Безопасный разрядник конденсаторов своими руками

Перевёл alexlevchenko для mozgochiny.ru

Доброго времени суток. При поиске неисправностей и ремонте электронного оборудования всегда первым делом нужно разряжать имеющиеся в схема конденсаторы. В противном случае нерадивый ремонтник рискует получить заряд бодрости…

В прошлом ламповые приёмники и усилители можно было найти в каждом доме. В своей конструкции они использовали конденсаторы большой ёмкости, что продолжали удерживать опасный уровень заряда длительное время даже после того, как они отключались от сети. После этого наступила эра телевизоров с электронно-лучевыми трубками. Благодаря техническому прогрессу сейчас телевизоры оснащаются плоскими LED экранами и может сложиться впечатление, что все современные приборы переходят на низковольтные цифровые схемы, но в чем же тогда проблема?

На самом деле ответ лежит на поверхности. Низковольтные приборы питаются от относительно безопасных линейных источников питания (далее – ЛИП). Они эффективные, легкие, но именно в них кроется главная опасность. Иными словами «волк в овечьей шкуре».

ЛИП выпрямляет сетевое напряжение, обеспечивая постоянное напряжение около 330 В (для сетевого напряжения 230 В и 170 В для сетевого напряжения 120 В), после чего его можно использовать для питание того либо иного участка/компонента схемы. Получается картина маслом. Маленькие, аккуратненькие черные ящички, через которые подключаются ноутбуки, мониторы и другие приборы, в действительности имеют нехилые величины напряжений, что могут оказаться смертельно опасными.

Фильтрующие конденсаторы в источнике питания заряжаются высоким постоянным напряжением и сохраняют заряд в течение длительного периода времени после того, как штекер извлекается из розетки. Именно по этой причине на корпусах клеят наклейки с предупреждениями о мерах безопасности: «Не открывать коробку».

Приведенная в статье схема работает с потенциально опасным напряжением. Не пытайтесь собрать её в железе если до конца не понимаете принцип её работы и/или у вас нет опыта работы с высоким напряжением. В любом случае, все действия вы выполняете на свой страх и риск.

Шаг 1: Принцип работы разгрузочной цепи

На просторах интернета можно встретить довольно много статей/видеороликов, в которых люди разряжают конденсаторы, просто на просто закорачивая их клеммы, используя для этой цели отвертку. В простонародье есть поговорка «Важен ни метод, ни способ, важен результат», так в нашем случае важен не только результат, но и то, каким образом он получен. Я это собственно к чему, – этот способ работает. Он полностью разряжает конденсатор. А вот правильно это или нет…? Конечно же НЕТ. Такой способ разрядки может повредить конденсатор, повредить отвертку и нанести непоправимый вред вашему здоровью.

Для того, чтобы разрядка выполнялась в правильном русле, необходимо отводить накопленный заряд постепенно. В принципе нам не нужно ждать, пока разрядка будет полной, достаточно подождать определенный отрезок времени, чтобы величина напряжения стала достаточно низкой. А как долго ждать, мы сейчас разберемся.

Относительно безопасным остаточным уровнем заряда считается 5% от исходного. Для того, чтобы уровень заряда опустился до желаемой отметки, необходимо, чтобы прошло время равное 3RC (С – ёмкость кондера; R – величина сопротивления резистора). Обратите внимание на «относительно безопасный» остаточный заряд в 5%, он может быть разным. Например для 10 кВ, 5% — 500 В. Для напряжения 500В, 5% — 25В.

К большому сожалению, мы не можем просто подключить резистор (именно через резистор будет происходить разрядка) к конденсатору и подождать. Почему? Сидеть с секундомером и контролировать время не очень удобно, не так ли?

Было бы намного удобнее иметь визуальную подсказку, которая известит нас о том, что процесс разряда «окончен» и напряжение упало до безопасного уровня.

В интернете можно найти небольшую, простую схему для разряда конденсаторов с внешней индикацией. Постараемся разобраться с принципом её работы, внесём изменения, увеличив количество диодов и соберём готовую поделку.

Воспользоваться цепочкой из трех стандартных диодов 1N4007 включенных последовательно (D1, D2, D3) для установки корректной точки фиксации, где мы сможем подключить светодиод с его токоограничивающим резистором. 3 последовательно включенных диода обеспечат напряжение около 1,6В, что хватить для включения светодиода. Светодиод будет светится, пока напряжение на аноде D3 не упадет ниже комбинированного прямого напряжения цепочки.

Будем использовать красный светодиод с низким током (Kingbright WP710A10LID), который имеет обычное 1,7В прямое напряжение и включается уже при прямом токе 0,5 мА, что позволяет нам использовать всего 3 диода. В соответствии с малым током, протекающим через светодиод, значение токоограничивающего резистора будет относительно высоким 2700 Ом 1/4 Вт.

