Ngarkimi i qetë i kondensatorëve. Karikimi i qetë i kapacitetit: çfarë të zgjidhni? Sergey Chemezov: Rostec është tashmë një nga dhjetë korporatat më të mëdha inxhinierike në botë

Gjatë projektimit furnizimet me energji të amplifikatorit Shpesh lindin probleme që nuk kanë të bëjnë me vetë amplifikatorin, ose që janë pasojë e bazës së elementit të përdorur. Pra, në furnizimin me energji elektrike amplifikatorët e tranzistorit Me fuqi të lartë, shpesh lind problemi i zbatimit të një ndezjeje të qetë të furnizimit me energji elektrike, domethënë, sigurimit të një ngarkimi të ngadaltë të kondensatorëve elektrolitikë në filtrin zbutës, i cili mund të ketë një kapacitet shumë domethënës dhe, pa marrë masat e duhura, thjesht do të dëmtoni diodat ndreqës në momentin e ndezjes.

Në furnizimin me energji elektrike për amplifikatorët e tubave të çdo fuqie, është e nevojshme të sigurohet një vonesë e furnizimit tension i lartë i anodës para ngrohjes së llambave, në mënyrë që të shmanget varfërimi i parakohshëm i katodës dhe, si rezultat, një reduktim i ndjeshëm i jetëgjatësisë së llambës. Sigurisht, kur përdorni një ndreqës kenotron, ky problem zgjidhet vetë. Por nëse përdorni një ndreqës konvencional të urës me një filtër LC, nuk mund të bëni pa një pajisje shtesë.

Të dyja problemet e mësipërme mund të zgjidhen nga një pajisje e thjeshtë që mund të ndërtohet lehtësisht si në një transistor ashtu edhe në një përforcues tubi.

Diagrami i pajisjes.

Diagrami skematik i pajisjes së fillimit të butë është paraqitur në figurë:

Kliko per te zmadhuar

Tensioni i alternuar në mbështjelljen dytësore të transformatorit TP1 korrigjohet nga ura diodike Br1 dhe stabilizohet nga stabilizuesi i integruar VR1. Rezistenca R1 siguron karikim të qetë të kondensatorit C3. Kur voltazhi në të arrijë një vlerë pragu, tranzistori T1 do të hapet, duke bërë që rele Rel1 të funksionojë. Rezistenca R2 siguron shkarkimin e kondensatorit C3 kur pajisja është e fikur.

Opsionet e përfshirjes.

Grupi i kontaktit të rele Rel1 është i lidhur në varësi të llojit të amplifikatorit dhe organizimit të furnizimit me energji elektrike.

Për shembull, për të siguruar karikim të qetë të kondensatorëve në furnizimin me energji elektrike përforcues i fuqisë së tranzistorit, pajisja e paraqitur mund të përdoret për të anashkaluar rezistencën e çakëllit pas ngarkimit të kondensatorëve në mënyrë që të eliminohen humbjet e energjisë në të. Një opsion i mundshëm i lidhjes tregohet në diagram:

Vlerat e siguresës dhe rezistencës së çakëllit nuk tregohen, pasi ato zgjidhen bazuar në fuqinë e amplifikatorit dhe kapacitetin e kondensatorëve të filtrit zbutës.

Në një përforcues tubi, pajisja e paraqitur do të ndihmojë në organizimin e një vonese të furnizimit tension i lartë i anodës përpara se llambat të ngrohen, gjë që mund të zgjasë ndjeshëm jetën e tyre të shërbimit. Një opsion i mundshëm përfshirjeje është paraqitur në figurë:

Qarku i vonesës këtu ndizet njëkohësisht me transformatorin e filamentit. Pasi të jenë ngrohur llambat, stafeta Rel1 do të ndizet, si rezultat i së cilës voltazhi i rrjetit do të furnizohet në transformatorin e anodës.

Nëse amplifikuesi juaj përdor një transformator për të fuqizuar si qarqet e filamentit të llambës ashtu edhe tensionin e anodës, atëherë grupi i kontaktit të stafetës duhet të zhvendoset në qarkun e mbështjelljes dytësore. tensioni i anodës.

Elementet e qarkut të vonesës së ndezjes (fillimi i butë):

• Siguresa: 220V 100mA,
• Transformator: çdo fuqi e ulët me një tension daljeje 12-14 V,
• Ura diodike: çdo urë me përmasa të vogla me parametra 35V/1A dhe më të larta,
• Kondensatorët: C1 - 1000uF 35V, C2 - 100nF 63V, C3 - 100uF 25V,
• Rezistenca: R1 - 220 kOhm, R2 - 120 kOhm,
• Transistor: IRF510,
• Stabilizuesi integral: 7809, LM7809, L7809, MC7809 (7812),
• Rele: me një tension mbështjellës operativ prej 9V (12V për 7812) dhe një grup kontakti të fuqisë së duhur.

Për shkak të konsumit të ulët të rrymës, çipi i stabilizatorit dhe transistori me efekt në terren mund të montohen pa radiatorë.

Megjithatë, dikush mund të ketë idenë të braktisë transformatorin shtesë, megjithëse të vogël, dhe të fuqizojë qarkun e vonesës nga tensioni i filamentit. Duke marrë parasysh që vlera standarde e tensionit të filamentit është ~ 6.3 V, do t'ju duhet të zëvendësoni stabilizuesin L7809 me një L7805 dhe të përdorni një stafetë me një tension pune dredha-dredha prej 5 V. Reletë e tillë zakonisht konsumojnë rrymë të konsiderueshme, në të cilin rast mikroqarku dhe transistori do të duhet të pajisen me radiatorë të vegjël.

