Введение
В электронике, разрядный резистор, нагрузка разряда, резистор утечки, резистор для разряда конденсаторов или резистор обеспечения безопасности разряда – это резистор, подключенный параллельно выходу схемы высокого напряжения для разряда электрического заряда, накопленного в фильтрующих конденсаторах источника питания, после выключения оборудования, в целях безопасности. Он исключает возможность поражения электрическим током из-за остаточного заряда при обращении с оборудованием или его обслуживании в выключенном состоянии, когда предполагается, что оно обесточено. Разрядный резистор обычно представляет собой стандартный резистор, а не специализированный компонент.
Точные источники питания
В схемах электропитания электронного оборудования, преобразующих переменный ток (AC) из сети в постоянный ток (DC), необходимый для работы устройства, используются фильтрующие конденсаторы для сглаживания постоянного тока. После отключения устройства в этих конденсаторах может оставаться значительный электрический заряд, представляющий опасность поражения электрическим током. Например, в импульсных источниках питания мостовой выпрямитель преобразует переменный ток из сети в постоянный при 320 В (для сети 220 В) или 160 В (для сети 115 В), после чего напряжение понижается с помощью преобразователя. Они включают в себя один или несколько фильтрующих конденсаторов для сглаживания пульсирующего выходного напряжения выпрямителя. Как правило, они должны запасать достаточно энергии при таком высоком напряжении, чтобы обеспечить питание нагрузки в моменты перехода переменного тока через ноль. Кроме того, конденсаторы во многих источниках питания имеют достаточную емкость, чтобы поддерживать питание нагрузки во время кратковременных отключений переменного тока, длящихся значительную часть секунды. Этот запас заряда часто достаточен для нанесения смертельного удара. Конденсаторы в высоковольтных источниках постоянного тока, используемых в таких устройствах, как лазеры, рентгеновские аппараты, электронные вспышки, радиопередатчики, а также в старых компьютерных мониторах и телевизорах с ЭЛТ, могут иметь еще более высокие и опасные напряжения. Этот накопленный заряд может сохраняться в конденсаторах в течение длительного времени после отключения устройства. Это может представлять потенциальную смертельную опасность для пользователя или обслуживающего персонала, который может ошибочно полагать, что устройство безопасно, поскольку оно выключено или отключено от сети. Поэтому для разряда конденсатора после отключения питания через его выводы подключается резистор большого сопротивления. После отключения заряд на конденсаторе будет рассеиваться через этот "разрядный резистор", что приведет к быстрому снижению напряжения до безопасного уровня. В то время как источник питания включен, через разрядный резистор протекает небольшой ток, что приводит к незначительным потерям энергии. Сопротивление резистора выбирается таким образом, чтобы заряд на конденсаторе рассеивался достаточно быстро, но при этом резистор не потреблял слишком много энергии при включенном питании.
Высоковольтная электропитание в телевизионных приборах
Высоковольтные источники питания телевизоров и компьютерных мониторов с ЭЛТ генерируют напряжения 30–40 кВ, что представляет значительно большую опасность поражения электрическим током. Это более высокое напряжение требует использования разрядных резисторов большего номинала, чтобы избежать излишней нагрузки на цепи питания. Разрядный резистор, обычно находящийся внутри строчного трансформатора, имеет сопротивление в сотни мегаом и поэтому не может быть измерен обычным мультиметром техника. Вместо резистора внутри трансформатора для той же цели может использоваться схема управления фокусировкой и яркостью, в зависимости от конкретного применения и допуска для используемой ЭЛТ. Эти разрядные цепи служат для разрядки цепи фокусировки, но не разряжают высоковольтное питание анода. Сама ЭЛТ представляет собой конденсатор, способный накапливать значительный (и очень опасный) заряд высокого напряжения, поэтому перед началом работы с устройством всегда рекомендуется на короткое время заземлить высоковольтный вывод ЭЛТ.
Относительно конструкции
Всегда существует компромисс между скоростью разряда и количеством энергии, рассеиваемой в цепи разряда; более низкое сопротивление обеспечивает более быстрый разряд, но приводит к большим потерям энергии в нормальном режиме работы. Наличие цепи разряда также гарантирует минимальную нагрузку на источник питания, что может помочь уменьшить диапазон изменения напряжения (регулирование) при изменении нормальной нагрузки и отсутствии активного стабилизатора. Использование цепи разряда таким образом является распространенной конструкторской практикой для источников питания усилителей мощности на электронных лампах, например. Большие конденсаторы могут фактически восстановить значительную часть заряда после разряда через резистор цепи разряда, если резистор не остается подключенным. Это связано со свойством, называемым диэлектрическим поглощением, при котором энергия, накопленная в диэлектрике в процессе эксплуатации, постепенно высвобождается со временем посредством диэлектрической релаксации. Поэтому цепь разряда в идеале должна быть подключена постоянно.
Неудача
Неисправность разрядного резистора препятствует разряду конденсаторов, в результате чего опасное напряжение может сохраняться в течение многих дней. Это одна из причин типичного предупреждения на большинстве оборудования: "Предупреждение – внутри нет деталей, обслуживаемых пользователем". Неосторожный пользователь может получить удар электрическим током от открытого оборудования из-за неисправности разрядного резистора или распространенной практики его отсутствия, даже спустя долгое время после выключения или отключения устройства от сети. Безопасная конструкция предполагает установку разрядного резистора как можно ближе к опасному конденсатору, в идеале – непосредственно к его выводам, а не через разъемы, чтобы исключить случайное отключение резистора. Некоторые предохранительные конденсаторы имеют встроенные резисторы для разряда. Несмотря на наличие разрядного резистора, перед началом работы с любой схемой целесообразно убедиться в разряде потенциально опасных конденсаторов, например, путем замыкания их выводов (или через подходящий резистор для медленного разряда конденсаторов большой емкости).
Двойной кровотечащий
Из-за компромисса между скоростью и мощностью, в мощных схемах могут использоваться две отдельные цепи разряда. Быстрая цепь разряда отключается во время нормальной работы, чтобы избежать потерь энергии; при отключении питания быстрая цепь разряда включается, быстро снижая напряжение. Переключатель, управляющий быстрой цепью разряда, может выйти из строя, либо включившись, когда не должен (и вызывая перегрев), либо не включившись, когда должен (и, следовательно, не обеспечивая быстрого снижения напряжения). Чтобы избежать риска отсутствия рабочей цепи разряда, обычно постоянно подключена вторичная, более медленная (и менее энергозатратная) цепь разряда, обеспечивающая постоянную возможность разряда.