Diagram perangkat perlindungan untuk catu daya apa pun. Catu daya yang diatur dengan perlindungan kelebihan beban

Anda sudah harus membuat produk buatan sendiri dengan berbagai tegangan suplai: 4,5, 9, 12 V. Dan setiap kali Anda harus membeli jumlah baterai atau sel yang sesuai. Tetapi sumber daya yang diperlukan tidak selalu tersedia, dan masa pakainya terbatas. Itulah sebabnya laboratorium rumah membutuhkan sumber universal yang cocok untuk hampir semua kasus praktik radio amatir. Ini dapat berupa catu daya AC yang dijelaskan di bawah, memberikan tegangan DC apa pun dari 0,5 hingga 12 V. Sementara jumlah arus yang ditarik dari unit dapat mencapai 0,5 A, tegangan keluaran tetap stabil. Dan satu lagi keuntungan dari blok ini adalah tidak takut korsleting, yang sering ditemui dalam praktik selama verifikasi dan penyesuaian struktur, yang sangat penting bagi amatir radio pemula.

Diagram catu daya ditunjukkan pada Nasi. satu. Tegangan listrik disuplai melalui steker XI, sekering FX dan sakelar S1 ke belitan primer transformator step-down T1. Tegangan bolak-balik dari belitan sekunder disuplai ke penyearah, dipasang pada dioda VI - V4. Output dari penyearah sudah akan memiliki tegangan konstan, dihaluskan oleh kapasitor C1.

Ini diikuti oleh pengatur tegangan, yang meliputi resistor R2-R5, transistor V8, V9 dan dioda zener V7. Resistor variabel R3 dapat diatur pada output unit (dalam soket X2 dan X3) tegangan apa pun dari 0,5 hingga 12 V.

Proteksi hubung singkat diimplementasikan pada transistor V6. Segera setelah korsleting pada beban hilang, tegangan yang disetel sebelumnya akan muncul pada output lagi tanpa restart.

Pada belitan sekunder transformator step-down 13 - 17 volt.

Dioda dapat berupa salah satu seri D226 (misalnya, D226V, D226D, dll.) - Kapasitor C1 tipe K50-16. Resistor tetap - MLT, variabel - SP-1. Alih-alih dioda Zener D814D, Anda dapat menggunakan D813. Transistor V6, V8 dapat diambil sebagai MP39B, MP41, MP41A, MP42B dengan koefisien transfer arus setinggi mungkin. Transistor V9 - P213, P216, P217 dengan indeks huruf apa saja. Cocok dan P201 - P203. Transistor harus dipasang di radiator.

Bagian yang tersisa - sakelar, sekering, steker, dan soket - dari desain apa pun.

Seperti biasa, setelah menyelesaikan instalasi, pertama-tama periksa kebenaran semua koneksi, lalu bekali diri Anda dengan voltmeter dan lanjutkan untuk memeriksa catu daya. Setelah memasukkan steker blok ke soket listrik dan menerapkan daya ke sakelar S1, segera periksa tegangan pada kapasitor C1 - seharusnya 15-19 V. Kemudian atur penggeser resistor variabel R3 ke posisi atas sesuai dengan diagram dan ukur tegangan pada soket X2 dan XZ - seharusnya sekitar 12 V. Jika tegangannya jauh lebih kecil, periksa pengoperasian dioda zener - sambungkan voltmeter ke terminalnya dan ukur tegangannya. Pada titik-titik ini, tegangan harus sekitar 12 V. Nilainya dapat berkurang secara signifikan karena penggunaan dioda zener dengan indeks huruf yang berbeda (misalnya, D814A), serta jika output transistor V6 tidak dihidupkan dengan benar atau jika tidak berfungsi. Untuk mengecualikan pengaruh transistor ini, lepaskan keluaran kolektornya dari anoda dioda zener dan ukur lagi tegangan pada dioda zener. Jika dalam hal ini tegangannya rendah, periksa resistor R2 apakah sesuai dengan nilai nominalnya (360 ohm). Ketika Anda mencapai tegangan yang diinginkan pada keluaran catu daya (sekitar 12 V), coba gerakkan penggeser resistor ke bawah rangkaian. Tegangan keluaran unit harus secara bertahap menurun hingga hampir nol.
Sekarang periksa pengoperasian unit di bawah beban. Hubungkan resistor dengan resistansi 40-50 ohm dan daya minimal 5 watt ke soket. Ini dapat terdiri, misalnya, dari empat resistor MLT-2.0 yang terhubung paralel (daya 2 W) dengan resistansi 160-200 ohm. Secara paralel dengan resistor, nyalakan voltmeter dan atur penggeser resistor variabel R3 ke posisi atas sesuai dengan diagram. Jarum voltmeter harus menunjukkan tegangan minimal 11 V. Jika tegangan turun lebih banyak, coba kurangi hambatan resistor R2 (sebagai gantinya pasang resistor 330 atau 300 ohm).

