Soft Start с электронной нагрузкой и защитой от перекоса питания

[Perepel]

Здравствовать всем!

Усилитель питается двуполярным напряжением +/-24В от двух одинаковых импульсных БП на 4А.
При включении БП уходят в защиту поскольку нагружены на 40 000мкФ каждый.
Для них это КЗ по сути. Через +/- секунду БП включаются снова.
Т.е. включаются не одновременно и это уже аварийный режим для усилителя.
Срабатывает токовая защита, срабатывает защита от постоянки на выходе.
С бубном и плясками удаётся включить и дальше все работает штатно.
Надоело!

Нужен Мягкий старт и защита отключающая питание второго плеча при исчезновении питания первого.
Это программа минимум.
Вот что придумал:
(Подсмотрел, посчитал, творчески переосмыслил)



С1, С2 конденсаторы фильтра.
Понимаю, что в моём случае столько не нужно, но они уже на платах усилителей распаяны.
Удалять не буду. Да и схема не мне одному пригодится.

План такой:
Резисторами R11, R21 устанавливаю такое напряжение на затворах,
чтобы ток через каждый транзистор Q1, Q2 ограничивался и стабилизировался на силе в 1Ампер.
После подачи питания, С1, С2 заряжаются постоянным током примерно за 1секунду.
Стабилитроном(стабилитронами) VZ3 выбирается напряжение при котором включится оптрон, зашунтирует R3,
транзисторы откроются полностью, С1, С2 дозарядятся до 24В. Можно подключать акустику.

Такой вот Soft start CC-CV.

Если питание подано только в одно плечо, либо только +24В, либо только -24В,
то заряжаться не будут оба конденсатора.
Если напряжение исчезнет в одном плече во время или после заряда С1,С2, также заряд прекратится в обоих плечах.


Ссылка для интерактивного взаимодействия
Та же если первая не работает

Схема выглядит лаконичной, но аналогов я не встречал.
Пришел к такому решению не сразу.
Были NTC резисторы, диоды в цепях питания, идеальные диоды, компараторы со своим питанием.

Это моя первая самостоятельная аналоговая схема - проект. В железе не собиралась.
Не могу решиться заказать транзисторы (какие?!) и собрать макет.

Уважаемые спецы! посмотрите пожалуйста, все ли законно.
Смотрю графики Safe Operating Area на доступные мосфеты. Все в притирку.

Вот вопросы накидаю:
Смогут ли мосфеты (желательно в SMD) нормально работать в таком линейном режиме?
Какие переходные процессы и проблемы с этим связанные могут проявиться?

P-MOSFET доступные в ЧиД какие выбрать?

SUD50P06-15, 60В 50A 113Вт RDS(on) 0.017 Ом[TO-252]
достаточно одного, или нужно 2 шт. параллельно чтобы разделить ток исходя из графика SOA в даташит?
AUIRFR6215, 150В 13А 110Вт RDS(on) 0.295 Ом[TO-252] 2 шт. параллельно чтобы разделить ток.
IRF9640STRLPBF 200В 11А 125Вт RDS(on) 0.5 Ом [D2PAK.] 3 шт. параллельно чтобы не грелись

N-MOSFET
50N06 60В 50A RDS(on) 0.017 Ом [TO-252]
IRFR4620 200В 24A 150Вт 0.063Ом [TO-252.]

Да, еще земля нигде не подключается к этой схеме. Тоже плюс.

[SanSound]

Вот ещё вариант питания - буфер-умножитель емкости
Может это проще будет

[waso]

https://forum.cxem.net/topic/99620-%...1%87/#comments

[владимирр]

Perepel, Почему изначально не использовать БП с
±24в предназначенный именно для таких случаев.
Они же существуют.
https://aliexpress.ru/item/100500140...499576d4ZTVMwC

[EDDiE]

https://forum.cxem.net/topic/99620-%...1%87/#comments

Вадим, что решили по предложению Евгения Двоскина (Begemot) к Вашей схеме плвного пус5а УМЗЧ?
https://forum.cxem.net/topic/99620-%...s_1104476_menu

[waso]

Ничего не решил, было собрано несколько десятков экземпляров такого СС, нареканий особо не было
Там же написано мною, стабилитроны выбираются в половину от номинального напряжения плеча, т.е. если в плече 60В питания, то стабы по 30В. Какая такая просадка может быть, чтобы вполовину просадить БП - не знаю. Тогда точно надо трансформатор мощнее.
А полевики и оптопара образуют систему с положительной обратной связью: чем ярче горит светодиод, тем сильнее открываются полевики, тем больше напряжение на банках - и см. п.1 )))

