Soft-start на MOSFET и выключатель питания для УНЧ и других устройств

Привет, друзья!
Делал я как-то УНЧ с конденсаторами фильтра БП по 50.000 мкФ в плече. И задумал сделать плавный старт, т.к. предохранитель в 5 Ампер на входе трансформатора периодически сгорал при включении усилителя.
Протестировал разные варианты. Были разные наработки в этом направлении. Остановился на предлагаемой ниже схеме.



Сначала рассмотрим варианты исполнения силовой части, чтобы был понятен принцип. Затем перейдём к полной схеме устройства. Есть две схемы — с мостом и с двумя MOSFET-ами. Обе имеют преимущества и недостатки.

↑ 1. Схема с диодным мостом

Конденсатор С1 — фильтрующий по питанию. От величины С2 зависит время нарастания напряжения, здесь оно примерно 1 сек.
R2 — резистор для ускорения разрядки времязадающего конденсатора С2.

Замыкаем выключатель S1. Через некоторое время начинает открываться транзистор и напряжение в нагрузке плавно возрастает, бросок тока ограничивается.

Есть небольшой недостаток: на диодах моста постоянно падает некоторое напряжение (примерно 1 Вольт) и мост может разогреваться в зависимости от тока нагрузки. Однако, при мощности до 500 Ватт теплоотвод мосту не нужен.

↑ 2. Схема с двумя MOSFET-ами

В этой схеме устранён описанный выше недостаток — нет моста. Падение напряжения на открытых транзисторах чрезвычайно мало, т.к. очень низко сопротивление «Исток-Сток».
Для надёжной работы желательно подобрать транзисторы с близким напряжением отсечки. Обычно у импортных полевиков из одной партии напряжения отсечки достаточно близки, но убедиться не помешает.

↑ Как подобрать транзисторы с близким напряжением отсечки?

Рассмотрим простейшую и достаточную методику.
Соберём тестовый стенд по схеме.

G1 – источник питания 8-15V, R1 = 10-100 Ком.
Медленно крутим R1, и как появился ток, записываем полученное значение напряжения. Это и будет напряжение отсечки. Подбираем пары транзисторов с близкими параметрами.

↑ Итоговая схема мягкого старта с CMOS-таймером 555

После длительных экспериментов и пары горелых транзисторов был создан окончательный вариант.

Для управления применяется слаботочная кнопка без фиксации. Я использовал обычную тактовую кнопку. При нажатии на кнопку таймер включается и останется включенным, пока кнопка не будет нажата ещё раз.

Кстати, это свойство позволяет применять устройство в качестве проходного выключателя в больших помещениях или длинных галереях, коридорах, на лестничных маршах. Параллельно установливаем несколько кнопок, каждой из которых независимо можно включать и выключать свет. При этом устройство ещё и защищает лампы накаливания, ограничивая бросок тока.
При применении в освещении допустимы не только лампы накаливания, но и всякие энергосберегайки, светодиоды с ИБП и пр. Устройство работает с любыми лампами. Для энергосберегаек и светодиодов я ставлю времязадающий конденсатор меньше раз в десять, ведь им нет необходимости так медленно стартовать, как лампам накаливания.

При времязадающем конденсаторе (лучше керамика, плёнка, но можно и электролит) C5 = 20 мкФ напряжение нелинейно нарастает ок.1,5 сек. V1 нужен для быстрой разрядки времязадающего конденсатора и, соответственно, быстрого отключения нагрузки.

Между общим проводом и 4-м выводом (Reset по низкому уровню) таймера можно подключить оптопару, которой будет управлять какой-нибудь модуль защиты. Тогда по сигналу аварии таймер сбросится и нагрузка (например, УМЗЧ) будет обесточена.

Вместо чипа 555 можно использовать другое управляющее устройство.

↑ Применённые детали

Резисторы я использовал SMD1206, конечно можно ставить выводные 0.25 Вт. Цепочка R8-R9-R11 установлена из соображений допустимого напряжения резисторов и замеять её одним резистором подходящего сопротивления не рекомендуется.
Конденсаторы — керамика или электролиты, на рабочее напряжение 16, а лучше 25 Вольт.
Мосты выпрямительные любые, на необходимый ток и напряжение, например KBU810, KBPC306, BR310 и многие другие.
Стабилитрон на 12 Вольт, любой, например, BZX55C12.
Транзистор T1 IRF840 (8A, 500V, 0.850 Ом) достаточен при нагрузке до 100 Ватт. Если планируется большая нагрузка, то лучше поставить транзистор помощнее. Я ставил транзисторы IXFH40N30 (40 A, 300 V, 0,085 Ом). Хотя они рассчитаны на напряжение 300 В (запас маловат), за 5 лет ни один не сгорел.
Микросхема U1 – обязательно в СМОS-исполнении (не TTL): 7555, ICM7555, LMC555 и т.п.

К сожалению, чертёж ПП утрачен. Но устройство настолько простое, что желающим не составит труда развести печатку под свои детали. Желащие поделится своим чертежом с миром — сигнальте в комментах.

Схема работает у меня около 5 лет, неоднократно повторена в вариациях, и хорошо зарекомендовала себя.

Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации