Схема защиты от перегрузки
В патенте США 2004008463 (2004 г.) описана схема защиты от перегрузки. Функциональная схема устройства показана на рис.1. В ее состав входит выходной прибор 12 (дифференциальная пара транзисторов), на выходе которого 14 может быть либо высокий, либо низкий потенциал в зависимости от условий на входном контакте 16.
Рис. 1. Функциональная схема защиты от перегрузки по току, патент.
Блок управления 18 в зависимости от сигнала на входе 16 обеспечивает необходимые сигналы на шинах 20 и 22 для выходного прибора 12. С выходного прибора 12 выходят шины 19 и 21, на которых отражается состояние выходного прибора 12.
К этим шинам подключен сенсор 24, который определяет выходной ток и данные измерений передает по шинам 23 и 25 на блок управления 18, который, в свою очередь, изменяет сигналы на шинах 20 и 22, регулируя ток выходного прибора. Линии задержки 24 и 26 необходимы для «мягкого» включения выходного прибора.
Руководство по подбору изделий серии TR
Для того чтобы выбрать предохранитель PolySwitch серии TR для схемы, выполните следующие семь шагов.
1. Определение рабочих параметров схемы
Запишите следующие параметры схемы:
- Максимальная рабочая температура окружающей среды.
- Нормальный рабочий ток.
- Максимальное рабочее напряжение (для серии TR — максимум 60 В).
- Максимальный ток срабатывания
- Максимальное напряжение срабатывания (для серии TR — максимум 600 В, см. таблицу в описании шага 3)
2. Произведите выбор злемента PоlySwitch серии TR на основании определенных для схемы максимальной рабочей температуры окружающей среды и нормального рабочего напряжения
- Найдите в верхней строке таблицы температуру, наиболее близкую к максимальной рабочей температуре окружающей среды для схемы.
- Просматривая выбранный столбец сверху вниз, найдите значение, равное или превышающее нормальный рабочий ток схемы. Теперь обратитесь к самому левому столбцу на этой строке и найдите номер элемента серии TR, наиболее подходящего для схемы.
3. Сравните максимальные значения рабочих напряжений и токов
- Найдите в первом столбце таблицы (сверху вниз) номера элементов, выбранные вами в шаге 2. В следующих столбцах на этой строке приведены максимальное напряжение срабатывания элемента (V interrupt max), максимальный ток срабатывания (I max ) и максимальное рабочее напряжение V max).
- Сравните номинальные значения с параметрами схемы и убедитесь, что параметры схемы не превышают параметры элемента TR.
Важное замечание.Элементы серии TR не рассчитаны на напряжение питания от сети, то есть 120 В/220 В переменного тока. 4
Определите время срабатывания
4. Определите время срабатывания
Время срабатывания — это время, необходимое для переключения элемента в состояние с высоким сопротивлением после прохождения через него аварийного тока.
Для обеспечения нужных защитных свойств важно определить время срабатывания элемента серии TR. Если выбранный вами элемент срабатывает или переключается слишком быстро, то возможны ненужные и быстрые срабатывания
Если элемент сраба- тывает слишком медленно, то защищаемые элементы могут быть повреждены до переключения элемента в состояние с высоким сопротивлением.
На приведенном ниже графике показаны типичные значения времени срабатывания при температуре 20ОС для каждого элемента PоlySwitch серии TR. Найдите на графике время срабатывания выбранного вами элемента серии TR. Если время срабатывания элемента серии TR слишком мало для вашей схемы, вернитесь к шагу 3 и подберите другой элемент.
Рис. 3. Типичное значение времени срабатывания при температуре 20 °С
5. Проверьте рабочие условия окружающей среды
Убедитесь, что минимальная и максимальная температура окружающей среды для Вашего случая находится в рабочем диапазоне температур от -40 ОС до 85 ОС.
