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.
Ток нагрузки создает падение напряжения на резисторе R1, которое для тринистора является открывающим. Кроме того, ток, протекающий через транзистор VT1 (его можно изменять переменным резистором R3), создает падение напряжения на резисторе R2, которое также будет открывающим для тринистора. Когда сумма этих напряжений достигнет определенного значения, тринистор откроется, напряжение на нем уменьшится до 0,7…0,8 В. Зажжется светодиод HL1 и просигнализирует об аварии. В то же время напряжение на светодиоде HL2 уменьшится настолько, что он погаснет. Транзистор VT2 закроется, и нагрузка окажется отключенной от блока питания.
Предохранитель работает так. В исходном состоянии через транзистор VT3 протекает ток примерно 8…15 мА, который остается почти неизменным при изменении выходного напряжения блока питания. Этот ток протекает через све-тодиод HL2 (он зажигается, сигнализируя о прохождении через устройство тока нагрузки) и цепь базы транзистора VT2, который открывается. Поскольку статический коэффициент передачи транзистора составляет несколько тысяч, он способен пропустить в нагрузку ток в несколько ампер. При этом падение напряжения на транзисторе не превысит 1 В.
Ток нагрузки, при котором будет срабатывать предохранитель, можно устанавливать переменным резистором R3 в пределах от нескольких десятков миллиампер до примерно 5 А.
После устранения неисправности в нагрузке электронный предохранитель приводят в исходное состояние кнопкой SB1, которая при замыкании ее контактов обесточивает тринистор, и он закрывается. Транзистор VT2 открывается, ток поступает в нагрузку.
В устройстве допустимо применить, кроме указанных на схеме, полевые транзисторы КП307А или аналогичные с начальным током стока 10… 15 мА и максимально допустимым напряжением не менее выходного напряжения блока питания. Транзистор VT2 может быть КТ829А— КТ829Г, КТ827А—КТ827В. При токе нагрузки более 1 А транзистор необходимо установить на
радиатор. Светодиоды — любые маломощные (АЛ307, АЛ341), но на месте HL1 лучше установить свето-диод красного свечения, а на месте HL2 — — зеленого. Тринистор -2У107А—2У107В. Переменный резистор — СПО, СП, СП4, постоянные — МЛТ, С2-33, резистор R1 изготавливают из отрезка высокоом-ного провода.
Налаживание устройства сводится к установке максимального тока срабатывания подбором сопротивления резистора R1 при отключенном от плюса питания стока транзистора VT1. Минимальный ток срабатывания подбирают подключением резистора R3 другого номинала. При этом допускается включение последовательно с ним или параллельно ему постоянного резистора.
Если при срабатывании предохранителя через транзистор VT2 все-таки протекает остаточный ток (транзистор не закрывается), рекомендуется применить светодиод HL2 с большим рабочим напряжением или включить последовательно с ним диод КД102Б, КД103Б, КД105Б, КД522Б.
От редакции. Если в блоке питания есть стабилизатор напряжения, предохранитель следует включать перед ним, а не на выходе блока.
Радио №2, 2000 г., с. 54.
Описание работы электронного предохранителя
Данный электронный предохранитель подключается в разрыв цепи между источником питания и защищаемой нагрузкой. Схема обеспечивает защиту при напряжении 5…20 вольт при нагрузке, доходящей до 40 ампер.
На операционном усилителе LМ358 (DA1) построен компаратор, на вход 3 которого подается опорное напряжение со стабилизатора TL431 (DA2). Полевой транзистор VT1 воплощает сразу две функции: датчика тока и мощного электронного ключа. Как уже отмечалось выше, специфика электронного предохранителя заключается в применении сопротивления канала полевого транзистора в роле датчика тока.
Ключевые характеристики используемого полевого транзистора
- предельная мощность рассеивания — 110 Вт.
- сопротивление канала — 0,027 Ом.
- максимальное напряжение сток-исток — 55 В.
- предельный ток стока — 41 А.
Для активации предохранителя предназначена кнопка SA1 (без фиксации). При непродолжительном нажатии на ее, напряжение поступает на затвор полевого транзистора через сопротивление R4 и диод VD2. В результате этого транзистор подключает питание к нагрузке.
Состояние на выходе операционного усилителя LМ358 связано с уровнем напряжения на его входе 2. Если ток, потребляемый нагрузкой, меньше установленного порога срабатывания электронного предохранителя, то напряжение на входе 2 компаратора будет ниже опорного напряжения на выводе 3. В результате на выходе 1 будет высокий уровень напряжения, который поддерживает транзистор в открытом состоянии.
Одновременно с ростом тока потребления, будет увеличиваться и напряжение на полевом транзисторе VT1. Когда данное напряжение превзойдет напряжение на сопротивлении R1, на выходе компаратора напряжение начнет снижаться, транзистор VT1 начнет закрываться с одновременным ростом напряжение на нем.
В связи с этим на выходе компаратора еще сильнее снижается напряжение, что в конечном итоге это приводит к мгновенному закрытию транзистора и обесточиванию нагрузки. Для повторной активации электронного предохранителя нужно повторно нажать кнопку SA1.
Необходимую величину тока срабатывания предохранителя подбирают подстроечным сопротивлением R1. В случае если контролируемое питание стабильно, то стабилизатор DA2 и сопротивление R3 можно убрать из схемы, установив на место R3 перемычку. Для надежного отключения контролируемой нагрузки при небольшом токе срабатывания (не более 1…1,5 ампер) надлежит повысить сопротивление датчика тока, подключив резистор около 0,1 Ом в электрическую цепь стока транзистора VT1 (точка «А» на схеме).
В схеме возможно использовать произвольный ОУ (DA1), который может работать при нулевом напряжении на обоих входах в режиме однополярного питания, а именно К1464УД1Р, КР1040УД1А, К1464УД1Т. Линейный стабилизатор DA2 может быть заменен на отечественный КР142ЕН19. Подстроечный резистор марки СПЗ-28, СПЗ-19а. Все постоянные резисторы С2-33, МЛТ. Не оксидный конденсатор С1 типа К10-17В
Лабораторный блок питания 30 В / 10 А
Подробнее
Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор
Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…
Подробнее
