04-09-2015, 08:52 AM
Zaintrigirali ste me sa ovom temom.
Evo predloga za soft start koji ima zaštitnu funkciju i opcione start-stop tastere.
Konstruisan je sa jevtinim i dostupnim komponentama i najskupli delovi su mu dva trijaka koji koštaju oko 0.8 eura po komadu.
Funkcioniše na sledeći način:
Napon koji se testira (Vcc_test i Vee_test) treba da bude jedan od napona koji su od bitnog interesa, poput napajanja pojačavača ili polovine napajanja pojačavača, ili nešto poput toga.
Pretvarač koji obezbeđuje pobudu trijaka U2 može raditi u rasponu od 24Vdc do 60Vdc i uvek se može pronaći povoljan napon u tom rasponu.
Ako je malo pola napajanja onda pratiti ukupno, ako je mnogo ukupno onda polovinu. To "rasteže" oblast primene od 24-120Vdc.
Može podržati vrlo snažne trafoe reda par KVA, a ako se upotrebe snažniji trijaci i inrush otpornici R1 i R23, onda može i više.
Može se koristiti i bez opcionog start-stop sklopa, onda jumper X1 mora biti spojen.
U tom slučaju po uključenju mrežnog prekidača sklop sa trijakom U1 posle približno dve sekunde izvrši pokušaj starta u trajanju od oko 10 mrežnih polutalasa, što je i više nego dovoljno čak i za punjenje velikih elkos.
Pokušaj započinje u prvom prolazu mrežnog napona kroz nultu vrednost posle postizanja oko 15V na C2 , što obezbeđuje "meko" startovanje jer je stres svih komponenti minimalan.
.
U koliko za to vreme izlazni napon koji se testira ne dostigne veličinu koju smo namestili pomoću R30, onda U1 odustaje i pokuša to isto za nešto manje od dve sekunde. Taj proces će se periodično ponavljati (hickup).
Kod preopterećenog trafoa ili neke druge greške na sekundaru, poput bilo kog drugog soft start sklopa, otpornici kroz koji ograničavaju startnu struju (R1 i R23) će biti pod maksimalnim stresom.
Kod klasičnih soft start kola oni će odmah pregoreti, dok kod ovog sklopa je njihova discipacija svedena na oko 1/10 od uobičajene, ali ako se dovoljno puta ponovi to je takođe katastrofalno po njih ukoliko nije izabrana opcija sa tasterima.
U slučaju uspešnog starta pretvarač će obezbediti oko 70mA jednosmerne struje za gejt drugog trijaka koji će preuzeti punu snagu trafoa bez ikakvih šumova unešenih u mrežni napon. To je stoga što DC pobuda obezbeđuje postizanje "hold" struje trijaka već sa oko 800-900mV napona na njemu.
Međutim, preporučujem upotrebu start-standby tastera jer se tako značajno proširuju neke opcije.
Kod opcije sa tasterima se dobija nekoliko vrlo interesantnih stvari:
-Taster start treba držati oko 2 sekunde da bi se dogodio pokušaj startovanja koji takođe traje oko 10 polutalasa i kad je taster posle tog pušten.
To je zanimljiva zaštita od nehotičnog uključenja poput situacije kada dete slučajno pipne taster.
Indikacija na Led "Power_on" je takva da će se za vreme tih 10 polutalsa pokušaja videti "blink" čak i ako postoji razlog da pokušaj ne uspe.
-Ako je sve u redu, pokušaj od 10 polutalsa će pre svog isteka pokrenuti trijak U2 koji će podržati punu snagu trafoa.
Taj trijak će sve vreme biti opterećen strujom primara trafoa i njegova discipacija će biti određena približnim padom napona na njemu oko 1.5V x Irms primara. Ako to pređe par W onda ga treba hladiti prema potrebi, što za U1 nije potrebno jer je njegov rad kratkotrajan.
-inrush otpornici neće pregoreti ni kod kratktog spoja na sekundaru.
-U slučaju da testirani napon na izlazu iz bilo kog razloga padne na nekih 10% ispod nameštene vrednost sa R30, uređaj će preći u stendbaj stanje isključivši pri tom mrežni trafo. Za ponovni start se mora pritisnuti taster za start u trajanju oko dve sekunde.
Razlozi zbog kojih testirani napon može opasti ispod normalne vrednosti mogu biti raznoliki poput: oštećenja nečega što je potrošač iza trafoa, pad napona u mreži na dosta nisku vrednost i slično tome...
Svi ti ekcesni slučajevi će završiti isključenjem trafoa u roku od nekoliko mrežnih polutalasa i predstavljaju objedinjenje podnaponske zaštite i zaštite od preopterećenja trafoa.
Ukoliko nešto nije u redu već prilikom pokušaja uključenja, start se neće ni dogoditi već će samo kratko blinknuti LED Power_on.
Uspešan start se vidi na alternativnom LED indikatoru na sekundarnoj strani D20 i ona će svetleti tek ako je start uspešan. Ta LED nije na mrežnom naponu i istovremeno se koristi kao i referentni napon za strujni izvor sa BD140.
-naprava nema mehaničkih pokretnih delova poput releja koji imaju izvestan vek i predstavlaju izvesnu opasnost od mrežnog napona ukoliko se unutra otkine neki od kotakata i padne na nezgodno mesto. Te slučajeve sam viđao i veoma su retki, kao što i zahtevaju više miliona preklapanja relejevih kontakata, ali obzirom ko releje danas sve pravi ništa nije isključeno...
----------------------------------
U našem slučaju je galvansko razdvajanje izvšeno trafoom Tr2, koji se mota na feritno jezgru od neke klasične diferencijalne prigušnice manjih gabarita za EMI filter, koja ima standardno split telo za motanje gde je varnično rastojanje između najbližih tačaka namotaja bar 5mm ili na malom feritnom toroidu koji ima "coating" tj. poliamidnu prevlaku koja je deklarisana za više od 1KV.
Neki od povoljnih za to se mogu videti na priloženoj fotografiji je se mogu obezbediti dobra varnična rastojanja, ili kao alternativa feritni coated (plava boja) toroid Prečnika 16-20mm od materijala N27 ili N30 koji se takođe može videti na fotki sa potrebnim načinom motanja. U svakom slučaju je najbitnija dobra naponska bezedonosna margina i u prednosti je jezgarce na kom se to lakše može postići.
Plavi toroid sa fotke je R16 od materijala N30 ili K10000 (Epcos/Kaschke) i negova margina na ovaj način je pouzdanih 2KV trajnog opterećenja, a na kratko i znatno više.
Kog ne mrzi da mota na toroidu to preporučujem i takvo se jezgro može lako nabaviti u Retam ili Pro electronic.
Pretvaračić je autoadaptivan i namestiće svoju frekvenciju prema induktivitetu primara.
Odnosno veličina jezgra i vrsta materijala i čak i broj navoja nisu kritične veličine.
Njegov raspon rada se može kretati od nekih 50KHz do čak 400KHz zavisno od vaše izvedbe trafoa. Radiće skoro u svim sučajevima osim ako niste napravili neku baš "neoprostivo" lošu grešku oko trafoa poput neispravno postavljenih faza polovina primara (tačke na L6 i L7 na šemi).
Talasni oblik je "školski" pravougaoni sa maleckim i mekim overshoot reda par % od osnovnog talasnog oblika.
Ne pravi nikakve smetnje niti buku.
Povoljno je birati da radi na recimo 150-300KHz jer to isključuje i najminimalnije smetnje, gde čak ni njegovi najslabiji subharmonici ne mogu dodirnuti audio opseg.
Manje navoja viša frekvencija, to je pravilo, i obrnuto.
L6 i L7 su primarni namotaji malenog pretvarača, motaju se bifilarno i trebalo bi da imaju oko 15 do 20 navoja svaki.
Sekundar L5 treba da ima oko 60-70% navoja od broja navoja pojedinačnog primara Tr2. Dovoljna je debljina lak žice reda 0.2-0.3mm za sva tri namotaja.
-----------------------------------------------------
R30 se određuje tako što se razlika između Vcc_test i Vee_test umanji za 7V potom se za taj ostatak R30 računa sa 1K/V. D21 treba namontirati neposredno do tranzistora Q4.