Kur përdorni një stafetë me një dredha-dredha 12V (disi më e zakonshme), çipi i integruar i stabilizatorit duhet të zëvendësohet me një 7812 (L7812, LM7812, MC7812).

Me vlerat e rezistencës R1 dhe kondensatorit C3 të treguara në diagram koha e vonesës përfshirjet janë të rendit të 20 sekonda. Për të rritur intervalin kohor, është e nevojshme të rritet kapaciteti i kondensatorit C3.

Artikulli është përgatitur në bazë të materialeve të revistës "Audio Express"

Përkthim falas nga Kryeredaktori i RadioGazeta.

Nëse lidhni një rezistencë dhe një kondensator, ju merrni ndoshta një nga qarqet më të dobishme dhe më të gjithanshme.

Sot vendosa të flas për mënyrat e shumta për ta përdorur atë. Por së pari, për secilin element veç e veç:

Detyra e rezistorit është të kufizojë rrymën. Ky është një element statik, rezistenca e të cilit nuk ndryshon; ne nuk po flasim për gabime termike tani - ato nuk janë shumë të mëdha. Rryma përmes një rezistori përcaktohet nga ligji i Ohm - I=U/R, ku U është voltazhi në terminalet e rezistencës, R është rezistenca e tij.

Kondensatori është një gjë më interesante. Ka një veti interesante - kur shkarkohet, sillet pothuajse si një qark i shkurtër - rryma rrjedh nëpër të pa kufizime, duke nxituar në pafundësi. Dhe tensioni në të tenton në zero. Kur ngarkohet, bëhet si një ndërprerje dhe rryma ndalon të rrjedhë nëpër të, dhe voltazhi në të bëhet i barabartë me burimin e karikimit. Rezulton një marrëdhënie interesante - ka rrymë, nuk ka tension, ka tension - nuk ka rrymë.

Për të vizualizuar këtë proces, imagjinoni një tullumbace... um... një tullumbace që është e mbushur me ujë. Rrjedha e ujit është një rrymë. Presioni i ujit në muret elastike është i barabartë me stresin. Tani shikoni, kur topi është bosh - uji rrjedh lirshëm, ka një rrymë të madhe, por ende nuk ka pothuajse asnjë presion - voltazhi është i ulët. Pastaj, kur topi mbushet dhe fillon t'i rezistojë presionit, për shkak të elasticitetit të mureve, shkalla e rrjedhës do të ngadalësohet, dhe më pas do të ndalet krejtësisht - forcat janë të barabarta, kondensatori është i ngarkuar. Ka tension në muret e shtrirë, por nuk ka rrymë!

Tani, nëse hiqni ose ulni presionin e jashtëm, hiqni burimin e energjisë, atëherë uji do të rrjedhë përsëri nën ndikimin e elasticitetit. Gjithashtu, rryma nga kondensatori do të rikthehet nëse qarku është i mbyllur dhe voltazhi i burimit është më i ulët se voltazhi në kondensator.

Kapaciteti i kondensatorit. Çfarë është kjo?
Teorikisht, një ngarkesë me madhësi të pafundme mund të pompohet në çdo kondensator ideal. Thjesht topi ynë do të shtrihet më shumë dhe muret do të krijojnë më shumë presion, pafundësisht më shumë presion.
Po Farads, çfarë është shkruar në anën e kondensatorit si tregues i kapacitetit? Dhe kjo është vetëm varësia e tensionit nga ngarkesa (q = CU). Për një kondensator të vogël, rritja e tensionit nga ngarkimi do të jetë më e lartë.

Imagjinoni dy gota me mure pafundësisht të larta. Njëra është e ngushtë, si një provëz, tjetra është e gjerë, si një legen. Niveli i ujit në to është tension. Zona e poshtme është enë. Të dyja mund të mbushen me të njëjtin litër ujë - ngarkesë e barabartë. Por në një provëz niveli do të kërcejë me disa metra, dhe në një legen do të spërkat në fund. Gjithashtu në kondensatorë me kapacitet të vogël dhe të madh.
Mund ta mbushni sa të doni, por voltazhi do të jetë i ndryshëm.

Plus, në jetën reale, kondensatorët kanë një tension prishjeje, pas së cilës ai pushon së qeni një kondensator, por kthehet në një përcjellës të përdorshëm :)

Sa shpejt ngarkohet një kondensator?
Në kushte ideale, kur kemi një burim tensioni pafundësisht të fuqishëm me rezistencë të brendshme zero, tela superpërcjellës idealë dhe një kondensator absolutisht të përsosur, ky proces do të ndodhë menjëherë, me kohë të barabartë me 0, si dhe shkarkimin.

Por në realitet, ka gjithmonë rezistencë, eksplicite - si një rezistencë banale, ose e nënkuptuar, siç është rezistenca e telave ose rezistenca e brendshme e një burimi tensioni.
Në këtë rast, shkalla e karikimit të kondensatorit do të varet nga rezistenca në qark dhe kapaciteti i kondensatorit, dhe vetë ngarkesa do të rrjedhë sipas ligji eksponencial.

Dhe ky ligj ka disa sasi karakteristike:

• T - konstante kohore, kjo është koha në të cilën vlera arrin 63% të maksimumit të saj. 63% nuk ​​është marrë rastësisht; lidhet drejtpërdrejt me formulën VLERA T =max—1/e*max.
• 3T - dhe në trefishin e konstantës vlera do të arrijë 95% të maksimumit të saj.

Konstante kohore për qarkun RC T=R*C.

Sa më e ulët të jetë rezistenca dhe më e ulët kapaciteti, aq më shpejt ngarkohet kondensatori. Nëse rezistenca është zero, atëherë koha e karikimit është zero.

