Ограничаване на тока на зареждане на изглаждащ кондензатор с голям капацитет. Концепция за електрическа схема на електрическа схема. Rostec "ограден" и посега на лаврите на Samsung и General Electric

Диаграми за захранване

М. ДОРОФЕЕВ, Москва
Радио 2002 № 10

Един от важните проблеми при захранването с електрическа мрежа е ограничение на тока на зареждане  кондензатор за изглаждане с голям капацитет, инсталиран на изхода на мрежовия изправител. Максималната му стойност, определена от съпротивлението на зареждащата верига, е фиксирана за всяко конкретно устройство, но във всички случаи е много значима, което може да доведе не само до издухани предпазители, но и до повреда на елементите на входната верига. Авторът на статията предлага прост начин за решаване на този проблем.

Много работа е посветена на решаването на проблема за ограничаване на тока на включване, в който са описани устройства с така нареченото "меко" включване. Един от широко използваните методи е използването на зарядна верига с нелинейна характеристика. Обикновено кондензаторът се зарежда чрез ограничаващ тока резистор до работното напрежение и след това този резистор се затваря с електронен ключ. Най-простото е подобно устройство, когато използвате тринистор. Фигурата показва типична схема на входния възел на комутационно захранване. Целта на елементите, които не са пряко свързани с предложеното устройство (входен филтър, линеен изправител), не е описана в статията, тъй като тази част се изпълнява като стандарт.

Изглаждащият кондензатор C7 се зарежда от мрежовия изправител VD1 през ограничаващ тока резистор R2, успоредно на който е свързан тринисторът VS1. Резисторът трябва да отговаря на две изисквания: първо, неговото съпротивление трябва да е достатъчно, така че токът през предпазителя по време на зареждане да не го изпуска, и второ, силата на разсейване на резистора трябва да бъде такава, че да не се провали преди напълно зареден кондензатор C7.

Първото условие се изпълнява от резистор със съпротивление 150 ома. Максималният заряден ток е приблизително равен на 2 А. Експериментално е установено, че два резистора със съпротивление 300 ома и мощност 2 W всеки, свързани паралелно, отговарят на второто изискване.

Капацитетът на кондензатора C7 660 μF е избран от условието, че амплитудата на пулсациите на ректифицираното напрежение при максимална мощност на натоварване 200 W не трябва да надвишава 10 V. Стойностите на елементите C6 и R3 се изчисляват, както следва. Кондензаторът C7 се зарежда през резистора R2 почти напълно (95% от максималното напрежение) за време t \u003d 3R2 C7 \u003d 3 150 660 10 -6 ≈0,3 s. В този момент тринисторът VS1 трябва да се отвори.

Тринисторът ще се включи, когато напрежението на контролния му електрод достигне 1 V, което означава, че кондензаторът C6 трябва да се зарежда до тази стойност за 0,3 s. Строго казано, напрежението в кондензатора нараства нелинейно, но тъй като стойността на 1 V е около 0,3% от максимално възможното (около 310 V), този първоначален участък може да се счита за почти линеен, следователно, капацитетът на кондензатора C6 се изчислява по проста формула: C \u003d Q / U, където Q \u003d lt е зарядът на кондензатора; I е токът на зареждане.

Определете тока на зареждане. Той трябва да е малко по-голям от тока на управляващия електрод, при който VS1 тринисторът е включен. Избираме KU202R1 тринистор, подобен на добре познатия KU202N, но с по-нисък комутационен ток. Този параметър в партида от 20 тринистора варира от 1,5 до 11 mA, а за по-голямата част неговата стойност не надвишава 5 mA. За по-нататъшни експерименти е избрано устройство с комутационен ток от 3 mA. Избираме съпротивлението на резистора R3, равно на 45 kOhm. Тогава токът на зареждане на кондензатора C6 е 310 V / 45 kOhm \u003d 6,9 mA, което е 2,3 пъти повече от тока на превключване на тринистора.

Изчисляваме капацитета на кондензатора C6: C \u003d 6.9 10 -3 0.3 / 1≈2000 μF. В захранването е използван по-малък кондензатор с капацитет 1000 микрофарада на напрежение 10 V. Времето му за зареждане е намалено наполовина, до около 0,15 s. Трябваше да намаля постоянната време на веригата на зареждане на кондензатора С7 - съпротивлението на резистора R2 е намалено до 65 Ома. В този случай максималният ток на зареждане в момента на включване е 310 V / 65 Ohm \u003d 4,8 A, но след време 0,15 s, токът намалява до приблизително 0,2 A.

