Diagrama de dispositivos de protección para cualquier fuente de alimentación. Fuente de alimentación regulada con protección contra sobrecarga

Ya ha tenido que construir productos caseros con una variedad de voltajes de suministro: 4.5, 9, 12 V. Y cada vez que tenía que comprar la cantidad adecuada de baterías o celdas. Pero las fuentes de energía necesarias no siempre están disponibles y su vida útil es limitada. Es por eso que el laboratorio doméstico necesita una fuente universal adecuada para casi todos los casos de práctica de radioaficionados. Esta puede ser la fuente de alimentación de CA que se describe a continuación, que proporciona cualquier voltaje de CC de 0,5 a 12 V. Si bien la cantidad de corriente extraída de la unidad puede llegar a 0,5 A, el voltaje de salida permanece estable. Y una ventaja más del bloque es que no teme los cortocircuitos, que a menudo se encuentran en la práctica durante la verificación y ajuste de estructuras, lo cual es especialmente importante para un radioaficionado novato.

El diagrama de la fuente de alimentación se muestra en arroz. una. La tensión de red se suministra a través del enchufe XI, el fusible FX y el interruptor S1 al devanado primario del transformador reductor T1. El voltaje alterno del devanado secundario se suministra al rectificador, ensamblado en diodos VI - V4. La salida del rectificador ya tendrá un voltaje constante, el condensador C1 lo suaviza.

A esto le sigue un regulador de voltaje, que incluye las resistencias R2-R5, los transistores V8, V9 y un diodo zener V7. La resistencia variable R3 se puede configurar en la salida de la unidad (en los enchufes X2 y X3) cualquier voltaje de 0,5 a 12 V.

La protección contra cortocircuitos se implementa en el transistor V6. Tan pronto como desaparezca el cortocircuito en la carga, el voltaje establecido anteriormente aparecerá nuevamente en la salida sin ningún reinicio.

En el devanado secundario del transformador reductor 13 - 17 voltios.

Los diodos pueden ser cualquiera de la serie D226 (por ejemplo, D226V, D226D, etc.) - Condensador C1 de tipo K50-16. Resistencias fijas - MLT, variables - SP-1. En lugar del diodo Zener D814D, puede usar D813. Los transistores V6, V8 se pueden tomar como MP39B, MP41, MP41A, MP42B con el coeficiente de transferencia de corriente más alto posible. Transistor V9 - P213, P216, P217 con cualquier índice de letras. Adecuado y P201 - P203. El transistor debe instalarse en el radiador.

Las demás partes -interruptor, fusible, enchufe y enchufes- de cualquier diseño.

Como de costumbre, después de completar la instalación, primero verifique la corrección de todas las conexiones y luego ármese con un voltímetro y proceda a verificar la fuente de alimentación. Después de insertar el enchufe del bloque en la toma de corriente y aplicar energía al interruptor S1, verifique inmediatamente el voltaje en el capacitor C1; debe ser de 15-19 V. Luego, coloque el control deslizante de resistencia variable R3 en la posición superior de acuerdo con el diagrama y mida el voltaje en los enchufes X2 y XZ; debe ser de aproximadamente 12 V. Si el voltaje es mucho menor, verifique el funcionamiento del diodo zener; conecte un voltímetro a sus terminales y mida el voltaje. En estos puntos, el voltaje debe ser de aproximadamente 12 V. Su valor puede ser significativamente menor debido al uso de un diodo zener con un índice de letra diferente (por ejemplo, D814A), así como si las salidas del transistor V6 no son encendido correctamente o si funciona mal. Para excluir la influencia de este transistor, desuelde la salida de su colector del ánodo del diodo zener y mida nuevamente el voltaje en el diodo zener. Si en este caso el voltaje es bajo, verifique que la resistencia R2 cumpla con su valor nominal (360 ohmios). Cuando alcance el voltaje deseado en la salida de la fuente de alimentación (alrededor de 12 V), intente mover el control deslizante de la resistencia hacia abajo en el circuito. El voltaje de salida de la unidad debería disminuir gradualmente hasta casi cero.
Ahora compruebe el funcionamiento de la unidad bajo carga. Conecte una resistencia con una resistencia de 40-50 ohmios y una potencia de al menos 5 vatios a los enchufes. Puede estar compuesto, por ejemplo, por cuatro resistencias MLT-2.0 conectadas en paralelo (potencia 2 W) con una resistencia de 160-200 ohmios. En paralelo con la resistencia, encienda el voltímetro y coloque el control deslizante de la resistencia variable R3 en la posición superior de acuerdo con el diagrama. La aguja del voltímetro debe mostrar un voltaje de al menos 11 V. Si el voltaje cae más, intente reducir la resistencia de la resistencia R2 (instale una resistencia de 330 o 300 ohmios en su lugar).