Le të llogarisim se sa kohë do të duhet që një kondensator 1uF të ngarkohet në 95% përmes një rezistence 1 kOhm:
T= C*R = 10 -6 * 10 3 = 0,001c
3T = 0,003s Pas kësaj kohe, voltazhi në kondensator do të arrijë 95% të tensionit të burimit.

Shkarkimi do të ndjekë të njëjtin ligj, vetëm me kokë poshtë. Ato. pas kohës T, vetëm 100% - 63% = 37% e tensionit origjinal mbetet në kondensator, dhe pas 3T edhe më pak - 5%.

Epo, gjithçka është e qartë me furnizimin dhe lirimin e tensionit. Po sikur voltazhi të aplikohej, dhe më pas të ngrihej më tej me hapa, dhe pastaj të shkarkohej gjithashtu me hapa? Situata këtu praktikisht nuk do të ndryshojë - voltazhi është rritur, kondensatori është ngarkuar me të sipas të njëjtit ligj, me të njëjtën konstante kohore - pas një kohe prej 3T tensioni i tij do të jetë 95% e maksimumit të ri.
Ka rënë pak - u ringarkua dhe pas 3T tensioni në të do të jetë 5% më i lartë se minimumi i ri.
Çfarë po të them, më mirë ta tregosh. Këtu në multisim krijova një gjenerator të zgjuar sinjali hapash dhe e futa në zinxhirin integrues RC:

Shihni se si lëkundet :) Ju lutemi vini re se ngarkimi dhe shkarkimi, pavarësisht nga lartësia e hapit, janë gjithmonë me të njëjtën kohëzgjatje!!!

Me çfarë vlere mund të ngarkohet një kondensator?
Në teori, ad infinitum, një lloj topi me mure që shtrihen pafundësisht. Në realitet, herët a vonë topi do të shpërthejë, dhe kondensatori do të shpërthejë dhe do të qarkullojë të shkurtër. Kjo është arsyeja pse të gjithë kondensatorët kanë një parametër të rëndësishëm - tensioni përfundimtar. Në elektrolitet shpesh shkruhet anash, por në ato qeramike duhet kërkuar në librat e referencës. Por atje është zakonisht nga 50 volt. Në përgjithësi, kur zgjidhni një kondensator, duhet të siguroheni që tensioni maksimal i tij të mos jetë më i ulët se ai në qark. Unë do të shtoj që kur llogaritni një kondensator për tension të alternuar, duhet të zgjidhni një tension maksimal 1.4 herë më të lartë. Sepse në tensionin alternativ tregohet vlera efektive dhe vlera e menjëhershme në maksimum e tejkalon atë me 1.4 herë.

Çfarë rrjedh nga sa më sipër? Dhe fakti është se nëse një tension konstant aplikohet në kondensator, ai thjesht do të ngarkohet dhe kjo është ajo. Këtu përfundon argëtimi.

Po sikur të paraqisni një variabël? Është e qartë se ose do të ngarkohet ose shkarkohet, dhe rryma do të rrjedhë mbrapa dhe mbrapa në qark. Lëvizja! Ka rrymë!

Rezulton se, megjithë prishjen fizike në qarkun midis pllakave, rryma alternative rrjedh lehtësisht përmes kondensatorit, por rryma direkte rrjedh dobët.

Çfarë na jep kjo? Dhe fakti që një kondensator mund të shërbejë si një lloj ndarës për të ndarë rrymën alternative dhe të drejtpërdrejtë në përbërësit përkatës.

Çdo sinjal që ndryshon në kohë mund të përfaqësohet si shuma e dy komponentëve - të ndryshueshëm dhe konstant.

Për shembull, një sinusoid klasik ka vetëm një pjesë të ndryshueshme, dhe konstanta është zero. Me rrymë të vazhdueshme është e kundërta. Po sikur të kemi një sinusoid të zhvendosur? Apo konstante me ndërhyrje?

Komponentët AC dhe DC të sinjalit ndahen lehtësisht!
Pak më lart, ju tregova se si një kondensator ngarkohet dhe shkarkohet kur ndryshon voltazhi. Pra, komponenti i ndryshueshëm do të kalojë nëpër konder me një zhurmë, sepse vetëm ai e detyron kondensatorin të ndryshojë në mënyrë aktive ngarkesën e tij. Konstantja do të mbetet ashtu siç ishte dhe do të mbërthehet në kondensator.

Por në mënyrë që kondensatori të ndajë në mënyrë efektive komponentin e ndryshueshëm nga konstantja, frekuenca e komponentit të ndryshueshëm duhet të jetë jo më e ulët se 1/T

Dy lloje të aktivizimit të zinxhirit RC janë të mundshme:
Integrimi dhe diferencimi. Ata janë gjithashtu një filtër me kalim të ulët dhe një filtër me kalim të lartë.

Filtri i kalimit të ulët e kalon komponentin konstant pa ndryshime (pasi frekuenca e tij është zero, nuk ka askund më të ulët) dhe shtyp gjithçka më të lartë se 1/T. Komponenti i drejtpërdrejtë kalon drejtpërdrejt, dhe komponenti alternativ shuhet në tokë përmes një kondensatori.
Një filtër i tillë quhet gjithashtu një zinxhir integrues sepse sinjali i daljes është, si të thuash, i integruar. A ju kujtohet se çfarë është një integral? Zona nën kurbë! Këtu del.

Dhe quhet qark diferencues sepse në dalje marrim diferencialin e funksionit hyrës, i cili nuk është asgjë më shumë se shkalla e ndryshimit të këtij funksioni.