Waktunya telah tiba untuk memeriksa pengoperasian pemutus sirkuit. Anda akan membutuhkan ammeter untuk 1-2 A, tetapi sangat mungkin untuk menggunakan penguji seperti Ts20, termasuk dalam pengukuran arus searah hingga 750 mA. Pertama, atur tegangan output ke 5-6 V dengan resistor variabel catu daya, dan kemudian hubungkan probe ammeter ke soket output unit: probe negatif ke soket X2, probe positif ke soket X3. Pada saat pertama, jarum ammeter harus melompat ke pembagian akhir skala, dan kemudian kembali ke nol. Jika demikian, mesin bekerja dengan baik.

Tegangan output maksimum blok hanya ditentukan oleh tegangan stabilisasi dioda zener. Dan bisa dari 11,5 hingga 14 V untuk D814D (D813) yang ditunjukkan pada diagram.Oleh karena itu, jika perlu, naikkan sedikit tegangan maksimum, pilih dioda zener dengan tegangan stabilisasi yang diinginkan atau ganti dengan yang lain, misalnya D815E (dengan tegangan stabilisasi 15 V). Tetapi dalam hal ini, Anda harus mengubah resistor R2 (mengurangi resistansi) dan menggunakan transformator yang tegangannya akan diperbaiki setidaknya 17 V pada beban 0,5 A (diukur pada terminal kapasitor).

Tahap terakhir adalah kelulusan skala resistor variabel, yang harus Anda tempel di panel depan kasing terlebih dahulu. Anda akan membutuhkan, tentu saja, voltmeter DC. Mengontrol tegangan output unit, atur penggeser resistor variabel ke posisi yang berbeda dan tandai nilai tegangan untuk masing-masingnya pada skala.

Catu daya yang dapat disesuaikan dengan perlindungan hubung singkat pada transistor KT805.

Gambar di bawah menunjukkan diagram catu daya stabil sederhana. Ini berisi transformator step-down (T1), penyearah jembatan (VD1 - VD4), filter kapasitor (C1) dan regulator tegangan semikonduktor. Sirkuit pengatur tegangan memungkinkan Anda untuk menyesuaikan tegangan output dengan lancar dalam kisaran 0 hingga 12 volt dan terlindung dari korsleting pada output (VT1). Belitan transformator tambahan disediakan untuk memberi daya pada besi solder tegangan rendah, serta untuk eksperimen dengan arus listrik bolak-balik. Ada indikasi tegangan konstan (LED HL2) dan tegangan variabel (LED HL1). Untuk menghidupkan seluruh perangkat, sakelar sakelar SA1 digunakan, dan besi solder - SA2. Beban terputus oleh SA3. Untuk melindungi sirkuit AC dari kelebihan beban, disediakan sekering FU1 dan FU2. Nilai tegangan keluaran ditandai pada kenop pengatur tegangan keluaran (potensiometer R4). Jika diinginkan, Anda dapat memasang voltmeter penunjuk pada output stabilizer atau memasang voltmeter dengan tampilan digital.

Gambar di bawah ini menunjukkan bagian dari rangkaian stabilizer yang dimodifikasi dengan indikasi korsleting pada beban. Dalam mode normal, LED hijau menyala, ketika beban ditutup, warnanya merah.

Menerapkan sirkuit perlindungan tidak sulit, terutama karena sangat penting untuk melindungi semua perangkat Anda dari korsleting dan kelebihan beban. Jika karena alasan tertentu terjadi korsleting pada perangkat, ini dapat menyebabkan konsekuensi yang tidak dapat diperbaiki. Untuk melindungi Anda dari biaya yang tidak perlu, dan perangkat dari kelelahan, cukup membuat revisi kecil, sesuai dengan skema di bawah ini.

Penting untuk dicatat bahwa seluruh rangkaian dibangun di atas sepasang transistor yang saling melengkapi. Untuk memahaminya, mari kita uraikan arti dari frasa tersebut. Sepasang komplementer disebut transistor dengan parameter yang sama, tetapi arah sambungan p-n berbeda.

Itu. semua parameter tegangan, arus, daya dan lain-lain untuk transistor sama persis. Perbedaannya hanya tampak pada jenis transistor p-n-p atau n-p-n. Kami juga akan memberikan contoh pasangan komplementer untuk memudahkan Anda dalam membeli. Dari nomenklatur Rusia: KT361/KT315, KT3107/KT3102, KT814/KT815, KT816/KT817, KT818/KT819. BD139 / BD140 sempurna sebagai impor. Relai harus dipilih untuk tegangan operasi minimal 12 V, 10-20 A.

Prinsip operasi:

Ketika ambang batas tertentu terlampaui (ambang ditentukan oleh resistor variabel, secara empiris), kunci pasangan transistor komplementer ditutup. Tegangan pada output perangkat menghilang dan LED menyala, menunjukkan pengoperasian sistem pelindung perangkat.

Tombol di antara transistor memungkinkan Anda untuk mengatur ulang perlindungan (dalam keadaan diam itu tertutup, yaitu berfungsi untuk membuka). Anda dapat mengatur ulang perlindungan dengan cara lain, cukup matikan dan hidupkan unit. Perlindungan relevan untuk catu daya atau pengisi daya baterai.

Setiap amatir radio yang secara teratur mendesain perangkat elektronik, saya pikir, memiliki catu daya yang diatur di rumah. Masalahnya benar-benar nyaman dan berguna, yang tanpanya, setelah mencobanya dalam tindakan, menjadi sulit untuk dikelola. Memang, jika kita perlu memeriksa, misalnya, LED, maka kita perlu mengatur tegangan operasinya secara akurat, karena jika tegangan yang disuplai ke LED terlampaui secara signifikan, yang terakhir mungkin akan terbakar. Juga dengan sirkuit digital, kami mengatur tegangan output pada multimeter menjadi 5 volt, atau yang lain yang kami butuhkan dan lanjutkan.

Banyak amatir radio pemula pertama-tama merakit catu daya sederhana yang dapat disesuaikan, tanpa menyesuaikan arus keluaran dan perlindungan hubung singkat. Begitu pula dengan saya, sekitar 5 tahun yang lalu saya merakit unit catu daya sederhana hanya dengan tegangan output yang dapat diatur dari 0,6 hingga 11 volt. Skemanya ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Tetapi beberapa bulan yang lalu saya memutuskan untuk meningkatkan catu daya ini dan melengkapi sirkuitnya dengan sirkuit perlindungan hubung singkat kecil. Saya menemukan skema ini di salah satu edisi majalah Radio. Setelah pemeriksaan lebih dekat, ternyata rangkaian itu dalam banyak hal mengingatkan pada diagram skematik catu daya yang saya rakit sebelumnya. Jika terjadi korsleting di sirkuit bertenaga, LED indikasi hubung singkat padam untuk menunjukkan hal ini, dan arus keluaran menjadi 30 miliampere. Diputuskan dengan mengambil bagian dari skema ini untuk melengkapi miliknya, yang dia lakukan. Diagram asli dari majalah Radio, yang mencakup add-on, ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Gambar berikut menunjukkan bagian dari rangkaian ini yang perlu dirakit.

Nilai beberapa bagian, khususnya resistor R1 dan R2, harus dihitung ulang ke atas. Jika seseorang masih memiliki pertanyaan tentang di mana menghubungkan kabel keluar dari sirkuit ini, saya akan memberikan gambar berikut:

Saya juga akan menambahkan bahwa di sirkuit rakitan, terlepas dari apakah itu akan menjadi sirkuit pertama, atau sirkuit dari majalah Radio, Anda harus meletakkan resistor 1 kΩ pada output, antara plus dan minus. Dalam diagram dari majalah Radio, ini adalah resistor R6. Kemudian tinggal mengasinkan papan dan merakit semuanya bersama-sama dalam kotak catu daya. Papan cermin dalam program Tata letak lari cepat tidak dibutuhkan. Gambar PCB Perlindungan Sirkuit Pendek:

Sekitar sebulan yang lalu, saya menemukan rangkaian untuk lampiran pengatur arus keluaran yang dapat digunakan bersama dengan catu daya ini. diambil dari situs ini. Kemudian saya merakit awalan ini dalam wadah terpisah dan memutuskan untuk menghubungkannya sesuai kebutuhan untuk mengisi daya baterai dan tindakan serupa, di mana kontrol arus keluaran penting. Saya memberikan diagram dekoder, transistor kt3107 di dalamnya diganti dengan kt361.

Tetapi kemudian muncul ide untuk menggabungkan, demi kenyamanan, semua ini dalam satu gedung. Saya membuka kasing catu daya dan melihat, tidak ada cukup ruang tersisa, resistor variabel tidak akan muat. Rangkaian pengatur arus menggunakan resistor variabel yang kuat, yang memiliki dimensi agak besar. Berikut tampilannya:

Kemudian saya memutuskan untuk hanya menghubungkan kedua kasing dengan sekrup, membuat sambungan antara papan dengan kabel. Saya juga mengatur sakelar sakelar ke dua posisi: keluaran dengan arus yang dapat disesuaikan dan tidak diatur. Dalam kasus pertama, output dari papan utama catu daya terhubung ke input regulator saat ini, dan output dari regulator saat ini pergi ke klem pada badan catu daya, dan dalam kasus kedua, klem terhubung langsung ke output dari papan utama catu daya. Semua ini diaktifkan oleh sakelar sakelar enam pin untuk 2 posisi. Saya memberikan gambar papan sirkuit tercetak dari regulator saat ini:

Dalam gambar PCB, R3.1 dan R3.3 adalah pin 1 dan 3 dari resistor variabel, dihitung dari kiri. Jika seseorang ingin mengulang, saya memberikan diagram koneksi sakelar sakelar untuk beralih:

Saya memasang papan sirkuit tercetak dari catu daya, sirkuit perlindungan, dan sirkuit pengaturan arus di arsip. Materi disiapkan oleh AKV.

Diagram koneksi transistor ke catu daya ditunjukkan pada Gambar. 1, dan karakteristik tegangan arus transistor untuk berbagai resistansi resistor R1 ditunjukkan pada Gambar. 2. Beginilah cara kerja perlindungan. Jika resistansi resistor adalah nol (yaitu, sumber terhubung ke gerbang), dan beban menarik arus sekitar 0,25 A, maka jatuh tegangan pada transistor efek medan tidak melebihi 1,5 V, dan hampir semua tegangan yang diperbaiki akan berada di beban. Ketika korsleting muncul di sirkuit beban, arus melalui penyearah meningkat tajam dan, tanpa transistor, dapat mencapai beberapa ampere. Transistor membatasi arus hubung singkat menjadi 0,45...0,5 A, terlepas dari penurunan tegangan yang melewatinya. Dalam hal ini, tegangan keluaran akan menjadi nol, dan seluruh tegangan akan turun melintasi FET. Jadi, jika terjadi korsleting, daya yang dikonsumsi dari sumber daya tidak akan lebih dari dua kali lipat dalam contoh ini, yang dalam banyak kasus cukup dapat diterima dan tidak akan mempengaruhi "kesehatan" bagian catu daya.