Таблица 1. Электрические характеристики
| Номер элемента | Ih, A | Vmax, B | Vmax. ср, В | Icmax, A | Rmin, Ом | Rmax, Ом |
| ТС250-120 | 0,12 | 60 | 250 | 3 | 5 | 9 |
| ТR250-120U | 0,12 | 60 | 250 | 3 | 6 | 10 |
| ТR250-120 | 0,12 | 60 | 250 | 3 | 4 | 8 |
| ТС250-145 | 0,145 | 60 | 250 | 3 | 3 | 6 |
| ТС250-145U | 0,145 | 60 | 250 | 3 | 3,5 | 6,5 |
| ТR250-145 | 0,145 | 60 | 250 | 3 | 3 | 6 |
| ТС250-180 | 0,18 | 60 | 250 | 10 | 0,8 | 2 |
| ТС250-180U | 0,18 | 60 | 250 | 10 | 0,8 | 2 |
| ТR600-150 | 0,15 | 60 | 600 | 3 | 6 | 12 |
| ТR600-150 | 0,15 | 60 | 600 | 3 | 6 | 12 |
Максимальная температура поверхности элемента в состоянии срабатывания составляет 125 ОС.
6. Самостоятельно проверьте рабочие характеристики элемента серии TR и оцените, подходит ли он для использования в вашем случае
Назначение твердотельного реле и причины неисправностей
Твердотельное реле (ТТР) или Solid State Relay (SSR) – это особый вид реле, осуществляющий бесконтактную коммутацию цепей переменного тока (при помощи выходного симистора) или постоянного тока (при помощи выходного транзистора), и позволяющий управлять мощными нагрузками при очень малых токах потребления. Сама входная цепь не имеет гальванической связи с выходом, что защищает управляющую цепь приборов. По сути, ТТР позволяет заменить механические коммутационные устройства: электромеханические реле, контакторы и пускатели. За счет своего принципа действия ТТР:
- имеют более высокую надежность;
- не имеют ресурса механического износа;
- обеспечивают высокое быстродействие;
- не создают звуковой шум при коммутации и во время работы;
- малые габариты даже при больших коммутируемых токах;
- имеют сниженный уровень излучаемых электромагнитных помех.
Однако при выборе твердотельного реле необходимо принимать во внимание некоторые особенности их применения. К основным проблемам при эксплуатации относятся:
К основным проблемам при эксплуатации относятся:
1. Короткое замыкание и броски тока
2. Превышение допустимого тока нагрузки, ведущее к перегреву
3. Перенапряжение
Схема регулируемой электронной нагрузки
Схема настолько проста, что практически любой желающий может собрать ее, и думаю, она будет незаменима в мастерской каждого радиолюбителя.
Операционный усилитель LM358 делает так, чтобы падение напряжения на R5 было равно значению напряжения заданного с помощью потенциометров R1 и R2. Потенциометр R2 предназначен для грубой подстройки, а R1 для точной.
Резистор R5 и транзистор VT3 (при необходимости и VT4) необходимо подобрать соответствующими максимальной мощности, которой мы хотим нагрузить наш блок питания.
Подбор транзистора
В принципе подойдет любой N-канальный MOSFET транзистор. От его характеристики будет зависеть рабочее напряжение нашей электронной нагрузки. Параметры, которые должны заинтересовать нас — большой Ik (ток коллектора) и Ptot (рассеиваемая мощность). Ток коллектора — это максимальный ток, который может пустить через себя транзистор, а рассеиваемая мощность — это мощность, которую транзистор может отвести в виде тепла.
В нашем случае транзистор IRF3205 теоретически выдерживает ток до 110А, однако его максимальная мощность рассеивания около 200 Вт. Как нетрудно подсчитать, максимальный ток 20А мы можем задать при напряжении до 10В.
Для того чтобы улучшить эти параметры, в данном случае используем два транзистора, что позволит рассеивать 400 Вт. Плюс ко всему нам будет нужен мощный радиатор с принудительным охлаждением, если мы действительно собираемся выжать максимум.
Транзисторы BC327 и BC337 — повторители для MOSFET транзисторов, предназначены для обеспечения быстрой перезарядки затвора. Конденсатор С1 предназначен для подавления возбуждений (при тестировании импульсных БП).
Подбор резистора
При нагрузке 20А, резистор R5 должен иметь мощность 40 Вт и хорошо охлажден (20 A * 0,1 Ом = 2 В; 2 В * 20 A = 40 Вт). Лучше использовать резистор в металлическом корпусе с возможностью установки на радиатор. Можно также соединить параллельно несколько резисторов так, чтобы получить соответствующую мощность и сопротивление.
Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор
Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…
Подробнее
Напряжение питания схемы – нестабилизированное 15В, хотя оно зависит от параметра Vgs (напряжение затвора) нашего транзистора, при котором он полностью откроется. Как правило, не нужно больше 10В. Поскольку при более высоком напряжении стабилизатора DA1 должен быть оснащен радиатором.
Можно использовать транзисторы (VT3 и VT4) с логическим уровнем управления, то есть такой, который управляется напряжением TTL. Тогда напряжение питания в 7В будет достаточно. На этом заканчивается описание основной части электронной нагрузки.
При желании в схему можно добавить амперметр, но это не обязательно. Тем не менее, дополнив схему амперметром мы освободим свой мультиметр, который будет необходим для настройки. Измерительный блок выполнен на популярной микросхеме ICL7107 и четырех 7-сегментных светодиодных индикаторов по классической схеме.
Настройка
Перед использованием нужно откалибровать показания нашего амперметра. Для этого подключаем электронную нагрузку к блоку питания и в разрыв цепи включаем мультиметр (диапазон 10А). После прогрева схемы, потенциометром R9 устанавливаем такое же показание, как на мультиметре.
Другие области применения устройства
Регулируемая электронная нагрузка подойдет не только для тестирования блоков питания. Устройство также может быть использовано для тестирования батарей, аккумуляторов. С помощью его удобно измерять и рассчитывать емкость за счет стабилизации тока, который всегда будет поддерживаться на заданном уровне.
Блок питания 0…30В/3A
Набор для сборки регулируемого блока питания…
Подробнее
ЭЛЕКТРОННЫЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ
И. АЛЕКСАНДРОВ, г. Курск
При налаживании различной радиоэлектронной аппаратуры желательно пользоваться блоком питания с встроенной и регулируемой электронной защитой по току нагрузки. Если имеющийся в вашем распоряжении блок не имеет такой защиты, ее можно выполнить в виде приставки, включаемой между выходными гнездами блока и нагрузкой. Таким образом, приставка-предохранитель в случае превышения заданного максимального тока нагрузки мгновенно отключит ее от блока питания.
Электронный предохранитель (см. рисунок) содержит мощный транзистор VT2, который включен в минусовый провод питания, два стабилизатора тока на полевых транзисторах — один регулируемый (на VT1), в другой — нерегулируемый (на VT3), и чувствительный элемент — тринистор VS1. Управляющее напряжение на тринистор поступает с датчика тока, в роли которого выступает резистор R1 весьма малого сопротивления (0,1 Ома), и с резистора R2. Данный тип тринистора включается при напряжении на управляющем электроде (относительно катода) 0,5…0,6 В.
IRF4905 Datasheet PDF
В принципе этой величиной ограничивается и минимальное напряжение питания данной схемы. При токе стока, равном 10А, на нем будет выделяться мощность 2 Вт, что повлечет за собой необходимость установки небольшого теплоотвода. Максимальное напряжение затвор-исток у этого транзистора равно 20В, поэтому для предотвращения пробоя структуры затвор-исток, в схему введен стабилитрон VD1, в качестве которого можно применить любой стабилитрон с напряжение стабилизации 12 вольт. Если напряжение на входе схемы будет менее 20В, то стабилитрон из схемы можно удалить. В случае установки стабилитрона, возможно, потребуется коррекция величины резистора R8. R8 = (Uпит — Uст)/Iст; Где Uпит – напряжение на входе схемы, Uст – напряжение стабилизации стабилитрона, Iст – ток стабилитрона. Например, Uпит = 35В, Uст = 12В, Iст = 0,005А. R8 = (35-12)/0,005 = 4600 Ом.
Схемы защиты от короткого замыкания и перегрузок в блоке питания
Короткое замыкание (и перегрузка, как частный случай), являются самой опасной аварийной ситуацией при эксплуатации блока питания. И дело не только в повышенной вероятности выхода из строя элементов силовой цепи БП. Термическое действие многократно выросшего тока может привести к возгоранию изоляции проводников и дальнейшему развитию пожара.
У мощных БП также могут возникнуть значительные динамические усилия в токоведущих элементах, исходом которых будет смещение проводников и их механическое повреждение. Поэтому защита от КЗ для источников питания – не роскошь, а насущная необходимость.