• Në seksionin 1, kondensatori është i ngarkuar, që do të thotë se rryma rrjedh nëpër të dhe do të ketë një rënie të tensionit në të gjithë rezistencën.
• Në seksionin 2, ka një rritje të mprehtë në shpejtësinë e karikimit, që do të thotë se rryma do të rritet ndjeshëm, e ndjekur nga një rënie e tensionit në të gjithë rezistencën.
• Në seksionin 3, kondensatori thjesht mban potencialin ekzistues. Asnjë rrymë nuk kalon nëpër të, që do të thotë se voltazhi në të gjithë rezistencën është gjithashtu zero.
• Epo, në seksionin e 4-të kondensatori filloi të shkarkohej, sepse ... sinjali i hyrjes është bërë më i ulët se voltazhi i tij. Rryma ka shkuar në drejtim të kundërt dhe tashmë ka një rënie negative të tensionit në të gjithë rezistencën.

Dhe nëse aplikojmë një puls drejtkëndor në hyrje, me skaje shumë të pjerrëta, dhe e bëjmë kapacitetin e kondensatorit më të vogël, do të shohim gjilpëra si këto:

drejtkëndësh. Epo, çfarë? Kjo është e drejtë - derivati ​​i një funksioni linear është një konstante, pjerrësia e këtij funksioni përcakton shenjën e konstantës.

Shkurtimisht, nëse aktualisht jeni duke ndjekur një kurs matematike, atëherë mund të harroni Mathcad-in e pafe, Maple të neveritshëm, të hidhni nga koka herezinë e matricës së Matlab-it dhe, duke nxjerrë një grusht gjërash analoge të lirshme nga rezervuari juaj, të bashkoheni. një kompjuter analog vërtet i VËRTETË :) Mësuesi do të tronditet :)

Vërtetë, integruesit dhe diferencuesit zakonisht nuk bëhen vetëm duke përdorur rezistorë; këtu përdoren amplifikatorët operacionalë. Ju mund të kërkoni në google për këto gjëra tani për tani, gjë interesante :)

Dhe këtu kam ushqyer një sinjal të rregullt drejtkëndor në dy filtra të kalimit të lartë dhe të ulët. Dhe daljet prej tyre në oshiloskop:

Këtu është një seksion pak më i madh:

Kur filloni, kondensuesi shkarkohet, rryma përmes tij është e plotë dhe voltazhi në të është i papërfillshëm - ka një sinjal rivendosjeje në hyrjen RESET. Por së shpejti kondensatori do të ngarkohet dhe pas kohës T tensioni i tij tashmë do të jetë në nivelin logjik dhe sinjali i rivendosjes nuk do të dërgohet më në RESET - MK do të fillojë.
Dhe për AT89C51është e nevojshme të organizoni saktësisht të kundërtën e RESET - së pari paraqisni një, dhe më pas një zero. Këtu situata është e kundërta - ndërsa kondensuesi nuk është i ngarkuar, atëherë një rrymë e madhe rrjedh nëpër të, Uc - rënia e tensionit në të është e vogël Uc = 0. Kjo do të thotë që RESET furnizohet me një tension pak më të vogël se tensioni i furnizimit Usupply-Uc=Upsupply.
Por kur kondensuesi është i ngarkuar dhe voltazhi në të arrin tensionin e furnizimit (Upit = Uc), atëherë në pinin RESET do të ketë tashmë Upit-Uc = 0

Matjet analoge
Por mos u shqetësoni për zinxhirët e rivendosjes, ku është më argëtuese të përdorni aftësinë e qarkut RC për të matur vlerat analoge me mikrokontrollues që nuk kanë ADC.
Kjo përdor faktin që voltazhi në kondensator rritet në mënyrë rigoroze sipas të njëjtit ligj - eksponencial. Në varësi të përçuesit, rezistencës dhe tensionit të furnizimit. Kjo do të thotë se mund të përdoret si një tension referencë me parametra të njohur më parë.

Punon thjesht, ne aplikojmë tension nga kondensatori në një krahasues analog dhe lidhim tensionin e matur me hyrjen e dytë të krahasuesit. Dhe kur duam të masim tensionin, thjesht së pari e tërheqim kunjin poshtë për të shkarkuar kondensatorin. Më pas e kthejmë në modalitetin Hi-Z, e ​​rivendosim dhe e nisim kohëmatësin. Dhe pastaj kondensuesi fillon të ngarkohet përmes rezistencës, dhe sapo krahasuesi raporton se voltazhi nga RC është kapur me atë të matur, ne ndalojmë kohëmatësin.

Duke ditur se sipas cilit ligj tensioni i referencës së qarkut RC rritet me kalimin e kohës, dhe gjithashtu duke ditur se sa kohë ka trokitur kohëmatësi, mund të zbulojmë mjaft saktë se me çfarë tensioni i matur ishte i barabartë në kohën kur u ndez krahasuesi. Për më tepër, këtu nuk është e nevojshme të numërohen eksponentë. Në fazën fillestare të ngarkimit të kondensatorit, mund të supozojmë se varësia atje është lineare. Ose, nëse doni saktësi më të madhe, përafroni eksponentin me funksione lineare pjesë-pjesë dhe në rusisht, vizatoni formën e tij të përafërt me disa vija të drejta ose krijoni një tabelë të varësisë së një vlere nga koha, me pak fjalë, metodat janë të thjeshta.

Nëse keni nevojë të keni një ndërprerës analog, por nuk keni një ADC, atëherë nuk keni nevojë të përdorni as një krahasues. Lëvizni këmbën në të cilën varet kondensatori dhe lëreni të ngarkohet përmes një rezistence të ndryshueshme.

