Источники питания с повышенным напряжением
В последнее время среди моделистов ведется немало споров по поводу целесообразности и безопасности эксплуатации бортовых устройств (приемника и рулевых машинок) от источников питания с повышенным напряжением.
Думаю, будет не лишним продолжить разговор об отказах RC-аппаратуры, возникающих и по этой причине.
Вы решили установить в качестве бортового источника батарею не из четырех, а из пяти-шести стандартных никель-кадмиевых (металлогидридных) элементов, или из двух "липошек", т.е. хотите подать в бортовую сесть не положенные 4,8 вольта, а 6-7 вольт.
К каким последствиям это может привести? Давайте разделим возможные негативные последствия на две группы, и проанализируем их в отдельности.
К первой группе отнесем так называемые "фатальные" отказы - электрический выход из строя любого элемента схемы, приводящий к необратимым изменениям его параметров ("перегорание" элемента).
Ко второй группе отнесем "функциональные" отказы - временную неработоспособность бортового устройства, которая самоустраняется при обратном переходе на питание от штатного источника питания.
Сразу оговорюсь: я не буду рассматривать конкретные схемы, случаи отказов и варианты источников питания. Их многообразие не позволит сделать это в короткой заметке. Поэтому ограничусь рассмотрением только наиболее вероятных причин, которые могут привести к отказу аппаратуры, или ее выходу из строя.
Прошу учесть, что все мои дальнейшие выводы сделаны на основании не столько многолетнего опыта конструирования, изготовления и эксплуатации разнообразной радиоэлектронной техники (хотя такой опыт есть, и не малый!), сколько на внимательном изучении справочно-технологических параметров применяемых электронных компонентов. Тем не менее, принятие окончательного решения "повышать - не повышать" напряжение бортового питания, я оставляю на ваше усмотрение и под вашу ответственность.
Итак, фатальные отказы.
В абсолютном большинстве случаев можно предотвратить любой фатальный электрический отказ аппаратуры. Для этого просто нужно понимать, что, и в какой ситуации может выйти из строя внутри маленького "черного" ящика, будь то приемник, или рулевая машинка.
Любое радиоэлектронное устройство состоит из множества отдельных элементов - полупроводниковых диодов, транзисторов и микросхем, а также конденсаторов, резисторов и индуктивностей.
Каждый из этих элементов обязательно характеризуется двумя-тремя параметрами - рабочим напряжением, максимальным током и/или рассеиваемой мощностью. Остальные электрические параметры нас сейчас не интересуют.
Полупроводники. Большинство полупроводниковых деталей, применяемых в RC-конструкциях, можно считать элементами со стандартизированными параметрами. Это значит, что никаких особых требований к их параметрам не предъявляется. Максимальное рабочее напряжение транзисторов и диодов, как правило, не менее 15-20 вольт, что существенно больше, чем 5-7 вольт, которые вы хотите на них подать. Следовательно, пробоя "по напряжению" можно не опасаться. То же самое касается и микросхем - в RC-аппаратуре обычно применяются МС стандартных серий, которые изначально рассчитаны для работы в диапазоне питающих напряжений до 15-30 вольт, но уж никак не меньше, чем 10-12 вольт. Так что и здесь все в порядке. Даже специализированные МС, которые чаще всего устанавливаются в рулевые машинки, изготавливаются по стандартным технологиям, и как правило, безболезненно переносят увеличение напряжения питания в полтора-два раза.
Если же в конструкции применяется специальная МС, рассчитанная на работу от низкого напряжения (допустим - микроконтроллер, большинство из которых работает от 3,3 вольт), то в схеме обязательно будет встроенный интегральный стабилизатор напряжения, который обеспечит нормальную работу такой МС. Сам же интегральный стабилизатор тоже способен работать в очень широком диапазоне питающих напряжений (обычно до 27-30 вольт).
Применяемые в микроэлектронике резисторы обычно рассчитаны на рабочие напряжения не менее 50-150 вольт, и очевидно, также не подвержены пробою "по напряжению".
Индуктивности, даже предназначенные для SMD монтажа, не подвержены пробою при напряжениях до 80-150 вольт.
Конденсаторы, применяемые RC-устройствах бывают, условно говоря, двух видов: обычные униполярные, и электролитические полярные. Обычные униполярные конденсаторы рассчитаны на работу при напряжениях не менее 100 вольт. Даже миниатюрные многослойные SMD-конденсаторы, предназначенные для печатного монтажа имеют минимальный предел рабочего напряжения не ниже 30-40 вольт, следовательно, тоже не могут выйти из строя по причине повышения напряжения питания до 5-7 вольт.
Несколько сложнее обстоят дела с электролитическими емкостями.
Во первых, они полярные. Поэтому на их корпусе обязательно маркируется один из выводов - или "+" или "-". И подключаться такие конденсаторы должны с учетом этой маркировки. Кроме того, все электролиты рассчитаны на строго определенное напряжение питания, также указываемое на корпусе. Стандартный ряд питающих напряжений такой: 6,3 вольт, 10 вольт, 16 вольт, 25 вольт и т.д. Естественно, что самые миниатюрные емкости рассчитаны на работу при минимальных напряжениях. Еще меньшие рабочие напряжения могут быть у SMD танталовых электролитов - такие выпускаются и для рабочих напряжений всего 4 вольта. Естественно, что почти двукратное превышение рабочего напряжение почти наверняка приведет к пробою "по напряжению" и выведет такую деталь из строя.
Следовательно, прямому выходу из строя по причине повышения напряжения питания с 4,8 до 6-7 вольт теоретически могут быть подвержены только электролитические конденсаторы. Для всех остальных элементов схемы такое повышение напряжения питания, при прочих нормальных условиях эксплуатации, можно считать допустимым, и не приводящим к фатальным отказам.
Вы заметили, что я и здесь оговорился - "при прочих нормальных условиях"? Вот о них я расскажу в продолжении.
Школа дядьки Глайдера
И.В. Карпунин (aka Glider)
Обсудить на форуме
|