Известно е, че предпазителят има значителна инерция и може да предава къси импулси далеч над номиналния си ток без да повреди. В нашия случай средната стойност за време от 0,15 s е 2,2 A и предпазителят го предава „безболезнено“. Два резистора със съпротивление 130 Ома и мощност 2 W всеки, свързани паралелно, също се справят с такъв товар. По време на зареждане на кондензатора C6 до напрежение 1 V (0,15 s), кондензаторът C7 ще се зарежда при 97% от максималното.

По този начин са изпълнени всички условия за безопасна работа. Дългосрочната работа на комутационно захранване показа висока надеждност на описания възел. Трябва да се отбележи, че плавното увеличение на напрежението над изглаждащия кондензатор C7 за 0,15 s влияе благоприятно върху работата както на преобразувателя на напрежението, така и на товара.

Резисторът R1 служи за бързо разреждане на кондензатора C6, когато захранването е изключено от мрежата. Без него този кондензатор би се разредил много по-дълго. Ако в този случай бързо включите захранването, след като го изключите, тогава тринисторът VS1 все още може да е отворен и предпазителят ще изгори.

Резистор R3 се състои от три, свързани последователно, с съпротивление 15 kΩ и мощност 1 W всеки. Те разсейват мощността от около 2 вата. Резистор R2 - два паралелно свързани MLT-2 с съпротивление 130 ома, и кондензатор C7 - два, с капацитет 330 микрона на номинално напрежение 350 V, свързани паралелно. Превключвател SA1 - превключвател T2 или бутон PKN 41-1. Последното е за предпочитане, защото ви позволява да изключите и двата проводника от мрежата. Тринисторът KU202R1 е оборудван с алуминиев радиатор с размери 15x15x1 mm.

СПРАВКА
1. Източници на вторично захранване. Справочно ръководство. - М .: Радио и комуникации, 1983.
2. Eranosyan S. A. Мрежови захранвания с високочестотни преобразуватели. - Л .: Енергоатомиздат, 1991.
3. Фролов А. Ограничаване на тока за зареждане на кондензатора в мрежовия изправител. - Радио, 2001, № 12, с. 38, 39, 42.
4. Mkrtchyan Ж. А. Захранване на електронни компютри. - М .: Енергетика, 1980.
5. Интегрални схеми на чуждестранно домакинско видео оборудване. Справочно ръководство. - S.-Pb .: Doe Victoria, 1996.

Зареждане на кондензатора

За да заредите кондензатора, трябва да го включите в постояннотоковата верига. На фиг. 1 е показана кондензаторна схема на зареждане. Кондензаторът C е свързан към клемите на генератора. С помощта на ключа можете да затворите или отворите веригата. Нека разгледаме подробно процеса на зареждане на кондензатор.

Генераторът има вътрешно съпротивление. Когато ключът е затворен, кондензаторът се зарежда до напрежение между плочите, равно на e. г. а. генератор: Uс \u003d Е. В този случай плочата, свързана към положителния извод на генератора, получава положителен заряд (+ q), а втората плоча получава равен отрицателен заряд (-q). Зарядът q е пряко пропорционален на капацитета на кондензатора C и напрежението на неговите плочи: q \u003d CUc

P ex. 1

За да се заредят кондензаторните плочи, е необходимо една от тях да придобие, а другата да загуби определено количество електрони. Прехвърлянето на електрони от една плоча в друга се осъществява по външната верига от електромоторната сила на генератора, а процесът на движение на заряди по веригата не е нищо друго освен електрически ток, наречен зареждане на капацитивен ток  Аз зар.

Зарядният ток по стойност обикновено протича в хилядни от секундата, докато напрежението през кондензатора достигне стойност, равна на e. г. а. генератор. Графиката на увеличението на напрежението върху плочите на кондензатора по време на неговото зареждане е показана на фиг. 2а, от което се вижда, че напрежението Uc постепенно се увеличава, първо бързо, а след това и по-бавно, докато стане равно на e. г. а. генератор E. След това напрежението в кондензатора остава непроменено.

Фиг. 2. Графики на напрежение и ток при зареждане на кондензатор

Докато кондензаторът се зарежда, през веригата тече зареждащ ток. Графиката на тока на зареждане е показана на фиг. 2, б. В първоначалния момент зарядният ток има най-голяма стойност, тъй като напрежението върху кондензатора все още е нула и според закона на Ом io zar \u003d E / Ri, тъй като всички e. г. а. генератор, приложен към съпротивлението Ri.