Duke ndryshuar T, e cila, më lejoni t'ju kujtoj, T = R * C dhe duke ditur që kemi C = const, mund të llogarisim vlerën e R. Për më tepër, përsëri, nuk është e nevojshme të lidhni aparatin matematik këtu, në shumicën në raste mjafton të merren matje në disa papagaj të kushtëzuar, si rriqrat e kohëmatësit. Ose mund të shkoni në anën tjetër, duke mos ndryshuar rezistencën, por duke ndryshuar kapacitetin, për shembull, duke lidhur kapacitetin e trupit tuaj me të ... çfarë do të ndodhë? Është e drejtë - prek butonat!

Nëse diçka nuk është e qartë, atëherë mos u shqetësoni, së shpejti do të shkruaj një artikull se si të lidhni një pajisje analoge në një mikrokontrollues pa përdorur një ADC. Unë do të shpjegoj gjithçka në detaje atje.

Ju keni disa fishekzjarre interesante. Sapo të kalojnë disa LED, voltazhi në LM317 do të hidhet në kufi dhe do të ketë zhurmë të madhe.

1000 mikrofarad në 450v = 80 Xhaul. Në rast problemesh, kondensatori thahet aq shumë sa nuk duket i mjaftueshëm. Por do të ketë probleme, pasi ju vendosni kondensatorin pa rezervë absolutisht në një mjedis ku edhe 1 kV mund të kapet në një puls në hyrje.

Këshilla - bëni një drejtues normal pulsi. Dhe jo ky rreth i "duarve të afta" pa izolim dhe filtra galvanik.

Edhe nëse e pranojmë me kusht këtë qark si të saktë, duhet të vendosni kondensatorë qeramikë rreth LM317 në mënyrë që të mos bjerë zile.

Dhe po, kufizimi i rrymës nga një tranzistor bëhet ndryshe - në qarkun tuaj ai thjesht do të shpërthejë sepse fillimisht një rrjet do të ngjitet në kryqëzimin E-K.

Dhe ndarësi juaj do të aplikojë 236 volt në kryqëzimin EB, i cili gjithashtu do të çojë në një shpërthim të tranzistorit.

Pas disa sqarimeve, më në fund u bë e qartë se çfarë dëshironi të arrini: një burim i përbashkët energjie për disa qarqe LED të lidhur në seri. Ju e konsideruat problemin kryesor të ishte njësia e karikimit të qetë të kondensatorit të filtrit. Sipas mendimit tim, ka disa vende shumë më kritike në një skemë të tillë. Por së pari, në temën e pyetjes.

1000 μF është një vlerë e përshtatshme për një rrymë ngarkese prej 0,5...3 amper, dhe jo dhjetëra miliamps (22...50 μF janë të mjaftueshme atje). Transistori mund të instalohet nëse keni nevojë të bëni një rritje të qetë të shkëlqimit për 4 ... 20 sekonda - por keni disa kurora! A duhet vërtet të fillojnë në të gjithë apartamentin në të njëjtën kohë? Dhe në lidhje me çelsat - në vend të atyre standarde që ndërrojnë qarkun ~220 volt, dëshironi të ndërroni qarkun ~310 volt duke vendosur një ndërprerës midis kondensatorit dhe garlandës? Kjo zgjidhje duket të paktën disi e justifikuar për një "shtëpi të zgjuar" (dhe madje edhe atëherë jo gjithçka në të është e qartë), por në një apartament të zakonshëm nuk ka kuptim ta bësh këtë. Në të, është më e saktë të instaloni për secilën kurorë furnizimin e vet të veçantë të energjisë - dhe më pas është shumë më fitimprurëse të përdorni kaseta të zakonshme super të lira (dhe shumë më të besueshme!) me paralele LED 12 volt, dhe jo me ato të serive shtëpiake, në të cilat djegia e një diode ju privon plotësisht nga drita.
Një qëllim tjetër i njësisë së ngarkimit të qetë është të mbrojë diodat ndreqës nga mbingarkesa e përsëritur në momentin e ndezjes, kur kondensatori shkarkohet plotësisht. Por ky problem mund të zgjidhet plotësisht me një metodë shumë më të thjeshtë - në vend të T1 dhe R1, R3, duhet të futni një termistor me një rezistencë prej disa dhjetëra ohmë, i cili zvogëlohet kur ngrohet deri në 0,5...3 ohmë, kjo bëhet në qindra miliona furnizime kompjuterike me energji elektrike që funksionojnë në mënyrë të besueshme për vite me rradhë me afërsisht të njëjtën rrymë ngarkese si e juaja. Ju mund të merrni një termistor të tillë nga çdo furnizim me energji kompjuteri i vdekur.

Dhe së fundi, për atë që nuk është në pyetjen tuaj, por ju tërheq vëmendjen - për stabilizuesin aktual në LM317, i cili thith tensionin e tepërt të rrjetit. Fakti është se një cung i tillë është funksional vetëm në rangun nga 3 deri në 40 volt. Toleranca për tensionin e rrjetit në një rrjet të shëndetshëm të qytetit është 10%, d.m.th. nga 198 në 242 volt. Kjo do të thotë që nëse e keni llogaritur cungin në kufirin e poshtëm (dhe kjo zakonisht bëhet), atëherë në kufirin e sipërm voltazhi në cung do të shkojë përtej 40 volteve të lejuara. Nëse e vendosni në majë të diapazonit (d.m.th., 242), atëherë në kufirin e poshtëm voltazhi në cung do të bjerë nën 3 volt dhe nuk do të stabilizojë më rrymën. Dhe nuk do të them asgjë se çfarë do të ndodhë me këtë skemë në zonat rurale, ku luhatjet në tensionin e rrjetit janë shumë më të gjera. Pra, një qark i tillë do të funksionojë normalisht vetëm me një tension të qëndrueshëm të rrjetit - por me një rrjet të qëndrueshëm, nuk nevojitet një stabilizues; ai mund të zëvendësohet në mënyrë të përkryer nga një rezistencë e thjeshtë.

