огнестойких материалов и спроектирован так, чтобы обеспечить равномерный градиент поверхности для минимизации коронного разряда. Он, в свою очередь, монтируется на заземленном шасси.

Одной из проблем увеличения частоты преобразования в высоковольтных источниках питания является отраженная паразитная емкость.Это обусловлено близостью поверхностей к земле. В большой высоковольтной структуре отраженная паразитная емкость может быть значительной. Если используется твердое или жидкое капсулирование, эта емкость намного выше, чем в воздухе, поскольку диэлектрическая проницаемость воздуха составляет 1,0, в то время как большинство герметиков имеют порядок 3-4,5. Емкость прямо пропорциональна диэлектрической проницаемости изоляции.

Наши высоковольтные трансформаторы обычно имеют пиковое напряжение 6 кВ или менее на вторичных обмотках и используют специальные универсальные методы намотки для создания самонесущей обмотки большого диаметра с подходящими градиентами напряжения.Кроме того, мы обычно используем U-образные сердечники с большими окнами, которые дают достаточно места для правильных градиентов.

ШИМ
В источниках питания

XP Glassman HV используется наша запатентованная технология преобразователя PWM для преобразования основной мощности. Обычно сетевое напряжение переменного тока выпрямляется и фильтруется в шины постоянного тока непосредственно от линии без трансформаторов. Во многих случаях повышающий преобразователь с коррекцией коэффициента мощности используется для обеспечения регулируемой шины 400 В постоянного тока. Это обеспечивает коэффициент мощности, очень близкий к единице, что практически устраняет линейные гармонические токи и снижает ВА, потребляемую от сети.Напряжение шины постоянного тока подается на преобразователь и передается на высоковольтный узел через высоковольтные трансформаторы, которые обеспечивают изоляцию линии от земли. Сигналы возбуждения преобразователя поступают на коммутационные устройства преобразователя с помощью изолирующих трансформаторов, которые также обеспечивают изоляцию между фазой и землей.

В большинстве наших расходных материалов используется преобразователь, работающий на частотах переключения от 30 кГц до 70 кГц и использующий в качестве переключающих элементов полевые транзисторы или IGBT. Эффективность преобразования превышает 90%.Топология преобразователя хорошо подходит для управления повышающими трансформаторами с большим передаточным числом, поскольку он использует энергию, запасенную в паразитной и межобмоточной емкости трансформатора, для переключения вторичного напряжения, а не для ее рассеивания в демпфере или коммутационных потерях.

Преобразователь имеет широтно-импульсную модуляцию и использует встроенные магнитные элементы для хранения энергии преобразования. Это топология включения с нулевым током, которая исключает потери при включении. Он работает на фиксированных частотах, что помогает минимизировать составляющую пульсаций частоты переключения и улучшает реакцию контура управления.Эта конструкция преобразователя по своей природе ограничена по току, так что даже без какого-либо внешнего управления или защиты преобразователь может непрерывно работать в режиме полного короткого замыкания и даже может выдерживать полное короткое замыкание на вторичных обмотках трансформатора в течение неограниченного времени.

Цепи управления

Во всех расходных материалах XP Glassman используется быстродействующий контур обратной связи по напряжению и току с автоматическим кроссовером. Кроме того, используются методы для обеспечения безопасного, хорошо контролируемого нарастания напряжения в любых условиях, включая восстановление после дуги, перегрузки или короткого замыкания.Это предотвращает опасные выбросы напряжения при любых условиях восстановления.

Во всех источниках питания XP Glassman используется избыточный датчик пониженного напряжения, так что источник питания полностью защищен от любых отклонений входного линейного напряжения вплоть до нуля. Это обеспечивает безопасную работу во время перебоев в работе или больших пропаданий линии. Все напряжения смещения рельсов получают из одного источника, так что рост и спад напряжений смещения во время включения и выключения остаются в том же соотношении, что и при нормальной работе.Это исключает любую возможность потери управления операционными усилителями с обратной связью и генерирования неправильных сигналов возбуждения.

В расходные материалы XP Glassman входят различные возможности местного и дистанционного управления. Управление и мониторинг через интерфейсы RS232, USB и Ethernet также доступны во многих поставках. Дополнительный внешний последовательный интерфейс доступен для источников без встроенного цифрового управления. Все компьютерные интерфейсы обеспечивают полную гальваническую развязку между главным компьютером и источником питания до 1000 В переменного тока.Это очень важно в условиях повышенного шума и переходных процессов, в которых работают высоковольтные источники питания. Этот метод полностью изолирует и защищает чувствительные компьютерные схемы как со стороны пользователя, так и самого источника питания.

Дуговая защита

В большинстве конструкций XP Glassman используется быстрое обнаружение дуги и защита. Каждый раз, когда высоковольтный источник питания разряжается, накопленная энергия внутри высоковольтной сборки передается на последовательные ограничивающие резисторы в источнике.Эти резисторы необходимы для ограничения тока разряда до уровня, который защищает высоковольтные диоды и конденсаторы и снижает генерируемые электромагнитные помехи. Поскольку большинство источников питания XP Glassman имеют быстрое время восстановления напряжения, мощность, которая будет рассеиваться в последовательных ограничивающих резисторах во время повторяющейся дуги, пропорциональна произведению энергии и частоты повторения дуги. Это может во много раз превышать значение запасенной энергии.

Из-за соображений размера и компоновки установка достаточного количества ограничивающих резисторов, чтобы справиться со всем этим рассеянием, не всегда практична.Несмотря на то, что резисторы относятся к высокоэнергетическим типам и могут выдерживать короткие вспышки электрической дуги, они могут быть не в состоянии выдерживать постоянное искрение. Защита обеспечивается схемой подсчета дуги, которая запрещает генерацию высокого напряжения, когда количество дуг превышает безопасный предел в течение определенного периода времени. Этот метод обеспечивает разумное рассеивание средней мощности в ограничивающих резисторах. Наши схемы определения дуги реагируют в течение микросекунд с порогом, который обеспечивает защиту источника питания без чрезмерных «неприятных» срабатываний.После отключения источника питания автоматический сброс обычно выполняется в течение 5 секунд. Как вариант, блок питания может быть отключен навсегда. Сброс источника питания может быть выполнен с помощью внешнего сигнала. Функция гашения дуги блокирует преобразователь на фиксированный период времени после каждой дуги. Это позволяет дуге погаснуть.

Хотя основная цель схемы определения дуги — защита источника питания, в некоторых приложениях она также может защитить нагрузку, приводимую в действие источником питания.Например, для ионных источников, где обычно используется внешний последовательный резистор, функция подсчета дуги не требуется. Однако быстрое гашение дуги с помощью функции «гашения дуги» защищает ионный источник от повреждений. Продолжительность блокировки, чувствительность и частоту функции определения дуги можно изменить для любого приложения, если параметры остаются в пределах диапазона, необходимого для поддержания защиты источника питания. Если внешний резистор используется последовательно с нагрузкой, следует проконсультироваться с заводом-изготовителем, чтобы можно было правильно отрегулировать порог чувствительности датчика дуги.

Соединитель ВН

Стандартная система соединителей XP Glassman HV, используемая выше 6 кВ, включает трубку с глубоким отверстием и подпружиненным контактом. Глубина разъема зависит от уровня напряжения. Эта глубина рассчитана таким образом, чтобы, если источник питания работает без вставки ответного кабеля, персонал не может контактировать с опасным напряжением. Экран ответного кабеля заканчивается на шасси для безопасности.

Ideal Voltage Source — обзор

1.4.4 Батареи

Закон Джоуля гласит, что резистор, по которому проходит ток, выделяет тепло. Электрическая энергия часто подается на резистор от батареи, которая, в свою очередь, получает энергию от химических реакций внутри батареи. Следовательно, выработка тепла с помощью R включает два превращения: из химического в электрическое и в тепловое. Символ батареи показан на рис. 1.1 и на рис. 1.9a, причем более длинная полоса указывает на положительную полярность клемм аккумулятора. Батареи являются важными источниками электроэнергии, когда требуется постоянное напряжение.