Povoljno je izabrati tačku za start kada testirani napon dostigne oko 70-80% od nominalnog, jer to je dovoljno da spreči velike udarne struje trafoa i ispravljača, a neće pasti sistem (otići u stendbaj) kod nekih normalnih fluktuacija mrežnog napona.
U koliko je nešto na sekundaru u kratkom spoju ili neispravno do te mere da se testirani napon ne može podići do nominalne vrednosti (a za vreme pokušaja starta je struja delom ograničena inrush otpornicima R1 i R23), kao i ako mrežni napon opadne ispod normalnih granica, ova naprava će jednostavno isključiti mrežni trafo.
R24 rasterećuje BD140 od bitne discipacije i on je u većinskom delu preuzima.
BD140 je strujni izvor za 50ma koliko tipično troši pretvarač za konkretan slučaj.
Bitne napomene su na priloženom pdf i ako ima nekih nejasnoća vi pitajte.
Potrebni tasteri za start i stop (standby) moraju biti sposobni za korišćenje na mrežnom naponu, i ta njihova sposobnost se odnosi isključivo na izolacionu sposobnost prema kutiji na koju se montiraju i prema dugmetu koje se dodiruje prstom. Što se tiče njihove opterećenosti naponima i strujama na samim kontaktima, to je benigno jer se radi o nekoliko volti i nekoliko desetina mA između samih kontakata.
Sklop je šematski koncept i niko ga nikada nije pravio. Trebalo bi da odmah radi ali nije isključena neka moja greška.
Valja ga prvo probati kao prototip pa tek onda pristupiti realizaciji prave pcb i konačnog upotrebnog sklopa.
Moj simulator u glavi kaže da je sve ok, ali možda mi ne valja neki elko u napajanju glave pa sam bagovao negde :-)
Eto, kome se sviđa i odluči da napravi prototip, ja ću mu ovako daljinski stajati na raspolaganju za konsultacije.
Pozdrav
Soft_start.pdf (Size: 28,48 KB / Downloads: 41)
Evo predloga za soft start koji ima zaštitnu funkciju i opcione start-stop tastere.
Konstruisan je sa jevtinim i dostupnim komponentama i najskupli delovi su mu dva trijaka koji koštaju oko 0.8 eura po komadu.
Funkcioniše na sledeći način:
Napon koji se testira (Vcc_test i Vee_test) treba da bude jedan od napona koji su od bitnog interesa, poput napajanja pojačavača ili polovine napajanja pojačavača, ili nešto poput toga.
Pretvarač koji obezbeđuje pobudu trijaka U2 može raditi u rasponu od 24Vdc do 60Vdc i uvek se može pronaći povoljan napon u tom rasponu.
Ako je malo pola napajanja onda pratiti ukupno, ako je mnogo ukupno onda polovinu. To "rasteže" oblast primene od 24-120Vdc.
Može podržati vrlo snažne trafoe reda par KVA, a ako se upotrebe snažniji trijaci i inrush otpornici R1 i R23, onda može i više.
Može se koristiti i bez opcionog start-stop sklopa, onda jumper X1 mora biti spojen.
U tom slučaju po uključenju mrežnog prekidača sklop sa trijakom U1 posle približno dve sekunde izvrši pokušaj starta u trajanju od oko 10 mrežnih polutalasa, što je i više nego dovoljno čak i za punjenje velikih elkos.
Pokušaj započinje u prvom prolazu mrežnog napona kroz nultu vrednost posle postizanja oko 15V na C2 , što obezbeđuje "meko" startovanje jer je stres svih komponenti minimalan.
.
U koliko za to vreme izlazni napon koji se testira ne dostigne veličinu koju smo namestili pomoću R30, onda U1 odustaje i pokuša to isto za nešto manje od dve sekunde. Taj proces će se periodično ponavljati (hickup).
Kod preopterećenog trafoa ili neke druge greške na sekundaru, poput bilo kog drugog soft start sklopa, otpornici kroz koji ograničavaju startnu struju (R1 i R23) će biti pod maksimalnim stresom.