Le të lidhim një qark të përbërë nga një kondensator i pa ngarkuar me një kapacitet C dhe një rezistencë me një rezistencë R me një burim energjie me një tension konstant U (Fig. 16-4).

Meqenëse në momentin e ndezjes kondensatori nuk është ende i ngarkuar, tensioni në të. Prandaj, në qark në momentin fillestar të kohës, rënia e tensionit në rezistencën R është e barabartë me U dhe lind një rrymë, forca e e cila

Oriz. 16-4. Ngarkimi i kondensatorit.

Kalimi i rrymës i shoqërohet me një akumulim gradual të ngarkesës Q në kondensator, në të shfaqet një tension dhe rënia e tensionit në rezistencën R zvogëlohet:

siç del nga ligji i dytë i Kirchhoff-it. Prandaj, forca aktuale

zvogëlohet, shkalla e akumulimit të ngarkesës Q gjithashtu zvogëlohet, pasi rryma në qark

Me kalimin e kohës, kondensatori vazhdon të ngarkohet, por ngarkesa Q dhe voltazhi në të rriten gjithnjë e më ngadalë (Fig. 16-5), dhe rryma në qark zvogëlohet gradualisht në raport me diferencën e tensionit

Oriz. 16-5. Grafiku i ndryshimeve në rrymë dhe tension gjatë karikimit të një kondensatori.

Pas një intervali mjaft të madh kohor (teorikisht pafundësisht i gjatë), voltazhi në kondensator arrin një vlerë të barabartë me tensionin e burimit të energjisë, dhe rryma bëhet e barabartë me zero - procesi i karikimit të kondensatorit përfundon.

Procesi i karikimit të një kondensatori është më i gjatë, aq më e madhe është rezistenca e qarkut R, i cili kufizon rrymën dhe aq më i madh është kapaciteti i kondensatorit C, pasi me një kapacitet të madh duhet të grumbullohet një ngarkesë më e madhe. Shpejtësia e procesit karakterizohet nga konstanta kohore e qarkut

sa më shumë, aq më i ngadalshëm është procesi.

Konstanta kohore e qarkut ka dimensionin e kohës, pasi

Pas një intervali kohor nga momenti i ndezjes së qarkut, i barabartë me , tensioni në kondensator arrin afërsisht 63% të tensionit të burimit të energjisë, dhe pas intervalit, procesi i karikimit të kondensatorit mund të konsiderohet i përfunduar.

Tensioni në të gjithë kondensatorin kur ngarkohet

d.m.th., është e barabartë me diferencën midis tensionit konstant të burimit të energjisë dhe tensionit të lirë, i cili zvogëlohet me kalimin e kohës sipas ligjit të një funksioni eksponencial nga vlera U në zero (Fig. 16-5).

Rryma e ngarkimit të kondensatorit

Rryma nga vlera fillestare gradualisht zvogëlohet sipas ligjit të funksionit eksponencial (Fig. 16-5).

b) Shkarkimi i kondensatorit

Le të shqyrtojmë tani procesin e shkarkimit të kondensatorit C, i cili u ngarkua nga burimi i energjisë në tensionin U përmes një rezistence me rezistencë R (Fig. 16-6, Ku kaloni zhvendoset nga pozicioni 1 në pozicionin 2).

Oriz. 16-6. Shkarkimi i një kondensatori në një rezistencë.

Oriz. 16-7. Grafiku i ndryshimeve në rrymë dhe tension gjatë shkarkimit të një kondensatori.

Në momentin fillestar, një rrymë do të lindë në qark dhe kondensatori do të fillojë të shkarkohet, dhe voltazhi në të do të ulet. Me uljen e tensionit, do të ulet edhe rryma në qark (Fig. 16-7). Pas një intervali kohor, voltazhi në kondensator dhe rryma e qarkut do të ulen në afërsisht 1% të vlerave fillestare dhe procesi i shkarkimit të kondensatorit mund të konsiderohet i përfunduar.

Tensioni i kondensatorit gjatë shkarkimit

d.m.th. zvogëlohet sipas ligjit të funksionit eksponencial (Fig. 16-7).

Rryma e shkarkimit të kondensatorit

pra, si tensioni, zvogëlohet sipas të njëjtit ligj (Fig. 6-7).

E gjithë energjia e ruajtur kur ngarkohet një kondensator në fushën e tij elektrike çlirohet si nxehtësi në rezistencën R gjatë shkarkimit.

Fusha elektrike e një kondensatori të ngarkuar, e shkëputur nga burimi i energjisë, nuk mund të mbetet e pandryshuar për një kohë të gjatë, pasi dielektriku i kondensatorit dhe izolimi midis terminaleve të tij kanë një përçueshmëri.

Shkarkimi i një kondensatori për shkak të papërsosmërisë së dielektrikut dhe izolimit quhet vetë-shkarkim. Konstanta e kohës gjatë vetë-shkarkimit të një kondensatori nuk varet nga forma e pllakave dhe distanca midis tyre.

Proceset e ngarkimit dhe shkarkimit të një kondensatori quhen procese kalimtare.