Рисунок 1.9. (а) Идеальный аккумулятор. (б) Выходные характеристики идеальной батареи. (c) Внутреннее сопротивление идеальной батареи соответствует сопротивлению короткого замыкания.

Прежде чем мы проанализируем практические аккумуляторы, давайте сначала охарактеризуем идеальные аккумуляторы или идеальные источники напряжения. Идеальная батарея определяется как батарея, которая поддерживает постоянное напряжение, скажем, В, , В, , на своих выводах, независимо от того, течет ток или нет. Следовательно, напряжение В, , В, идеальной батареи полностью не зависит от тока, как показано на рис.1.9b. Такой источник также называется независимым источником (источник, подключенный к цепи, считается независимым, если его значение может быть присвоено произвольно 10 . Поскольку идеальная батарея будет поддерживать напряжение В B через его выводы, даже при коротком замыкании, 11 , мы заключаем, что такой источник может теоретически обеспечивать бесконечную мощность (поскольку P = В 2 / R , поскольку R → 0, P → ∞).Отсюда и название идеальный источник . Мы также видим, что наклон кривой ν i на рис. 1.9b равен нулю. Применение закона Ома, R = V / I , к такой горизонтальной линии ν i подразумевает нулевое сопротивление. Таким образом, мы заключаем, что внутреннее сопротивление идеального источника равно нулю. Это объясняет, почему идеальная батарея вызывает бесконечный ток при коротком замыкании. Игнорируя трудности, которые создают бесконечности, мы узнаем, что, глядя на клеммы идеальной батареи, мы видим короткое замыкание (теперь мы используем общий язык схем).Другими словами, если бы мы каким-то образом могли повернуть циферблат и уменьшить напряжение идеальной батареи V B до нуля, мы бы остались с коротким замыканием, как показано на рис. 1.9c.

Обычно источники напряжения в принципиальных схемах представляют идеальными источниками, что нормально, если в схеме нет путей, замыкающих такие источники (если они есть, то схема неисправна и не представляет действительную схему. так или иначе). С другой стороны, практические источники всегда имеют конечное внутреннее сопротивление, как показано на рис.1.10a, который ограничивает ток до бесконечных значений в случае короткого замыкания батареи. Конечно, R i не является реальным резистором внутри батареи, а представляет собой абстракцию химического состава реальной батареи и учитывает уменьшение напряжения на клеммах при увеличении тока нагрузки. Внутреннее напряжение В, , В, также называется электродвижущей силой (ЭДС) батареи. Из нашего предыдущего обсуждения мы легко делаем вывод, что мощные батареи характеризуются низким внутренним сопротивлением (0.005 Ом для полностью заряженного автомобильного аккумулятора), и меньшие, менее мощные аккумуляторы за счет большего внутреннего сопротивления (0,15 Ом для щелочной батареи фонарика, размер «C»).

Рисунок 1.10. (а) Практичный аккумулятор с ЭДС V B и внутренним сопротивлением R i . (б) Характеристики разряда двух типов батарей.

Еще одной характеристикой практичных аккумуляторов является их возрастающее внутреннее сопротивление при разряде. Например, рис.1.10b показывает зависимости напряжения на клеммах от часов непрерывной работы для двух типов. Ртутный элемент поддерживает свое напряжение на практически постоянном уровне 1,35 В в течение всего срока службы (но резко падает, когда батарея разряжена) по сравнению с обычными элементами фонарика, которые начинаются с 1,55 В, но постоянно снижаются по мере использования. Другие типы (литиевые, 3,7 В, очень долгий срок хранения, более 10 лет; никель-кадмиевые, 1,25 В, герметичные, но перезаряжаемые; свинцово-кислотные, 2 В, мощные и перезаряжаемые, используются в качестве автомобильных аккумуляторов при последовательном подключении по три батареи). ячейка 6 В или блоки с шестью ячейками 12 В) находятся где-то между двумя кривыми.Скорость уменьшения доступного напряжения по мере разряда батареи определяется химической реакцией внутри батареи. Хотя химия батарей выходит за рамки этой книги, нас интересует то, что уменьшение химической активности во время разряда может быть связано с увеличением внутреннего сопротивления батареи. Следовательно, полностью заряженный аккумулятор можно рассматривать как обладающий низким внутренним сопротивлением, которое постепенно увеличивается по мере использования аккумулятора и становится очень большим для разряженного аккумулятора.

На рисунке 1.11a показана схема, в которой практическая батарея подключена к нагрузке, представленной R L , и подает питание на нагрузку. R L может быть эквивалентным сопротивлением радио, телевизора или любого другого электрического устройства или оборудования, которое должно питаться от батареи. Доступная для нагрузки мощность равна i 2 R L . Однако, поскольку батарея имеет внутреннее сопротивление, энергия также будет рассеиваться внутри батареи.Внутренние потери определяются по формуле i 2 R i и будут отображаться как внутреннее тепло. Поэтому опасно закорачивать мощную батарею, так как вся доступная энергия батареи будет быстро преобразована во внутреннее тепло, и, если закорачивающий элемент быстро не расплавится, возможен опасный взрыв.

Рисунок 1.11. (a) Практическая батарея с подключенной переменной нагрузкой, (b) Характеристики источника с возрастающей нагрузкой, (c) Характеристики истощаемого источника.

Предположим на время, что R i постоянная, но нагрузка R L переменная (представлена ​​стрелкой на R L на рис. 1.11а) и проанализируйте схему по мере увеличения нагрузки на аккумулятор. Используя закон напряжения Кирхгофа (уравнение 1.10), получаем для схемы

(1,22) VB = iRi + iRL

Напряжение на нагрузочном резисторе, ν L = iR L , что составляет также доступное напряжение на клеммах внешней батареи, дается из уравнения.(1.22) как

(1.23) υL = VB − iRi

Это уравнение прямой линии с постоянным наклоном — R i и построено на рис. 1.11b. Таким образом, доступное напряжение — это ЭДС батареи за вычетом внутреннего падения напряжения батареи. Ток, который течет в последовательной цепи, получается из уравнения. (1.22) as

(1.24) i = VBRi + RL

По мере уменьшения сопротивления нагрузки R L нагрузка на аккумулятор увеличивается.Как показано на рис. 1.11b, это сопровождается уменьшением доступного напряжения ν L , что обычно является нежелательным результатом. Исключая i из уравнений. (1,23) и (1,24) для получения

(1,25) υL = VBRLRi + RL

показывает уменьшение ν L по сравнению с V B по мере уменьшения R L . Таким образом, при отсутствии нагрузки на аккумулятор ( R L очень большой) доступное напряжение максимально на ν L В B , но для большой нагрузки ( R L ≈ 0) доступное напряжение падает до ν L ≈ 0.Коммунальные предприятия, например, испытывают трудности с поддержанием постоянного напряжения летом, когда спрос на электроэнергию увеличивается в основном из-за энергоемкого оборудования для кондиционирования воздуха. 12 Условия ниже нормального напряжения (обычно называемые отключениями) вызывают чрезмерную нагрузку на электрическое оборудование потребителей, что приводит к перегреву и, в конечном итоге, к отказу. 13 Очевидным решением проблемы сбоев является уменьшение внутреннего сопротивления генерирующего оборудования R i , поскольку это уменьшит наклон кривой на рис.1.11b, перемещая точку пересечения V B / R i вправо, таким образом приближая кривую к кривой идеального источника на рис. 1.9b. Конечно, оборудование с низким содержанием R i означает более крупные и дорогие генераторы.

Чтобы получить рис. 1.11b, мы предположили, что внутреннее сопротивление R i остается постоянным при изменении сопротивления нагрузки R L .Рассмотрим теперь случай, когда нагрузка R L остается постоянной, а R i изменяется. Примером этого является разряд аккумулятора включенным фонариком, который оставляют включенным до тех пор, пока аккумулятор не разрядится. На рисунке 1.11c показана кривая ν и для разряда батареи со стрелками, указывающими прогресс разряда. Мы видим, что полностью заряженный аккумулятор, начиная с небольшого внутреннего сопротивления ( R i ≈ 0), может выдавать ток i V B / R L и напряжение ν L В B .После разряда ( R i ≈ ∞) ток (уравнение 1.24) и напряжение на клеммах (уравнение 1.25) равны нулю.

