Трансформаторные источники питания ЧАСТЬ1

Трансформаторные источники питания часть 2.

Защита диодов выпрямителя от перегрузок

Известно, что наиболее эффективно информация воспринимается визуально, и до 90% ее поступает через зрение. Для наглядного сравнения выпрямителей различного типа и их работы в разных режимах в приводимой ниже таблице 2.1 показаны осциллограммы выходных сигналов, измеренных на сопротивлении нагрузки.

Для моделирования электрических процессов выпрямления использовалась программа схемотехнического моделирования Electronics Workbench 5.12. Следует отметить, что результаты любых моделирующих программ не могут в полной мере учесть всех реальных свойств элементов устройства и являются в этой связи приближенными.

Во всех схемах выпрямителей (табл. 2.1) выходное напряжение трансформатора 10 В. В качестве варьируемых элементов были сопротивление нагрузки и емкость конденсатора фильтра. Как следует из результатов сравнения, идентичные осциллограммы получаются при равных произведениях сопротивления нагрузки на величину емкости конденсатора фильтра. Следовательно, для того чтобы максимально снизить уровень пульсаций напряжения на нагрузке, следует максимально, насколько позволяют габариты устройства и финансовые возможности, наращивать емкости конденсаторов фильтра. Однако особенно увлекаться этим не стоит: в момент включения незаряженные конденсаторы фильтра представляют собой для вторичной обмотки трансформатора и диодов короткое замыкание: в результате может произойти повреждение диодов выпрямителя, обмотки трансформатора либо предохранителя. Обычно для ограничения зарядного тока конденсаторов фильтра при включении устройства используют токоограничивающие элементы (резисторы, позисторы ), которые затем отключаются (вручную или автоматически).

Конденсаторы фильтра большой емкости на выходе выпрямителя (рис. 2.1, 2.2) можно разделить на две группы. Одна из них подключается непосредственно к выходу выпрямителя, а вторая,

Рис.2.1 Схема защиты диодов выпрямителя параллельного типа

Рис.2.2 Схема защиты диодов выпрямителя последовательного типа

Рис.2.3 Схема защиты диодов выпрямителя при включении

большей емкости, соединяется через современные полупроводниковые элементы защиты с самовосстановлением (самовосстанавливающиеся предохранители для защиты электронных узлов от перегрузки по току и перегрева — MultiFuse, PolySwi(ch). В результате импульса тока эти предохранители временно отсоединяют группу конденсаторов большой емкости и подключают ее через некоторое время.

Другой вариант защиты выпрямителя от перегрузок при включении (рис. 2.3) заключается в том, что между диодами выпрямителя и конденсаторами фильтра добавлен токоограничивающий резистор R2, параллельно которому устанавливают полупроводниковый самовосстанавливающийся предохранитель R1 , рассчитанный на максимальный ток через диоды выпрямителя. При импульсе зарядного тока сопротивление этого предохранителя возрастает на несколько порядков, и осуществляется постепенный заряд конденсаторов через токоограничивающий резистор R2. Затем сопротивление предохранителя R1 снижается до долей единиц Ом (обычно 0,8...12 Ом).

Одновременно самовосстанавливающиеся предохранители R1 (рис. 2.2 и 2.3) защищают элементы выпрямителя от перегрузки по току в случае аварии в цепи потребителя (короткое замыкание, импульс тока).

Защита диодов выпрямителя при включении может быть выполнена и с применением иной элементной базы. На рис. 2.4 показана схема защиты диодов выпрямителя. В момент включения устройства заряд конденсатора фильтра С3 относительно большой емкости (4000 мкФ) осуществляется через токоограничивающий резистор R4. Через несколько секунд, определяемых произведением R1 С1, реле времени на транзисторе VT1 сработает. Включится тиристор и зашунтирует резистор R4, подключив тем самым предварительно подзаряженный конденсатор С3 к выпрямителю.

Рис.2.4 Тиристорная схема защиты диодов выпрямителя при включении

Сразу можно отметить недостаток этой схемы: падение напряжения на открытом тиристоре составит 2...3 В без учета шунтирующего действия резистора R4. Впрочем, этот недостаток исправим использованием в качестве ключевого элемента современных полевых транзисторов с малым сопротивлением открытого канала (доли Ом).