Тъй като кондензаторът се зарежда, тоест се увеличава напрегнато върху него, намалява за тока на зареждане. Когато вече има напрежение през кондензатора, спадът на напрежението през съпротивлението ще бъде равен на разликата между e. г. а. генератор и напрежение в кондензатора, т.е. равно на E - U s. Следователно i zar \u003d (E-Uс) / Ri

От това може да се види, че с увеличаване на Uc, i зарядът намалява и при Uc \u003d E, токът на зареждане става равен на нула.

Продължителността на процеса на зареждане на кондензатора зависи от две величини:

1) от вътрешното съпротивление на генератора Ri,

2) от кондензатор С.

На фиг. Фигура 2 показва диаграми на интелигентни токове за кондензатор с капацитет 10 микрофарада: крива 1 съответства на процеса на зареждане от генератор с e. г. а. E \u003d 100 V и с вътрешно съпротивление Ri \u003d 10 Ohms, кривата 2 съответства на процеса на зареждане от генератор със същото e. d.s, но с по-малко вътрешно съпротивление: Ri \u003d 5 Ohms.

Сравнение на тези криви показва, че при по-ниско вътрешно съпротивление на генератора, токът на интелигентния ток е по-голям в началния момент и следователно процесът на зареждане е по-бърз.

Фиг. 2. Таблици на зареждащи токове при различни съпротивления

На фиг. 3 дава сравнение на графиките на токове на зареждане при зареждане от един и същ генератор с e. г. а. E \u003d 100 V и вътрешно съпротивление Ri \u003d 10 ома на два кондензатора с различна мощност: 10 микрофарада (крива 1) и 20 микрофарада (крива 2).

Стойността на първоначалния заряден ток io zar \u003d E / Ri \u003d 100/10 \u003d 10 A е еднаква и за двата кондензатора, тъй като кондензатор с по-голям капацитет акумулира по-голямо количество електроенергия, тогава неговият заряден ток трябва да отнеме повече време и процесът на зареждане е по-дълъг.

Фиг. 3. Диаграми на зареждащи токове с различен капацитет

Разряд на кондензатор

Изключваме заредения кондензатор от генератора и прикрепяме съпротивление към неговите плочи.

Върху плочите на кондензатора има напрежение U s, така че ток ще тече в затворена електрическа верига, наречена разряден капацитивен ток i bit.

Токът тече от положителната страна на кондензатора през съпротивлението към отрицателната страна. Това съответства на прехода на излишните електрони от отрицателната плоча към положителната, където те липсват. Процесът на кадрите от серията протича, докато потенциалите на двете плочи се изравнят, т.е. разликата между потенциала между тях стане нула: Uc \u003d 0.

На фиг. 4а, е показана графика на намаляването на напрежението в кондензатора по време на разряд от стойността Uc о \u003d 100 V до нула и напрежението намалява първо бързо, а след това и по-бавно.

На фиг. 4b показва графика на тока на разреждане. Силата на тока на разряд зависи от стойността на съпротивлението R и, според закона на Ом, аз bit \u003d Uc / R

Фиг. 4. Графики за напрежение и ток за разряд на кондензатор

В първоначалния момент, когато напрежението върху плочите на кондензатора е най-голямо, силата на разрядния ток също е най-голяма, а при намаляване на Uc, разрядният ток също намалява по време на процеса на разреждане. При Uc \u003d 0 токът на разреждане спира.

Продължителността на изпускането зависи от:

1) от кондензатора С

2) върху стойността на съпротивлението R, към която се зарязва кондензаторът.

Колкото по-голямо е съпротивлението R, толкова по-бавно ще се случи разрязването. Това се обяснява с факта, че при високо съпротивление силата на разрядния ток е малка и зарядът на кондензаторните плочи намалява бавно.

Това може да се покаже на графиките на разрядния ток на същия кондензатор, с капацитет 10 μF и заредено до напрежение 100 V, за две различни стойности на съпротивление (фиг. 5): крива 1 - при R \u003d 40 Ohm, i cut \u003d Uc о / R \u003d 100/40 \u003d 2.5 A и крива 2 - при 20 Ohms i изстрелване \u003d 100/20 \u003d 5 A.