Таким образом, можно сказать, что причина того, что ток падает до нуля при разряде батареи, заключается не в том, что ЭДС, величина которой задается величиной В B , стремится к нулю, а в том, что внутреннее сопротивление R i изменяется на очень большое значение. Можно предположить, что ЭДС разряженной батареи все еще не повреждена, но внутреннее сопротивление стало очень большим. R i , следовательно, является переменной, зависящей от состояния заряда и возраста (срока годности) аккумулятора.

Чтобы измерить ЭДС батареи, мы снимаем нагрузку, т. Е. Размыкаем цепь батареи, и когда ток i исчезает, мы получаем из уравнения. (1.23) что ν L = V B ; напряжение, возникающее на клеммах аккумулятора в разомкнутой цепи, является ЭДС аккумулятора. Для измерения ЭДС даже почти полностью разряженной батареи можно подключить к клеммам батареи вольтметр с высоким сопротивлением (10 7 Ом или больше).Такой вольтметр приближается к нагрузке с разомкнутой цепью и требует лишь малейшей струйки заряда, чтобы получить показания. Если входное сопротивление измерителя намного больше, чем R i , показание будет мерой V B батареи.

Чтобы измерить R i батареи, можно коротко замкнуть батарею на очень короткое время, подключив амперметр к батарее и считывая ток короткого замыкания.(Поскольку это опасная процедура, ее следует выполнять только с менее мощными батареями, такими как элементы фонарика. Она также может сжечь амперметр, если не используется соответствующая высокоамперная шкала на измерителе.) Затем задается внутреннее сопротивление. по V B / I sc . Менее рискованная процедура — подключить к батарее переменное сопротивление и измерить напряжение ν L . Продолжайте изменять сопротивление, пока напряжение не станет равным половине В B .На данный момент переменное сопротивление равно R i . Если это все еще слишком рискованно, так как при этом возникает слишком низкое сопротивление батареи, рассмотрите процедуру, описанную в следующем примере.

Пример 1.3

Определите R i щелочной батареи (размер C), загрузив в элемент резистор 1 Ом.

Рассмотрим рис. 1.11a. Известно, что V B для щелочной батареи равно 1.5 В. Измеряя напряжение на резисторе 1 Ом, мы получаем 1,3 В, что должно оставить падение напряжения 0,2 В на R i . Поскольку ток в цепи равен i = 1,3 В / 1 Ом = 1,3 А, получаем для внутреннего сопротивления R i = 0,2 В / 1,3 А 0,15 Ом.

Глоссарий терминов — Technology Dynamics Inc.

Входной переменный ток

Поток электроэнергии, потребляемый при максимальной нагрузке постоянного тока (значение должно быть указано на этикетках продукта в соответствии со стандартами агентства по безопасности).

Входная частота переменного тока

Большая часть мощности переменного тока вырабатывается с частотой 50 или 60 Гц (циклов в секунду). Импульсные источники питания обычно принимают любую частоту в диапазоне 47–63 Гц (номинальная).

Входное напряжение переменного тока

Номинальное входное напряжение переменного тока, которое источник питания будет принимать во время нормальной работы. Агентства по безопасности требуют, чтобы источник питания работал на расширенных 10% входного диапазона, указанного на этикетке продукта. Например, импульсный источник питания с номинальным входным диапазоном от 100 до 240 В переменного тока будет фактически работать в диапазоне входного напряжения от 90 до 264 В переменного тока.

Пусковой ток переменного тока

Мгновенный ток, потребляемый при включении источника питания. Источники питания большего размера обычно включают термистор, чтобы ограничить это количество. Это наиболее важно при рассмотрении номинала переключателя переменного тока.

Активная текущая акция

См. Однопроводная параллельная работа и разделение мощности.

Активная коррекция коэффициента мощности

Традиционные импульсные источники питания потребляют ток из линии переменного тока короткими импульсами, и в результате входной ток таких базовых импульсных источников питания имеет высокое содержание гармоник.Это создает дополнительную нагрузку на линии электроснабжения и увеличивает нагрев сетевых трансформаторов и может вызвать проблемы со стабильностью всей линии переменного тока. Активная коррекция коэффициента мощности управляет входным током источника питания таким образом, чтобы форма волны тока была пропорциональна форме волны переменного тока (синусоидальная волна).

Высота

Максимальная высота, на которой источник питания может работать без снижения номинальных характеристик. Расходные материалы часто приходится снижать из-за более разреженного воздуха, необходимого для охлаждения источника питания.

Температура окружающей среды

Температура неподвижного воздуха вокруг источника питания.

Ампер

(A) Базовая единица измерения тока.

Опорная плита

Металлическая поверхность, на которой устанавливаются компоненты схемы таким образом, чтобы отводить тепло от компонентов.

Основная изоляция

Однослойная изоляция, необходимая для предотвращения поражения электрическим током.

Аккумулятор

Многоэлементное устройство, вырабатывающее электричество постоянного тока за счет электрохимического воздействия.Батарейные элементы подключаются параллельно (для выработки необходимого тока) и / или последовательно (для получения необходимого напряжения).

Резервная батарея

Подсистема электронного оборудования, обеспечивающая временное питание в случае потери входного питания. Системы с батарейным питанием варьируются от краткосрочных вариантов источников питания переменного / постоянного тока до систем бесперебойного питания высокой мощности. См. Источники бесперебойного питания (DC-UPS).

Зарядное устройство

Источник питания или выход источника питания, который используется для зарядки аккумуляторной батареи или аккумуляторной системы.

Сливной резистор

Резистор, обеспечивающий отвод тока. Часто используемые в цепях фильтров обеспечивают путь разряда конденсаторов.

Слепой помощник

Механическая конструкция источника питания, позволяющая вставлять в нужное положение и подключаться к ответному разъему при правильной установке. Это особенно часто встречается в источниках питания с горячей / горячей заменой или модулях в параллельных / резервированных приложениях. Обычно в этом типе соединения имеется короткий штырь, называемый последним соединением, который позволяет подключать источник питания, чтобы предотвратить искрение или подачу питания на источник питания до тех пор, пока он не будет надежно вставлен в соответствующий разъем.

Повышающий преобразователь

Повышающий преобразователь (повышающий преобразователь) — это силовой преобразователь с выходным постоянным напряжением, превышающим его входное постоянное напряжение.

Напряжение пробоя

Напряжение пробоя изолятора — это минимальное напряжение, при котором часть изолятора выходит из строя и становится проводящей.

Мостовой преобразователь

Импульсная топология питания, в которой используются четыре переключающих элемента (полный мост) или два переключающих элемента (полумост).Мостовое соединение источника питания обеспечивает высокую выходную мощность и низкую пульсацию, но значительно сложнее, чем другие типы топологий источника питания.

Пониженное напряжение

Когда напряжение сети переменного тока падает ниже номинального уровня.

Понижающий регулятор

Базовая топология импульсного преобразователя, в которой используется последовательный переключатель для прерывания входного напряжения. Результирующие импульсы поступают на усредняющий LC-фильтр. Понижающие регуляторы будут производить только выходное напряжение ниже уровня входного напряжения.

Приработка

Эксплуатация вновь изготовленных источников питания при определенных условиях нагрузки в течение определенного периода времени, чтобы исключить неисправные источники питания при транспортировке. Большинство источников питания обычно выходят из строя в первые несколько часов работы (это называется детской смертностью). Период времени и условия (включение и выключение входной мощности, переключение нагрузки, температура и т. Д.) Будут варьироваться от продукта к продукту.

Корпус Операционный

Диапазон Это температурный диапазон, при котором блок питания будет соответствовать своим спецификациям, измеренный в центре верхней поверхности блока питания.

куб. Футов в минуту

кубических футов в минуту — это обычная мера объема воздуха, протекающего в системе. Преобразование кубических футов в минуту в погонные футы в минуту зависит от площади поперечного сечения, через которую проходит воздух.

