Дополнение к книге
"Силовая электроника для любителей и профессионалов"
М.СОЛОН-Р 2001 г.
Что бы вы могли посоветовать в качестве устройства для защиты выпрямительного моста от начального броска тока при включении в сеть импульсного источника питания, на входе которого стоит конденсатор? У меня есть большая доля уверенности, что этот узел можно сделать на "полевике", включив его параллельно резистору. Через этот резистор конденсатор будет заряжаться, после чего транзистор откроется.
Илья ГрудовикВ книге имеется несколько простых рекомендаций по построению входной части маломощного импульсного источника электропитания. Например, на стр.236-237 показано, что введение резистора R1 позволяет ограничить пусковой зарядный ток входного конденсатора. Резистор включен в таких случаях постоянно, и на нем теряется часть мощности (рис.1). Впрочем, такую схему можно встретить в подавляющем большинстве импульсных блоков питания бытовой техники, в компьютерных БП. Словом, там, где мощность не превышает 150…200 Вт.
|
рис.1 Схема запуска с токоограничительным резистором |
Более мощные устройства электропитания приходится усложнять, начиная даже со входной части. В них уже нельзя позволить себе рассеяние мощности на ограничительном резисторе, поскольку потребляемый из сети ток оказывается равным нескольким амперам. Читатель в своем письме заметил совершенно верно - на время первоначального запуска, когда заряжается входная емкость, токоограничительный резистор необходим, а потом, когда напряжение на конденсаторе достигло значение, близкое к сетевому, резистор можно отключить, закоротив его. Как это реализовать практически?
|
рис.2 Схема запуска с коммутирующим реле |
Во-первых, можно, не мудрствуя лукаво, использовать обычное электромагнитное реле (рис.2). В момент начального пуска, через промежуток времени, заданный значением постоянной R1C1 (время заряда конденсатора до амплитудного значения напряжения сети можно посчитать по формуле RC-цепи), схема управления пуском переключит реле К1, замкнув контакт К1.1, и резистор R1 "закоротится".
Управлять реле можно как от автономной времязадающей схемы, формирующей необходимый промежуток времени независимо от скорости заряда С1, так и с помощью датчика напряжения (резисторного делителя), отслеживающего напряжение на конденсаторе С1. И та, и другая схемы имеют свои преимущества и недостатки. Питание пороговой схемы управления может осуществляться от дополнительного маломощного трансформаторного БП, который не займет много места, тем более что в мощных схемах источников питания без таких дополнительных БП, как правило, не обходятся.
|
рис.3 Схема запуска с транзистором MOSFET |
Второй способ плавного запуска - использование в качестве "закорачивающего" элемента MOSFET (рис.3). Проблема управления транзистором (через его затвор) в части развязки потенциалов решается с помощью все того же маломощного трансформатора, имеющего дополнительную гальванически развязанную обмотку. От этой же обмотки должны питаться пороговая или времязадающая схема управления. Согласование с затвором транзистора можно выполнить, применив драйвер IR2121 (драйвер нижнего плеча). Можно питать времязадающую схему от источника, гальсванически связанного с минусовой силовой шиной. Но тогда придется применить драйвер верхнего плеча IR2125, IR2113, IR2213, подключив вместо бутстрепной емкости гальванически развязанную дополнительную обмотку трансформатора. Конечно, допускается использование преобразователя DCP0115 фирмы Burr-Brown. Описание драйверных микросхем и DCP0115 приведены на стр.266, 272-278 книги (раздел "Проблема управления мощными транзисторами в двухтактных источниках и новые методы ее решения").
|
рис.4 Схема запуска с транзистором IGBT |
В качестве пускового ключа можно использовать также транзистор IGBT (рис.4). Необходимо лишь проверить, имеется ли в составе конкретного IGBT обратный диод, и если такового нет, нужно его включить параллельно транзистору так, как показано на рис. 4 (VD1). IGBT не "любят" обратных напряжений, и хотя возможности появления этих напряжений невелика (диодный мост не должен "пропустить" его), все же защититься лучше. Кстати, использовать можно IGBT любого класса, даже standard speed. Поскольку этот элемент не работает в импульсном режиме с постоянным переключением, требования к его быстродействию - самые низкие.
При установке транзисторов следует учитывать мощность, рассеиваемую на элементе в открытом состоянии. Для транзисторов MOSFET она будет определяться Rds(on), а для IGBT - Vce(on).
|
рис.5 Схема запуска с тиристором |
Последний вариант пусковой схемы можно построить с применением тиристра (рис.5). Необходимо учесть, что тиристор имеет четырехслойную структуру, из-за чего прямое падение напряжения на нем в открытом состоянии несколько больше, чем на транзисторе. И тем не менее, - тиристор допускает большие токовые перегрузки. На схеме (рис.5) величины элементов: R2 - 100 Ом, R3 - 43 Ом, C2 - 0,68 мкФ, VS1 - 2Т112-10-6-45.Конкретную схему читатель выберет, исходя из имеющихся у него возможностей и задач. Возможно, здесь не последнюю роль сыграют финансовые возможности.
Литература
[1] О.К.Березин и др. "Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры"
ТриЛ-Горячая Линия-Телеком, М, 2000 г.