Фиг. 5. Графики на разрядните токове при различни съпротивления

Разрядът се появява по-бавно и когато кондензаторът е голям. Това се оказва, защото при по-голям капацитет има повече електричество (по-голям заряд) върху плочите на кондензатора и ще бъде необходим по-дълъг период за източване на заряда. Това ясно се вижда от графиките на разрядните токове за два кондензатора с различен капацитет, заредени до едно и също напрежение 100 V и разредени до съпротивление R \u003d 40 Ohms (фиг. 6: крива 1 за кондензатор с капацитет 10 μF и крива 2 за кондензатор с капацитет 20 ICF).

Фиг. 6. Графики на разрядните токове с различен капацитет

От разглежданите процеси може да се заключи, че във верига с кондензатор токът тече само в моментите на зареждане и разреждане, когато напрежението върху плочите се промени.

Това се обяснява с факта, че когато напрежението се променя, количеството на заряда върху плочите се променя и това изисква движението на зарядите по веригата, т.е. електрически ток трябва да преминава през веригата. Зареден кондензатор не преминава постоянен ток, тъй като диелектрикът между неговите плочи отваря веригата.

Енергия на кондензатора

В процеса на зареждане кондензаторът натрупва енергия, получавайки я от генератора. Когато се разтовари кондензатор, цялата енергия на електрическото поле преминава в топлинна енергия, т.е. тя отива за загряване на съпротивлението, през което кондензаторът се разтоварва. Колкото по-голям е капацитетът на кондензатора и напрежението върху неговите плочи, толкова по-голяма ще бъде енергията на електрическото поле на кондензатора. Количеството енергия, притежавано от кондензатор с капацитет C, заредено до напрежение U, е: W \u003d W c \u003d CU 2/2

Пример. Кондензаторът C \u003d 10 микрофарада се зарежда до напрежение U при \u003d 500 V. Определете енергията, която се освобождава в топлинната вълна при съпротивлението, през което кондензаторът се разтоварва.

Решение. При заустване цялата енергия, съхранявана от кондензатора, ще отиде в топлина. Следователно W \u003d W c \u003d CU 2/2 \u003d (10 x 10 -6 x 500) / 2 \u003d 1,25 j.

Кондензатор (capitor) е малка "батерия", която бързо се зарежда, когато има напрежение около него и бързо се разтоварва обратно, когато няма достатъчно напрежение, за да задържи заряда.

Основната характеристика на кондензатора е капацитетът. Той е обозначен с C, мерната единица е Фарад. Колкото по-голям е капацитетът, толкова по-голям заряд може да задържи кондензаторът при дадено напрежение. Също така от по-голям  капацитет, по-малко  скорост на зареждане и разреждане.

Типични стойности, използвани в микроелектрониката: от десетки пикофаради (pF, pF \u003d 0,000000000001 F) до десетки микрофаради (μF, μF \u003d 0,000001). Най-често срещаните видове кондензатори са керамични и електролитни. Керамичните са с по-малки размери и обикновено имат капацитет до 1 uF; не им пука кой от контактите ще бъде свързан с плюса, а кой - с минуса. Електролитичните кондензатори имат капацитет от 100 pF и те са полярни: към плюса трябва да бъде свързан конкретен контакт. Кракът, съответстващ на плюса, се прави по-дълъг.

Кондензаторът е две плочи, разделени от диелектричен слой. Плочите натрупват заряд: едната положителна, другата отрицателна; като по този начин създава напрежение вътре. Изолиращият диелектрик не позволява вътрешното напрежение да се превърне във вътрешен ток, който би изравнил плочите.

Зареждане и разреждане

Помислете за следната схема:

Докато превключвателят е в позиция 1, на кондензатора се създава напрежение - зарежда се. зареждане Q  върху плоча в определен момент се изчислява по формулата:

C  - капацитет д  - експонент (константа ≈ 2.71828), т  - време от началото на зареждането. Зарядът на втората табела винаги е абсолютно еднакъв по стойност, но с обратен знак. Ако резисторът R  премахнете, остава само малко съпротивление на проводниците (това ще стане стойност R) и зареждането ще се случи много бързо.

След като изобразихме функцията на графиката, получаваме следната картина:

Както можете да видите, зарядът не нараства равномерно, а обратно-експоненциално. Това се дължи на факта, че тъй като зарядът се натрупва, той създава все повече и повече обратно напрежение V вкойто "се съпротивлява" V в.

