Муфты электромонтажные от производителя Fucon

Использование параллельного стабилизатора TL431 для ограничения уровня входного напряжения переменного тока

STMicroelectronics TL431

Большинство изолированных импульсных источников питания, в том числе, обратноходовых, прямоходовых и резонансных, должно надежно работать при входном напряжении от 90 до 260 В (здесь и далее, кроме случаев оговоренных особо, имеется виду эффективное значение переменного напряжения). В некоторых случаях они могут использоваться и для входного напряжения 400 В±10%, что при проектировании таких блоков питания приводит к необходимости использовать элементы с более высокими допустимыми рабочими напряжениями, следствием чего становится увеличение себестоимости изделия в целом. В таких случаях предпочтительнее использовать входные схемы ограничения напряжения, которые позволят увеличить допустимый уровень входного напряжения до 440 В, но без излишних затрат и риска повреждения компонентов блока питания.

Сравнительное тестирование аккумуляторов EVE Energy и Samsung типоразмера 18650

Схема, приведенная на Рисунке 1, ограничивает или, вернее, фиксирует входное высокое напряжение на уровне, безопасном для работы мощного MOSFET блока питания, не превышающем 260 В с.к.з. В схеме используется MOSFET Q1, работающий как переключатель на частоте 100 Гц, и микросхема параллельного стабилизатора IC1 (TL431CZ), которая при помощи делителя напряжения R2, R4 устанавливает необходимый уровень фиксации высокого входного напряжения. Схема, с указанными на Рисунке 1 номиналами компонентов, ограничивает выходное напряжение постоянного тока на уровне, не превышающем 360 В, что соответствует входному напряжению переменного тока 260 В. При этом максимальное входное напряжение может достигать 440 В. Схема была протестирована на уровнях мощности от 5 до 10 Вт.

Использование параллельного стабилизатора TL431 для ограничения уровня входного напряжения переменного тока
Рисунок 1. Эта простая схема фиксирует входное напряжение переменного
тока на уровне, не превышающем 260 В, безопасном для работы
мощного MOSFET импульсного блока питания.

При входном напряжении менее 260 В напряжение в точке C не достигает 2.5 В, и микросхема IC1 находится в выключенном состоянии, потребляя лишь минимальный катодный ток. Стабилитрон D2 с напряжением пробоя, равным 15 В, устойчиво поддерживает транзистор Q1 в открытом состоянии. Эта ситуация является нормальным режимом транзистора Q1 для входного напряжения с уровнем ниже 260 В. Соответственно, при этих уровнях напряжения схема работает как обычный мостовой выпрямитель с емкостной нагрузкой в виде конденсатора С3.

При входном напряжении 260 В и выше напряжение в точке C становится больше 2.5 В, и микросхема IC1 включается, забирая на себя ток от стабилитрона D2. Напряжение затвор-исток транзистора Q1 падает примерно до 2 В, и он запирается. Теперь, даже если диоды моста открыты, ток для заряда конденсатора выпрямителя не поступает. Выпрямленное входное напряжение превысило напряжение на конденсаторе С3, но поскольку транзистор Q1 выключен, цикл заряда прерван, и зарядный ток отсутствует. Соответственно, из-за отсутствия тока заряда выходное напряжение постоянного тока на конденсаторе С3 становится ограниченным.

При уменьшении входного выпрямленного напряжения, оно, в конечном счете, попадет в зону порогового уровня 2.5 В в точке С, и транзистор Q1 снова откроется. Но ток через него, тем не менее, не потечет, так как диоды выпрямительного моста остаются обратносмещенными из-за того, что выпрямленное входное напряжение будет меньше, чем напряжение на конденсаторе C3. Напряжение на конденсаторе постепенно уменьшается со скоростью, зависящей от потребляемого нагрузкой тока. В конце концов, напряжение на конденсаторе С3 и выпрямленное входное напряжение пересекутся на уровне, при котором диоды выпрямительного моста окажутся прямосмещенными. В результате транзистор Q1 опять откроется и начнет пропускать зарядный ток. Сформируется короткий интервал времени, в течение которого транзистор Q1 и мост D1 проводят электрический ток. Эти короткие заряжающие импульсы пополняют потери энергии, увеличивая напряжение на конденсаторе до уровня ограничения. Когда входное напряжение превысит 260 В, транзистор Q1 снова выключится, и весь описанный выше процесс повторится снова.

Приведенное решение привлекательно тем, что на транзисторе Q1 рассеивается очень небольшая мощность, так как за время каждого периода переключения MOSFET включается всего на 450 мкс, что делает его использование в предлагаемой высоковольтной ограничивающей схеме очень эффективным. В качестве ключа вы можете использовать MOSFET STP4NK50Z компании STMicroelectronics, поставляемый в корпусе TO-220, но если хотите сэкономить место на плате, можете взять транзистор в корпусе Dpak, поскольку рассеваемая на нем мощность невелика. Ток через транзистор Q1 прерывается каждый раз, когда в течение периода 50/60 Гц выпрямительные диоды оказываются прямосмещенными. Следствием прерывания тока становится «звон» напряжения сток-исток ограничивающего транзистора. Для его подавления и обеспечения соответствия уровня излучаемых электромагнитных помех требованиям класса B стандарта EN 55022 (как по пиковому уровню, так и по среднеквадратичному значению), используется цепь из дросселей L1 и L2 индуктивностью 1 мГн, рассчитанных на рабочий ток 0.2 А. Конденсатор С1 емкостью 220 нФ с рабочим напряжением 440 В переменного тока используется как простейший демпфирующий элемент для диодов выпрямительного моста D1.

