Продолжаю разговор о резисторах (предыдущая статья здесь). Сегодня об ещё одной функции резисторов - защитной.
Защитный резистор - это обычный линейный резистор, который используется для защиты, например, полупроводникового прибора. Это может быть, например, диод в выпрямителе. Пример:
Итак, давайте сначала представим, что защитного резистора R1 в схеме нет. Что происходит в этом случае?
Если вы не новичок в мире электричества, то вы знаете, что при включении питания конденсатор полностью разряжен, и его сопротивление для переменного (импульсного) тока равно нулю. А при включении как раз и происходит тот самый импульс. Получается, что вместо конденсатора у нас короткое замыкание, и весь ток, который в принципе может выдать источник питания, “обрушивается на диод”. Разумеется вероятность выхода из строя диода в таком случае будет весьма высокой, особенно в высоковольтных источниках питания (200…300В).
Предохранитель в этом случае не поставишь, потому что он будет постоянно сгорать. Да и неизвестно ещё, что раньше сгорит - диод или предохранитель.
Такие высоковольтные источники питания раньше часто применялись в ламповых приборах. Сейчас это не так актуально, но всё же любой электронщик должен об этом знать, поскольку и в низковольтных источниках питания принципы работы не меняются, меняется только напряжение и вероятность пробоя диода.
Допустим, что выпрямитель рассчитан на мощность 100 Вт при выпрямленном напряжении 300 В. Это значит, что номинальный ток в установившемся режиме будет 0,3 А (I = P / U = 100 / 300 = 0,33). Диод выбирают в соответствии с этими расчётами и с необходимым запасом. Допустим, что выбранный диод допускает приложенное обратное напряжение 400 В и кратковременный импульс тока 10 А, имея при этом собственное внутреннее сопротивление около 5 Ом. В установившемся режиме такой диод спокойно выдерживает и напряжение, и ток.
Однако в момент включения, как мы знаем, сопротивление конденсатора нулевое, а его зарядка до напряжения питания при большой ёмкости может достигать нескольких секунд. Это означает, что при включении всё напряжение выпрямителя оказывается на диоде, сопротивление которого мы приняли равным 5 Ом. И тогда:
Iкз = Uвыпр / Rдиода = 300 / 5 = 60 А
При таком токе диод, конечно, будет выведен из строя. В этом случае надо выбирать другой диод (а диоды на такие токи стоят очень дорого), либо (что намного дешевле) включить между диодом и первым конденсатором фильтра защитный резистор (см. рис. выше). Этот резистор будет ограничивать пусковой ток и не даст диоду сгореть почём зря. Рассчитать защитный резистор можно так:
Rз = Uвыпр / Iмакс = 300 / 10 = 30 Ом
Здесь Iмакс - это предельный импульсный ток диода.
Есть, конечно, у такого способа и недостаток - на резисторе будет падать напряжение (в нашем случае около 9 В при номинальном токе 0,3 А). Однако с учётом того, что напряжение равно 300 В, это не так много. К тому же можно увеличить входное напряжение, например, до 310 В, чтобы компенсировать это падение. Ну и к тому же такие простые выпрямители обычно питают устройства, которые не требовательны к стабильности напряжения.
Теперь ещё немного о мощности рассеивания резистора (как её расчитать - см. здесь). В момент включения:
P = I * I * R = 10 * 10 * 30 = 3000 Вт
И где мы возьмём резистор с такой мощностью? А и не надо. Дело в том, что такая мощность рассеивается на резисторе только в момент включения, и он её спокойно выдерживает. А затем мощность быстро падает. Так что рассчитывать мощность рассеивания резистора надо для установившегося режима:
Р = 0,3 *0,3 * 30 = 2,7 Вт
Для верности можно взять резистор на 5 Вт. В крупногабаритных устройствах большой резистор легко поместится - там обычно всегда много свободного места.
На этом всё. Подписывайтесь на канал, чтобы ничего не пропустить…