Modul pomalého nábehu Soft-Start V3.0 pre audio zosilňovač

Radoslav MADUDA
Modul pomalého nábehu Soft-Start V3.0 pre audio zosilňovač
Radoslav Maduda Pridal  Radoslav Maduda
  274 zobrazení
3
 0
Audio zapojenia

SoftStart je obvod, ktorý obmedzuje prúdové špičky vznikajúce pri zapínaní veľkých, nie len induktívnych záťaží. Je ho možné použiť pre obmedzenie napr. rozbehového prúdu elektromotora. Obvod pracujúci na podobnom princípe sa nachádza aj v mikrovlných rúrach, veľkých výhrevných telesách a pod. Popisovaný SoftStart je určený na obmedzenie nábehového prúdu pri zapnutí výkonového zosilňovača.

Úloha obvodu

Zosilňovač s malým výkonom a transformátorom takýto obvod nepotrebuje. Pri použití transformátorov s príkonom 250-300VA je použitie SoftStartu vhodné, pri transformátoroch nad 500VA dokonca nutné. Bez použitia takéhoto obvodu sa môže stať, že pri zapínaní zosilňovača s 500VA toroidným transformátorom s kvalitnou filtráciou za usmerňovacím mostíkom (desiatky tisíc uF) dôjde k iniciácii aj 16A ističa. Obvod chráni a predlžuje životnosť aj samotným filtračným kondenzátorom (ich cena nie je zanedbateľná), ktoré sa bez použitia SoftStartu nabíjajú veľkým prúdom.

Na tento prúd musí byť dimenzovaný aj usmerňovací mostík, preto sa v kvalitných konštrukciách používajú mostíky na zaťaženie desiatok ampérov. V audio technike sa na napájanie výkonových zosilňovačov používajú najmä toroidné transformátory (pre ich vysokú účinnosť a malé rozmery, nižšie vyžarovanie elmag. poľa oproti transformátorom s jadrom EI, nižšia hmotnosť). Nevýhodou ich použitia je vyšší nábehový prúd pri zapnutí (daný značnou tvrdosťou tohto typu transformátora) dosahujúci až desiatok ampérov. A práve tento jav sa spomínané zariadenie snaží eliminovať.Na obmedzenie prúdu sa používa buď rezistor, alebo termistor, ktorý je po určitom čase premostený kontaktmi relé. Vhodnejší je termistor, pretože je to súčiastka určená presne na takéto obmedzovanie prúdu. Má za studena relatívne veľký odpor a po zahriatí (pretekajúcim prúdom) jeho odpor klesne rádovo na jednotky Ohm.

Môže však nastať situácia, že je potrebné výkonový zosilňovač zapnúť opätovne po krátkom čase, ale termistor je ešte teplý - má malý odpor. V takom prípade neplní svoju úlohu správne. Preto som sa rozhodol pre použitie výkonových zrážacich rezistorov typu TR508 pre ich dostatočné výkonové zaťaženie. Pre zvýšenie spoľahlivosti zapojenia som sa rozhodol použiť paralelnú kombináciu dvoch výkonových rezistorov, aby zapojenie odolalo aj naozaj veľkým prúdovým špičkám.

Popis obvodu

Napájacie napätie sa privádza na svorky X1. Na X1-2 sa pripojí fáza a na konektor X1-1 sa pripojí stredný pracovný vodič (nulák). Fáza pokračuje cez vratnú polymérovú poistku F1 LX005 na primár transformátora TR1. Zo sekundárneho vinutia sa striedavé napätie usmerní diódovým mostíkom B1. Napätie je filtrované dvojicou kondenzátorov C1 a C2 a odrušené kondenzátorom C3. Toto usmernené a filtrované napätie sa používa pre napájanie cievky relé. Stabilizátor IC2 zabezpečuje 5VDC pre napájanie procesora IC1. Za stabilizátorom sa nachádza C4 a C5, ktoré sa starajú o dodatočnú filtráciu a súčasne zabraňujú rozkmitaniu IC2. Pre odstránenie napäťových špičiek je použitý tranzil D1.

Časovací signál pre procesor je odvodený od sieťovej frekvencie, ktorej stabilita je neporovnateľne vyššia ako by bolo možné dosiahnuť použitím kondenzátora (časom stráca svoju kapacitu, vysychá a čas zopnutia relé by sa tým postupne skracoval). Ďalšou výhodou sa tak stáva možnosť zvolenia presného času zopnutia. Ja som sa rozhodol nastaviť tento čas na 1,2s. Čas je dostačujúci na zaniknutie veľkého nárazového (zapínacieho) prúdu a súčasne nespôsobí veľký druhotný ráz. Zo sekundárneho vinutia sa sníma frekvencia 50Hz. Cez R1 sa otvára a zatvára T1. Na kolektore T1 sú vďaka tomu generované impulzy, ktoré sníma procesor IC1 a vyhodnocuje ich a počíta. Po napočítaní prednastavenej hodnoty sa aktivuje pin č. 2 a cez R4 sa otvorí T2, ktorý zopne relé RE1 alebo RE2.

