Dijagram zaštitnih uređaja za bilo koje napajanje. Regulirano napajanje sa zaštitom od preopterećenja

Već ste morali izraditi domaće proizvode s različitim naponima napajanja: 4,5, 9, 12 V. I svaki put ste morali kupiti odgovarajući broj baterija ili ćelija. Ali potrebni izvori energije nisu uvijek dostupni, a njihov vijek trajanja je ograničen. Zato kućni laboratorij treba univerzalni izvor prikladan za gotovo sve slučajeve radioamaterske prakse. To može biti napajanje izmjeničnom strujom opisano u nastavku, koje daje bilo koji istosmjerni napon od 0,5 do 12 V. Iako količina struje koja se povlači iz jedinice može doseći 0,5 A, izlazni napon ostaje stabilan. I još jedna prednost bloka je da se ne boji kratkih spojeva, koji se često susreću u praksi tijekom provjere i podešavanja konstrukcija, što je posebno važno za početnika radio amatera.

Dijagram napajanja prikazan je na riža. jedan. Mrežni napon se dovodi preko utikača XI, osigurača FX i sklopke S1 na primarni namot silaznog transformatora T1. Izmjenični napon iz sekundarnog namota dovodi se do ispravljača, sastavljenog na diodama VI - V4. Izlaz ispravljača već će imati konstantan napon, izglađuje ga kondenzator C1.

Zatim slijedi regulator napona, koji uključuje otpornike R2-R5, tranzistore V8, V9 i zener diodu V7. Promjenjivi otpornik R3 može se podesiti na izlazu jedinice (u utičnicama X2 i X3) bilo koji napon od 0,5 do 12 V.

Zaštita od kratkog spoja izvedena je na tranzistoru V6. Čim nestane kratki spoj u opterećenju, na izlazu će se ponovno pojaviti ranije postavljen napon bez ikakvih ponovnih pokretanja.

Na sekundarnom namotu silaznog transformatora 13 - 17 volti.

Diode mogu biti bilo koje serije D226 (na primjer, D226V, D226D, itd.) - Kondenzator C1 tipa K50-16. Stalni otpornici - MLT, promjenjivi - SP-1. Umjesto Zener diode D814D, možete koristiti D813. Tranzistori V6, V8 mogu se uzeti kao MP39B, MP41, MP41A, MP42B s najvećim mogućim koeficijentom prijenosa struje. Tranzistor V9 - P213, P216, P217 s bilo kojim slovnim indeksom. Prikladno i P201 - P203. Tranzistor mora biti instaliran na radijatoru.

Preostali dijelovi - prekidač, osigurač, utikač i utičnice - bilo kojeg dizajna.

Kao i obično, nakon završetka instalacije prvo provjerite ispravnost svih priključaka, a zatim se naoružajte voltmetrom i prijeđite na provjeru napajanja. Nakon umetanja utikača bloka u mrežnu utičnicu i uključivanja prekidača S1, odmah provjerite napon na kondenzatoru C1 - trebao bi biti 15-19 V. Zatim postavite klizač promjenjivog otpornika R3 u gornji položaj u skladu s dijagram i izmjerite napon na utičnicama X2 i XZ - trebao bi biti oko 12 V. Ako je napon znatno manji, provjerite rad zener diode - spojite voltmetar na njezine stezaljke i izmjerite napon. U tim točkama napon bi trebao biti oko 12 V. Njegova vrijednost može biti znatno manja zbog upotrebe zener diode s različitim slovnim indeksom (na primjer, D814A), kao i ako izlazi tranzistora V6 nisu ispravno uključen ili ako ne radi. Da biste isključili utjecaj ovog tranzistora, odvojite izlaz njegovog kolektora od anode zener diode i ponovno izmjerite napon na zener diodi. Ako je u ovom slučaju napon nizak, provjerite je li otpornik R2 usklađen s nominalnom vrijednošću (360 ohma). Kada postignete željeni napon na izlazu napajanja (oko 12 V), pokušajte pomaknuti klizač otpornika niz krug. Izlazni napon jedinice trebao bi se postupno smanjivati ​​gotovo do nule.
Sada provjerite rad jedinice pod opterećenjem. Spojite otpornik s otporom od 40-50 ohma i snagom od najmanje 5 vata na utičnice. Može se sastojati, na primjer, od četiri paralelno spojena otpornika MLT-2.0 (snage 2 W) s otporom od 160-200 ohma. Paralelno s otpornikom uključite voltmetar i postavite klizač promjenjivog otpornika R3 u gornji položaj prema dijagramu. Igla voltmetra trebala bi pokazivati ​​napon od najmanje 11 V. Ako napon više padne, pokušajte smanjiti otpor otpornika R2 (umjesto toga postavite otpornik od 330 ili 300 ohma).

Došlo je vrijeme da provjerite rad prekidača. Trebat će vam ampermetar za 1-2 A, ali sasvim je moguće koristiti tester kao što je Ts20, uključen u mjerenje istosmjerne struje do 750 mA. Prvo postavite izlazni napon na 5-6 V s promjenjivim otpornikom napajanja, a zatim spojite sonde ampermetra na izlazne utičnice jedinice: negativnu sondu na X2 utičnicu, pozitivnu sondu na X3 utičnicu. U prvom trenutku kazaljka ampermetra treba skočiti na krajnji podjeljak ljestvice, a zatim se vratiti na nulu. Ako je tako, stroj radi ispravno.

Maksimalni izlazni napon bloka određen je samo stabilizacijskim naponom zener diode. A može biti od 11,5 do 14 V za D814D (D813) naznačeno na dijagramu.Stoga, ako je potrebno, malo povećajte maksimalni napon, odaberite zener diodu sa željenim stabilizacijskim naponom ili je zamijenite drugom, na primjer D815E (sa stabilizacijskim naponom od 15 V). Ali u ovom slučaju morat ćete promijeniti otpornik R2 (smanjiti njegov otpor) i koristiti transformator s kojim će ispravljeni napon biti najmanje 17 V pri opterećenju od 0,5 A (mjereno na stezaljkama kondenzatora).

Posljednja faza je stupnjevanje ljestvice promjenjivog otpornika, koju morate unaprijed zalijepiti na prednju ploču kućišta. Trebat će vam, naravno, DC voltmetar. Upravljajući izlaznim naponom jedinice, postavite klizač promjenjivog otpornika u različite položaje i označite vrijednost napona za svaki od njih na skali.

Podesivo napajanje sa zaštitom od kratkog spoja na tranzistoru KT805.

Donja slika prikazuje dijagram jednostavnog stabiliziranog napajanja. Sadrži silazni transformator (T1), mosni ispravljač (VD1 - VD4), kondenzatorski filtar (C1) i poluvodički regulator napona. Krug regulatora napona omogućuje glatko podešavanje izlaznog napona u rasponu od 0 do 12 volti i zaštićen je od kratkog spoja na izlazu (VT1). Za napajanje niskonaponskog lemila, kao i za eksperimente s izmjeničnom električnom strujom, predviđen je dodatni namot transformatora. Postoji indikacija konstantnog napona (LED HL2) i promjenjivog napona (LED HL1). Za uključivanje cijelog uređaja koristi se prekidač SA1, a lemilo - SA2. Opterećenje je isključeno pomoću SA3. Za zaštitu krugova izmjenične struje od preopterećenja predviđeni su osigurači FU1 i FU2. Vrijednosti izlaznog napona označene su na gumbu regulatora izlaznog napona (potenciometar R4). Po želji možete instalirati pokazivački voltmetar na izlazu stabilizatora ili sastaviti voltmetar s digitalnim zaslonom.

Donja slika prikazuje fragment modificiranog kruga stabilizatora s indikacijom kratkog spoja u opterećenju. U normalnom načinu rada svijetli zelena LED lampica, kada je opterećenje zatvoreno svijetli crveno.

Provedba zaštitnog kruga nije teška, pogotovo jer je vrlo važno zaštititi sve svoje uređaje od kratkih spojeva i preopterećenja. Ako iz nekog razloga dođe do kratkog spoja u uređaju, to može dovesti do nepopravljivih posljedica za njega. Kako bismo vas zaštitili od nepotrebnih troškova, a uređaj od izgaranja, dovoljno je napraviti malu reviziju, prema donjoj shemi.

Važno je napomenuti da je cijeli sklop izgrađen na komplementarnom paru tranzistora. Da bismo razumjeli, dešifrirajmo značenje izraza. Komplementarni par se naziva tranzistori s istim parametrima, ali različitim smjerovima p-n spojeva.

Oni. svi parametri napona, struje, snage i drugi za tranzistore su potpuno isti. Razlika se očituje samo u vrsti tranzistora p-n-p ili n-p-n. Navest ćemo i primjere komplementarnih parova kako bismo vam olakšali kupnju. Iz ruske nomenklature: KT361/KT315, KT3107/KT3102, KT814/KT815, KT816/KT817, KT818/KT819. BD139 / BD140 savršeni su za uvoz. Relej mora biti odabran za radni napon od najmanje 12 V, 10-20 A.

Princip rada:

Kada se prijeđe određeni prag (prag se postavlja promjenjivim otpornikom, empirijski), zatvaraju se ključevi komplementarnog para tranzistora. Napon na izlazu uređaja nestaje i svijetli LED dioda koja označava rad zaštitnog sustava uređaja.

Gumb između tranzistora omogućuje resetiranje zaštite (u stacionarnom stanju je zatvoren, tj. radi na otvaranju). Možete resetirati zaštitu na drugi način, samo isključite i uključite jedinicu. Zaštita je relevantna za napajanje ili punjače baterija.

Svaki radio amater koji redovito dizajnira elektroničke uređaje, mislim da ima regulirano napajanje u kući. Stvar je stvarno zgodna i korisna, bez koje je, nakon što je isprobate u akciji, teško upravljati. Doista, ako trebamo provjeriti, na primjer, LED, tada ćemo morati točno postaviti njegov radni napon, jer ako je napon koji se dovodi na LED značajno prekoračen, potonji može jednostavno izgorjeti. Također s digitalnim sklopovima, postavljamo izlazni napon na multimetru na 5 volti ili bilo koji drugi koji nam je potreban i idemo naprijed.

Mnogi početnici radio amateri prvo sastavljaju jednostavno podesivo napajanje, bez podešavanja izlazne struje i zaštite od kratkog spoja. Tako je bilo i sa mnom, prije otprilike 5 godina sastavio sam jednostavnu jedinicu za napajanje samo s podesivim izlaznim naponom od 0,6 do 11 volti. Njegova shema prikazana je na donjoj slici:

Ali prije nekoliko mjeseci odlučio sam nadograditi ovo napajanje i nadopuniti njegov krug malim zaštitnim krugom od kratkog spoja. Ovu shemu sam pronašao u jednom od brojeva Radio magazina. Nakon detaljnijeg ispitivanja, pokazalo se da krug na mnogo načina podsjeća na gornji shematski dijagram napajanja koji sam ranije sastavio. U slučaju kratkog spoja u napajanom krugu, LED indikacija kratkog spoja se gasi kako bi to označila, a izlazna struja postaje 30 miliampera. Odlučeno je da dio ove sheme dopuni svoju, što je i učinio. Izvorni dijagram iz časopisa Radio, koji uključuje dodatak, prikazan je na slici ispod:

Sljedeća slika prikazuje dio ovog strujnog kruga koji će se morati sastaviti.

Vrijednost nekih dijelova, posebice otpornika R1 i R2, mora se ponovno izračunati naviše. Ako netko još uvijek ima pitanja o tome gdje spojiti odlazne žice iz ovog kruga, dat ću sljedeću sliku:

Također ću dodati da u sastavljenom krugu, bez obzira da li će to biti prvi krug, ili krug iz Radio magazina, morate staviti otpornik od 1 kΩ na izlazu, između plusa i minusa. Na dijagramu iz Radio magazina, ovo je otpornik R6. Zatim preostaje kiseliti ploču i sve zajedno montirati u kućište napajanja. Zrcalne ploče u programu Raspored sprinta nema potrebe. Nacrt PCB-a zaštite od kratkog spoja:

Prije otprilike mjesec dana naišao sam na sklop za priključak regulatora izlazne struje koji bi se mogao koristiti zajedno s ovim napajanjem. preuzeto s ove stranice. Zatim sam sastavio ovaj prefiks u zasebnom kućištu i odlučio ga spojiti po potrebi za punjenje baterija i slične radnje, gdje je važna kontrola izlazne struje. Dajem dijagram set-top box-a, tranzistor kt3107 u njemu je zamijenjen kt361.

