Сетевой выключатель блока питания, управляемый с "холодной" стороны

Автор: Antares, serega.starovoitov@mail.ru
Опубликовано 11.04.2017
Создано при помощи КотоРед.

Добрый день, уважаемые коты! Задумал я как-то подсветить встроенные шкафы в своей квартире, ибо не хотелось каждый раз, собираясь утром на работу, будить жену светом в коридоре или собираться впотьмах. Казалось бы, блок питания, светодиодная лента, выключатель, пару метров провода, и всё, не надо ничего выдумывать - братья-китайцы пришлют по почте по сходной цене. Ан нет, хочется же, чтобы изюминка была, автоматика. В общем, прицепил я к каждой двери концевички, к которым подключил подсветку своих секций шкафа.

Всё бы хорошо, но чтобы такая схема работала, надо постоянно подавать питающее напряжение на ленты с концевичками, или заводить на концевички сетевое напряжение, и и уже через них включать блок питания. Первый вариант меня не устраивает от слова совсем. Постоянно круглосуточно держать блок питания под напряжением, хоть и без нагрузки, где-то в шкафу, на мой взгляд, совсем не безопасно. Да и что-то, но кушать он от сети будет, хоть и совершенно не нагружен большую часть времени. Второй вариант тоже не вариант - нужно тянуть по всему шкафу провод, тем более, заводить на него напряжение 220В. Нет, ну его... Пусть лучше сетевое напряжение будет где-то в одном месте с коробкой с блоком питания, а не по всему шкафу висит. В общем, на стыке таких мыслей и родилось это устройство. Чтобы долго и беспредметно не рассуждать о том, как оно работает, давайте взглянем на схему.

В исходном состоянии (дежурном режиме) нагрузки нет, или она настолько мала, что, при питании от батарейки GB1, не создаёт на резисторе R2 достаточное для открытия транзистора VT2 падение напряжения. Транзистор VT1 тоже закрыт, т.к. питание на блок питания и, соответственно, с блока питания не подаётся. Реле K1 обесточено.

При появлении на выходе нагрузки, падение напряжения на резисторе R2 увеличивается, и открывается транзистор VT2, который подаёт через диоды VD2, VD4 напряжение с батареи GB1 на обмотку реле K1. Конденсатор C1 облегчает пуск реле при разряженной батарейке. Реле замыкает свои контакты и подаёт питание на блок питания. На входе 12В появляется питающее напряжение. Оно через диод VD1 запитывает нагрузку. При этом, за счёт падения напряжения на диоде, открывается транзистор VT1 и запитывает обмотку реле через диод VD3 и резистор R3 от блока питания. Так как напряжение блока питания больше напряжения батареи, диод VD2 закрывается и отключает батарею от остальной схемы. Транзистор VT2 закрывается, но реле остаётся запитано от транзистора VT1.

При отключении нагрузки перестаёт течь ток через диод VD1, что закрывает транзистор VT1. Реле отключается и отключает от сети блок питания. Далее схема запитывается от батареи GB1 и находится в исходном состоянии.

Теперь поговорим немного об элементной базе. Плату я не разводил - использовал китайскую макетку 5х7см, т.к. схема довольно простая. Поэтому детали использовал выводные, но никто не запрещает развести плату и использовать SMD компоненты или поставить их на ту же макетку.

В качестве резисторов R1 , R3 и R4 я использовал какие-то безымянные аналоги МЛТ-0,25, резистор R2 - МЛТ-0,5 Резистор R5 - С5-37-5Вт - можно заменить на мощный резистор, хорошо переносящий импульсные перегрузки (например, цементные SQP). Изначально я коммутировал питание 100-ваттного импульсного блока питания напрямую, без резистора R5, но, несмотря на наличие в блоке питания пускового терморезистора, реле хватало на несколько включений, после чего его контакты заваривались, и реле не отключалось. После установки резистора R5 такие проблемы прекратились.

Конденсатор С1 - любой электролитический с ёмкостью 470-2200мкФ и допустимым напряжением больше выходного напряжения блока питания. Желательно подобрать с минимальным током утечки. Транзисторы VT1, VT2 - германиевые, структуры p-n-p, с допустимым напряжением коллектор-эмиттер больше выходного напряжения блока питания и допустимым током коллектора больше тока обмотки реле. Я использовал транзисторы МП26Б с напряжением коллектор-эмиттер 70В и током коллектора 150мА. При этом желательно использовать транзисторы с большим коэффициентом передачи тока. В принципе, можно использовать и кремниевые транзисторы, например, КТ361, КТ3107, и другие с требуемыми значениями допустимого напряжения коллектор-эмиттер и тока коллектора. Для VT2 каких-либо проблем нет, а для замены VT1 придётся вместо одного диода VD1 включать два диода последовательно, чтобы обеспечить достаточное для открывания кремниевого транзистора падение напряжения. При этом возрастут потери на этих диодах. Для уменьшения этих потерь один из диодов в цепочке можно заменить на диод Шоттки, но только один из двух, иначе транзистор VT1 не сможет открываться, и вся система будет работать рывками. В любом случае, следует подстроить напряжение на выходе блока питания так, чтобы на выходе данной схемы при подключенной нагрузке было необходимое напряжение.

Диод VD1 подбирается исходя из максимального тока нагрузки и напряжения на выходе блока питания. В моём случае потребление тока составляло около 3,3А, и я поставил 6-амперный диод, т.к. он держит такой ток, да и лежал в ящике без дела. При больших токах следует учесть, что диод будет греться и, при необходимости, обеспечить дополнительный теплоотвод.
Диоды VD2, VD4 лучше взять Шоттки или германиевые, т.к. на них будет падать меньшее напряжение, чем на кремниевых, что позволит сильнее вырабатывать ресурс батареи. Причём диоды Шоттки следует брать с меньшим запасом по напряжению - у них меньше падение напряжения.

Диоды VD3, VD5 - любые, выдерживающие ток обмотки реле и выходное напряжение блока питания.

Батарейку GB1 я использовал типа "крона" на 9В, реле К1 - с обмоткой на 9В и током контактов 12А. Номинал предохранителя FU1 подсмотрел на плате блока питания.
Разъёмы X1 - X4 - DG301-5.0. Для подключения высоковольтной стороны я использовал трёхконтактные разъёмы, у которых извлекал средний контакт. На "холодную" сторону ставил двухконтактные разъёмы.

Номинал резистора R2 выбирается таким образом, чтобы при питании от батареи GB1 и минимальной нагрузке на выходе, падение напряжения на этом резисторе составляло не менее 0,8В для германиевого транзистора VT2 и не менее 1,2В - для кремниевого. Резистор R3 подбирается таким образом, чтобы при питании схемы от блока питания, напряжение на обмотке реле К1 не превышало номинальное. Если реле при включении минимальной нагрузки срабатывает нечётко, следует уменьшить сопротивление резистора R4 или подобрать транзистор VT2 по коффициенту передачи тока. Сопротивление резистора R5 подбираем так, чтобы при максимальной нагрузке на блок питания, на нём рассеивалось не более 2Вт.

Не забываем про технику безопасности, т.к. на плате присутствует сетевое напряжение!

Все вопросы в Форум.