Ha llegado el momento de comprobar el funcionamiento del disyuntor. Necesitará un amperímetro para 1-2 A, pero es muy posible usar un probador como Ts20, incluido en la medición de corriente continua hasta 750 mA. Primero, configure el voltaje de salida a 5-6 V con una resistencia variable de la fuente de alimentación y luego conecte las sondas del amperímetro a los enchufes de salida de la unidad: la sonda negativa al enchufe X2, la sonda positiva al enchufe X3. En el primer momento, la aguja del amperímetro debe saltar a la división final de la escala y luego volver a cero. Si es así, la máquina está funcionando correctamente.

El voltaje de salida máximo del bloque está determinado solo por el voltaje de estabilización del diodo zener. Y puede ser de 11,5 a 14 V para el D814D (D813) indicado en el diagrama, por lo tanto, si es necesario, aumente ligeramente el voltaje máximo, seleccione un diodo zener con el voltaje de estabilización deseado o reemplácelo por otro, por ejemplo D815E (con una tensión de estabilización de 15 V). Pero en este caso tendrás que cambiar la resistencia R2 (reducir su resistencia) y utilizar un transformador con el que la tensión rectificada sea de al menos 17 V con una carga de 0,5 A (medida en los terminales del condensador).

La etapa final es la graduación de la escala de la resistencia variable, que debe pegar previamente en el panel frontal de la caja. Necesitará, por supuesto, un voltímetro de CC. Controlando el voltaje de salida de la unidad, coloque el control deslizante de resistencia variable en diferentes posiciones y marque el valor de voltaje para cada uno de ellos en la escala.

Fuente de alimentación ajustable con protección contra cortocircuitos en el transistor KT805.

La siguiente figura muestra un diagrama de una fuente de alimentación estabilizada simple. Contiene un transformador reductor (T1), un puente rectificador (VD1 - VD4), un filtro de condensador (C1) y un regulador de voltaje de semiconductor. El circuito regulador de voltaje le permite ajustar suavemente el voltaje de salida en el rango de 0 a 12 voltios y está protegido contra cortocircuitos en la salida (VT1). Se proporciona un devanado de transformador adicional para alimentar un soldador de bajo voltaje, así como para experimentos con corriente eléctrica alterna. Hay una indicación de voltaje constante (LED HL2) y voltaje variable (LED HL1). Para encender todo el dispositivo, se usa el interruptor de palanca SA1 y el soldador - SA2. La carga es desconectada por SA3. Para proteger los circuitos de CA de sobrecargas, se proporcionan fusibles FU1 y FU2. Los valores de voltaje de salida están marcados en la perilla del regulador de voltaje de salida (potenciómetro R4). Si lo desea, puede instalar un voltímetro de puntero en la salida del estabilizador o ensamblar un voltímetro con una pantalla digital.

La siguiente figura muestra un fragmento de un circuito estabilizador modificado con una indicación de un cortocircuito en la carga. En modo normal, el LED verde está encendido, cuando la carga está cerrada, está rojo.

Implementar un circuito de protección no es difícil, sobre todo porque es muy importante proteger todos sus dispositivos de cortocircuitos y sobrecargas. Si por algún motivo se produce un cortocircuito en el dispositivo, esto puede acarrear consecuencias irreparables para el mismo. Para protegerlo de costos innecesarios y que el dispositivo se queme, es suficiente hacer una pequeña revisión, de acuerdo con el esquema a continuación.

Es importante señalar que todo el circuito está construido sobre un par complementario de transistores. Para entender, vamos a descifrar el significado de la frase. Un par complementario se llama transistores con los mismos parámetros, pero diferentes direcciones de uniones p-n.