Ali kasnije mi je pala na pamet ideja da sve to spojim, radi praktičnosti, u jednu zgradu. Otvorio sam kućište napajanja i pogledao, nije ostalo dovoljno mjesta, promjenjivi otpornik ne stane. Krug strujnog regulatora koristi snažan promjenjivi otpornik, koji ima prilično velike dimenzije. Evo kako to izgleda:

Tada sam odlučio jednostavno spojiti oba kućišta vijcima, spajajući ploče žicama. Također sam postavio prekidač na dva položaja: izlaz s podesivom strujom i nereguliranim. U prvom slučaju, izlaz iz glavne ploče napajanja bio je spojen na ulaz regulatora struje, a izlaz regulatora struje je išao na stezaljke na tijelu napajanja, au drugom slučaju, stezaljke su spojene izravno na izlaz iz glavne ploče napajanja. Sve se to prebacilo šesteropinskim prekidačem za 2 položaja. Dajem crtež tiskane ploče regulatora struje:

Na crtežu PCB-a, R3.1 i R3.3 su pinovi 1 i 3 promjenjivog otpornika, računajući slijeva. Ako netko želi ponoviti, dajem dijagram povezivanja prekidača za prebacivanje:

Tiskane pločice napajanja, zaštitnih krugova i strujnih regulacijskih krugova priložio sam u arhivu. Materijal pripremio AKV.

Shema spoja tranzistora na izvor napajanja prikazana je na slici 1, a strujno-naponske karakteristike tranzistora za različite otpore otpornika R1 prikazane su na slici 2. Ovako funkcionira zaštita. Ako je otpor otpornika nula (tj., izvor je spojen na vrata), a opterećenje povlači struju od oko 0,25 A, tada pad napona na tranzistoru s efektom polja ne prelazi 1,5 V, i praktički svi ispravljeni napon bit će na teretu. Kada se pojavi kratki spoj u krugu opterećenja, struja kroz ispravljač naglo se povećava i, u nedostatku tranzistora, može doseći nekoliko ampera. Tranzistor ograničava struju kratkog spoja na 0,45 ... 0,5 A, bez obzira na pad napona na njemu. U tom slučaju, izlazni napon će postati nula, a cijeli napon će pasti na FET-u. Dakle, u slučaju kratkog spoja potrošena snaga iz izvora napajanja neće se više nego udvostručiti u ovom primjeru, što je u većini slučajeva sasvim prihvatljivo i neće utjecati na "zdravlje" dijelova napajanja.

Riža. 2

Struju kratkog spoja možete smanjiti povećanjem otpora otpornika R1. Potrebno je odabrati otpornik takav da struja kratkog spoja bude približno dvostruko veća od maksimalne struje opterećenja.
Ova metoda zaštite posebno je prikladna za napajanje s RC filtrom za izglađivanje - tada se umjesto otpornika filtra uključuje tranzistor s efektom polja (takav primjer prikazan je na slici 3).
Budući da gotovo sav ispravljeni napon pada na tranzistoru s efektom polja tijekom kratkog spoja, može se koristiti za svjetlosnu ili zvučnu signalizaciju. Evo, na primjer, dijagrama za uključivanje svjetlosnog signala - sl. 7. Kada je sve u redu s opterećenjem svijetli zelena LED HL2. U ovom slučaju pad napona na tranzistoru nije dovoljan za paljenje LED HL1. Ali čim se pojavi kratki spoj u opterećenju, HL2 LED se gasi, ali HL1 treperi crveno.

Riža. 3

Otpornik R2 odabire se ovisno o željenom ograničenju struje kratkog spoja prema gornjim preporukama.
Shema spajanja uređaja za zvučnu signalizaciju prikazana je na sl. 4. Može se spojiti ili između odvoda i sorsa tranzistora, ili između odvoda i vrata, kao HL1 LED.
Kada se pojavi dovoljan napon na signalnom uređaju, AF generator, napravljen na jednospojnom tranzistoru VT2, počinje raditi, a zvuk se čuje u slušalicama BF1.
Jednospojni tranzistor može biti KT117A-KT117G, telefon je niskog otpora (može se zamijeniti dinamičkom glavom male snage).

Riža. četiri

Ostaje dodati da se za opterećenja niske struje u napajanje može uvesti limitator struje kratkog spoja na tranzistoru s efektom polja KP302V. Prilikom odabira tranzistora za druge blokove treba uzeti u obzir njegovu dopuštenu snagu i napon odvod-izvor.
Naravno, takva se automatizacija može uvesti iu stabilizirano napajanje koje nema zaštitu od kratkog spoja u opterećenju.

Ovo je mala univerzalna jedinica za zaštitu od kratkog spoja koja je dizajnirana za korištenje u mreži. Posebno je dizajniran da stane u većinu izvora napajanja bez ponovnog ožičenja njihovih strujnih krugova. Krug je, unatoč prisutnosti mikro kruga, vrlo jednostavan za razumijevanje. Spremite ga na svoje računalo kako biste ga vidjeli u najboljoj veličini.