[Perepel]

SanSound,
Интересная статья. Это видимо фильтр ипульсных помех + мягкий старт минус стабилизатор.
Автор предлагает рассеивать 3,5Вт на каждом транзисторе! Это + радиатор минус несколько вольт от питающего напряжения (от тока зависит).
Было стабилизированное, станет нестабилизированное.
Если выключить и включить в неудачный момент, когда накопительные конденсаторы уже полностью разрядились на акустику,
а "базовые" только наполовину, то мягкого старта не будет, а транзисторы эээ... хапнут киловатт!
В пороговых схемах, без времязадающих конденсаторов, таких "граблей" точно нет.

---------- Сообщение добавлено 16:48 ---------- Предыдущее сообщение было 16:44 ----------

waso,
Вадим, я конечно видел вашу схему и тему сейчас повторно прочитал.

У Вас питание от обмотки трансформатора.
Вопрос о необходимости защиты от пропадания одного из плеч питания не актуализировался.
Поэтому Вы спокойно поставили токоограничительные резисторы. На них гасится основная мощность,
а транзисторы работают в лайт режиме по сравнению с тем что я предлагаю.

У меня другие исходные данные. Два отдельных блока питания живущие каждый своей жизнью.
Мне нужна такая защита, значит отключенное плечо должно управлять подключенным.
Питание должно отключаться полностью, значит неотключаемые резисторы в плечах питания я вставить не могу.
Все что нужно погасить, придется гасить МОСФЕТами.

И собственно главный вопрос: Смогут ли МОСФЕТы отработать секунду в таком жестком режиме?
С одной стороны, есть схемы электронных нагрузок на полевых транзисторах,
с другой стороны есть мнение, что современные мощные МОСФЕТы предназначены только для ключевго режима
и горят при 100мА в режиме линейном.

Если режим в предлагаемой схеме корректен по ОБР, то открывается простор для творчества!
Разрывая цепь R3, R4 я могу полностью отключать питание.
Могу вставить защиту от включения аварийного усилителя, последовательно ("монтажное или") супервайзер питания УН,
дубль защиты от постоянки с загрубленной до 10 вольт чувствительностью, управление с микроконтроллера,
просто выключатель питания наконец.

---------- Сообщение добавлено 16:53 ---------- Предыдущее сообщение было 16:48 ----------

владимирр,
У меня БП с защитой типа Over voltage protection (O.V.P.),
а надо было покупать Overload protection (O.L.P.). Это встроенный мягкий старт.
и фирменные китайские, а не китайские китайские.
Кто же знал

Вот статья.

[Alex]

с другой стороны есть мнение, что современные мощные МОСФЕТы предназначены только для ключевго режима и горят при 100мА в режиме линейном.

Может да, может нет, это надо смотреть графики SOA в их даташитах.

[waso]

Вопрос о необходимости защиты от пропадания одного из плеч питания не актуализировался.

Предположим, что у нас пропадает одно из плеч питания (обстоятельства? почему это произошло? Поврежден ли выпрямительный мост? Были ли предусмотрены предохранители?), тогда происходит отключение оптопары, т.к. напряжение стабилизации стабилитронов выбрано как половина от напряжения каждого из плеч. Чтобы полностью решить вопрос, можно выбрать напряжение стабилизации чуть больше, например, по 35В, когда каждое из плеч будет выдавать по 60В. Транзисторы закрываются, но остаются резисторы как уязвимые элементы.

значит неотключаемые резисторы в плечах питания я вставить не могу.

Не стоит забывать, что MOSFeTы не работают как контакты реле, они имеют внутренний паразитный диод - это важно. И у Вас получится тот самый случай, когда именно этот диод и подложит "свинью" - ток от заряженных конденсаторов потечет через диод обратно в ИИП. И этот ток не управляется. Поскольку причина отключения ИИП не оговаривалась, то возможны варианты...

[владимирр]

Perepel, Тот что я привел в пример стартует нормально на 40000мкф.
И на сколько помню вешал, ради проверить, 80000мкф.
Неспешный выбор привел именно к ним (ИИП).

[Perepel]

Alex,
Давайте вместе посмотрим.
Вот график SOA из даташита на SUD50P06-15, 60В 50A 113Вт RDS(on) 0.017 Ом[TO-252]


Красная линия - это мои 24Вольт.
Пересечение с пунктирной линией 100mS, 1S. Почему два значения времени?
Пересечение на уровне 5А. Но в нижнем левом углу есть надпись Single Pulse
Понимать как справедливо только применительно к одиночному импульсу?