Почему аппаратная?
Ответ на этот вопрос простой — любое программируемое решение на МК, с внешним АЦП и прочее, могут попросту «зависнуть» и даже если вы достаточно грамотный софтописатель и включили сторожевой таймер и прочие защиты от зависания — пока оно все обработается ваше устройство сгорит. Аппаратная защита позволяет реализовать систему с быстродействием в пределах нескольких микросекунд, а если бюджет позволяет, то в пределах 100-200 нс, чего достаточно вообще для любой задачи. Также аппаратная защита не сможет «зависнуть» и спасет устройство, даже если по каким-то причинам ваш управляющий микроконтроллер или DSP «зависли». Защита отключит драйвер, ваша управляющая схема спокойно перезапустится, протестирует аппаратную часть и либо подаст ошибку, например, в Modbus или запустится если все хорошо.
Тут стоит отметить, что в специализированных контроллерах для построения силовых преобразователей есть специальные входы, которые позволяют аппаратно отключить генерацию ШИМ сигнала. Например, у всеми любимого STM32 для этого есть вход BKIN.
Отдельно стоит сказать еще про такую вещь как CPLD. По сути это набор высокоскоростной логики и по надежности оно сопоставимо с аппаратным решением. Вполне здравым смыслом будет поставить на плату мелкую CPLD и реализовать в ней и аппаратные защиты, и deadtime и прочие прелести, если мы говорим о dc/dc или каких-то шкафах управления. CPLD позволяет сделать такое решение очень гибким и удобным.
Защитный диод параллельно с нагрузкой
При таком варианте защиты нету никаких потерь в нормальном режиме работы. К сожалению, в случае переполюсовки источник питания рискует надорваться. А если источник питания окажется слишком силён — выгорит сначала диод, а за ним и вся защищаемая им схема. В своей практике я иногда использовал такой вариант защиты от переполюсовки, особенно когда был уверен, что источник питания имеет защиту от перегрузки по току. Тем не менее однажды я заработал весьма чёткие отпечатки на обожженых пальцах коснувшись радиатора стабилизатора напряжения, который пытался бороться супротив толстенного диода Шоттки.
Предохранители EFuse – комплексная защита электронных устройств
Сейчас уже непросто требования к малой задержке и точности работы, а также к возможности сброса защиты после срабатывания. Желательно к тому же реализовать регулируемую максимальную токовую защиту, обеспечить программируемую скорость нарастания пускового тока, позволить ограничивать перенапряжения, блокировать обратный ток и тепловую защиту. Схема такой сложности потребовала бы использования множества дискретных компонентов и нескольких микросхем, которые в совокупности были бы дорогостоящими, трудоемкими для проектирования и занимали значительную площадь печатной платы.
Перегрузки по току, мощности, короткие замыкания и перенапряжения — это лишь некоторые из основных опасностей для электронных схем. В условиях токоперегрузки через проводник протекает чрезмерный ток. Это может привести к избыточному выделению тепла и риску возгорания или повреждения. Эти условия могут быть вызваны короткими замыканиями, перегрузками, ошибками проектирования, отказами компонентов, а также случайными замыканиями на землю. Для защиты цепей и пользователей предохранитель от перегрузки по току должен срабатывать немедленно.
Перегрузки возникают и когда повышенное значение тока не опасно сразу, но долгосрочные последствия могут быть такими же опасными, как и состояние КЗ. Защита от перегрузки реализована с различной выдержкой времени в зависимости от степени перегрузки. Чем больше перегрузка, тем короче задержка отключения. Защита от перегрузок может быть выполнена с помощью предохранителей с задержкой срабатывания.
Перенапряжения могут сделать работу оборудования нестабильной, а также привести к нагреву и увеличить риск возгорания. Они могут представлять опасность для пользователей. Как и в случае перегрузки по току, защита от перенапряжения должна срабатывать быстро.
В некоторых устройствах требуется расширение этого набора базовых функций защиты для обеспечения безопасной и стабильной работы в любых условиях, включая, например, регулируемые уровни срабатывания защиты от перенапряжения и перегрузки по току, ограничение пускового тока, тепловую защиту и блокировку обратного напряжения.