Aquellos. todos los parámetros de voltaje, corriente, potencia y otros para los transistores son exactamente iguales. La diferencia solo se manifiesta en el tipo de transistor p-n-p o n-p-n. También daremos ejemplos de pares complementarios para que te sea más fácil comprar. De la nomenclatura rusa: KT361/KT315, KT3107/KT3102, KT814/KT815, KT816/KT817, KT818/KT819. BD139 / BD140 son perfectos como importaciones. El relé debe seleccionarse para una tensión de funcionamiento de al menos 12 V, 10-20 A.

Principio de operación:

Cuando se supera un cierto umbral (el umbral lo establece una resistencia variable, empíricamente), las teclas de un par de transistores complementarios se cierran. El voltaje en la salida del dispositivo desaparece y el LED se enciende, lo que indica el funcionamiento del sistema de protección del dispositivo.

El botón entre el transistor le permite restablecer la protección (en estado estacionario está cerrado, es decir, funciona para abrir). Puede restablecer la protección de otra manera, simplemente apague y encienda la unidad. La protección es relevante para fuentes de alimentación o cargadores de baterías.

Creo que todos los radioaficionados que diseñan regularmente dispositivos electrónicos tienen una fuente de alimentación regulada en casa. La cosa es realmente conveniente y útil, sin la cual, habiéndola probado en acción, se vuelve difícil de manejar. De hecho, si necesitamos verificar, por ejemplo, un LED, entonces necesitaremos configurar con precisión su voltaje de funcionamiento, ya que si el voltaje suministrado al LED se excede significativamente, este último simplemente puede quemarse. También con circuitos digitales, ponemos el voltaje de salida en el multímetro a 5 voltios, o cualquier otro que necesitemos y seguimos.

Muchos radioaficionados novatos ensamblan primero una fuente de alimentación ajustable simple, sin ajustar la corriente de salida y la protección contra cortocircuitos. Así fue conmigo, hace unos 5 años armé una fuente de alimentación simple con solo el voltaje de salida ajustable de 0,6 a 11 voltios. Su esquema se muestra en la siguiente figura:

Pero hace unos meses decidí actualizar esta fuente de alimentación y complementar su circuito con un pequeño circuito de protección contra cortocircuitos. Encontré este esquema en uno de los números de la revista Radio. Tras un examen más detenido, resultó que el circuito recuerda en muchos aspectos al diagrama esquemático anterior de la fuente de alimentación que armé anteriormente. En caso de cortocircuito en el circuito alimentado, el LED indicador de cortocircuito se apaga para indicarlo y la corriente de salida pasa a ser de 30 miliamperios. Se decidió tomar parte de este esquema para complementar el suyo, lo cual hizo. El diagrama original de la revista Radio, que incluye el complemento, se muestra en la siguiente figura:

La siguiente figura muestra parte de este circuito que será necesario ensamblar.

El valor de algunas partes, en particular las resistencias R1 y R2, debe recalcularse hacia arriba. Si alguien todavía tiene dudas sobre dónde conectar los cables de salida de este circuito, le daré la siguiente figura:

También agregaré que en el circuito ensamblado, independientemente de si será el primer circuito, o el circuito de la revista Radio, debes poner una resistencia de 1 kΩ en la salida, entre más y menos. En el diagrama de la revista Radio, esta es la resistencia R6. Luego queda decapar el tablero y ensamblar todo en la caja de la fuente de alimentación. Tableros espejo en el programa. diseño de sprint No hay necesidad. Dibujo de PCB de protección contra cortocircuitos:

Hace aproximadamente un mes, encontré un circuito para un accesorio de regulador de corriente de salida que podría usarse junto con esta fuente de alimentación. tomado de este sitio. Luego armé este prefijo en un estuche separado y decidí conectarlo según fuera necesario para cargar baterías y acciones similares, donde el control de la corriente de salida es importante. Doy un diagrama del decodificador, el transistor kt3107 fue reemplazado por kt361.