Тя завършва с факта, че V в  става равна по стойност V в  и токът изобщо спира да тече. В този момент те казват, че кондензаторът е достигнал равновесната точка. Зарядът достига своя максимум.

Спомняйки си Закона на Ом, можем да изобразим зависимостта на силата на тока в нашата верига при зареждане на кондензатор.

Сега, когато системата е в равновесие, поставете превключвателя в положение 2.

На плочите на кондензатора, заряди от противоположни знаци, те създават напрежение - през товара се появява ток (Зареждане). Токът ще тече в обратна посока в сравнение с посоката на източника на захранване. Разрязването ще се случи и напротив: в началото зарядът ще се загуби бързо, след това с спад на напрежението, създадено от него, ще бъде по-бавен и по-бавен. Ако за Q 0  обозначаваме заряда, който първоначално е бил на кондензатора, след това:

Тези стойности на графиката са както следва:

Отново, след известно време, системата ще спре: целият заряд ще бъде загубен, напрежението ще изчезне, текущият поток ще спре.

Ако отново използвате ключа, всичко започва в кръг. По този начин кондензаторът не прави нищо друго, освен да отвори веригата, когато напрежението е постоянно; и „работи“, когато напрежението се промени драстично. Това е негово свойство и определя кога и как се прилага на практика.

Практическо приложение

Сред най-разпространените в микроелектрониката може да се разграничат следните модели:

Излишен кондензатор (байпасна капачка) - за намаляване на пулсацията на захранващото напрежение

Филтър кондензатор (капачка на филтъра) - за разделяне на компоненти с постоянно и променящо се напрежение, за изолиране на сигнала

Резервен кондензатор

Много схеми са предназначени да получават постоянно, стабилно хранене. Например 5 V. Те са снабдени с източник на енергия. Но няма идеални системи дори в случай на рязка промяна в консумацията на ток на устройството, например, когато компонентът е включен, източникът на захранване няма време да "реагира" моментално и настъпва краткосрочен спад на напрежението. Освен това, в случаите, когато проводникът от източника на захранване към веригата е достатъчно дълъг, той започва да работи като антена и също така въвежда нежелан шум в нивото на напрежението.

Обикновено отклонението от идеалното напрежение не надвишава хилядна част от волта и това е абсолютно незначително, когато става въпрос за захранване, например, светодиоди или електрически двигател. Но в логическите вериги, където превключването на логическата нула и логическата единица се основава на промяна в малки напрежения, шумът от мощност може да бъде сбъркан за сигнал, което ще доведе до неправилно превключване, което по принципа на домино ще постави системата в непредсказуемо състояние.

За да се предотвратят такива неизправности, резервен кондензатор се поставя директно пред веригата

В моменти, когато напрежението е пълно, кондензаторът се зарежда до насищане и се превръща в резервен резерв. Веднага след като нивото на напрежението на линията спадне, резервният кондензатор действа като бърза батерия, отказвайки се от натрупания по-рано заряд, за да запълни празнината, докато ситуацията не се нормализира. Подобно подпомагане на основния източник на хранене възниква огромен брой пъти всяка секунда.

Ако спорим от различна гледна точка: кондензаторът извлича променлив компонент от постоянно напрежение и го прекарва през себе си, отвежда го от електропровода към земята. Ето защо резервният кондензатор се нарича още "байпасен кондензатор".

В резултат на това изгладеното напрежение изглежда така:

Типичните кондензатори, които се използват за тези цели, са керамични, номинирани на 10 или 100 nF. Големите електролити са лошо подходящи за тази роля, защото те са по-бавни и няма да могат бързо да дадат своя заряд при тези условия, където шумът е с висока честота.

В едно устройство излишните кондензатори могат да присъстват на много места: пред всяка верига, която е независима единица. Така например, Arduino вече има излишни кондензатори, които осигуряват стабилна работа на процесора, но преди да захранвате LCD екрана, свързан към него, трябва да бъде инсталиран собствен.

Филтър кондензатор

Филтърният кондензатор се използва за поемане на сигнал от сензор, който го предава под формата на променливо напрежение. Примери за такива сензори са микрофон или активна Wi-Fi антена.

Помислете за схема за свързване на електронен микрофон. Електретният микрофон е най-разпространеният и повсеместен: точно това се използва в мобилните телефони, в компютърните аксесоари и високоговорителите.