Электрическая вилка
В международном патенте РСТ 9848504 (1998 г.) описана электрическая вилка. Это вилка для маломощной нагрузки, в которую встроена схема защиты. Схема вилки показана на рис.5. Сетевые провода обозначены 10 и 12, выходы вилки на нагрузку — 20 и 22.
Рис. 5. Вилка для маломощной нагрузки, в которую встроена схема защиты, патент.
В состав вилки входят предохранители 14 и 16 и интегральная микросхема 50. Между входным и выходным контактами включены последовательно термистор 52 и специальный диод (не обозначен). Этот диод называется «твердотельным выпрямляющим предохранителем».
Если ток диода превышает номинальный, он срабатывает как предохранитель. Кроме того, в схему включен обычный диод. Схема предназначена для включения елочных гирлянд.
Возможно, вам также будет интересно
История Компанию Fairchild Semiconductor Corporation (Сан Хосе/Калифорния, США) основала в 1957 г. так называемая «вероломная восьмерка» (рис. 1) — инженеры, уволившиеся из компании Shockley Semiconductor Laboratory, созданной лауреатом Нобелевской премии по физике Уильямом Шокли. Новую компанию назвали в честь венчурного инвестора Fairchild Camera and Instrument, предоставившего финансирование в размере $1,5 млн взамен на право выкупа образованной компании, что и было сделано в 1958 г. Рис. 1. Основатели Fairchild Semiconductor В 1959 г. Роберт Нойс,
Виктор Опре Сергей Дозоров Несмотря на ряд преимуществ ОИЛ, из которых в первую очередь следует отметить их цепочечную структуру, равенство друг другу величин номиналов реактивных элементов всех ячеек, возможность представления ОИЛ в виде четырехполюсника и введения в структуру линии вентильных элементов , при практической реализации таких генераторов возникает и ряд трудностей, устранить которые можно только
В статье приведены результаты экспериментального исследования динамических режимов и гармонического состава входных и выходных токов и напряжений отечественных однофазных бесперебойных источников питания (ИБП) серии ДПК мощностью 1–3 кВА. Рассмотрены результаты испытаний при работе бесперебойных источников питания на нелинейную, двигательную и статическую линейную нагрузки.
Возможно, вам также будет интересно
Введение Импульсные перенапряжения, вызванные электростатикой, грозовыми разрядами либо электромагнитными всплесками при коммутации в мощных индуктивных и емкостных элементах цепи, а также соответствующими им переходными процессами, становятся частой причиной выхода из строя электронного оборудования. Защита схем от их воздействия традиционно осуществляется путем применения RC— и LC-фильтров, ограничительных диодов, стабилитронов или газонаполненных (искровых) разрядников, а целесообразность того или иного способа зависит от множества влияющих факторов:
Часть 1. Часть 2. Часть 3. Часть 4. Четырехканальный осциллограф Осциллограф позволяет измерять следующие параметры электрического сигнала: напряжение, ток, частоту и угол сдвига фаз. Этот прибор предоставляет возможность наблюдать за формой сигнала во времени. Наибольшей популярностью пользуются двухканальные осциллографы, однако многие инженеры останавливают свой выбор на четырехканальных моделях, так как они предназначены для решения более широкого круга задач. Четырехканальный
Система AdvancedTCA ECO Modular от Pentair
Защита телекоммуникационного оборудования
Специально разработанные для применения в телекоммуникационном оборудовании элементы PolySwitch фирмы Raychem обеспечивают защиту линейных плат в сетевом оборудовании. Модули для кросса и модули первичной защиты имеют первостепенное значение для обеспечения основной защиты чувствительных компонентов на АТС и в абонентском оборудовании. Эти модули обеспечивают защиту от попадания силового кабеля, от наведенных напряжений и от ударов молний. Если не обеспечить защиту от этих опасных факторов, они могут воздействовать на АТС и абонентское оборудование, вызывая серьезное повреждение чувствительной коммутационной техники и аппаратуры передачи данных, а также абонентского оборудования. При использовании совместно с устройством защиты от перенапряжения электронный предохранитель PolySwitch может обеспечить защиту АТС и абонентского оборудования, включая телефонные аппараты, от этих опасных воздействий и предотвратить выход техники из строя.