Shpesh në furnizime të ndryshme me energji lind detyra e kufizimit të rritjes së rrymës fillestare kur ndizet. Arsyet mund të jenë të ndryshme - veshja e shpejtë e kontakteve ose çelsave të stafetës, reduktimi i jetëgjatësisë së kondensatorëve të filtrit, etj. Kohët e fundit kam pasur një problem të ngjashëm. Unë përdor një furnizim të mirë të serverit me energji në kompjuterin tim, por për shkak të zbatimit të pasuksesshëm të seksionit të gatishmërisë, ai mbinxehet shumë kur fikja e energjisë kryesore është e fikur. Për shkak të këtij problemi, më është dashur të riparoj tashmë dy herë tabelën e gatishmërisë dhe të ndërroj disa nga elektrolitet që ndodhen pranë saj. Zgjidhja ishte e thjeshtë - fikni furnizimin me energji elektrike nga priza. Por kishte një sërë disavantazhesh - kur u ndez, pati një rritje të fortë të rrymës përmes kondensatorit të tensionit të lartë, i cili mund ta dëmtonte atë, përveç kësaj, pas 2 javësh priza e energjisë e njësisë filloi të digjej. U vendos të bëhej një kufizues i rrymës së hyrjes. Paralelisht me këtë detyrë, unë kisha një detyrë të ngjashme për amplifikatorët e fuqishëm audio. Problemet në amplifikatorët janë të njëjta - djegia e kontakteve të çelësit, rritja e rrymës përmes diodave të urës dhe elektroliteve të filtrit. Në internet mund të gjeni mjaft qarqe kufizuese të rrymës së rritjes. Por për një detyrë specifike, ato mund të kenë një sërë disavantazhesh - nevojën për të rillogaritur elementët e qarkut për rrymën e kërkuar; për konsumatorët e fuqishëm - përzgjedhja e elementeve të fuqisë që ofrojnë parametrat e nevojshëm për fuqinë e caktuar të llogaritur. Përveç kësaj, ndonjëherë është e nevojshme të sigurohet një rrymë minimale fillestare për pajisjen e lidhur, gjë që rrit kompleksitetin e një qarku të tillë. Për të zgjidhur këtë problem, ekziston një zgjidhje e thjeshtë dhe e besueshme - termistorët.

Fig.1 Termistor

Një termistor është një rezistencë gjysmëpërçuese, rezistenca e të cilit ndryshon ndjeshëm kur nxehet. Për qëllimet tona, ne kemi nevojë për termistorë me një koeficient negativ të temperaturës - termistorë NTC. Kur rryma rrjedh përmes termistorit NTC, ai nxehet dhe rezistenca e tij bie.

Fig.2 Termistor TKS

Ne jemi të interesuar për parametrat e mëposhtëm të termistorit:

Rezistenca në 25˚C

Rryma maksimale e qëndrueshme

Të dy parametrat janë në dokumentacion për termistorë specifikë. Duke përdorur parametrin e parë, ne mund të përcaktojmë rrymën minimale që do të kalojë përmes rezistencës së ngarkesës kur e lidhim atë përmes një termistori. Parametri i dytë përcaktohet nga shpërndarja maksimale e fuqisë së termistorit dhe fuqia e ngarkesës duhet të jetë e tillë që rryma mesatare përmes termistorit të mos e kalojë këtë vlerë. Për funksionimin e besueshëm të termistorit, duhet të merrni vlerën e kësaj rryme më pak se 20 përqind të parametrit të specifikuar në dokumentacion. Duket se do të ishte më e lehtë të zgjidhni termistorin e duhur dhe të montoni pajisjen. Por ju duhet të merrni parasysh disa pika:

1. Termistorit i duhet shumë kohë që të ftohet. Nëse e fikni pajisjen dhe e ndizni përsëri menjëherë, termistori do të ketë rezistencë të ulët dhe nuk do të kryejë funksionin e tij mbrojtës.
2. Ju nuk mund të lidhni termistorët paralelisht për të rritur rrymën - për shkak të përhapjes së parametrave, rryma përmes tyre do të ndryshojë shumë. Por është mjaft e mundur të lidhni numrin e kërkuar të termistorëve në seri.
3. Gjatë funksionimit, termistori nxehet shumë. Elementet pranë tij gjithashtu nxehen.
4. Rryma maksimale e gjendjes së qëndrueshme përmes termistorit duhet të kufizohet nga fuqia e tij maksimale. Ky opsion është specifikuar në dokumentacion. Por nëse termistori përdoret për të kufizuar rritjet e shkurtra të rrymës (për shembull, kur furnizimi me energji fillimisht është i ndezur dhe kondensatori i filtrit po ngarkohet), atëherë rryma e pulsit mund të jetë më e madhe. Pastaj zgjedhja e termistorit kufizohet nga fuqia maksimale e impulsit të tij.

Energjia e një kondensatori të ngarkuar përcaktohet nga formula:

E = (C*Vpeak²)/2

ku E është energjia në joule, C është kapaciteti i kondensatorit të filtrit, Vpeak është voltazhi maksimal me të cilin do të ngarkohet kondensatori i filtrit (për rrjetet tona mund të merrni vlerën 250V*√2 = 353V).

Nëse dokumentacioni tregon fuqinë maksimale të pulsit, atëherë bazuar në këtë parametër mund të zgjidhni një termistor. Por, si rregull, ky parametër nuk është i specifikuar. Pastaj kapaciteti maksimal që mund të ngarkohet në mënyrë të sigurt me një termistor mund të vlerësohet nga tabelat tashmë të llogaritura për termistorët e serive standarde.

Mora një tabelë me parametrat e termistorëve NTC nga Joyin. Tabela tregon:

Rnom- rezistenca nominale e termistorit në një temperaturë prej 25°C

Imax- rryma maksimale përmes termistorit (rryma maksimale e gjendjes së qëndrueshme)

Smax- Kapaciteti maksimal në qarkun e provës që shkarkohet në termistor pa e dëmtuar atë (tensioni i provës 350v)

Ju mund të shihni se si kryhet testi në faqen shtatë.