Микрофонът изисква захранване за работа. В състояние на мълчание съпротивлението му е голямо и възлиза на десетки килограми. Когато е засегнат от звук, затворът на вградения транзистор с полев ефект се отваря и микрофонът губи вътрешно съпротивление. Загубата и възстановяването на устойчивостта се случва много пъти всяка секунда и съответства на фазата на звуковата вълна.

На изхода се интересуваме от напрежение само когато има звук. Ако нямаше кондензатор C, изходът винаги ще бъде допълнително повлиян от постоянно захранващо напрежение. C  блокира този постоянен компонент и преминава само отклонения, които съответстват на звука.

Звукът, който ни интересува, е в нискочестотния диапазон: 20 Hz - 20 kHz. За да изолирате от напрежението точно звуковия сигнал, а не високочестотния шум от захранването, както C  използва се бавен електролитен кондензатор от 10 микрофарада. Ако се използва бърз кондензатор, например при 10 nF, сигналите, които не са свързани със звука, ще преминат към изхода.

Моля, обърнете внимание, че изходният сигнал се подава като отрицателно напрежение. Тоест, когато изходът е свързан със земята, ток ще тече от земята към изхода. Стойностите на пиково напрежение в случай на микрофон са десетки миливолта. За да върнете напрежението обратно и да увеличите неговата стойност, изведете V изход  обикновено е свързан с операционен усилвател.

Кондензаторна връзка

Когато се сравнява с свързването на резистори, изчисляването на общата стойност на кондензаторите изглежда обратното.

При паралелна връзка общият капацитет се добавя:

Когато са свързани последователно, общият капацитет се изчислява по формулата:

Ако има само два кондензатора, тогава в последователна връзка:

В конкретния случай на два еднакви кондензатора, общият капацитет на серийната връзка е равен на половината от капацитета на всеки.

Изключително изпълнение

Документацията за всеки кондензатор показва максимално допустимото напрежение. Превишаването му може да доведе до разрушаване на диелектрика и експлозия на кондензатора. При електролитичните кондензатори трябва да се спазва полярността. В противен случай или електролит ще изтече, или отново ще има експлозия.

65 нанометра е следващата цел на завода Angstrem-T Zelenograd, която ще струва 300-350 милиона евро. Компанията вече е подала заявление за отпускане на безплатен заем за модернизиране на производствените технологии до Внешекономбанк (VEB), заяви Ведомости тази седмица, позовавайки се на председателя на управителния съвет на завода Леонид Рейман. Сега Angstrem-T се готви да пусне производствена линия от микросхеми с топология 90 nm. Плащанията по предишния заем на VEB, за който е придобит, ще започнат в средата на 2017 г.

Пекин срина Уолстрийт

Основните американски индекси отбелязаха първите дни на Нова година с рекорден спад, милиардерът Джордж Сорос вече предупреди, че светът чака повторение на кризата през 2008 година.

Първият руски потребителски процесор Baikal-T1 на цена от 60 долара, пуснат в масово производство

В началото на 2016 г. Baikal Electronics обещава да пусне руския процесор Baikal-T1 на цена от около 60 долара в промишленото производство. Устройствата ще бъдат в търсенето, ако държавата създаде това търсене, казват участниците на пазара.

MTS и Ericsson съвместно ще разработят и внедрят 5G в Русия

Mobile TeleSystems PJSC и Ericsson сключиха споразумения за сътрудничество при разработването и внедряването на 5G технология в Русия. В пилотни проекти, включително по време на Световното първенство през 2018 г., MTS възнамерява да тества развитието на шведския доставчик. В началото на следващата година операторът ще започне диалог с Министерството на съобщенията относно формирането на технически изисквания за петото поколение мобилни комуникации.

Сергей Чемезов: Rostec вече е една от десетте най-големи инженерни корпорации в света

В интервю за RBC шефът на Rostec Сергей Чемезов отговори на остри въпроси: за системата Платон, проблемите и перспективите на AvtoVAZ, интересите на Държавната корпорация във фармацевтичния бизнес, говори за международно сътрудничество в условията на санкционен натиск, заместване на вноса, реорганизация, стратегия за развитие и нови възможности в трудни времена.

Rostec "ограден" и посега на лаврите на Samsung и General Electric

Надзорният съвет на Rostec одобри "Стратегията за развитие до 2025 г." Основните задачи са да се увеличи делът на високотехнологичните граждански продукти и да се настигне General Electric и Samsung по ключови финансови показатели.

Често при различни източници на енергия се появява задачата за ограничаване на пусковия ток при стартиране. Причините могат да бъдат различни - бързо износване на релейни контакти или превключватели, скъсяване на експлоатационния живот на филтърните кондензатори и др. Този проблем наскоро се появи при мен. В компютъра използвам добро захранване на сървъра, но поради неуспешното внедряване на секцията в режим на готовност, той се прегрява силно, когато основното захранване е изключено. Поради този проблем вече 2 пъти ми се наложи да поправя платката в режим на готовност и да сменя някои от електролитите, разположени до нея. Решението беше просто - изключете захранването от контакта. Но имаше редица минуси - при включване имаше силен скок на ток през кондензатора с високо напрежение, което можеше да го деактивира, в допълнение, след 2 седмици щепселът на модула започна да гори. Взето е решение да се направи защита от пренапрежение. Паралелно с тази задача имах подобна задача за мощни аудио усилватели. Проблемите в усилвателите са същите - изгарящи контакти на превключвателя, входящ ток през мостовите диоди и филтърни електролити. В Интернет можете да намерите доста ограничители на токови пренапрежения. Но за конкретна задача те могат да имат редица недостатъци - необходимостта от преизчисляване на елементи на веригата за желания ток; за мощни потребители - изборът на силови елементи, които осигуряват необходимите параметри за изчислената разпределена мощност. Освен това, понякога е необходимо да се осигури минимален стартов ток за свързаното устройство, поради което сложността на такава схема се увеличава. За да се реши този проблем, има просто и надеждно решение - термистори.

Фиг. 1 Термистор

Термисторът е полупроводников резистор, чието съпротивление се променя драстично при нагряване. За нашите цели се нуждаем от термистори с отрицателен температурен коефициент - NTC термистори. Когато токът тече през NTC термистора, той се загрява и съпротивлението му пада.

Фиг. 2 TCS термистор

Интересуваме се от следните параметри на термистора:

Устойчивост при 25˚С

Максимален постоянен ток

И двата параметъра са в документацията за конкретни термистори. По първия параметър можем да определим минималния ток, който ще премине през съпротивлението на натоварването, когато го свързваме през термистор. Вторият параметър се определя от максималната разсеяна мощност на термистора, а мощността на натоварването трябва да бъде такава, че средният ток през термистора да не надвишава тази стойност. За надеждна работа на термистора, трябва да вземете стойността на този ток под 20 процента от параметъра, посочен в документацията. Изглежда, че е по-лесно да изберете правилния термистор и да сглобите устройството. Но трябва да вземете предвид някои точки:

1. Термисторът се охлажда за дълго време. Ако изключите устройството и веднага го включите отново, термисторът ще има ниско съпротивление и няма да изпълни защитната си функция.
2. Не свързвайте паралелно термисторите, за да увеличите тока - поради разпространението на параметрите, токът през тях ще варира значително. Но е напълно възможно да свържете необходимия брой термистори последователно.
3. По време на работа термисторът е много горещ. Елементите до него също се базират.
4. Максималният постоянен ток през термистора трябва да бъде ограничен от неговата максимална мощност. Този параметър е посочен в документацията. Но ако се използва термистор за ограничаване на къси токове на натиск (например, когато първо включите захранването и зареждате филтърния кондензатор), тогава импулсният ток може да е по-голям. Тогава изборът на термистор е ограничен от неговата максимална мощност на импулса.

Енергията на заредения кондензатор се определя по формулата:

E \u003d (C * Vpeak²) / 2

където E е енергията в джоули, C е капацитетът на филтърния кондензатор, Vpeak е максималното напрежение, към което се зарежда филтърният кондензатор (за нашите мрежи можете да вземете стойността 250V * √2 \u003d 353V).

Ако максималната мощност на импулса е посочена в документацията, тогава въз основа на този параметър можете да изберете термистор. Но, като правило, този параметър не е посочен. Тогава максималният капацитет, който може безопасно да бъде зареден с термистор, може да се изчисли от вече изчислените таблици за стандартни серийни термистори.

Взех таблица с параметрите на термистора на Joyin NTC. Таблицата показва:

Rnom  - номинално съпротивление на термистора при температура 25 ° C

Imax  - максимален ток през термистора (максимален постоянен ток)

Стах  - максимален капацитет в тестовата верига, който се изхвърля към термистора, без да го повреди (изпитвателно напрежение 350v)

Как се провежда тестът, можете да видите на седмата страница.