Шасси Земля

Заземление шасси — это соединение с основным шасси электронного или электрического оборудования. Иногда это называют общим основанием. Он обеспечивает эталон, который можно рассматривать как имеющий нулевое напряжение.Все другие напряжения цепи (положительные или отрицательные) измеряются или определяются относительно него. В идеале все заземления шасси должны вести к заземлению. Монтаж на шасси Блок питания предлагает одну или несколько поверхностей для установки блока питания непосредственно на системное шасси или другой металл.

Зазор

Наименьшее беспрепятственное расстояние между двумя проводниками или компонентами схемы.

Часы

Тактовые импульсы (см. Рисунок 5), используемые в электронных системах для синхронизации работы схемы.В источнике питания тактовые импульсы синхронизируют работу широтно-импульсного модулятора (ШИМ).

Обычный

Токопроводящая дорожка, используемая в качестве возврата для двух или более цепей. Термин
Common часто используется как синоним заземления, что технически неверно, если он не подключен к земле.

Синфазный шум

Шум в электрически фиксированной точке (обычно заземлении шасси), общей как для выходных, так и для обратных линий постоянного тока.

Фильтр синфазных помех

Входной линейный фильтр, который включает трансформатор с дифференциальной обмоткой, часто используемый в источниках питания.Они показывают высокий импеданс для синфазных сигналов и низкий импеданс для дифференциальных сигналов

Кондуктивное охлаждение

Процесс охлаждения или отвода тепла через опорную плиту или радиатор.

Постоянный ток

Источник питания, регулирующий выходной ток в заданном диапазоне независимо от изменений выходной нагрузки. Эти типы источников питания обычно используются в приложениях для зарядки аккумуляторов и в схемах драйверов светодиодов.

Ограничение постоянного тока

Цепь ограничения тока, которая удерживает выходной ток на некотором максимальном значении при любой перегрузке.

Цепь управления

Схема, управляющая некоторыми рабочими параметрами блока питания. Используется для поддержания регулирования мощности.

Контур управления

Контур обратной связи, используемый для управления выходом источника питания.

Конвекционное охлаждение Отвод тепла через неподвижный воздух.

Преобразователь (AC / DC)

Устройство, которое принимает входное напряжение сети переменного тока и выдает выходной (-ые) постоянный ток. Импульсные регулируемые источники питания, часто называемые «переключателями» (хотя доступны линейные преобразователи), используются в большинстве приложений. Источники питания переменного / постоянного тока доступны в различных форм-факторах, уровнях мощности и характеристиках / характеристиках. Преобразователь (DC / DC) Устройство, которое принимает регулируемое или нерегулируемое входное напряжение постоянного тока и выдает на выходе постоянный ток, который обычно находится на другом уровне напряжения.Иногда DC-DC преобразователи используются для обеспечения шумоизоляции шины питания и т. Д., При этом преобразователи будут иметь одинаковый входной и выходной уровни.

Охлаждение

Процесс отвода тепла, выделяемого при нормальной работе источника питания. Типичные методы — конвекция, нагнетание воздуха и теплопроводность.

Длина пути утечки

Кратчайшее расстояние между двумя проводниками (обычно один провод первичный и один вторичный проводник).

Крест-фактор

Для сигнала переменного тока — отношение пикового значения к среднеквадратичному значению. Если форма волны чисто синусоидальная, это значение равно 2. Пик-фактор был использован для аппроксимации текущего напряжения в цепи переменного тока

.

Перекрестное регулирование

Во многих источниках питания с несколькими выходами на вторичные выходы могут влиять условия нагрузки первичных выходов. Источники питания с несколькими выходами часто требуют минимальных нагрузок, чтобы обеспечить соответствие установленным нормативным требованиям.Для решения этих проблем на системном уровне могут использоваться резисторы предварительной нагрузки.

лом

Схема защиты от перенапряжения, которая помещает шунт с низким сопротивлением на выходные клеммы источника питания в случае превышения заданного напряжения.

Корректировка тока

Диапазон, в котором можно регулировать выходной ток, и способы выполнения этой регулировки.

Ограничение тока Колено

Точка ограничения тока на графике зависимости выходного напряжения от выходного тока.(См. Ток обратной связи)

Текущая акция

Несколько источников питания или источников постоянного / постоянного тока часто подключаются с резервированием (для повышения надежности системы) или параллельно (для увеличения мощности системы). Выходы соединены вместе, и каждый источник питания «разделяет» ток нагрузки.

Выходное напряжение постоянного тока

Номинальное выходное напряжение источника питания.

Преобразователь постоянного тока в постоянный

Блок питания / преобразователь, который принимает входное напряжение постоянного тока и выдает выходное напряжение постоянного тока.

Снижение номинальных значений

В источниках питания и преобразователях постоянного / постоянного тока снижение номинальных характеристик — это заданное уменьшение выходного тока при работе в определенных условиях, обычно при повышенных рабочих температурах.

Топология проекта

Используемый принцип преобразования (например, линейный, обратный обратный режим, полумост и т. Д.).

Создан для соответствия

Источник питания может не иметь одобрений агентства по безопасности, но при правильной установке и использовании он должен соответствовать официальным требованиям безопасности электронной системы.

Выдерживаемое напряжение диэлектрика

Максимальное напряжение, которое изоляционный материал может выдержать до пробоя или образования дуги.

Постоянный ток

Ток, протекающий в одном направлении.

Рабочий цикл

Для источников питания: отношение времени «включено» к времени «выключения» полупроводникового переключателя (в системах ШИМ) или тактового сигнала.

Шум в дифференциальном режиме

Компонент шума, измеряемый по отношению к выходу или входу его возвратов; он не включает синфазный шум.См. Пульсация и шум.

Дрейф

Изменение выходного напряжения источника питания в течение заданного периода времени после периода прогрева, при сохранении всех других рабочих параметров, таких как линия, нагрузка и температура окружающей среды.

Метод прямого падения

Функция параллельного включения двух источников питания для разделения нагрузки без какой-либо активной цепи для управления распределением нагрузки. Точность распределения тока напрямую связана с точностью уставки выходного напряжения параллельно подключенных источников питания.Учитывая, что выходное напряжение будет меняться в зависимости от линии, нагрузки, температуры и других условий, настоятельно рекомендуется использовать разделение спада только для работы с резервированием, а не для увеличения мощности.

Динамическая нагрузка

Быстро меняющееся состояние нагрузки. Во время этого изменения нагрузки выходное напряжение может временно выйти из-под регулирования (перерегулирование и / или недооценка).

КПД

Измерение выходной мощности, деленной на входную мощность.Значения будут варьироваться в зависимости от нагрузки и входного переменного напряжения. Показанные типичные значения обычно являются измерениями источника питания при номинальных входных и выходных условиях.

EMI

Электронные помехи, ухудшающие работу электронного устройства, называются электромагнитными помехами.

Проведенные электромагнитные помехи

Кондуктивные электромагнитные помехи — это нежелательная высокочастотная энергия, вызванная переключающими транзисторами, выпрямителями и трансформаторами в источниках питания и постоянном / постоянном токе.Шум, который генерируется на входных и выходных линиях источника питания, известен как кондуктивные электромагнитные помехи. Большинство измерений кондуктивных электромагнитных помех выполняется в диапазоне от 150 кГц до 30 МГц.

Фильтр электромагнитных помех

Импульсные источники питания

и преобразователи постоянного тока в постоянный можно фильтровать с помощью фильтра электромагнитных помех на входе или на первичной стороне в соответствии с применимыми стандартами электромагнитной совместимости. Хотя блоки питания могут быть спроектированы в соответствии со стандартом ЭМС, окончательное оборудование может существенно повлиять на характеристики ЭМС блока питания.Это окончательное оборудование, которое должно соответствовать нормам электромагнитной совместимости. Таким образом, определение источника питания, соответствующего классам EMI, не является гарантией того, что окончательное оборудование будет соответствовать требованиям, и не устраняет необходимость тестирования и возможной дополнительной фильтрации, необходимой для окончательного оборудования.

Излучение электромагнитных помех

Излучаемые электромагнитные помехи — это нежелательная высокочастотная энергия, вызванная переключающим транзистором, выходными выпрямителями и стабилитронами в импульсных источниках питания и преобразователях постоянного тока в постоянный и излучаемая в область вокруг источника питания.

Выбросы

Электромагнитное излучение, исходящее от источника питания в атмосферу. Проводимая — это энергия, передаваемая по сетевому шнуру переменного тока; излучаемый отправляется в воздух. Конечное оборудование должно соответствовать обоим стандартам, в то время как многие расходные материалы могут быть рассчитаны только на кондуктивные выбросы.

Инкапсулированный

Герметично закрытый и содержащийся в теплопроводящей эпоксидной смоле или аналогичном пластике

Закрытый

Блок питания закрыт металлической или перфорированной металлической крышкой в ​​сборе.Обычно закрытый блок питания покрыт всеми 6 поверхностями для безопасной работы с пальцами.

ESD

Ток, создаваемый статическим зарядом двух объектов, когда они находятся достаточно близко, чтобы вызвать разряд или дугу.

Ожидаемый срок службы

Ожидаемый средний срок службы блока питания, который может быть рассчитан на основе данных надежности отдельных компонентов блока питания или продемонстрирован с помощью высоко ускоренного испытания на срок службы (HALT) и высокоускоренного стресс-скрининга (HASS).

Внешняя синхронизация

Синхронизация частоты коммутации источника питания с внешним генератором либо во внешней цепи, либо в главном источнике питания.

Фильтр

Входная или выходная цепь, предназначенная для ослабления пульсаций и шума, создаваемых источником питания.

Плавающий выход

Источник питания или выход постоянного / постоянного тока, который не заземлен и не привязан к другому выходу. Обычно плавающие выходы полностью изолированы и могут обозначаться пользователем как положительные или отрицательные.

Обратный преобразователь

Эта топология, которую иногда называют «понижающим повышением», использует один транзисторный переключатель и устраняет необходимость в выходной катушке индуктивности. Энергия накапливается в первичной обмотке трансформатора в течение первой половины периода переключения, когда транзистор включается. Во второй половине «периода обратного хода, когда транзистор выключен» эта энергия передается вторичной обмотке трансформатора и нагрузке. Этот метод экономичен, поскольку требуется минимальное количество компонентов.

Ограничение тока обратной связи

Схема защиты выхода, в которой выходной ток уменьшается с увеличением перегрузки, достигая минимума при коротком замыкании. Это сводит к минимуму внутреннее рассеивание мощности в условиях перегрузки.

Принудительное воздушное охлаждение

Использование вентилятора (или другого оборудования для перемещения воздуха) в системе для снижения температуры окружающей среды и охлаждения электронного оборудования.

Прямой преобразователь

Эта топология, также называемая «выпрямляющим» источником питания, как и резервный источник питания, обычно использует один транзисторный переключатель.В отличие от обратного питания, энергия передается во вторичную обмотку трансформатора, когда транзистор находится в состоянии «ВКЛ», и сохраняется в выходной катушке индуктивности.

Конвекция естественного воздуха

Рабочая среда, в которой естественного движения воздуха (без помощи вентиляторов или воздуходувок) достаточно для поддержания температуры источника питания в рабочих пределах.

Полный мостовой преобразователь

Топология, которая обычно работает как прямой источник питания, но использует мостовую схему, состоящую из четырех переключающих транзисторов, для управления первичной обмоткой трансформатора, используемой для работы с высокими уровнями мощности.

Полная нагрузка

Максимальный продолжительный выходной ток, на который рассчитан блок питания в номинальных условиях эксплуатации.

Полноволновый выпрямитель

Схема (мостовая или с центральным ответвлением), выпрямляющая обе половины сигнала переменного тока.

Предохранитель

Устройство защиты цепи, состоящее в основном из проволоки с низкой температурой плавления. Если ток, проходящий через провод, превышает установленный уровень (как в случае неисправности), провод плавится и цепь размыкается.

Гальваническая развязка

Две цепи, не имеющие омического соединения, считаются «гальванически изолированными» друг от друга. Гальваническая развязка (разделение) достигается с помощью трансформатора, оптопары и т. Д.

Земля

Электрическое соединение, которое выполняется с землей (или с каким-либо проводником, который подключен к земле). «Общий» источника питания или источника постоянного / постоянного тока на самом деле не является землей, если он не подключен к земле.

Контур заземления

Когда два или более системных компонента используют общую линию заземления, возникает петля обратной связи (заземления).Это может вызвать нежелательные уровни напряжения в системе.

Полумостовой преобразователь

Схема переключения мощности, аналогичная полной мостовой схеме питания, за исключением того, что используются только два транзистора, а два других заменены конденсаторами (см. Мостовой выпрямитель).

Полуволновой выпрямитель

Схема выпрямителя с одним диодом, выпрямляющая половину входной волны переменного тока.

Гармонические искажения

Искажение, характеризующееся наличием нескольких гармоник основных частот в синусоидальной форме волны переменного тока и вызванное переключающим действием источника питания, обычно выражается в процентах от синусоидальной формы волны, например: 0.95 Коэффициент мощности.

Радиатор

Металлическая пластина, профиль или корпус, предназначенный для увеличения площади поверхности для отвода тепла от чувствительных компонентов и схем.

Hipot (диэлектрическая стойкость)

Испытательное напряжение между входом и выходом и выходом на землю.

Время удержания

Когда происходит потеря входной мощности источника, это время, в течение которого выходное напряжение остается в пределах регулирования.Для защиты от кратковременных перебоев в подаче электроэнергии в импульсных источниках питания энергия обычно накапливается в конденсаторах большой емкости, называемых запоминающими конденсаторами.

Горячая замена

Функция замены блока питания без выключения системы. Источник питания предназначен для вставки или извлечения и размещения в механически сконструированном слоте с заглушками. Эти типы источников питания обычно имеют функцию плавного пуска и используют короткий штырь, чтобы включить источник питания, который замыкается последним, во избежание дугового разряда и обеспечения надежной посадки источника питания перед включением.

Влажность

В пределах указанного диапазона температур максимально допустимое содержание влаги в окружающем воздухе приточного воздуха. Обычно предоставляются два значения: рабочая влажность и влажность при хранении.

Иммунитет

Указывает, что источник питания был протестирован и «невосприимчив» к электромагнитным или электростатическим разрядам (ESD).

Импеданс

Кажущийся импеданс питания на его выходных клеммах.

Индуктивность

Электрическое свойство, препятствующее протеканию тока в цепи при приложении напряжения (или изменении установленного тока). Измерено в Генри. Входной линейный фильтр. Фильтр нижних частот или режекторный фильтр на входе источника питания (внутренний или внешний), который ослабляет шум от системной шины питания.

Входной ток

Ток, потребляемый источником питания, который можно измерить в диапазоне входного напряжения и условий выходной нагрузки.Обычно указывается как максимальный непрерывный входной ток при минимальном входном напряжении и максимальной выходной нагрузке, чтобы можно было определить надлежащий предохранитель.

Зависимость входного тока от линейного входа

Кривая производительности, показывающая, как входной ток изменяется в зависимости от входного линейного напряжения. См. «Эффективность против затрат».

Подавление входной пульсации

Модулирующий сигнал, подаваемый в источник питания, работающий при номинальной мощности и полной нагрузке. Сигнал ослабляется контуром обратной связи источника (контурное усиление) и распространяется на выход.Отношение (в абсолютном выражении) входного сигнала к выходному выражается в дБ и указывается как подавление входных пульсаций. Это определено для входа от постоянного тока до 120 Гц, чтобы можно было оценить влияние схемы двухполупериодного выпрямителя. Например, если подавление пульсаций источника питания составляет 60 дБ (1000: 1) и на вход источника наложен сигнал 1 В, 120 Гц, то на выходе будет наложен сигнал 1 мВ, 120 Гц. Эта спецификация иногда упоминается как «Восприимчивость к звуку».”