Pero luego se me ocurrió la idea de combinar, por conveniencia, todo esto en un solo edificio. Abrí la caja de la fuente de alimentación y miré, no quedaba suficiente espacio, la resistencia variable no cabía. El circuito regulador de corriente utiliza una potente resistencia variable, que tiene dimensiones bastante grandes. Esto es lo que parece:

Entonces decidí simplemente conectar ambas cajas con tornillos, haciendo la conexión entre las placas con cables. También configuré el interruptor de palanca en dos posiciones: salida con corriente ajustable y no regulada. En el primer caso, la salida del tablero principal de la fuente de alimentación se conectó a la entrada del regulador de corriente, y la salida del regulador de corriente fue a las abrazaderas en el cuerpo de la fuente de alimentación, y en el segundo caso, las pinzas se conectaron directamente a la salida de la placa principal de la fuente de alimentación. Todo esto fue cambiado por un interruptor de palanca de seis pines para 2 posiciones. Doy un dibujo de la placa de circuito impreso del regulador de corriente:

En el dibujo de PCB, R3.1 y R3.3 son los pines 1 y 3 de la resistencia variable, contando desde la izquierda. Si alguien quiere repetir, le doy el diagrama de conexión del interruptor de palanca para cambiar:

Adjunté las placas de circuito impreso de la fuente de alimentación, circuitos de protección y circuitos de regulación de corriente en el archivo. Material preparado por AKV.

El diagrama de conexión del transistor a la fuente de alimentación se muestra en la Fig. 1, y las características de corriente-voltaje del transistor para varias resistencias de la resistencia R1 se muestran en la Fig. 2. Así es como funciona la protección. Si la resistencia de la resistencia es cero (es decir, la fuente está conectada a la compuerta) y la carga consume una corriente de alrededor de 0,25 A, entonces la caída de tensión en el transistor de efecto de campo no supera los 1,5 V y prácticamente todo el voltaje rectificado estará en la carga. Cuando aparece un cortocircuito en el circuito de carga, la corriente a través del rectificador aumenta bruscamente y, en ausencia de un transistor, puede alcanzar varios amperios. El transistor limita la corriente de cortocircuito a 0,45...0,5 A, independientemente de la caída de tensión en él. En este caso, el voltaje de salida será cero y todo el voltaje caerá en el FET. Por lo tanto, en caso de un cortocircuito, la energía consumida de la fuente de alimentación no será más del doble en este ejemplo, lo que en la mayoría de los casos es bastante aceptable y no afectará la "salud" de las partes de la fuente de alimentación.

Arroz. 2

Puede reducir la corriente de cortocircuito aumentando la resistencia de la resistencia R1. Es necesario elegir una resistencia tal que la corriente de cortocircuito sea aproximadamente el doble de la corriente de carga máxima.
Este método de protección es especialmente conveniente para las fuentes de alimentación con un filtro RC de suavizado; luego, el transistor de efecto de campo se enciende en lugar de la resistencia del filtro (este ejemplo se muestra en la Fig. 3).
Dado que casi todo el voltaje rectificado cae en el transistor de efecto de campo durante un cortocircuito, puede usarse para señalización de luz o sonido. Aquí, por ejemplo, hay un diagrama para encender una señal de luz - Fig. 7. Cuando todo está en orden con la carga, el LED verde HL2 está encendido. En este caso, la caída de voltaje en el transistor no es suficiente para encender el LED HL1. Pero tan pronto como aparece un cortocircuito en la carga, el LED HL2 se apaga, pero HL1 parpadea en rojo.

Arroz. 3

La resistencia R2 se selecciona según la limitación de corriente de cortocircuito deseada de acuerdo con las recomendaciones anteriores.
El diagrama de conexión del dispositivo de señalización de sonido se muestra en la fig. 4. Puede conectarse entre el drenaje y la fuente del transistor, o entre el drenaje y la puerta, como el LED HL1.
Cuando aparece suficiente voltaje en el dispositivo de señalización, el generador AF, hecho en un transistor de uniunión VT2, entra en acción y se escucha un sonido en los auriculares BF1.
El transistor unijunction puede ser KT117A-KT117G, el teléfono es de baja resistencia (se puede reemplazar con un cabezal dinámico de baja potencia).

Arroz. cuatro

Queda por agregar que para cargas de baja corriente, se puede introducir un limitador de corriente de cortocircuito en un transistor de efecto de campo KP302V en la fuente de alimentación. Al elegir un transistor para otros bloques, se debe tener en cuenta su potencia permitida y el voltaje de la fuente de drenaje.
Por supuesto, dicha automatización también se puede introducir en una fuente de alimentación estabilizada que no tenga protección contra cortocircuitos en la carga.