Конденсаторный разрядный резистор представляет собой резистор мощностью 3 Вт и сопротивлением 2200 Ом, который рассчитан на максимальное входное напряжение 400 В. Этого достаточно для работы со стандартными блоками питания. Обратите внимание, что если вы посмотрите на даташит для диода 1N4007, вы увидите номинальное прямое напряжение 1 В, поэтому можно подумать, что двух диодов будет достаточно, чтобы включить светодиод. Не совсем так, поскольку прямое напряжение 1 В для 1N4007 рассчитано на прямой ток 1 A, значение, которого мы никогда не достигнем (надеюсь), поскольку это означало бы, что мы подали напряжение 2200 V на вход схемы. Прямой ток в нашем рабочем диапазоне составляет порядка 500-600 мВ, поэтому нам нужны три диода.

Всегда учитывайте условия, для которых указаны параметры в даташите. Используются ли они в вашей схеме? Может быть не стоит останавливаться на первой странице и следует продолжить просмотр характерных кривых!

Шаг 2: Правильная схема разгрузки

Приведенная выше схема полезна для иллюстрации принципа работы, но её не следует повторять и использовать на практике, потому что она довольна опасна. Опасность кроется в способе подключения конденсатора (вернее в правильной полярности) (клемма Vcc должна быть положительной относительно клеммы GND), иначе ток не будет протекать через диодную цепочку D1-D2-D3! Поэтому, если вы случайно подключите конденсатор неправильно, ток не будет протекать и полное входное напряжение поступит на выводы LED1, как обратное напряжение. Если приложенное обратное напряжение выше нескольких вольт, LED1 сгорит и останется выключенным. Это может заставить вас поверить, что конденсатор не заряжен, хотя он по-прежнему …

Чтобы сделать схему безопасной, нужно обеспечить симметричный путь для тока при разряде конденсатора, когда Vcc-GND отрицательное. Это можно легко сделать, добавив D4-D5-D6 и LED2, как показано на схеме. Когда Vcc — GND положительное, ток будет протекать только через D1-D2-D3 и LED1. Когда Vcc-GND отрицательное, ток будет протекать только через D4-D5-D6 и LED2. Таким образом, независимо от применяемой полярности, мы всегда будем знать, заряжен ли конденсатор и когда напряжение упадёт до безопасного уровня.

Шаг 3: Корпус

Теперь, когда мы разобрались, как работает схема, пришло время подумать об корпусе. Все это можно было бы скомпоновать либо в виде пробника, либо в виде небольшой коробки, которую удобно держать на рабочем месте и подключаться к конденсатору с помощью щупов.

Изготовим маленькую круглую коробку из двух половинок с пластикой болванки. Посадка получилась очень плотная, поэтому винты не понадобились.

Отверстие в верхней части корпуса должно соответствовать размеру алюминиевой «кнопке», которая будет помогать в охлаждении разрядного резистора. «Кнопка» была выточена из алюминиевого стержня, а затем с одного торца профрезерована, чтобы удерживать резистор на месте и обеспечить хорошую передачу тепла. Также есть небольшое отверстие, которое можно использовать для крепления дополнительного внешнего радиатора.

Важно выполнить хорошую подгонку между «кнопкой» и корпусом. Как вы увидите в следующем шаге, кнопка также помогает удерживать все компоненты на месте. Размеры корпуса 19 мм на 50 мм.

Шаг 4: Собираем всё вместе

Осталось произвести сборку, особое внимание следует обратить на изоляцию. С таким напряжением не шутят! Несколько моментов:

  • Обратите внимание на алюминиевую «кнопку», которая является проводником к внешней стороне коробки. «Кнопка» должна быть изолирована от цепи. Рекомендуется использовать герметик на основе кремния или эпоксидную смолу, чтобы закрепить компоненты в корпусе после того, как вы протестировали сборку.
  • Медная сетка вокруг резистора помогает надежно удерживать его на месте в пазу и увеличить теплопередачу на «кнопку».
  • Используйте специальные провода, что рассчитаны на напряжение в 600В. Не вздумайте схватить первый попавшийся провод, который рассчитан на неизвестное напряжение.

На этом всё. Успешной и главное безопасной разрядки!

(A-z Source)

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ!


About alexlevchenko

Ценю в людях честность и открытость. Люблю мастерить разные самоделки. Нравится переводить статьи, ведь кроме того, что узнаешь что-то новое - ещё и даришь другим возможность окунуться в мир самоделок.

One Reply to “Безопасный разрядник конденсаторов своими руками”

  1. И что не дает радиатор кнопку сделать в самом корпусе (слегка увеличив его размеры ? а то пробьет на неё и конец экспериментатору)

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

* Copy This Password *

* Type Or Paste Password Here *