Рис. 2. Система защиты телекоммуникаций
Защита от перегрузки по току находит много применений в абонентском оборудовании (customer premise equipment, CPE). Оборудование этого типа несет как аналоговую, так и цифровую информацию, которую следует защищать от прямого попадания силового кабеля, ударов молний и наведенных напряжений. Если не обеспечить защиту от этих опасностей, они могут передаваться по сети, приводя к повреждению оборудования и прерыванию связи. Предохранитель PolySwitch вместе с другими элементами защиты обеспечивает защиту от этих воздействий, предотвращая, таким образом, простои оборудования.
Вследствие потенциально опасных факторов, угрожающих абонентскому оборудованию (CPE), для схем защиты необходимы характеристики высокого уровня напряжения (250 600 В) и низкого уровня тока.
Таблица. Зависимость тока пропускания (Ihold) от температуры
| Номер элемента°С | Максимальная рабочая температура окружающей среды, |
| -40° | -20° | 0° | 20° | 40° | 50° | 60° | 70° | 85° | |
| TR-250-120/120U | 0,186 | 0,165 | 0,143 | 0,12 | 0,099 | 0,088 | 0,077 | 0,068 | 0,05 |
| TR-250-145/145U | 0,225 | 0,199 | 0,172 | 0,145 | 0,119 | 0,106 | 0,093 | 0,08 | 0,06 |
| TR-250-180U | 0,269 | 0,24 | 0,211 | 0,18 | 0,153 | 0,138 | 0,123 | 0,109 | 0,087 |
| TR-600-150 | 0,233 | 0,206 | 0,178 | 0,15 | 0,124 | 0,11 | 0,098 | 0,083 | 0,062 |
| TR-600-160 | 0,249 | 0,219 | 0,19 | 0,16 | 0,132 | 0,117 | 0,103 | 0,088 | 0,066 |
Таблица. Максимальные значения напряжений и токов
| Номер элемента | Максим. напряжение срабатывания, В | Максим. ток срабатывания, А | Максим. рабочее напряжение, В |
| TR-250-120/120U | 250 | 3 | 60 |
| TR-250-145/145U | 250 | 3 | 60 |
| TR-250-180U | 250 | 10 | 60 |
| TR-600-150 | 600 | 3 | 60 |
| TR-600-160 | 600 | 3 | 60 |
В Соединенных Штатах требования по безопасности к абонентскому телекоммуникационному оборудованию содержатся в спецификациях UL1459 и FCC, часть 68. При разработке абонентского оборудования изготовители должны обеспечивать выполнение этих требований.Полимерные предохранители PolySwitch с ПТК при отказе «защелкиваются» в состоянии с высоким сопротивлением. После устранения условия срабатывания элемент автоматически самовосстанавливается и снова готов к работе.
Примеры схем и их описание
Схемы защиты блока питания от замыкания на выходе или перегрузки строятся на разной элементной базе. Их можно разделить по типу применяемого в качестве ключа элемента.
На биполярном транзисторе
Схема защиты от сверхтока на биполярном транзисторе.
Несложную защиту от КЗ можно собрать на биполярном транзисторе. В качестве измерительного шунта применено сопротивление на 0,5 Ом.
В исходном положении транзистор T1 открыт (через резистор R1). Транзистор T2 закрыт. При увеличении тока через шунт и достижения на нем напряжения, достаточного для открывания транзистора T2, на базе T1 напряжение падает почти до нуля, он закрывается, прерывая ток. При этом загорается светодиод, сигнализируя о КЗ. При уменьшении тока ниже предела, схема возвращается в исходное положение.
При напряжении БП выше 25 и ниже 8 вольт, возможно, придется подобрать резистор R1 так, чтобы ключевой транзистор был надежно открыт. Резистор R3 можно применить готовый керамический или сделать из нихрома.
Керамический 10-ваттный резистор 0,5 Ом.
Ток срабатывания устанавливается подбором сопротивления шунта – чем оно выше, тем при меньшем токе сработает защита. Также на ток срабатывания влияет сопротивление резистора R2 и коэффициент усиления транзистора T2, в качестве которого может быть применен любой маломощный прибор структуры n-p-n. Рабочий ток ограничен наибольшим током коллектора ключа, в качестве которого может быть применен мощный транзистор n-p-n.
| Тип транзистора | Максимальный ток коллектора, А |
| КТ819 | 10 |
| КТ729А(Б) | 30(20) |
| 2N5490 | 7 |
| 2N6129 | 7 |
| 2N6288 | 7 |
| BD291 | 6 |
| BD709 | 6 |
Врожденный недостаток подобного схемотехнического решения – через ключ течет полный ток нагрузки (и ток КЗ до момента закрывания транзистора). Поэтому ключевой элемент надо устанавливать на радиатор соответствующих размеров.