Kod klasičnih soft start kola oni će odmah pregoreti, dok kod ovog sklopa je njihova discipacija svedena na oko 1/10 od uobičajene, ali ako se dovoljno puta ponovi to je takođe katastrofalno po njih ukoliko nije izabrana opcija sa tasterima.
U slučaju uspešnog starta pretvarač će obezbediti oko 70mA jednosmerne struje za gejt drugog trijaka koji će preuzeti punu snagu trafoa bez ikakvih šumova unešenih u mrežni napon. To je stoga što DC pobuda obezbeđuje postizanje "hold" struje trijaka već sa oko 800-900mV napona na njemu.
Međutim, preporučujem upotrebu start-standby tastera jer se tako značajno proširuju neke opcije.
Kod opcije sa tasterima se dobija nekoliko vrlo interesantnih stvari:
-Taster start treba držati oko 2 sekunde da bi se dogodio pokušaj startovanja koji takođe traje oko 10 polutalasa i kad je taster posle tog pušten.
To je zanimljiva zaštita od nehotičnog uključenja poput situacije kada dete slučajno pipne taster.
Indikacija na Led "Power_on" je takva da će se za vreme tih 10 polutalsa pokušaja videti "blink" čak i ako postoji razlog da pokušaj ne uspe.
-Ako je sve u redu, pokušaj od 10 polutalsa će pre svog isteka pokrenuti trijak U2 koji će podržati punu snagu trafoa.
Taj trijak će sve vreme biti opterećen strujom primara trafoa i njegova discipacija će biti određena približnim padom napona na njemu oko 1.5V x Irms primara. Ako to pređe par W onda ga treba hladiti prema potrebi, što za U1 nije potrebno jer je njegov rad kratkotrajan.
-inrush otpornici neće pregoreti ni kod kratktog spoja na sekundaru.
-U slučaju da testirani napon na izlazu iz bilo kog razloga padne na nekih 10% ispod nameštene vrednost sa R30, uređaj će preći u stendbaj stanje isključivši pri tom mrežni trafo. Za ponovni start se mora pritisnuti taster za start u trajanju oko dve sekunde.
Razlozi zbog kojih testirani napon može opasti ispod normalne vrednosti mogu biti raznoliki poput: oštećenja nečega što je potrošač iza trafoa, pad napona u mreži na dosta nisku vrednost i slično tome...
Svi ti ekcesni slučajevi će završiti isključenjem trafoa u roku od nekoliko mrežnih polutalasa i predstavljaju objedinjenje podnaponske zaštite i zaštite od preopterećenja trafoa.
Ukoliko nešto nije u redu već prilikom pokušaja uključenja, start se neće ni dogoditi već će samo kratko blinknuti LED Power_on.
Uspešan start se vidi na alternativnom LED indikatoru na sekundarnoj strani D20 i ona će svetleti tek ako je start uspešan. Ta LED nije na mrežnom naponu i istovremeno se koristi kao i referentni napon za strujni izvor sa BD140.
-naprava nema mehaničkih pokretnih delova poput releja koji imaju izvestan vek i predstavlaju izvesnu opasnost od mrežnog napona ukoliko se unutra otkine neki od kotakata i padne na nezgodno mesto. Te slučajeve sam viđao i veoma su retki, kao što i zahtevaju više miliona preklapanja relejevih kontakata, ali obzirom ko releje danas sve pravi ništa nije isključeno...
----------------------------------
U našem slučaju je galvansko razdvajanje izvšeno trafoom Tr2, koji se mota na feritno jezgru od neke klasične diferencijalne prigušnice manjih gabarita za EMI filter, koja ima standardno split telo za motanje gde je varnično rastojanje između najbližih tačaka namotaja bar 5mm ili na malom feritnom toroidu koji ima "coating" tj. poliamidnu prevlaku koja je deklarisana za više od 1KV.
Neki od povoljnih za to se mogu videti na priloženoj fotografiji je se mogu obezbediti dobra varnična rastojanja, ili kao alternativa feritni coated (plava boja) toroid Prečnika 16-20mm od materijala N27 ili N30 koji se takođe može videti na fotki sa potrebnim načinom motanja. U svakom slučaju je najbitnija dobra naponska bezedonosna margina i u prednosti je jezgarce na kom se to lakše može postići.