Можете разъяснить?

---------- Сообщение добавлено 19:16 ---------- Предыдущее сообщение было 19:04 ----------

владимирр,
Спасибо! Даст бог, не последний усилитель собираю.

[Alex]

Пересечение с пунктирной линией 100mS, 1S. Почему два значения времени?

Наверное и при 100мс и при 1с ток одинаковый.

Понимать как справедливо только применительно к одиночному импульсу?

Да.

Часто есть еще график, зависимости от частоты и скважности импульсов.

[Radiovintage]

Красная линия - это мои 24Вольт.

Нужно брать половину напряжения для расчёта.

[user12]

Для стартового заряда конденсаторов есть страндартное решение, называется NTC. Есть и недостатки - если сразу после вЫключения снова включить, то NTC еще не остынут и мягкого запуска не будет. Второй недостаток - хоть NTC и подгребают под себя сопротивление при нагреве, но это не идеальный элемент и какое-то сопротивление/потери остается. Для лечения обоих недостатков достаточно поставить реле, которое включается при заряженных конденсаторах и замкнёт NTC. Для этого достаточно поставить 2 транзистора и первый подключить б-э параллельно NTC (через резистор) - когда напряжение на NTC упадет ниже 0.6В транзистор закроется, включится второй и запустит реле, которое замкнет (оба) NTC и схема защелнется до следующего выключения/включения. Вместо реле можно поставить MOSFET, но нужно правильно пробросить управление, чтобы на затворе было не более 15В.
Если не хочется ставить NTC, поставьте обычные цементные резисторы.
Что до несимметричного запуска БП и схемы защиты - вообще, можно поставить реле (или набор MOSFET), которое будет подключать выходы +/-24В к усилителю только при валидном напряжении на конденсаторах. Тогда всё экзерсисы с питанием не коснутся самого усилителя.
/IMHO

[Radiovintage]

Для стартового заряда конденсаторов есть страндартное решение

Всё ещё проще. Конденсаторы фильтра по 40.000мкФ можно без каких либо негативных последствий уменьшить раз в 50-100 . Или просто использовать нормальные ИИП с ограничением выходного тока, или вообще без стабилизации. Не говоря уж о том что непонятно зачем создавать себе проблемы используя ИИП

[владимирр]

Всё ещё проще. Конденсаторы фильтра по 40.000мкФ можно без каких либо негативных последствий уменьшить раз в 50-100 . Или просто использовать нормальные ИИП с ограничением выходного тока, или вообще без стабилизации. Не говоря уж о том что непонятно зачем создавать себе проблемы используя ИИП

Вот, тем более китайцы такого нашлепали бери и пользуй.
Нет, мы создадим проблему и будем ее героически решать.

[Perepel]

реле (или набор MOSFET), которое будет подключать выходы +/-24В к усилителю только при валидном напряжении на конденсаторах

Невыполнимо. Конденсаторы уже на платах усилителей. Монтаж плотный. Резать дорожки и тянуть провода, не по фешую.

Что касается всего остального, всё вами написанное совпадает с моими мыслями месячной давности. Отследить пропадание питания одного плеча не так то просто - конденсаторы заряжены. Нужно отслеживать направление тока.
Вот одна из моих ранних симуляшек.

Функционал тот же что и у схемы из первого поста.

---------- Сообщение добавлено 11:08 ---------- Предыдущее сообщение было 11:06 ----------

Вот, тем более китайцы такого нашлепали бери и пользуй.

Не только китайцы молодцы. Мы тоже можем! (если захочем)

[EDDiE]

Отследить пропадание питания одного плеча не так то просто - конденсаторы заряжены. Нужно отслеживать направление тока.

Прям невыполнимая задача.
Задача одного диода от вторичной обмотки.

[Perepel]

EDDiE,
Диод тоже не по феншую!
На картинке выше два идеальных диода.

[Pest]

Зачем так сильно мудрить. Можно ведь просто сделать в блоках питания медленный софт-старт (обычно это делается заменой номинала одного времязадающего конденсатора в бп), чтобы заряд происходил медленно без недопустимого броска тока. И сделать например компаратор напряжения, который разрешает усилителю работать (или разрешает включение реле защиты) при достижении минимально допустимого напряжения на обоих плечах (например, емнип, что-то такое на минималистичной схемотехнике видел в схемах D-классов у sousmanster-a). И соответственно запрещает работать при его падении хотя бы на одном плече ниже порога, при котором усилитель способен корректно работатать.