Схема быстрого разряда выходного конденсатора источника питания

Постоянной проблемой при проектировании источников питания является безопасный и быстрый разряд, или «сброс» при отключении большого количества энергии, запасенной в конденсаторах фильтра. Эта энергия CV2/2 обычно может достигать десятков джоулей. Если позволить конденсаторам разряжаться самостоятельно, опасные напряжения могут сохраняться на ненагруженных электролитических конденсаторах фильтра в течение нескольких часов и даже дней. Заряженные конденсаторы могут представлять значительную опасность для обслуживающего персонала или даже для самого оборудования. Стандартным и очевидным решением этой проблемы является традиционный «разряжающий» резистор RB (Рисунок 1). Проблема с использованием RB заключается в том, что энергия непрерывно и бесполезно «утекает» через RB не только тогда, когда это нужно во время разряда конденсатора, но и постоянно, пока включен источник питания. Возникающие в результате потери энергии иногда оказываются далеко не незначительными.

Разряжающий резистор гарантирует безопасность, но потребляет слишком большую мощность.
Рисунок 1. Разряжающий резистор гарантирует безопасность, но потребляет
слишком большую мощность.

На Рисунке 1 представлена иллюстрация проблемы, взятая из источника питания генератора импульсов. Энергия CV2/2, запасенная при номинальном рабочем напряжении 150 В, равна 1502×4400 мкФ/2, или примерно 50 Дж. Предположим, что для решения проблемы вы выбираете RB, определив для себя, что 90% заряда конденсатора емкостью 4400 мкФ должно уйти в течение 10 секунд после отключения источника питания. Значит, необходимо выбрать такое сопротивление RB, чтобы постоянная времени RC не превышала 10/ln(10), или 4.3 с. Поэтому сопротивление RB должно равняться 4.3 с/4400 мкФ, или приблизительно 1 кОм. Результирующая мощность, непрерывно рассеиваемая на резисторе RB, равна 1502/1 кОм, что составляет примерно 23 Вт. Цифра наглядно иллюстрирует цену, которую приходится платить за рассеивание мощности в приложении генератора импульсов с малым коэффициентом заполнения. Эти потери преобладают в общем потреблении энергии и выделении тепла, при том, что средняя мощность, рассеиваемая остальной частью схемы, мала. Такая ситуация является неустранимым недостатком разряжающего резистора. Всякий раз, когда вы применяете критерий безопасности «10% за 10 секунд», вы сталкиваетесь с обратной стороной – неизбежным рассеиванием почти половины энергии CV2/2 в течение каждой секунды, пока схема находится под напряжением.

Чтобы энергия не тратилась впустую, для ее сброса при выключении можно использовать вторую группу контактов переключателя.
Рисунок 2. Чтобы энергия не тратилась впустую, для ее сброса при выключении
можно использовать вторую группу контактов переключателя.

На Рисунке 2 показано точечное и гораздо менее расточительное решение проблемы сброса энергии. Неиспользуемые в предыдущем случае нормально разомкнутые (NC) контакты двухполюсного двухпозиционного выключателя питания S1 создают путь разряда конденсатора фильтра, который существует только тогда, когда он нужен, то есть, когда питание выключено. Когда переключатель перемещается в положение «выключено», образуется путь разряда через резисторы R1 и R2 и первичную обмотку силового трансформатора. Результатом является почти сколь угодно быстрый сброс накопленной энергии, тогда как потери схемы при включенном питании равны нулю. Для выбора оптимальных характеристик R1, R2 и S1 следует руководствоваться следующими четырьмя критериями:

  • Пиковый разрядный ток V/(R1 + R2) не должен превышать значения, допустимого для контактов S1.
  • Допустимая импульсная мощность резисторов R1 и R2 должна позволять им выдержать тепловой импульс с энергией CV2/2. Для рассматриваемого примера с энергией 50 Дж адекватными значениями для R1 и R2 будут 3 Вт.
  • Постоянная времени разряда (R1 + R2)C должна быть достаточно небольшой, чтобы гарантировать быстрое удаление накопленной энергии.
  • Конструкция переключателя S1 должна быть такой, чтобы замыкание одной пары контактов происходило после размыкания другой, гарантируя, что перед разрядом конденсатора соединение с сетью переменного тока будет разорвано, и наоборот. В противном случае при включении/выключении может возникать опасное замыкание на землю.

ООО «Мегател», ИНН 3666086782, ОГРН 1033600037020

Добавить свое объявление

* заполните обязательные данные

Статистика eFaster:

посетило сегодня 1820
сейчас смотрят 16
представлено поставщиков 1572
загружено
позиций
25 067 862