Plavi toroid sa fotke je R16 od materijala N30 ili K10000 (Epcos/Kaschke) i negova margina na ovaj način je pouzdanih 2KV trajnog opterećenja, a na kratko i znatno više.
Kog ne mrzi da mota na toroidu to preporučujem i takvo se jezgro može lako nabaviti u Retam ili Pro electronic.
Pretvaračić je autoadaptivan i namestiće svoju frekvenciju prema induktivitetu primara.
Odnosno veličina jezgra i vrsta materijala i čak i broj navoja nisu kritične veličine.
Njegov raspon rada se može kretati od nekih 50KHz do čak 400KHz zavisno od vaše izvedbe trafoa. Radiće skoro u svim sučajevima osim ako niste napravili neku baš "neoprostivo" lošu grešku oko trafoa poput neispravno postavljenih faza polovina primara (tačke na L6 i L7 na šemi).
Talasni oblik je "školski" pravougaoni sa maleckim i mekim overshoot reda par % od osnovnog talasnog oblika.
Ne pravi nikakve smetnje niti buku.
Povoljno je birati da radi na recimo 150-300KHz jer to isključuje i najminimalnije smetnje, gde čak ni njegovi najslabiji subharmonici ne mogu dodirnuti audio opseg.
Manje navoja viša frekvencija, to je pravilo, i obrnuto.
L6 i L7 su primarni namotaji malenog pretvarača, motaju se bifilarno i trebalo bi da imaju oko 15 do 20 navoja svaki.
Sekundar L5 treba da ima oko 60-70% navoja od broja navoja pojedinačnog primara Tr2. Dovoljna je debljina lak žice reda 0.2-0.3mm za sva tri namotaja.
-----------------------------------------------------
R30 se određuje tako što se razlika između Vcc_test i Vee_test umanji za 7V potom se za taj ostatak R30 računa sa 1K/V. D21 treba namontirati neposredno do tranzistora Q4.
Povoljno je izabrati tačku za start kada testirani napon dostigne oko 70-80% od nominalnog, jer to je dovoljno da spreči velike udarne struje trafoa i ispravljača, a neće pasti sistem (otići u stendbaj) kod nekih normalnih fluktuacija mrežnog napona.
U koliko je nešto na sekundaru u kratkom spoju ili neispravno do te mere da se testirani napon ne može podići do nominalne vrednosti (a za vreme pokušaja starta je struja delom ograničena inrush otpornicima R1 i R23), kao i ako mrežni napon opadne ispod normalnih granica, ova naprava će jednostavno isključiti mrežni trafo.
R24 rasterećuje BD140 od bitne discipacije i on je u većinskom delu preuzima.
BD140 je strujni izvor za 50ma koliko tipično troši pretvarač za konkretan slučaj.
Bitne napomene su na priloženom pdf i ako ima nekih nejasnoća vi pitajte.
Potrebni tasteri za start i stop (standby) moraju biti sposobni za korišćenje na mrežnom naponu, i ta njihova sposobnost se odnosi isključivo na izolacionu sposobnost prema kutiji na koju se montiraju i prema dugmetu koje se dodiruje prstom. Što se tiče njihove opterećenosti naponima i strujama na samim kontaktima, to je benigno jer se radi o nekoliko volti i nekoliko desetina mA između samih kontakata.
Sklop je šematski koncept i niko ga nikada nije pravio. Trebalo bi da odmah radi ali nije isključena neka moja greška.
Valja ga prvo probati kao prototip pa tek onda pristupiti realizaciji prave pcb i konačnog upotrebnog sklopa.
Moj simulator u glavi kaže da je sve ok, ali možda mi ne valja neki elko u napajanju glave pa sam bagovao negde :-)
Eto, kome se sviđa i odluči da napravi prototip, ja ću mu ovako daljinski stajati na raspolaganju za konsultacije.
Pozdrav
Soft_start.pdf (Size: 28,48 KB / Downloads: 41)