Емкость входа-выхода

Изолирующая емкость между входными и выходными контактами. Это измерение выполняется с помощью емкостного моста 1 кГц, 1 VRMS.

Входной переходный процесс

Скачок или быстрое изменение напряжения входной линии источника питания. Цепи защиты от переходных процессов на входе используются для защиты чувствительных компонентов (например, полупроводников) от возможных повреждений.

Входное напряжение

Номинальное входное значение (-я) переменного или постоянного тока Входное напряжение, для которого подключено питание.

Диапазон входного напряжения

Наибольшее и наименьшее входное напряжение, от которого может работать источник питания. Пусковой ток При первом включении источников питания возникает сильный скачок входного тока, вызванный зарядом входных конденсаторов большой емкости. Также называется входным импульсным током, который чаще всего упоминается в источниках питания переменного / постоянного тока.

Ограничение пускового тока

Схема, ограничивающая пусковой ток при первоначальном включении питания.

Изоляция

См. Раздел «Основная изоляция» и «Усиленная изоляция».

Сопротивление изоляции

Сопротивление изоляционного материала потоку тока.

Внутреннее рассеивание мощности

Мощность, рассеиваемая (в виде тепла) в блоке питания при нормальной работе. В первую очередь это функция эффективности питания.

Инвертор

Устройство, вырабатывающее переменный ток от источника постоянного тока.

Изоляция

Параметр, измеряемый путем приложения максимального номинального напряжения изоляции между двумя точками (обычно вход-выход, вход-земля или выход-земля).

Испытательное напряжение изоляции

Испытание напряжением для определения напряжения пробоя трансформатора или источника питания. Это выполняется путем подачи высокого напряжения между двумя изолированными контрольными точками. Изоляция источника питания обычно проверяется на отсутствие нагрузки на изоляционный материал.

Напряжение изоляции (номинальное)

Номинальное напряжение изоляции определяется как максимальное напряжение на изолирующем барьере, которое устройство может выдерживать в течение фиксированного периода времени. Фактическое напряжение пробоя обычно на 1000 В выше номинального напряжения изоляции. Причина выбора консервативного напряжения изоляции заключается в том, чтобы гарантировать, что испытание изоляции источника питания никоим образом не ухудшит изоляционный барьер.

Ток утечки

Ток, протекающий от входа к выходу или входа к земле / шасси или выхода к земле / шасси изолированного источника питания или источника постоянного / постоянного тока при заданном уровне напряжения.

Положение о линии и нагрузке

Комбинированный эффект изменения нагрузки постоянного тока и входного напряжения переменного тока

Линейное постановление

Изменение выходного постоянного напряжения источника питания во всем входном диапазоне при постоянной выходной нагрузке.

Линейный источник питания

Источник питания с линейным регулированием. Линейные индикаторы обеспечивают отличное регулирование, низкий выходной шум и быструю переходную характеристику. Однако они обычно намного тяжелее, крупнее и менее эффективны, чем «импульсные источники питания».

Линейный регулятор

Распространенный метод стабилизации напряжения, при котором управляющее устройство (обычно транзистор или) размещается последовательно или параллельно источнику питания для регулирования напряжения на нагрузке. Термин «линейный» используется потому, что падение напряжения на устройстве управления непрерывно изменяется для рассеивания неиспользованной мощности.

Нагрузка

Компоненты или схемы, потребляющие ток с выхода источника питания. Характеристика (сопротивление, реактивность и т. Д.) нагрузки определяет количество энергии, потребляемой от источника, обычно называемое выходным током.

Нормы нагрузки

Изменение выходного напряжения постоянного тока при изменении выходного тока / нагрузки от минимального до максимального диапазона. Во время этого теста входное напряжение поддерживается постоянным при номинальном входном напряжении.

Распределение нагрузки

См. Текущая доля.

Логическое отключение

Источник питания может предлагать функции дистанционного включения / выключения для блокировки или включения выхода источника.Эта функция обычно достигается путем подтягивания соответствующего логического вывода к высокому или низкому уровню (в зависимости от используемой схемы дистанционного включения / выключения). В частности, большинство источников питания имеют естественное состояние «включено» при подаче входного сигнала и могут быть заблокированы дистанционной схемой включения / выключения.

Долгосрочная стабильность

Изменение во времени выходного напряжения источника питания при сохранении всех остальных факторов (линия, нагрузка, температура и т. Д.) Постоянными, выраженное в процентах. Это изменение производительности в первую очередь связано со старением компонентов.

Работа ведущего / ведомого

Подключение двух или более источников питания (см. Рисунок 19), в котором один (главный) управляет работой других (подчиненных). Конфигурации ведущий / ведомый обеспечивают более высокую выходную мощность, более широкий диапазон входного напряжения, синхронизированную работу и т. Д.

Максимальный рейтинг

Предел спецификаций, превышение которых может вызвать отключение или повреждение источника питания.

Минимальная нагрузка

Минимальная величина выходного тока, необходимая для того, чтобы источник питания работал в установленных пределах.

Модульный

Термин, используемый для описания физической конструкции энергосистемы, состоящей из отдельных узлов. Модульная конструкция, как правило, снижает затраты на разработку нестандартных продуктов, но увеличивает стоимость и снижает среднее время наработки на отказ

.

МОП-транзистор

Полевой транзистор на основе оксида металла и полупроводника. Лучшее устройство для главного переключателя в импульсных источниках питания, имеющее гораздо лучшие характеристики переключения, чем биполярные транзисторы.

Средняя наработка на отказ

Средняя наработка на отказ — это прогнозируемый промежуток времени до отказа источника питания без учета отказов в отношении младенческой смертности.

MTTR

Прогнозируемое среднее время ремонта неисправного устройства с использованием указанного комплекта запасных частей.

N + 1

Использование нескольких источников питания для достижения более высокого уровня надежности за счет резервирования системы. Система состоит из нескольких (N) источников питания для обеспечения нагрузки плюс один (+1) для обеспечения резервирования и обеспечения продолжения работы в случае неисправности одного из источников.Эти источники питания обычно изолируются с помощью изолирующего устройства, такого как замыкающий диод, чтобы гарантировать, что короткое замыкание в одном источнике не приведет к отказу всей системы.

Шум

Выходной шум указан при номинальной мощности и полной нагрузке. Эту спецификацию очень сложно правильно измерить из-за ширины полосы измерения (0–20 МГц). Необходимо использовать короткие провода и надлежащие методы заземления. Выходной шум указывается в мВ от пика к пику. Большая часть показаний шума связана с переключением источника питания и происходит на очень высоких частотах, тогда как размах амплитуды на основной частоте переключения обычно намного меньше.

Открытая рама

Источники питания, состоящие только из печатной платы. Рабочая температура Диапазон рабочих температур источника питания, измеренный как при температуре окружающей среды (окружающий воздух), так и при измерении опорной плиты.

ИЛИ диоды

Также называются развязывающими диодами. Эти диоды обеспечивают протекание тока только в одном направлении — от источника питания. Без диодов один проблемный источник питания может привести к тому, что все источники перейдут на защиту от перегрузки по току
в сценарии разделения тока и вызовут катастрофический сбой в системе.

ОТП

Защита от перегрева. Система защиты для источников питания, где подача прекращается, если температура превышает указанные номинальные значения. ОТП предназначен для экономии питания в случае выхода из строя системы охлаждения. OTP обычно измеряет самую горячую точку в поставке. Большинство расходных материалов автоматически восстанавливаются, когда температура возвращается к норме.

Выходное сопротивление

Изменение выходного напряжения для изменения тока нагрузки.

Регламент выходной мощности

См. Регулирование нагрузки.

Выходной трим

Регулировка номинального выходного напряжения с помощью внешнего постоянного резистора или внутреннего подстроечного резистора на источнике питания.

Точность выходного напряжения

Допустимое отклонение выходного напряжения источника питания, если оно установлено на заводе.

Защита от перегрузки по току

См. Защиту от короткого замыкания.

Защита от перенапряжения

Схема, которая обычно отключает источник питания, когда выходное напряжение превышает указанный диапазон.

