СЛ.Елкин, г. Житомир
Новый
аккумуляторный фонарик (АКФ) российского производства торговой марки Фо-Дик
модели АН 0-005 с китайскими дисковыми аккумуляторами (рис.1)
работал как-то нестабильно, аккумуляторы (АК)
то отдавали электрическую ёмкость, то нет. Для более удобной эксплуатации (в том
числе и для определения сбоев в работе зарядного устройства) в него был
установлен светодиодный индикатор тока заряда, схема которого изображена на
рис.2.
Некоторое время АКФ
работал нормально, а затем светодиод перестал светиться. Проверка светодиода VD3
и резистора R3 показала, что они исправны. Причиной неработоспособности оказался
дефект балластного конденсатора С1, фактическая ёмкость которого оказалась на
порядок ниже, т.е. 47 нФ! К тому же, дефекты у импортных конденсаторов такого
типа в практике ремонта АКФ встречаются, и достаточно часто.
Поскольку нового
конденсатора под рукой не оказалось, решил подзарядить аккумуляторы (на корпусе
которых нанесены обозначения Ni-Cd CELL B280K) от источника постоянного тока.
Для ускорения процесса заряда кратковременно установил ток заряда до 100 мА. И
что порадовало - АК совсем не грелись! После четырёхчасового заряда (двукратного
перезаряда по ёмкости [1]) включил АК на разряд на лампочку 3,5 В х 0,15 А,
которая светила около 1,5 ч. Отсюда сделал вывод, что с АК всё нормально. Ну а
если современные АК при большем (против принятого для герметичных - 0,1 от
электрической ёмкости) токе заряда [1] не греются, установил балластную ёмкость
вдвое больше, т.е. 1 мкФ.
Включил параллельно имеющемуся шунту резистор 100
Ом, уменьшив его в два раза. После 2-3 пробных подключений к сети светодиод
вышел из строя! Стало понятно, что зависимость падения напряжения на шунте от
величины ёмкости существенно нелинейная, поэтому установил шунт сопротивлением
12 Ом. При подключении АКФ к сети светодиод вспыхивал и гас, хотя ток заряда
был! Это наглядно подтверждало импульсный характер изменения тока через
светодиодный индикатор в цепи с ёмкостным балластом в начальной фазе.
Пришлось, кок говорится, вернуться к
"нашим баранам" - провёл подборку шунта в стационарном режиме на постоянном
токе. Получившиеся параметры приведены в строке 1 таблицы.
Однако через некоторое время эксплуатации АКФ
светодиод с шунтом-резистором с номинальным значением 24 Ом всё равно вышел из
строя!
Стало понятно, что переходные импульсные процессы (как и восток) -
дело тонкое, и что в причинах выхода из строя индикатора (при балластном
конденсаторе 1 мкФ) придется разбираться серьёзно.
Поскольку выход из строя
светодиода от приложения обратного напряжения маловероятен, так как он включён
последовательно с выпрямительным диодом, предположил, что он выходит из строя во
время серии импульсов ("дребезг" контактов - именно так удобно представить
процессы, происходящие в цепи в момент подключения АКФ к сети). Именно тогда на
шунте возрастает и падение напряжения, в результате чего импульсная величина
тока через светодиод хоть и кратковременно, но значительно превышает допустимую
величину, и это приводит к выходу его из строя.
Чтобы не заниматься
тщательным подбором шунта, величина которого может отличаться от величин
резисторов стандартного ряда, для автоматического ограничения амплитуды импульса
напряжения, возникающего на шунте (а значит, и на светодиоде), решил установить
параллельно ему стабилитрон КС133А, использовав его в качестве супрессора
[2].
Для проверки схемотехнического решения была собрана схема
(рис.4)
и проведены измерения
величин падения напряжения на шунте в различных режимах, в определённой степени
имитирующие характер изменения тока через балластный конденсатор во время его
первичной зарядки. Измерения проводились на постоянном токе от источника с
регулируемым выходным напряжением при неизменной величине сопротивления шунта,
равной 24 Ом.
Из строки 2 таблицы видно, что уже при падении напряжения на
шунте, равном 2 В, ток через VD2 равен максимальному [3].
Именно поэтому для
ограничения величины тока че рез светодиод при падении напряжения на шунте,
равном 3,3 В (строка 3 таблицы), в схему последовательно с VD2 введён резистор
R3.
Как следует из строки 3 таблицы, величина тока через светодиод при
введении R3 также не превышает 20 мА.
При переходе ЗУ в стационарный режим 2
(строка 4 таблицы) величина тока через VD2 с последовательно включённым R3
уменьшается до 1,5 мА, что при использовании светодиода АЛ307А (красного
свечения) визуально вполне различимо даже при солнечном свете.
В порядке
проверки надёжности работы светодиодного индикатора в цепи с ёмкостным балластом
модернизированный АКФ (рис.5)
извлекался и устанавливался в сетевую розетку 100 раз подряд - при
этом ощутимых изменений яркости свечения визуально замечено не было.
Светодиодный индикатор с супрессором на стабилитроне работал исправно, выхода из
строя светодиода не произошло!
Проведённый эксперимент позволяет сделать
практический вывод, что в связи с характером происходящих переходных процессов
из соображений достаточной надёжности применять простой резистивный шунт при
балластной ёмкости до 0,5 мкФ для индикатора на светодиоде ещё можно, а уже при
1 мкФ и выше - только в сочетании шунт - супрессор - токоогранчивающий
резистор.
Литература
1. Терещук P.М. и др.
Малогабаритная радиоаппаратура. Справочник радиолюбителя//Киев, Наукова думка,
1971.
2. Справочный листок. Супрессоры переходного напряжения// Радиоаматор.
-1999.-Nc2.-C.3l
3. Терещук P.M. и др. Полупроводниковые
приёмно-усилительные устройство. Справочник родиолюбителя//Киев, Наукова думка,
1988.