Esta es una pequeña unidad universal de protección contra cortocircuitos que está diseñada para su uso en red. Está especialmente diseñado para adaptarse a la mayoría de las fuentes de alimentación sin volver a cablear sus circuitos. El circuito, a pesar de la presencia de un microcircuito, es muy fácil de entender. Guárdelo en su computadora para verlo en el mejor tamaño.

Para soldar el circuito necesitarás:

1. 1 - amplificador operacional dual TL082
2. 2 - diodo 1n4148
3. 1 - transistor tip122 NPN
4. 1 - BC558 Transistor PNP BC557, BC556
5. 1 - Resistencia de 2700 ohmios
6. 1 - Resistencia de 1000 ohmios
7. 1 - Resistencia de 10 kΩ
8. 1 - Resistencia de 22 kΩ
9. 1 - potenciómetro 10 kΩ
10. 1 - capacitor 470 microfaradios
11. 1 - capacitor 1 microfaradio
12. 1 - interruptor normalmente cerrado
13. 1 - relé modelo T74 "G5LA-14"

Conexión del circuito a la fuente de alimentación

Aquí, una resistencia de bajo valor está conectada en serie con la salida de la fuente de alimentación. Tan pronto como la corriente comience a fluir a través de él, habrá una pequeña caída de voltaje y usaremos esta caída de voltaje para determinar si la energía es el resultado de una sobrecarga o un cortocircuito. En el corazón de este circuito hay un amplificador operacional (op-amp) incluido como comparador.

• Si el voltaje en la salida no inversora es más alto que el voltaje en la salida inversora, entonces la salida se establece en un nivel "alto".
• Si el voltaje en la salida no inversora es más bajo que el voltaje en la salida inversora, entonces la salida se establece en un nivel "bajo".

Es cierto que esto no tiene nada que ver con el nivel lógico de 5 voltios de los microcircuitos convencionales. Cuando el amplificador operacional está en "alto", su salida estará muy cerca del potencial positivo del voltaje de suministro, por lo que si el suministro es de +12 V, el "alto" se acercará a +12 V. Cuando el amplificador operacional esté en "bajo ", su salida estará casi al menos de la tensión de alimentación, por lo tanto, cerca de 0 V.

Cuando usamos amplificadores operacionales como comparadores, generalmente tenemos una señal de entrada y un voltaje de referencia para comparar esta señal de entrada. Entonces tenemos una resistencia con un voltaje variable que se define de acuerdo con la corriente que fluye a través de él y el voltaje de referencia. Esta resistencia es la parte más importante del circuito. Está conectado en serie con la potencia de salida. Debe elegir una resistencia que tenga una caída de voltaje de aproximadamente 0,5 ~ 0,7 voltios cuando hay una corriente de sobrecarga a través de ella. Una corriente de sobrecarga ocurre cuando el circuito de protección opera y cierra la salida de potencia para evitar daños.

Puedes elegir una resistencia usando la ley de Ohm. Lo primero que hay que determinar es la sobrecarga de corriente de la fuente de alimentación. Para hacer esto, necesita saber la corriente máxima permitida de la fuente de alimentación.

Digamos que su fuente de alimentación puede entregar 3 amperios (en este caso, el voltaje de la fuente de alimentación no importa). Entonces, obtuvimos P \u003d 0.6 V / 3 A. P \u003d 0.2 Ohm. Lo siguiente que debe hacer es calcular la disipación de potencia en esta resistencia usando la fórmula: P=V*I. Si usamos nuestro último ejemplo, obtenemos: P = 0,6 V * 3 A. P = 1,8 W - 3 o 5 W de resistencia serán más que suficientes.

Para que el circuito funcione, deberá aplicarle un voltaje, que puede ser de 9 a 15 V. Para calibrar, aplique voltaje a la entrada inversora del amplificador operacional y gire el potenciómetro. Este voltaje aumentará o disminuirá dependiendo de qué lado lo gire. El valor debe ajustarse de acuerdo con la ganancia de la etapa de entrada de 0,6 voltios (alrededor de 2,2 a 3 voltios si la etapa de su amplificador es similar a la mía). Este procedimiento lleva algo de tiempo y la mejor forma de calibrar es el método de empuje científico. Es posible que deba configurar el potenciómetro a un voltaje más alto para que la protección no se dispare en los picos de carga. Descarga el archivo del proyecto.

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