Beras. 2

Anda dapat mengurangi arus hubung singkat dengan meningkatkan resistansi resistor R1. Penting untuk memilih resistor sedemikian rupa sehingga arus hubung singkat kira-kira dua kali arus beban maksimum.
Metode perlindungan ini sangat nyaman untuk catu daya dengan filter RC perataan - kemudian transistor efek medan dihidupkan alih-alih resistor filter (contoh seperti itu ditunjukkan pada Gambar. 3).
Karena hampir semua tegangan yang disearahkan turun pada transistor efek medan selama korsleting, transistor dapat digunakan untuk sinyal cahaya atau suara. Di sini, misalnya, adalah diagram untuk menyalakan sinyal cahaya - Gambar 7. Ketika semuanya beres dengan beban, HL2 LED hijau menyala. Dalam hal ini, penurunan tegangan pada transistor tidak cukup untuk menyalakan LED HL1. Tetapi begitu korsleting muncul di beban, LED HL2 padam, tetapi HL1 berkedip merah.

Beras. 3

Resistor R2 dipilih tergantung pada batasan arus hubung singkat yang diinginkan sesuai dengan rekomendasi di atas.
Diagram koneksi perangkat pensinyalan suara ditunjukkan pada gambar. 4. Dapat dihubungkan antara saluran pembuangan dan sumber transistor, atau antara saluran pembuangan dan gerbang, seperti LED HL1.
Ketika tegangan yang cukup muncul pada perangkat pensinyalan, generator AF, dibuat pada transistor unijunction VT2, beraksi, dan suara terdengar di headphone BF1.
Transistor unijunction dapat berupa KT117A-KT117G, telepon memiliki resistansi rendah (dapat diganti dengan kepala dinamis berdaya rendah).

Beras. empat

Masih harus ditambahkan bahwa untuk beban arus rendah, pembatas arus hubung singkat pada transistor efek medan KP302V dapat dimasukkan ke catu daya. Saat memilih transistor untuk blok lain, daya yang diizinkan dan tegangan sumber saluran harus diperhitungkan.
Tentu saja, otomatisasi semacam itu juga dapat dimasukkan ke dalam catu daya stabil yang tidak memiliki perlindungan terhadap korsleting pada beban.

Ini adalah unit perlindungan hubung singkat universal kecil yang dirancang untuk digunakan dalam jaringan. Ini dirancang khusus agar sesuai dengan sebagian besar catu daya tanpa memasang kembali sirkuitnya. Sirkuitnya, meskipun ada sirkuit mikro, sangat mudah dipahami. Simpan ke komputer Anda untuk melihatnya dalam ukuran terbaik.

Untuk menyolder sirkuit, Anda perlu:

1. 1 - TL082 op amp ganda
2. 2 - 1n4148 dioda
3. 1 - tip122 transistor NPN
4. 1 - BC558 transistor PNP BC557, BC556
5. 1 - 2700 ohm resistor
6. Resistor 1 - 1000 ohm
7. 1 - 10 kΩ resistor
8. 1 - 22 kΩ resistor
9. 1 - potensiometer 10 kΩ
10. 1 - kapasitor 470 mikrofarad
11. 1 - kapasitor 1 mikrofarad
12. 1 - sakelar yang biasanya tertutup
13. 1 - model relai T74 "G5LA-14"

Menghubungkan sirkuit ke PSU

Di sini, resistor bernilai rendah dihubungkan secara seri dengan output dari catu daya. Segera setelah arus mulai mengalir melaluinya, akan ada penurunan tegangan kecil dan kami akan menggunakan penurunan tegangan ini untuk menentukan apakah daya adalah akibat dari kelebihan beban atau korsleting. Inti dari rangkaian ini adalah penguat operasional (op-amp) yang termasuk sebagai komparator.

• Jika tegangan pada keluaran non-pembalik lebih tinggi dari tegangan pada keluaran pembalik, maka keluaran diatur ke tingkat "tinggi".
• Jika tegangan pada keluaran non-pembalik lebih rendah dari tegangan pada keluaran pembalik, maka keluaran diatur ke tingkat "rendah".

Benar, ini tidak ada hubungannya dengan level logis 5 volt dari sirkuit mikro konvensional. Ketika op amp "tinggi", outputnya akan sangat dekat dengan potensial positif dari tegangan suplai, jadi jika suplai +12 V, "tinggi" akan mendekati +12 V. Ketika op amp "rendah" ", outputnya akan hampir minus dari tegangan suplai, oleh karena itu, mendekati 0 V.

Saat menggunakan op amp sebagai pembanding, kita biasanya memiliki sinyal input dan tegangan referensi untuk membandingkan sinyal input ini. Jadi kami memiliki resistor dengan tegangan variabel yang ditentukan sesuai dengan arus yang mengalir melaluinya dan tegangan referensi. Resistor ini adalah bagian terpenting dari rangkaian. Ini terhubung secara seri dengan daya keluaran. Anda harus memilih resistor yang memiliki penurunan tegangan sekitar 0,5~0,7 volt ketika ada arus lebih yang melewatinya. Arus beban lebih terjadi ketika rangkaian proteksi beroperasi dan menutup keluaran daya untuk mencegah kerusakan padanya.

Anda dapat memilih resistor menggunakan hukum Ohm. Hal pertama yang harus ditentukan adalah kelebihan arus dari catu daya. Untuk melakukan ini, Anda perlu mengetahui arus maksimum yang diizinkan dari catu daya.

Katakanlah catu daya Anda dapat menghasilkan 3 amp (dalam hal ini, tegangan catu daya tidak masalah). Jadi, kami mendapat P \u003d 0,6 V / 3 A. P \u003d 0,2 Ohm. Hal berikutnya yang harus Anda lakukan adalah menghitung disipasi daya pada resistor ini menggunakan rumus: P=V*I. Jika kita menggunakan contoh terakhir, kita mendapatkan: P = 0,6 V * 3 A. P = 1,8 W - resistor 3 atau 5 W akan lebih dari cukup.

Untuk membuat rangkaian berfungsi, Anda perlu memberikan tegangan padanya, yang bisa dari 9 hingga 15 V. Untuk mengkalibrasi, berikan tegangan ke input pembalik op-amp dan putar potensiometer. Tegangan ini akan naik atau turun tergantung di sisi mana Anda memutarnya. Nilainya perlu disesuaikan sesuai dengan penguatan tahap input 0,6 volt (sekitar 2,2 hingga 3 volt jika tahap penguat Anda mirip dengan milik saya). Prosedur ini membutuhkan waktu, dan cara terbaik untuk mengkalibrasi adalah metode poke ilmiah. Anda mungkin perlu menyetel potensiometer ke tegangan yang lebih tinggi agar proteksi tidak tersandung pada beban puncak. Unduh file proyek.

Di antara banyak skema pengisi daya untuk aki mobil yang dipublikasikan di jaringan, pengisi daya otomatis patut mendapat perhatian khusus. Perangkat semacam itu menciptakan sejumlah kemudahan dalam pemeliharaan baterai. Dari publikasi yang ditujukan untuk pengisi daya otomatis, karya harus dicatat. Perangkat ini tidak hanya menyediakan pengisian daya baterai, tetapi juga melakukan pelatihan dan pemulihannya.