Няколко думи за параметъра Стах - документацията показва, че в тестовата верига кондензаторът се разтоварва през термистор и ограничаващ резистор, върху който се отделя допълнителна енергия. Следователно максималният безопасен капацитет, който термисторът може да зарежда без такова съпротивление, ще бъде по-малък. Потърсих информация в чужди тематични форуми и разгледах типични схеми с ограничители под формата на термистори, към които са дадени данните. Въз основа на тази информация можем да вземем коефициента за Стах  в реалната схема 0.65, чрез която да се умножават данните от таблицата.

име	Rnom,	Imax,	Cmax,
гдиаметър 8 mm
диаметър 10мм
диаметър 13мм
диаметър 15мм
диаметър 20мм

Joyin Thermistor NTC Таблица с параметри

Свързвайки няколко идентични NTC термистора последователно, намаляваме изискванията за максималната импулсна енергия на всеки от тях.

Ще дам пример. Например трябва да изберем термистор, за да включим захранването на компютъра. Максималната консумация на енергия на компютър е 700 вата. Искаме да ограничим началния ток до 2-2,5А. В захранването е инсталиран кондензатор с филтър 470 µFF.

Ние считаме текущата стойност на тока:

I \u003d 700W / 220V \u003d 3.18A

Както писах по-горе, за надеждна работа на термистора избираме максималния стационарен ток от документацията с 20% повече от тази стойност.

Imax \u003d 3.8A

Ние считаме желаното съпротивление на термистора за стартов ток 2,5А

R \u003d (220V * √2) /2,5A \u003d 124 Ohm

От таблицата намираме необходимите термистори. 6 броя серийно свързани JNR15S200L термистори ни подхождат Imaxобща съпротива. Максималният капацитет, който могат да зареждат, ще бъде 680 μF * 6 * 0.65 \u003d 2652 μF, което е дори повече от необходимото ни. Естествено, при спускане VpeakИзискванията за максималната импулсна мощност на термистора също са намалени. Зависимостта ни от квадрата на напрежението.

И последният въпрос за избора на термистори. Ами ако сме избрали термисторите, необходими за максималната мощност на импулса, но те не ни устройват Imax  (постоянното натоварване за тях е твърде високо) или в самото устройство нямаме нужда от източник на постоянно нагряване? За да направите това, ще приложим просто решение - ще добавим още един превключвател към веригата, успоредна на термистора, който включваме след зареждане на кондензатора. Което направих в своя ограничител. В моя случай параметрите са следните - максималната консумация на енергия на компютъра е 400 вата, ограничението на пусковия ток е 3,5А, филтърният кондензатор е 470uF. Взех 6 броя 15d11 термистори (15 ома). Схемата е дадена по-долу.

Фиг. 3 Ограничителна верига

Обяснения по схемата. SA1 изключва фазовия проводник. LED VD2 се използва за индикация на работата на ограничителя. Кондензаторът C1 изглажда пулсациите и светодиодът не трепте с мрежовата честота. Ако не ви е нужен, след това извадете C1, VD6, VD1 от веригата и просто свържете паралелно светодиода и диода, по аналогия с елементите VD4, VD5. За да посочи процеса на зареждане на кондензатора, успоредно на термисторите, светодиодът VD4 свети. В моя случай, когато зареждате кондензатора на захранването на компютъра, целият процес отнема по-малко от секунда. И така, ние събираме.

Фиг. 4 Монтажен комплект

Събрах индикатора за мощност директно в капака от превключвателя, като изхвърлих от него китайска лампа с нажежаема жичка, която нямаше да продължи дълго.

Фиг. 5 Индикация на мощността

Фиг. 6 Блок термистор

Фиг. 7 Сглобен ограничител

Това може да бъде завършено, ако всички термистори не се бяха провалили за седмица. Изглеждаше така.

Фиг. 8 Аварийни терморезистори NTC

Въпреки факта, че маржът на допустимия капацитет е много голям - 330 μf * 6 * 0.65 \u003d 1287 μF.

Взе термистори в една известна компания и с различни деноминации - целият брак. Производител неизвестен. Или китайците наливат термистори с по-малки диаметри в големи случаи, или качеството на материалите е много лошо. В резултат на това купих още по-малък диаметър - SCK 152 8мм. Същият е Китай, но с марка. Според нашата таблица допустимият капацитет е 100 μF * 6 * 0.65 \u003d 390 μF, което е дори малко по-малко от необходимото. Всичко обаче работи добре.