(Прим. переводчика: резистор R1 – это и элемент фильтра и ограничитель пускового тока, его применение обязательно.)

EDN

Перевод: В.Рентюк по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Use a TL431 Shunt Regulator to Limit High AC Input Voltage

76 предложений от 36 поставщиков
Источник опорного напряжения, регулируемый, REF43xx, 2.495В до 36В опорное, 2%, ±34млн-1/°C, SOIC-8
AliExpress
Весь мир
10-50 шт./лот TL431A новая и оригинальная искусственная кожа
0.06 ₽
ЗУМ-СМД
Россия
TL431 ACPL
Wing Shing
0.35 ₽
TL431
Hottech
от 1.44 ₽
Utmel
Весь мир
TL431MFDT
Nexperia
от 2.22 ₽
Электронные компоненты. Бесплатная доставка по России
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения (только последние 20 сообщений):Полный вариант обсуждения »
  • НОВОРОСЬЕВИЧ Ваша идея не достаточно безумна для этого...
  • и вы не поняли, что это - те же я... только вид сбоку - выставите действующее напряжение, а амплитуда самих импульсов будет выше:)
  • Не будет ... смотря когда открывать симистор ... :mad: Вы мыслите о первом варианте ... я же о втором ...
  • По второму варианту напряжение на выходе будет меньше половины входного;)
  • Я тоже не в столице живу, с Урала мы :), но это не мешает подойти к делу по другому. На днях, через заказ на Aliexpress, получил высоковольтные 20шт. IRFPF50 900V 6,7А 190W по 47р. за шт. Зачем кормить барыг из чип-дип, пусть вначале адаптируются к реалиям в ценах. По поводу симмисторов в схеме, это тоже приемлемое решение, только ставить до моста и перекинуть С1 на точку соединения L1, L2 .... А резанный синус электролит после мостика выгладит, и амплитуду усреднит.
  • только ёмкость не забудь увеличить раз в десять
  • Скажу честно ... опасаюсь невозможности работы симистора на емкостную нагрузку ... особенно в первые секунды пока ёмкость зарядилась а ключи , к примеру , ещё не открылись и не создали нагрузку ... хоть какую -то временную нагрузку подключай ... А ваш вопрос я предполагал ... где - то на просторах этого форума уже анонсировалась , кажется , статья о управлении симистором , которое создаёт форму напряжения как на рисунке ... как раз от потерь ... Мне показалось что анасированная сдесь схема ... тоже вырезает действующее значение полупериода , вследствие закрытия полевика по достижению определённого стабилитроном порога ... :confused: ... как я понимаю , TL431 срабатывает скачком при определённом уровне напряжения , заданном делителем ... шунтирует стабилитрон ... что означает отсутствие какого либо напряжения на затворе ... и , как следствие , его закрытие до понижения напряжения ниже заданного ... Так чем тогда они отличаются ? ... Вопрос в другом ... а нельзя ли подавать пониженное таким образом напряжение через диодный мост , зарядив конденсатор ... на вход положим КРЕНки ... минуя высокочастотное трансформаторное преобразование ... и упростив до безобразия схемотехнику блоков питания ... :confused::eek::D
  • А как быть гальванической развязки? Хотя есть микросхемы источников' работающих по этому принципу
  • Как там у одного из наших коллег " Граждане не стоит облизывать голые провода ... они от этого РЖАВЕЮТ ... :D Кто сказал что это повсеместное засилье идеей ... те цепи к которым затруднён доступ ... ну к примеру тот же монитор ... или цепи с последующим преобразованием и развязкой ... типа строчной развёртки ... И вообще ... когда я вижу входной сетевой фильтр блока питания АТХ ... ПРОПУСКАЮЩИЙ НА КОРПУС СИСТЕМНИКА В КОНЕЧНОМ ИТОГЕ СЕТЕВОЕ НАПРЯЖЕНИЕ , КОТОРЫЙ НИКТО НЕ ЗАЗЕМЛЯЕТ ... КАК ПОКАЗАЛИ НАШИ МНОЖЕСТВЕННЫЕ ПОСТЫ ... ЦЕЛАЯ КОМПЬЮТЕРНАЯ ИНДУСТРИЯ ОТДАЛА ЭТУ ПРОБЛЕММУ НА ОТКУП САМИХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ... :eek: ... ЧЁРНЫЙ ЮМОР ... :o А вот про микросхемы источников ... если можно ... по подробнее ... :confused:
  • По поводу симмистора, в свое время не мог их найти, дефицитные были. Делал управление небольшим специализированым двигателем (управление узлом подмотки магнитофонной ленты в 3-х моторном магнитофоне - катушечнике, на основе МАГ 59), использовал тиристор КУ202Н, включенный в диагональ диодного мостика типа КЦ402, а через другую диагональ этого же моста последовательно с ним, цеплял двигатель работающий на переменном токе сети 220V. Двигатель с фазосдвигающей ёмкостью (не помню уже сколько мкф), не смотря на индуктивность обмоток и ёмкость в их цепи, всё работало без проблем и тиристор не "залипал"... Работать то может и будет, но только как то это всё экстрим, заряжать резанными огрызками синусоиды с крутыми фронтами, конденсатору может это "не понравиться", вспомните вздутые электролиты на материнках. И как то подавать на вход КРЕНки напряжение из сети, хоть после моста и ёмкости не очень уважительно, а вдруг скакнёт напруга. Например после ложного срабатывания ограничивающего ключа (неважно симистор или полевик), от импульсной помехи сети и КРЕНку, да и кондёр сильно "взбодрит":eek:
  • [COLOR=Red]Интересно ... а что ... после DC-DC преобразователя у трапеции или в идеале меандра ... не крутые фронты ... тот же БП АТХ что вы и упомянули ... вздутые электролиты на материнках ... как по мне ... следствие непомерного потребления тока процем при разгонах и температура ... тупо людям лень лишний вентилятор кинуть ...[/COLOR] [COLOR=Blue]А вдруг ... перечислять аллегории долго ... :) Поставьте мощный стабилитрон для кратковременных всплесков сети ... или замыкатель на землю на основе той же симисторной схемы ... приводящий при перенапряжении к перегоранию предохранителя ... это всеобщие доработки блоков питания ... причём тут данная схема ? ...[/COLOR]
  • не ну в нормальных схемах электролиты паралелятся керамикой все предложенные варианты либо будут греть схему ( стабилитрон ) либо не включаться самостоятельно при снижении напряжения
  • [/COLOR]Стабилитрон выбираем чуть выше чем выставляем напряжение ... он обесточен и не греется ... работает только при всплесках ... ... а им и не надо включаться если нет превышения ...
  • [/COLOR]Стабилитрон выбираем чуть выше чем выставляем напряжение ... он обесточен и не греется ... работает только при всплесках ... И превышение на стабилитроне и понижение ... весь диапазон перекрывает входное кренки ... .
  • чтобы стабилитрон что-то резал нужно сопротивление в цепь включать (можно - реактивное) ;) что за кренка на 440 вольт:eek: а если вы про кренку сабжа - то достаточно взглянуть на номиналы резисторов чтобы понять - что можно от этой кренки запитать - только затвор полевика:)
  • Подобная статья ... [url]http://cxema.my1.ru/publ/istochniki_pitanija/bloki_pitanija_bestransformatornye/bestransformatornyj_blok_pitanija_povyshennoj_moshhnosti/106-1-0-6058[/url]
  • В советское время были попытки сделать нечто похожее на тиристорах кончилось тем что схема плохо реагировала на втыкание и выдёргивание вилки из розетки - пролетали импульсы от которых всё горело. Так что нужно проверять
  • Им простительно ... рассвет электроники ... всё наживо в жизнь ... :( Хотя позтавить СН-1 НА 580 в параллельно тиристору никто не мешал ... не знаю привязку к " 0 " знали тогда ещё или нет ... :)
  • Только не надо тапки смешить:D - знали всё что сейчас забыли тогда много всяких предположений было остановились вроде на том что по управлению импульс проскакивает даже предлагался простецкий выход (который никому не понравился) - сначала вилку втыкать - потом выключатель включать и наоборот при выключении:)- и всё - эффект пропадал!
  • К сожалению нет там ни трапеций ни меандров, это только хорошо и красиво на бумаге объясняющей принцип действия схемы, а реально совсем другие "кривулины" и разными выбросами (глитчами). А спектр этих кривулин на разных устройствах то же отличается, а даже если бы и меандр был то у него помимо основной частоты куча более высокочастотных гармоник и весь этот разноцвет (спектр) нужно задавить, а это не так просто, многое зависит от качественной трассировки. По поводу вздутых электролитических конденсаторов уже много, чего в интернете написано, дуются они от большого тока проходящего по ним (переменная состовляющая - пульсаций). Еще причина в низком качестве конденсаторов, технология для удешевления, материалы, в часности инизкое качество очистки воды, как составляющей электролита. В связи с чем, реакция с алюминием обкладок и лавинообразный процесс деградации компонента с нагревом, вздутием, разрывом просечки вытеканием электролита на плату. И производители осведомлены, но ничего особо не меняется (пардон - меняется, на материнки стали ставить твердотельные конденсаторы). Но общая политика снижения стоимости и попутно качества остается, это и понятно долговечные изделия не выгодны, заводы должны работать выпуская новое, за бугром маховик эл. индустриии раскручен, а покупатели потреблять. Прошу прощение за офтоп, что то меня понесло:D
Полный вариант обсуждения »