Защита от перегрузки

Защитная функция, ограничивающая выходную мощность или потребляемый ток, чтобы предотвратить повреждение источника питания.

Перебег

Это кратковременное повышение выходного напряжения источника питания при пониженной нагрузке.

ОВП

Защита от перенапряжения.

Параллельная работа

Соединение выходов двух или более источников питания или источников постоянного / постоянного тока с одинаковым выходным напряжением для получения более высокого выходного тока.Для увеличения мощности следует использовать только источники питания, специально предназначенные для разделения нагрузки (см. Раздел «Активное разделение тока»).
PARD Периодическое и случайное отклонение. Термин, используемый для суммы всех составляющих пульсации и шума, измеренных в указанной ширине полосы и выраженных либо в размахе, либо в среднеквадратичном значении.

Пассивная коррекция коэффициента мощности

Традиционные импульсные источники питания потребляют ток из линии переменного тока короткими импульсами, и в результате входной ток таких базовых импульсных источников питания имеет высокое содержание гармоник.Это создает дополнительную нагрузку на линии электроснабжения и увеличивает нагрев силовых трансформаторов и может вызвать проблемы со стабильностью всей линии переменного тока (особенно в Европе). Пассивная коррекция коэффициента мощности — это сеть конденсаторов и катушек индуктивности для минимизации импульса, чтобы форма волны тока была более пропорциональной форме волны переменного тока (синусоидальная волна).

Монтаж на печатной плате Пиковая нагрузка / ток

Источник питания, предназначенный для непосредственного монтажа на печатной плате. Способность источника питания обеспечивать более высокие выходные токи в течение коротких периодов времени.Источник питания с высокими пиковыми нагрузками желателен во многих приложениях, таких как двигатели, которые потребляют большие токи при запуске, а затем потребляют значительно меньшие нагрузки во время нормальной работы.

Постановление

Линейный стабилизатор, используемый на выходе источника питания для улучшения регулирования линии и нагрузки и уменьшения пульсаций выходного напряжения.

Плотность мощности

Отношение выходной мощности источника питания или преобразователя постоянного тока в постоянный к его объему. Обычно отображается в ваттах на квадратный дюйм или в амперах на квадратный дюйм.

Снижение мощности

Способность источника питания работать с внешними параметрами (такими как повышенная температура, пониженное охлаждение или низкое входное напряжение) при пониженных или пониженных выходных токах.

Коэффициент мощности

Импульсные источники питания потребляют входной ток в импульсах около пиков частоты сетевого напряжения переменного тока. Коэффициент мощности — это показатель потребляемого входного тока и того, насколько близко он соответствует синусоидальной фазе входной частоты переменного тока.

Коррекция коэффициента мощности (PFC)

Цепи

PFC улучшают то, как источник питания потребляет входной ток, чтобы более точно соответствовать синусоидальному линейному напряжению. Это снижает гармонические искажения в линии переменного тока. Снижение гармонических помех является обычным требованием во всей Европе, а коррекция коэффициента мощности — это метод снижения помех.

Сбой питания

Сигнал, совместимый с логикой (высокий / низкий), предупреждает о потере входного питания и о том, что выходы постоянного тока скоро выйдут из строя.

Сигнал Power Good

Сигнал, совместимый с логикой (высокий / низкий), который указывает, что выходы постоянного тока присутствуют и находятся в пределах указанного регулирования.

Блок питания

Система, преобразующая переменный ток в постоянный ток или токи, необходимые для электронных схем.

Предварительное регулирование

Регулировка на первичной стороне источника питания, как правило, с помощью импульсного регулятора; с последующим регулированием мощности, обычно с помощью регулятора линейного типа.

Программирование

Регулировка выходного напряжения и / или тока источника питания с помощью внешнего параметра, такого как управляющее напряжение или значение резистора.

Защита

Метод внутреннего предохранителя для источника питания, например, с одним или двумя предохранителями, обычно рассчитанный на максимальное напряжение, ток и время срабатывания предохранителя (быстрое или медленное срабатывание). Этот предохранитель обычно рассчитан на использование внешнего предохранителя, который может быть установлен на доступной панели, поскольку замена предохранителя внутри источника питания может оказаться трудной.

Широтно-импульсная модуляция

Схема, используемая в импульсных источниках питания или источниках постоянного / постоянного тока, в которых частота переключения поддерживается постоянной, а ширина импульсов мощности варьируется, контролируя изменения как линии, так и нагрузки с минимальным рассеянием.

Двухтактный преобразователь

Топология источника питания, которая обычно конфигурируется как прямой источник питания, но использует два транзисторных переключателя и трансформатор с центральным отводом. Транзисторные переключатели попеременно включаются и выключаются.

Радиационное охлаждение

Передача тепла между двумя материалами при разных уровнях температуры. Лучистое тепло не играет существенной роли в охлаждении распределенных энергосистем

Номинальный ток

Это максимальный номинальный выходной ток / нагрузочная способность источника питания от минимальных до максимальных значений при нормальных рабочих температурах и условиях охлаждения. Работа с нагрузкой ниже минимальной не должна никоим образом повредить источнику питания, но регулирование нагрузки может пострадать.Работа с нагрузкой, превышающей максимальную номинальную, не рекомендуется и может привести к ухудшению технических характеристик, срабатыванию схемы защиты от перегрузки и / или сокращению срока службы источника питания.

Работа с резервированием

Возможность параллельного подключения источников питания или преобразователей постоянного тока в постоянный, так что в случае отказа одного из них другой (другие) будут обеспечивать непрерывное питание нагрузки. Этот режим используется в системах, где нельзя допустить единичного отказа. См. Также Резервирование N + 1.

Дистанционная регулировка / маржа

Способность изменять выходное напряжение и / или ток в заданном диапазоне с помощью внешнего сигнала, обычно управляющего напряжения.Часто упоминается как маржа.

Дистанционное управление (включение / отключение)

Логический сигнал (высокий или низкий) для включения / выключения питания.

Дистанционное управление

Цепь в источнике питания для компенсации снижения выходного напряжения через соединения и провода (падение напряжения), которое может изменяться в зависимости от температуры, прочности соединения и напряжений в проводах. Обычно к нагрузке присоединяется скрученная пара проводов для «измерения» напряжения на нагрузке, что позволяет источнику питания автоматически компенсировать изменяющееся падение напряжения.

Резонансные преобразователи

Класс силовых топологий, который снижает коммутационные потери за счет принудительной подачи либо нулевого напряжения, либо нулевого тока через коммутационное устройство при его включении или выключении.

Возврат

Имя обратного тока выходных напряжений и / или логических сигналов.

Защита от обратного напряжения

Встроенная схема (или элемент), которая защищает источник питания от обратной полярности, приложенной к входным или выходным клеммам источника питания.

Пульсация

Это составляющая переменного тока, накладываемая на выходное напряжение постоянного тока и представляющая собой традиционный «гул» с частотой 60 или 120 Гц. При переключении источников питания это сигнал сложной формы, который может увеличиваться при максимальной нагрузке и минимальном входном напряжении.

Изоляция безопасности

Электрическое разделение между первичной и вторичной цепями и стандарты безопасности, которым в этом отношении соответствует источник питания.

Стандарты безопасности

Стандарты, установленные различными национальными и международными регулирующими органами.

Смысловые линии

Витая пара проводов, подключенная к нагрузке для направления выходного напряжения обратно в цепь дистанционного управления источником питания. См. Дистанционное зондирование.

Работа серии

Возможность подключения двух или более выходов источника питания для обеспечения более высокого выходного напряжения (два источника питания 48 В последовательно для выработки 96 В). Нагрузка не должна потреблять ток, превышающий максимальный номинальный выходной ток любого отдельного источника питания.

Точность уставки

Допустимое отклонение выходного напряжения, установленное на заводе при изготовлении источника питания.

Защита от короткого замыкания

Короткое замыкание — это неограниченный потенциал нагрузки, намного превышающий допустимый выходной ток источника питания. В условиях короткого замыкания большинство источников питания рассчитаны на отключение и, как правило, восстанавливаются до нормальной работы после устранения короткого замыкания.