V schéme sú zaznačené dve relé a to z toho dôvodu, aby sa na DPS dali osadiť oba varianty a DPS tak bola viac univerzálna. Výstupné napätie sa odoberá zo svoriek X2-1 fáza a X2-2 nulák. Použil som svorky typu Wago. Na tomto miesto je možné osadiť aj konektory Faston 6,3x0,8mm. Ak tak urobíte, je nutné použiť ochranné kryty na tieto konektory, pretože sa na nich nachádza životu nebezpečné napätie 230VAC. Nárazový prúd je obmedzený dvojicou R6 a R7. Ak by z nejakého dôvodu nezoplo relé a nepremostilo svojimi kontaktmi rezistory, boli by výkonovo namáhané a zhoreli by. Z toho dôvodu je použitá PTC vratná poistka, ktorá túto situáciu stráži. Celé zapojenie je navyše chránené proti napäťovým špičkám varistorom R5. Tento varistor by mal byť na 250-275VAC a na čo najväčšie impulzné zaťaženie. Poistka F3 chráni externé spínané zariadenia pri preťažení. Po odpojení napätia odpadá relé za cca 60-70ms. Pri opätovnom zapnutí znovu pritiahne až o 1,2s. V obrázkovej prílohe sa nachádza meranie, ktoré to potvrdzuje.

Relé

V tejto konštrukcii je možné použiť dva druhy relé. Prvým je dobre známe relé Finder s kontaktmi na 1x16A. Pre náročnejšie aplikácie (väčšie výkony) odporúčam použiť relé s 30A kontaktmi. DPS s touto možnosťou počíta a je možné osadiť oba typy relé. Tak isto je možné použiť relé s cievkou na 12 alebo 24VDC. V prípade použitia relé na 12VDC treba osadiť TR1 na 9VAC/2VA a v prípade použitia relé s cievkou na 24VDC treba TR1 osadiť so sekundárnym napätím 18VAC/2VA bez zmeny v zapojení.

Doska plošných spojov

DPS je hrubá 2mm, aby bola odolná a pevná a neprehýbala sa pri zasúvaní konektorov. Plátovanie medi je až 105um. Vďaka takému hrubému plátovaniu je celý modul predurčený na spínanie záťaží s veľkým príkonom. DPS má nepájivú masku a servisný popis, uchytáva sa pomocou 4 skrutiek alebo distančných stĺpikov v každom rohu. Odporúčam použiť plastové distančné stĺpiky aj napriek tomu, že úchytné PADY sa nachádzajú v bezpečnej vzdialenosti od nebezpečného dotykového napätia. Rozmer DPS je 9x6,6cm.

Autor nezodpovedá za škody spôsobené neodbornou manipuláciou (dopálené cestičky na DPS, prepólovanie procesora a pod.)! Pri práci treba byť opatrný, na DPS sa nachádza sieťové napätie a hrozí úraz elektrickým prúdom !!! Na poistku F1 odporúčam použiť kryt a zabrániť tak pred dotykom so živou časťou zariadenia !!!

Schéma zapojenia

Osadenie dosky plošného spoja

Osadenie DPS "TOP"

Osadenie DPS "Bottom"

Zoznam komponentov

Počet ks Označenie na DPS Hodnota Poznámka
2 R1, R2 10K SMD 1206 / 0603
1 R3 10R 0207 / 0.6W
1 R4 4k7 0207 / 0.6W
1 R5 250 - 275 VAC Varistor
2 R6, R7 100R TR508 / 10W Tesla
1 R8 PTC850 Termistor
2 C1, C2 470 - 1000 µF / 35V RM5 / DIA10
3 C3, C4, C6 100 nF SMD 1206 / 0603
1 C5 10 µF  / 16V RM2.5 / DIA5
1 D1 P6KE6V8A Transil
1 D2 1N4148 SMD Dióda
1 D3 1N4007 SMD Dióda
1 B1 B250C Usmerňovací mostík 100V / 1A
1 T1 BC546 Tranzistor TO92
1 T2 BC639 Tranzistor TO92
1 IC1 PIC12C508P MCU DIL8
1 IC2 78L05 Lineárny stabilizátor TO92
1 RE1, RE2 12VDC/24VDC Relé 16A / 30A
1 F1 LX005 Polyswitch poistka
1 F2 315 mA / T Poistka 5x20mm
1 F3 ZH10G  
1 TR1 9VAC / 2VA 18VAC / 2VA
1   DIL 8 Objímka ore MCU
2 X1 - L - IN, X2 - L - OUT WAGO RM5 WAGO svorka pre DPS sivá / čierna, rozteč 10 mm
1 X1 - N - IN WAGO RM5 WAGO svorka pre DPS modrá, rozteč 10 mm
1 X2 - N - OUT WAGO RM5 WAGO svorka pre DPS sivá, rozteč 10 mm
1 Bočnica WAGO bočná krytka
1 DPS Doska pločného spoja

 

Realizácia

Autor konštrukcie : Radoslav Maduda

Kúpiť v e-shope

Máte aj vy zaujímavú konštrukciu, alebo článok?

Máte aj vy zaujímavú konštrukciu, alebo článok a chceli by ste sa o to podeliť s viac ako 200.000 čitateľmi? Tak neváhajte a dajte nám vedieť, radi ju uverejníme a to vrátane obrazových a video príloh. Rovnako uvítame aj autorov teoretických článkov, či autorov zaujímavých videí z oblasti elektroniky / elektrotechniky.

Kontaktujte nás!


Páčil sa Vám článok? Pridajte k nemu hodnotenie, alebo podporte jeho autora.
 

     

Komentáre k článku

Zatiaľ nebol pridaný žiadny komentár k článku. Pridáte prvý? Berte prosím na vedomie, že za obsah komentára je zodpovedný užívateľ, nie prevádzkovateľ týchto stránok.
Pre komentovanie sa musíte prihlásiť.

Vyhľadajte niečo na našom blogu

PCBWay Promo
PCBWay Promo
PCBWay Promo
Minalox.sk Promo
Minalox.sk Promo
Minalox.sk Promo
Webwiki Button