Schemat urządzenia zabezpieczającego dla dowolnego zasilacza. Regulowany zasilacz z zabezpieczeniem przed przeciążeniem

Trzeba było już budować domowe produkty o różnych napięciach zasilania: 4,5, 9, 12 V. I za każdym razem trzeba było kupować odpowiednią ilość baterii lub ogniw. Ale niezbędne źródła zasilania nie zawsze są dostępne, a ich żywotność jest ograniczona. Dlatego domowe laboratorium potrzebuje uniwersalnego źródła, odpowiedniego dla prawie wszystkich przypadków amatorskiej praktyki radiowej. Może to być opisany poniżej zasilacz prądu przemiennego, zapewniający dowolne napięcie prądu stałego od 0,5 do 12 V. Podczas gdy prąd pobierany z urządzenia może osiągnąć 0,5 A, napięcie wyjściowe pozostaje stabilne. I jeszcze jedną zaletą bloku jest to, że nie boi się zwarć, które często występują w praktyce podczas weryfikacji i regulacji konstrukcji, co jest szczególnie ważne dla początkującego radioamatora.

Schemat zasilania pokazano na Ryż. jeden. Napięcie sieciowe doprowadzone jest przez wtyk XI, bezpiecznik FX i przełącznik S1 do uzwojenia pierwotnego transformatora obniżającego napięcie T1. Napięcie przemienne z uzwojenia wtórnego jest dostarczane do prostownika, montowanego na diodach VI - V4. Wyjście prostownika będzie już miało stałe napięcie, jest wygładzane przez kondensator C1.

Następnie następuje regulator napięcia, który obejmuje rezystory R2-R5, tranzystory V8, V9 i diodę Zenera V7. Rezystor zmienny R3 można ustawić na wyjściu urządzenia (w gniazdach X2 i X3) na dowolne napięcie od 0,5 do 12 V.

Zabezpieczenie zwarciowe jest zaimplementowane na tranzystorze V6. Jak tylko zwarcie w obciążeniu zniknie, na wyjściu ponownie pojawi się ustawione wcześniej napięcie bez restartów.

Na uzwojeniu wtórnym transformatora obniżającego napięcie 13–17 woltów.

Diody mogą być dowolną z serii D226 (na przykład D226V, D226D itp.) - Kondensator C1 typu K50-16. Rezystory stałe - MLT, zmienne - SP-1. Zamiast diody Zenera D814D możesz użyć D813. Tranzystory V6, V8 można przyjąć jako MP39B, MP41, MP41A, MP42B o najwyższym możliwym współczynniku przenoszenia prądu. Tranzystor V9 - P213, P216, P217 z dowolnym indeksem literowym. Odpowiednie i P201 - P203. Tranzystor musi być zainstalowany na grzejniku.

Pozostałe części - wyłącznik, bezpiecznik, wtyczka i gniazda - dowolnej konstrukcji.

Jak zwykle po zakończeniu instalacji najpierw sprawdź poprawność wszystkich połączeń, a następnie uzbrój się w woltomierz i przystąp do sprawdzenia zasilania. Po włożeniu wtyczki bloku do gniazdka sieciowego i zasileniu wyłącznika S1, od razu sprawdź napięcie na kondensatorze C1 - powinno wynosić 15-19 V. Następnie ustaw suwak rezystora zmiennego R3 w górnym położeniu zgodnie z schemat i zmierz napięcie na gniazdach X2 i XZ - powinno wynosić około 12 V. Jeśli napięcie jest znacznie mniejsze, sprawdź działanie diody Zenera - podłącz woltomierz do jej zacisków i zmierz napięcie. W tych punktach napięcie powinno wynosić około 12 V. Jego wartość może być znacznie mniejsza ze względu na zastosowanie diody Zenera o innym indeksie literowym (na przykład D814A), a także jeśli wyjścia tranzystora V6 nie są jest prawidłowo włączony lub działa nieprawidłowo. Aby wykluczyć wpływ tego tranzystora, odlutuj wyjście jego kolektora od anody diody Zenera i ponownie zmierz napięcie na diodzie Zenera. Jeśli w tym przypadku napięcie jest niskie, sprawdź rezystor R2 pod kątem zgodności z jego wartością nominalną (360 omów). Gdy osiągniesz pożądane napięcie na wyjściu zasilacza (około 12 V), spróbuj przesunąć suwak rezystora w dół obwodu. Napięcie wyjściowe jednostki powinno stopniowo spadać prawie do zera.
Teraz sprawdź działanie urządzenia pod obciążeniem. Podłącz do gniazd rezystor o rezystancji 40-50 omów i mocy co najmniej 5 watów. Może składać się np. z czterech połączonych równolegle rezystorów MLT-2.0 (moc 2 W) o rezystancji 160-200 omów. Równolegle z rezystorem włącz woltomierz i ustaw suwak rezystora zmiennego R3 w górnej pozycji zgodnie ze schematem. Igła woltomierza powinna wskazywać napięcie co najmniej 11 V. Jeśli napięcie spadnie bardziej, spróbuj zmniejszyć rezystancję rezystora R2 (zamiast tego zainstaluj rezystor 330 lub 300 omów).

Nadszedł czas na sprawdzenie działania wyłącznika. Potrzebny będzie amperomierz na 1-2 A, ale całkiem możliwe jest użycie testera, takiego jak Ts20, zawartego w pomiarze prądu stałego do 750 mA. Najpierw ustaw napięcie wyjściowe na 5-6 V za pomocą rezystora zmiennego zasilacza, a następnie podłącz sondy amperomierza do gniazd wyjściowych urządzenia: sondę ujemną do gniazda X2, sondę dodatnią do gniazda X3. W pierwszej chwili wskazówka amperomierza powinna przeskoczyć do końcowego podziału skali, a następnie wrócić do zera. Jeśli tak, maszyna działa prawidłowo.

Maksymalne napięcie wyjściowe bloku jest określone tylko przez napięcie stabilizacji diody Zenera. A dla wskazanego na schemacie D814D (D813) może wynosić od 11,5 do 14 V. Dlatego w razie potrzeby nieznacznie zwiększ napięcie maksymalne, wybierz diodę Zenera o pożądanym napięciu stabilizacji lub zastąp ją inną, na przykład D815E (o napięciu stabilizacyjnym 15 V). Ale w tym przypadku będziesz musiał zmienić rezystor R2 (zmniejszyć jego rezystancję) i użyć transformatora, z którym wyprostowane napięcie będzie wynosić co najmniej 17 V przy obciążeniu 0,5 A (mierzone na zaciskach kondensatora).

Ostatnim etapem jest podziałka skali rezystora zmiennego, którą należy wcześniej wkleić na przednim panelu obudowy. Potrzebny będzie oczywiście woltomierz prądu stałego. Kontrolując napięcie wyjściowe urządzenia, ustaw suwak rezystora zmiennego w różnych pozycjach i zaznacz wartość napięcia dla każdego z nich na skali.

Regulowany zasilacz z zabezpieczeniem przeciwzwarciowym na tranzystorze KT805.

Poniższy rysunek przedstawia schemat prostego zasilacza stabilizowanego. Zawiera transformator obniżający napięcie (T1), prostownik mostkowy (VD1 - VD4), filtr kondensatorowy (C1) i półprzewodnikowy regulator napięcia. Obwód regulatora napięcia umożliwia płynną regulację napięcia wyjściowego w zakresie od 0 do 12 woltów i jest chroniony przed zwarciami na wyjściu (VT1). Przewidziano dodatkowe uzwojenie transformatora do zasilania lutownicy niskonapięciowej, a także do eksperymentów z przemiennym prądem elektrycznym. Jest wskazanie napięcia stałego (LED HL2) i napięcia zmiennego (LED HL1). Do włączenia całego urządzenia służy przełącznik SA1, a lutownica - SA2. Obciążenie jest odłączane przez SA3. Aby chronić obwody prądu przemiennego przed przeciążeniami, zapewniono bezpieczniki FU1 i FU2. Wartości napięć wyjściowych są zaznaczone na pokrętle regulatora napięcia wyjściowego (potencjometr R4). W razie potrzeby można zainstalować woltomierz wskaźnikowy na wyjściu stabilizatora lub zmontować woltomierz ze wskazaniem cyfrowym.

Poniższy rysunek przedstawia fragment zmodyfikowanego obwodu stabilizatora ze wskazaniem zwarcia w obciążeniu. W trybie normalnym zielona dioda świeci, gdy obciążenie jest zamknięte, świeci na czerwono.

Wdrożenie obwodu zabezpieczającego nie jest trudne, zwłaszcza że bardzo ważne jest zabezpieczenie wszystkich urządzeń przed zwarciami i przeciążeniami. Jeśli z jakiegoś powodu w urządzeniu wystąpi zwarcie, może to prowadzić do nieodwracalnych konsekwencji. Aby uchronić Cię przed niepotrzebnymi kosztami, a urządzenie przed przepaleniem, wystarczy dokonać niewielkiej rewizji, według schematu poniżej.

Należy zauważyć, że cały obwód jest zbudowany na komplementarnej parze tranzystorów. Aby zrozumieć, odszyfrujmy znaczenie frazy. Para komplementarna nazywana jest tranzystorami o tych samych parametrach, ale różnych kierunkach złączy p-n.

Tych. wszystkie parametry napięcia, prądu, mocy i inne dla tranzystorów są dokładnie takie same. Różnica przejawia się tylko w rodzaju tranzystora p-n-p lub n-p-n. Podamy również przykłady komplementarnych par, aby ułatwić Ci zakup. Z nomenklatury rosyjskiej: KT361/KT315, KT3107/KT3102, KT814/KT815, KT816/KT817, KT818/KT819. BD139 / BD140 doskonale sprawdzają się jako import. Przekaźnik musi być dobrany na napięcie robocze co najmniej 12 V, 10-20 A.

Zasada działania:

Po przekroczeniu pewnego progu (próg jest ustalany empirycznie przez rezystor zmienny), klucze komplementarnej pary tranzystorów są zamknięte. Napięcie na wyjściu urządzenia znika i zapala się dioda LED sygnalizując działanie systemu ochronnego urządzenia.

Przycisk między tranzystorem pozwala zresetować zabezpieczenie (w stanie stacjonarnym jest zamknięty, czyli działa na otwarcie). Możesz zresetować ochronę w inny sposób, po prostu wyłącz i włącz urządzenie. Ochrona dotyczy zasilaczy lub ładowarek akumulatorów.

Myślę, że każdy radioamator, który regularnie projektuje urządzenia elektroniczne, ma w domu stabilizowany zasilacz. Rzecz jest naprawdę wygodna i użyteczna, bez której po wypróbowaniu jej w akcji trudno jest nią zarządzać. Rzeczywiście, jeśli musimy sprawdzić na przykład diodę LED, będziemy musieli dokładnie ustawić jej napięcie robocze, ponieważ jeśli napięcie dostarczane do diody LED zostanie znacznie przekroczone, ta ostatnia może się po prostu przepalić. Również z obwodami cyfrowymi ustawiamy napięcie wyjściowe na multimetrze na 5 woltów lub dowolne inne, którego potrzebujemy i idziemy dalej.

Wielu początkujących radioamatorów najpierw montuje prosty regulowany zasilacz, bez regulacji prądu wyjściowego i zabezpieczenia przeciwzwarciowego. Tak było ze mną, około 5 lat temu zmontowałem prosty zasilacz z tylko napięciem wyjściowym regulowanym od 0,6 do 11 woltów. Jego schemat pokazano na poniższym rysunku:

Ale kilka miesięcy temu postanowiłem ulepszyć ten zasilacz i uzupełnić jego obwód o mały obwód przeciwzwarciowy. Ten schemat znalazłem w jednym z numerów magazynu Radia. Po bliższym przyjrzeniu się okazało się, że układ pod wieloma względami przypomina powyższy schemat zasilacza, który zmontowałem wcześniej. W przypadku zwarcia w zasilanym obwodzie, dioda sygnalizująca zwarcie gaśnie, sygnalizując to, a prąd wyjściowy wynosi 30 miliamperów. Postanowiono, biorąc udział w tym programie, aby uzupełnić swój własny, co zrobił. Oryginalny schemat z magazynu Radio, w którym znajduje się dodatek, przedstawia poniższy rysunek:

Poniższy rysunek przedstawia część tego obwodu, którą należy zmontować.