Краткосрочная стабильность

Если подача полностью прогрета до комнатной температуры с постоянной линией, нагрузкой и температурой, выходная мощность не будет изменяться более чем на эту величину.

Ток холостого хода при отключении

Ток, потребляемый источником от источника питания, когда его выходы отключены. Часто его называют входным током без нагрузки или током режима ожидания.

Однопроводная текущая доля

Цепь, в которой несколько источников питания разделяют ток при параллельном подключении. Источники обмениваются данными через однопроводное соединение, соединенное гирляндной цепью со всеми источниками. Эта схема позволяет заданному количеству одинаковых источников питания подключаться параллельно в заданном диапазоне точности.

Шестистороннее экранирование

Металлический экран, полностью закрывающий источник питания, чтобы минимизировать любое шумовое излучение от компонентов источника питания. Экранирование может быть сплошным или перфорированным.

Мягкий старт

Функция, которая ограничивает пусковой ток источника питания и заставляет выходное напряжение постепенно повышаться до заданного значения.

Ток в режиме ожидания

Входной ток, потребляемый источником питания, когда он отключен или находится в режиме холостого хода.

Тихий воздух

Операционная среда, в которой воздух, окружающий источник питания или преобразователь постоянного / постоянного тока, ограничен небольшими корпусами (часто герметичными), где он не может свободно перемещаться.

Температура хранения

Безопасная температура хранения устройства. Длительное воздействие в этих диапазонах температур не должно ухудшать характеристики источника питания.

Дополнительная изоляция

См. Усиленная изоляция.

Монтаж на поверхность

Метод, при котором компоненты припаиваются к поверхности печатной платы вместо контактов или выводов, которые должны выступать через печатную плату.

Устройства для поверхностного монтажа

Компоненты SMD, включая некоторые блоки питания, предназначенные для сборки с использованием технологии поверхностного монтажа.

Частота переключения

Скорость, с которой входное напряжение переключается или «прерывается» в источнике питания. Иногда называется периодичностью работы.

Импульсный источник питания

Источник питания, использующий импульсное регулирование. Коммутаторы обычно меньше, эффективнее и легче, чем линейные источники питания.

Регулятор переключения

Неизолированный преобразователь постоянного тока в постоянный, состоящий из катушек индуктивности и конденсаторов для хранения энергии и переключающих элементов (обычно транзисторов или тиристоров), которые открываются и закрываются по мере необходимости для регулирования напряжения на нагрузке. Рабочий цикл переключения обычно контролируется контуром обратной связи для стабилизации выходного напряжения, как правило, посредством широтно-импульсной модуляции.

Пик переключения

Пиковая амплитуда, которая возникает на частоте переключения на выходе импульсных источников питания.

Синхронные выпрямители

Схема, в которой выходные выпрямительные диоды источника питания
заменены активными переключателями, такими как полевые МОП-транзисторы. Переключатели включаются и выключаются под контролем и действуют как выпрямители. Это приводит к значительному снижению потерь в выходном каскаде источника питания и повышению эффективности.

Температурный коэффициент

Среднее процентное изменение выходного напряжения на градус Цельсия при изменении температуры окружающей среды в указанном диапазоне температур при постоянных нагрузках и входном напряжении.

Тепловое сопротивление

Повышение температуры корпуса на каждый ватт, рассеиваемый при питании. Рассеиваемая мощность — это разница между входной и выходной мощностью.

Тепловая защита

Цепь в источнике питания, которая отключает питание, если внутренняя температура превышает заданный предел (см. Защита от перегрева — OTP).

Термический побег

Состояние цепи, при котором повышение температуры окружающей среды, окружающей источник питания, вызывает увеличение внутренней рассеиваемой мощности. Это увеличивает температуру корпуса, что, в свою очередь, увеличивает температуру окружающего воздуха. Эффект спиралевидного увеличения температуры в конечном итоге приведет к отказу энергосистемы. Это состояние возникает при неадекватных мерах (поток воздуха, вентиляция системы, снижение мощности и т. Д.) используются для отвода тепла от критических компонентов.

Тепловое отключение

Указанная температура, при которой источник питания будет отключать работу до тех пор, пока температура не снизится — обычно измеряется в самой горячей точке в источнике питания.

Всего регулирования

Комбинированное отклонение напряжения источника питания может возникнуть из-за любого изменения в пределах указанных допусков входного напряжения, выходного тока и изменения температуры.

Отслеживание

Характеристика источников питания с несколькими выходами, в которых один или несколько выходов следуют за другим и где есть изменения в линии, нагрузке и температуре, так что каждый из них поддерживает одинаковое пропорциональное выходное напряжение в пределах заданного допуска слежения по отношению к общему возврату.

Trasient

Пиковое или скачкообразное изменение параметра источника питания. Обычно используется при описании характеристик входной линии и выходной нагрузки.

Переходное время восстановления

Время, необходимое для восстановления выходного напряжения источника питания в пределах указанного регулирования после переходной нагрузки.

Переходное отклонение

Процент максимального отклонения выходного напряжения во время переходной нагрузки.

Переходный процесс

Измерение как переходного отклонения, так и переходного времени восстановления после переходного скачка нагрузки.

Время включения

Время, необходимое выходному напряжению для достижения заданной точности, когда выходы полностью загружены в резистивные нагрузки.

U-образная рама / U-образный канал

Источник питания на кронштейне с U-образным профилем. Как правило, все три плоскости U-образной рамы / U-образного канала имеют резьбовые отверстия для крепления источника питания к шасси / пластине.

Нижний выстрел

Мгновенное падение выходного напряжения источника питания в условиях повышенной нагрузки.

Универсальный вход

Это означает, что источник питания может работать от сети переменного тока, доступной в большинстве стран, без каких-либо изменений в настройках самого источника. Этот входной диапазон обычно составляет 90–264 В переменного тока.

ИБП

Источник бесперебойного питания. Система, предназначенная для подачи питания при отключении сетевого питания переменного тока.Это достигается с помощью резервного аккумулятора и инвертора постоянного / переменного тока или источника постоянного / постоянного тока.

Защита от пониженного напряжения

Схема защиты, отключающая источник питания, если выходное напряжение падает ниже заданного уровня. Иногда используется в качестве схемы защиты входа в источниках питания с широким диапазоном входного сигнала (переменного и постоянного тока), чтобы предотвратить перегрев, если входное напряжение упадет ниже заданного уровня. Иногда вызывается отключением при пониженном напряжении или блокировкой при пониженном напряжении.

Выдерживаемое напряжение

Максимальный уровень напряжения, который может быть приложен между цепями или компонентами, не вызывая поломки.См. Раздел «Напряжение пробоя и изоляция».

Регулировка напряжения

Диапазон регулировки выходного напряжения.

Напряжение Весы

Баланс напряжения часто указывается для двух источников питания как разница в абсолютном выражении между положительным и отрицательным выходом и выражается в процентах. Например, если положительный выход составляет 12,00 вольт, а отрицательный выход — 12,12 вольт, тогда баланс будет равен 1.0%.

Диапазон напряжения

Диапазон входного переменного или постоянного напряжения, в котором источник (и) работает в пределах спецификации.

Настенное крепление

Обращается к источнику питания переменного / постоянного тока, который вставляется и крепится непосредственно к розетке переменного тока на стене. Блок питания обычно заключен в пластиковый корпус с рейтингом UL94V-0 (огнестойкий) с лезвиями для непосредственного подключения к розетке переменного тока и с болтающимся выходным кабелем для подключения к системе, которую он питает.

Теплый обмен

Обычно это относится к системе с резервным питанием N + 1. Это определяет возможность замены одного из нескольких параллельно подключенных источников питания. Заменяемый источник питания должен получать питание с отключенным входом переменного тока, в то время как остальные могут оставаться включенными. Этот тип источника питания обычно имеет механическую конструкцию, позволяющую вставлять его в разъем с заглушкой, чаще всего с входом переменного тока на передней панели.

Время разогрева

Время, необходимое после первоначального включения для источника питания или источника постоянного / постоянного тока, чтобы работать в соответствии с его спецификациями.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.