На полевом транзисторе
Этот недостаток можно несколько сгладить применением в качестве ключа полевого транзистора. Его сопротивление в открытом состоянии заметно ниже, значит, и рассеиваемая на нем мощность также меньше. Да и ток нагрузки ограничивается в меньшей степени.
Защита от КЗ на полевом транзисторе.
Здесь ключ находится в отрицательной шине выходного напряжения. В исходном положении полевой транзистор открыт напряжением, поступающим через светодиод. Ток в этой цепи очень мал, светодиод не светится. Транзистор Т2 закрыт. При увеличении тока потребления напряжение на шунте R1 начинает расти, когда оно увеличится до уровня открывания Т2, ключ T1 закроется, а ток через светодиод увеличится, индицируя об активации защиты. Уровень срабатывания регулируется выбором сопротивления шунта.
Транзистор T2 любой маломощный. Т1 должен быть рассчитан на полный ток нагрузки. Можно применить транзисторы из таблицы или другие подходящие по току и напряжению.
| Тип транзистора | Максимальный ток стока, А |
| IRFZ40 | 50 |
| IRFZ44 | 41-55 (в зависимости от исполнения) |
| IRFZ46 | 46-55 (в зависимости от исполнения) |
| IRFZ48 | 61-72 (в зависимости от исполнения) |
Если рабочий ток превышает 8..10 ампер, ключ надо установить на радиатор.
На тиристоре
Если нет мощного транзистора, защиту можно собрать и на тиристоре. Особенности данной схемы:
- используется второй признак короткого замыкания – снижение напряжения;
- защита работает в цепи выпрямленного (пульсирующего) напряжения (без сглаживающих конденсаторов).
Схема защиты от сверхтока на тиристоре.
Вторая особенность обусловлена тем, что тиристор выключается во время очередного снижения напряжения до нуля в конце полупериода. При постоянном напряжении он не закроется, пока не будет отключена нагрузка (или не выключится блок питания). Поэтому сфера применения этой схемы ограничена трансформаторными зарядными устройствами (аккумуляторам сглаживание напряжения не нужно).
Во время работы схемы, в начале каждого полупериода напряжение на делителе P1R4 возрастает, транзистор Т1 открывается, подавая напряжение на управляющий электрод тиристора. VS1 тоже открывается, пропуская полуволну синусоиды в нагрузку. Когда напряжение спадает, транзистор закрывается. Закрывается и тиристор, ведь в момент перехода через ноль ток через него падает до уровня, меньшего тока удержания. В новом полупериоде все повторяется снова. Если в результате КЗ напряжение на выходе снизится, транзистор не сможет открыться, не откроется и тиристор. Когда ток упадет номинального уровня, напряжение на выходе восстановится, и тиристор вновь откроется. Ток (точнее, напряжение) срабатывания устанавливается потенциометром Р1.
Вариант 2
Эта схема до сих пор не имеет аналогов по многим параметрам. Она одновременно защищает и от переполюсовки питания, и от короткого замыкания.
Принцип работы этой схемы следующий. При нормальном режиме работы плюс от источника питания через светодиод и резистор R9 открывает полевой транзистор, и минус через открытый переход «полевика» поступает на выход схемы к аккумулятору.
При переполюсовке или коротком замыкании ток в цепи резко возрастает, вследствие чего образуется падение напряжения на «полевике» и на шунте. Такое падение напряжение достаточно для срабатывания маломощного транзистора VT2. Открываясь, последний запирает полевой транзистор, замыкая затвор с массой. Одновременно загорается светодиод, поскольку питание для него обеспечивается открытым переходом транзистора VT2.
Из-за высокой скорости реагирования эта схема гарантированно защитит зарядное устройство при любой проблеме на выходе.
Схема очень надежна в работе и способна оставаться в состоянии защиты бесконечно долгое время.