Za lemljenje kruga trebat će vam:

1. 1 - TL082 dvostruko operacijsko pojačalo
2. 2 - dioda 1n4148
3. 1 - tip122 NPN tranzistor
4. 1 - BC558 PNP tranzistor BC557, BC556
5. Otpornik 1 - 2700 ohma
6. Otpornik od 1 - 1000 ohma
7. Otpornik od 1 - 10 kΩ
8. Otpornik od 1 - 22 kΩ
9. 1 - potenciometar 10 kΩ
10. 1 - kondenzator 470 mikrofarada
11. 1 - kondenzator 1 mikrofarad
12. 1 - normalno zatvoren prekidač
13. 1 - model releja T74 "G5LA-14"

Spajanje kruga na PSU

Ovdje je otpornik male vrijednosti spojen u seriju s izlazom napajanja. Čim kroz njega počne teći struja, doći će do malog pada napona i pomoću tog pada napona utvrdit ćemo je li snaga rezultat preopterećenja ili kratkog spoja. U središtu ovog sklopa nalazi se operacijsko pojačalo (op-amp) uključeno kao komparator.

• Ako je napon na neinvertirajućem izlazu viši od napona na invertirajućem izlazu, tada je izlaz postavljen na "visoku" razinu.
• Ako je napon na neinvertirajućem izlazu niži od napona na invertirajućem izlazu, tada je izlaz postavljen na "nisku" razinu.

Istina, to nema nikakve veze s logičnom razinom od 5 volti konvencionalnih mikro krugova. Kada je operacijsko pojačalo "visoko", njegov izlaz će biti vrlo blizu pozitivnog potencijala napona napajanja, pa ako je napajanje +12 V, "visoko" će se približiti +12 V. Kada je operacijsko pojačalo "nisko ", njegov će izlaz biti gotovo na minusu napona napajanja, dakle blizu 0 V.

Kada koristimo operacijska pojačala kao komparatore, obično imamo ulazni signal i referentni napon s kojim možemo usporediti ovaj ulazni signal. Dakle, imamo otpornik s promjenjivim naponom koji je definiran prema struji koja teče kroz njega i referentnom naponu. Ovaj otpornik je najvažniji dio kruga. Spojen je u seriju s izlaznom snagom. Trebate odabrati otpornik koji ima pad napona od oko 0,5 ~ 0,7 volta kada kroz njega postoji struja preopterećenja. Struja preopterećenja se javlja kada zaštitni krug radi i zatvara izlaznu snagu kako bi se spriječilo oštećenje.

Možete odabrati otpornik pomoću Ohmovog zakona. Prvo što treba odrediti je trenutno preopterećenje napajanja. Da biste to učinili, morate znati najveću dopuštenu struju napajanja.

Recimo da vaše napajanje može dati 3 ampera (u ovom slučaju napon napajanja nije bitan). Dakle, dobili smo P \u003d 0,6 V / 3 A. P \u003d 0,2 Ohma. Sljedeće što biste trebali učiniti je izračunati rasipanje snage na ovom otporniku pomoću formule: P=V*I. Ako koristimo naš zadnji primjer, dobivamo: P = 0,6 V * 3 A. P = 1,8 W - otpornik od 3 ili 5 W bit će više nego dovoljan.

Da bi sklop radio, morat ćete na njega primijeniti napon, koji može biti od 9 do 15 V. Za kalibraciju, primijenite napon na invertirajući ulaz operacijskog pojačala i okrenite potenciometar. Ovaj napon će se povećati ili smanjiti ovisno o tome na koju ga stranu okrenete. Vrijednost treba prilagoditi prema pojačanju ulaznog stupnja od 0,6 volta (nešto oko 2,2 do 3 volta ako je vaš stupanj pojačala sličan mom). Ovaj postupak traje neko vrijeme, a najbolji način kalibracije je znanstvena metoda bockanja. Možda ćete morati potenciometar namjestiti na viši napon kako se zaštita ne bi aktivirala pri vršnom opterećenju. Preuzmite datoteku projekta.

Među mnogim shemama punjača za automobilske baterije objavljenim na mreži, automatske punjače zaslužuju posebnu pozornost. Takvi uređaji stvaraju niz pogodnosti u održavanju baterija. Od publikacija posvećenih automatskim punjačima treba istaknuti radove. Ovi uređaji ne samo da omogućuju punjenje baterije, već i provode njihovu obuku i oporavak.