Disa fjalë për parametrin Smax– dokumentacioni tregon se në qarkun e provës kondensatori shkarkohet përmes një termistori dhe një rezistence kufizuese, e cila çliron energji shtesë. Prandaj, kapaciteti maksimal i sigurt që një termistor mund të ngarkojë pa një rezistencë të tillë do të jetë më i vogël. Kërkova informacion në forume tematike të huaja dhe shikova qarqe tipike me kufizues në formën e termistorëve, për të cilët jepen të dhëna. Bazuar në këtë informacion, ju mund të merrni koeficientin për Smax në një skemë reale 0.65, me të cilën do të shumëzohen të dhënat nga tabela.

Emri	Rnom,	Imax,	Smax,
ddiametri 8 mm
diametri 10 mm
diametri 13 mm
diametri 15 mm
diametri 20 mm

Tabela e parametrave të termistorëve NTC nga Joyin

Duke lidhur disa termistorë identikë NTC në seri, ne reduktojmë kërkesat për energjinë maksimale të pulsit të secilit prej tyre.

Më lejoni t'ju jap një shembull. Për shembull, duhet të zgjedhim një termistor për të ndezur furnizimin me energji të kompjuterit. Konsumi maksimal i energjisë i kompjuterit është 700 vat. Ne duam të kufizojmë rrymën e fillimit në 2-2.5A. Furnizimi me energji elektrike përmban një kondensator filtri 470 µF.

Ne llogarisim vlerën aktuale efektive:

I = 700W/220V = 3,18A

Siç shkrova më lart, për funksionimin e besueshëm të termistorit, ne do të zgjedhim rrymën maksimale të gjendjes së qëndrueshme nga dokumentacioni që është 20% më e madhe se kjo vlerë.

Imax = 3.8A

Ne llogarisim rezistencën e kërkuar të termistorit për një rrymë fillestare prej 2.5A

R = (220V*√2)/2,5A = 124 Ohm

Nga tabela gjejmë termistorët e kërkuar. 6 copë termistorë JNR15S200L të lidhur në seri i përshtaten nevojave tona Imax, rezistencë e përgjithshme. Kapaciteti maksimal që ata mund të ngarkojnë do të jetë 680 µF * 6 * 0,65 = 2652 µF, që është edhe më shumë se sa na nevojitet. Natyrisht, me një rënie Vpeak, kërkesat për fuqinë maksimale të impulsit të termistorit janë gjithashtu të reduktuara. Varësia jonë është nga katrori i tensionit.

Dhe pyetja e fundit në lidhje me zgjedhjen e termistorëve. Po sikur të kemi zgjedhur termistorët e nevojshëm për fuqinë maksimale të pulsit, por ata nuk janë të përshtatshëm për ne? Imax(ngarkesa konstante është shumë e lartë për ta), apo nuk kemi nevojë për një burim ngrohjeje të vazhdueshme në vetë pajisjen? Për ta bërë këtë, ne do të përdorim një zgjidhje të thjeshtë - do të shtojmë një ndërprerës tjetër në qark paralelisht me termistorin, të cilin do ta ndezim pasi të ngarkojmë kondensatorin. Kjo është ajo që bëra në kufizuesin tim. Në rastin tim, parametrat janë si më poshtë: konsumi maksimal i energjisë së kompjuterit është 400W, kufizimi i rrymës fillestare është 3.5A, kondensatori i filtrit është 470uF. Mora 6 copë termistorë 15d11 (15 ohm). Diagrami është paraqitur më poshtë.

Oriz. 3 Qarku kufizues

Shpjegime për diagramin. SA1 shkëput telin e fazës. LED VD2 shërben për të treguar funksionimin e kufizuesit. Kondensatori C1 zbut valëzimet dhe LED nuk dridhet në frekuencën e rrjetit. Nëse nuk ju nevojitet, atëherë hiqni C1, VD6, VD1 nga qarku dhe thjesht lidhni LED dhe diodën paralelisht në të njëjtën mënyrë si elementët VD4, VD5. Për të treguar procesin e karikimit të kondensatorit, LED VD4 është i lidhur paralelisht me termistorët. Në rastin tim, kur ngarkoni kondensatorin e furnizimit me energji të kompjuterit, i gjithë procesi zgjat më pak se një sekondë. Pra, le të mbledhim.

Fig.4 Kompleti i montimit

E mblodha treguesin e fuqisë direkt në kapakun e çelësit, duke hedhur jashtë një llambë inkandeshente kineze, e cila nuk do të kishte zgjatur shumë.

Oriz. 5 Treguesi i fuqisë

Fig.6 Blloku i termistorit

Oriz. 7 Kufizues i montuar

Kjo mund të kishte përfunduar nëse të gjithë termistorët nuk do të kishin dështuar pas një jave pune. Dukej kështu.

Oriz. 8 Dështimi i termistorëve NTC

Përkundër faktit se diferenca për vlerën e lejuar të kapacitetit ishte shumë e madhe - 330 µF * 6 * 0,65 = 1287 µF.

Kam blerë termistorët nga një kompani e njohur, me vlera të ndryshme - të gjithë me defekt. Prodhuesi i panjohur. Ose kinezët hedhin termistorë me diametër më të vogël në kuti të mëdha, ose cilësia e materialeve është shumë e dobët. Si rezultat, bleva një diametër edhe më të vogël - SCK 152 8 mm. E njëjta Kinë, por tashmë e markës. Sipas tabelës sonë, kapaciteti i lejuar është 100 µF * 6 * 0,65 = 390 µF, që është edhe pak më pak se sa nevojitet. Megjithatë, gjithçka funksionon mirë.