Ждущий мультивибратор быстро разряжает конденсатор источника питания

ON Semiconductor CD4538BC

Журнал РАДИОЛОЦМАН, декабрь 2018

Jordan Dimitrov

EDN

Универсальные источники питания должны работать от сетевого напряжения 90…264 В с частотой 50 или 60 Гц. При прямом выпрямлении этого напряжения на конденсаторе фильтра будет от 120 до 370 В постоянного тока. Такие напряжения представляют серьезную угрозу для персонала, занимающегося разработкой или ремонтом источников питания. Поэтому желательно, чтобы при отключении от сети конденсатор фильтра принудительно разряжался. Простейшее решение, которое первым приходит в голову – использовать реле переменного тока. Однако диапазон входных напряжений реле достаточно узок, они потребляют значительную мощность, занимают много места и, кроме того, имеют ограниченный ресурс переключений. На Рисунке 1 изображена альтернативная схема, которая может работать практически с любым конденсатором фильтра. Для разряда высоковольтного конденсатора CF в ней использованы MOSFET Q1 и резистор RD. Разряд происходит в течение одной секунды после отключения сетевого напряжения. Особенностью схемы является управление MOSFET с помощью перезапускаемого ждущего мультивибратора.

Благодаря свойству перезапуска микросхемы ждущего мультивибратора CD4538, цепь разряда Q1, RD остается закрытой все время, пока на входе присутствует напряжение сети. При выключении сетевого напряжения эта цепь быстро разряжает высоковольтный конденсатор фильтра CF.
Рисунок 1. Благодаря свойству перезапуска микросхемы ждущего мультивибратора CD4538, цепь
разряда Q1, RD остается закрытой все время, пока на входе присутствует напряжение сети.
При выключении сетевого напряжения эта цепь быстро разряжает высоковольтный
конденсатор фильтра CF.

При наличии напряжения сети оптоизолятор IC1 и связанные с ним пассивные компоненты формируют симметричные прямоугольные импульсы, которые поступают на вход A микросхемы мультивибратора IC2. Каждый импульс запускает схему, заставляя уровень напряжения на выходе Q опуститься вниз. Мультивибратор генерирует 100-миллесекундный отрицательный импульс, после которого напряжение на выходе Q вновь должно стать высоким. Однако этого не происходит, поскольку каждый новый импульс запуска приходит до того, как заканчивается очередной импульс мультивибратора. Поэтому уровень Q никогда не поднимается, MOSFET не открывается, и выпрямитель работает как обычно. При выключении сетевого напряжения выход Q остается в низком состоянии в течение 100 мс после последнего импульса запуска, а затем его уровень становится высоким. MOSFET включается и быстро разряжает выходной конденсатор до безопасного уровня.

Схема прошла проверку при крайних значениях входных напряжений: 90 В и 264 В переменного тока. При сравнительно небольшой емкости конденсатора 100 мкФ пиковые уровни разрядного тока находились в пределах от 0.06 А до 0.18 А. Максимальный пиковый ток выбранного для этой схемы MOSFET составляет 8 А, что позволяет ему работать с конденсаторами намного большей емкости. Если такого тока все-таки недостаточно, можно воспользоваться более сильноточным MOSFET. Чтобы установить желаемое время разряда tD, достаточно изменить только сопротивление RD. Рассчитать время разряда с достаточно хорошей точностью можно по формуле tD = 3×RD×CF. Это дает гарантию, что выходное напряжение упадет до 95% от первоначального уровня, что намного ниже безопасного предела при любом входном напряжении.

Материалы по теме

  1. Datasheet ON Semiconductor CD4538BC
  2. Datasheet Vishay 4N35
  3. Datasheet Vishay IRF820
  4. Datasheet Central Semiconductor 1N5924

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Retriggerable monostable multivibrator quickly discharges power-supply capacitor

JLCPCP: 2USD 2Layer 5PCBs, 5USD 4Layer 5PCBs

Купить CD4538BC на РадиоЛоцман.Цены
Ждущий мультивибратор Dual Prec Monostable
Океан Электроники
Россия
CD4538BC_02
Fairchild
по запросу
LifeElectronics
Россия
CD4538BC
Fairchild
по запросу
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя