Автозвук: схема управління зарядом конденсатора

Схема призначена для захисту від стрибка струму заряду при підключенні незарядженого конденсатора в бортову мережу. Хто не пробував підключати незаряджений фарадник в мережу без обмежувального резистора - краще не треба ... Як мінімум, обгорять контакти.

При підключенні розрядженої ємності в мережу ємність С1 розряджена, Т1 (n-МОП ключ з низьким опором каналу) закритий. Ємність С2 (той самий фарадник) заряджається через низькоомний R5. Т2 відкривається практично миттєво, шунтуючи на землю C1 і затвор Т1. Коли потенціал негативного клеми С2 опуститься нижче 1В (зарядка до Uакб - 1В), Т2 закривається, С1 плавно заряджається до приблизно 9/10 Uакб, відкриваючи T1. Постійна часу R2C1 достатньо велика, так що стрибок струму Т1 (дозарядка С2 на +1В до Uaкб) не перевищує допустимого для Т1.

В подальшому негативна клема С2 постійно замкнена на землю через Т1, НЕЗАВИСИМО ВІД НАПРЯМКУ СТРУМУ Т1 (як в прямому - від стоку до витоку, так і в зворотному напрямку). Нічого страшного в "перевертанні" ВІДКРИТОГО МДП транзистора немає. При виборі достатньо добре провідного транзистора весь зворотний струм потече через канал, а вбудований зворотний діод не відкриється, так як падіння напруги на каналі в рази менше необхідних для відкриття 0.5-0.8 В. До речі, є цілий клас МДП приладів (т.н. FETKY), призначених саме для роботи в зворотному напрямку (синхронні випрямлячі), у них вбудований діод зашунтований додатковим силовим діодом Шотткі.

Розрахунок: для транзистора IRF1010 (Rds=0.012 Ом) падіння напруги 0.5 Ом буде досягнуто тільки при струмі каналу 40А (P=20Вт). Для чотирьох таких транзисторів в паралелі і тому ж струмі розряду 40А - на кожному транзисторі буде розсіюватися 0.012*(40/4)^2 = 1.2 Вт, тобто радіатори їм не знадобляться (тим більше що 1.2Вт буде розсіюватися тільки при перепадах струму споживання, але не постійно).

При щільному монтажі (у Вас багато місця для зайвого радіатора?) - доцільно паралелити малогабаритні (корпус TO251, DIP4) транзистори, взагалі не передбачаючи радіатори, виходячи із співвідношення струм(потужність) споживання підсилювача - Rds - гранична розсіювана потужність. Оскільки Pds max зазвичай дорівнює 1Вт (800 мВт для DIP4), кількість n транзисторів (c Rds кожного) для підсилювача з вихідною потужністю Pвих повинно бути не менше n > 1/6 * Pвих * sqrt(Rds) при 12В живлення (розмірності в формулі я опустив). Фактично, з урахуванням короткочасності імпульсів струму, n можна сміливо зменшити вдвічі порівняно з цією формулою.

Резистор заряду R5 підбирається з компромісу теплової потужності і часу заряду. При вказаних 22 Ома - час заряду близько 1 хвилини при розсіюваній потужності 7 Вт. Можна замість R5 підключити 12В лампочку, скажімо, від поворотника. Резистори R1, R3 - перестрахувальні (розряджають ємності при відключенні з мережі).

Для індикації включення підключаємо додатковий інвертор (зменшуючи R2). Увага! Схема працездатна при використанні npn транзисторів T2, T3 з h21е > 200 (КТ3102). В залежності від яскравості світіння світлодіода, R1 обираємо в діапазоні 200 Ом - 1кОм.

А ось варіант схеми, в якому ключ затвора управляється сигналом REMOTE (транзисторне І). При непідключеному або вимкненому REMOTE ключовий транзистор гарантовано закритий. Світлодіоди D3-D4 індиціюють зарядку С1, D5-D6 - відкрите стан ключа.

Точна індикація порогу напруги мережі простіше всього забезпечується ІС TL431 (КР142ЕН19) в типовому режимі компаратора напруги (з відповідним дільником у вхідній ланцюзі та токообмежуючим R в ланцюзі катода).

Втрати схеми в багатьох випадках залежать від монтажу. Необхідно забезпечити мінімальне опір (і відповідні товщини проводів) в силовій ланцюзі (клема+ / С2 / T1/ клема-). В аматорській практиці, думаю, робити зовнішні клеми недоцільно - краще відразу припаяти короткі дроти AWG8, якими схема прив'язується до клемника підсилювача.

Джерело