Wartość niektórych części, w szczególności rezystorów R1 i R2, należy przeliczyć w górę. Jeśli ktoś ma jeszcze pytania, gdzie podłączyć przewody wychodzące z tego obwodu, podam następujący rysunek:

Dodam jeszcze, że w zmontowanym układzie, niezależnie od tego, czy będzie to pierwszy układ, czy układ z magazynu Radia, na wyjściu trzeba umieścić rezystor 1 kΩ, między plusem a minusem. Na schemacie z magazynu Radio jest to rezystor R6. Następnie pozostaje wytrawić deskę i zmontować wszystko razem w obudowie zasilacza. Tablice lustrzane w programie Układ sprintu nie ma potrzeby. Rysunek PCB zabezpieczenia przed zwarciem:

Mniej więcej miesiąc temu natknąłem się na obwód do mocowania regulatora prądu wyjściowego, który może być używany w połączeniu z tym zasilaczem. zaczerpnięte z tej strony. Następnie zmontowałem ten prefiks w osobnym etui i postanowiłem podłączyć go w miarę potrzeb do ładowania akumulatorów i podobnych czynności, gdzie ważna jest kontrola prądu wyjściowego. Podaję schemat dekodera, tranzystor kt3107 w nim został zastąpiony przez kt361.

Ale później przyszedł mi do głowy pomysł, aby dla wygody połączyć to wszystko w jednym budynku. Otworzyłem obudowę zasilacza i poszukałem, miejsca zostało za mało, opornik zmienny by nie pasował. Obwód regulatora prądu wykorzystuje potężny rezystor zmienny, który ma dość duże wymiary. Oto jak to wygląda:

Potem zdecydowałem się po prostu połączyć obie obudowy śrubami, wykonując połączenie między płytami za pomocą przewodów. Ustawiłem też przełącznik dwustabilny na dwie pozycje: wyjście z regulowanym prądem i nieregulowane. W pierwszym przypadku wyjście z płyty głównej zasilacza zostało podłączone do wejścia regulatora prądu, a wyjście regulatora prądu trafiło do zacisków na korpusie zasilacza, a w drugim przypadku zaciski zostały podłączone bezpośrednio do wyjścia z płyty głównej zasilacza. Wszystko to było przełączane sześciopinowym przełącznikiem dwupozycyjnym. Podaję rysunek płytki drukowanej regulatora prądu:

Na rysunku PCB R3.1 i R3.3 to piny 1 i 3 rezystora zmiennego, licząc od lewej. Jeśli ktoś chce powtórzyć to podaję schemat podłączenia przełącznika dwustabilnego do przełączania:

W archiwum załączyłem płytki drukowane zasilacza, obwody zabezpieczające i obwody regulacji prądu. Materiał przygotowany przez AKV.

Schemat podłączenia tranzystora do zasilacza pokazano na rys. 1, a charakterystyki prądowo-napięciowe tranzystora dla różnych rezystancji rezystora R1 pokazano na rys. 2. Tak działa ochrona. Jeżeli rezystancja rezystora wynosi zero (tzn. źródło jest podłączone do bramki), a obciążenie pobiera prąd około 0,25 A, to spadek napięcia na tranzystorze polowym nie przekracza 1,5 V i praktycznie wszystko wyprostowane napięcie będzie na obciążeniu. Gdy w obwodzie obciążenia pojawia się zwarcie, prąd płynący przez prostownik gwałtownie wzrasta, a przy braku tranzystora może osiągnąć kilka amperów. Tranzystor ogranicza prąd zwarciowy do 0,45...0,5 A, niezależnie od spadku napięcia na nim. W takim przypadku napięcie wyjściowe spadnie do zera, a całe napięcie spadnie na FET. Tak więc w przypadku zwarcia moc pobierana ze źródła zasilania w tym przykładzie nie wzrośnie więcej niż dwukrotnie, co w większości przypadków jest całkiem do przyjęcia i nie wpłynie na „zdrowie” części zasilacza.

Ryż. 2

Możesz zmniejszyć prąd zwarciowy, zwiększając rezystancję rezystora R1. Konieczne jest dobranie rezystora tak, aby prąd zwarciowy był w przybliżeniu dwukrotnością maksymalnego prądu obciążenia.
Ta metoda ochrony jest szczególnie wygodna w przypadku zasilaczy z wygładzającym filtrem RC - wtedy zamiast rezystora filtrującego włączany jest tranzystor polowy (przykład taki pokazano na rys. 3).
Ponieważ prawie całe wyprostowane napięcie spada na tranzystorze polowym podczas zwarcia, można go wykorzystać do sygnalizacji świetlnej lub dźwiękowej. Oto na przykład schemat włączania sygnału świetlnego - ryc. 7. Gdy wszystko jest w porządku z obciążeniem, zapali się zielona dioda HL2. W takim przypadku spadek napięcia na tranzystorze nie wystarcza do zapalenia diody HL1. Ale gdy tylko w obciążeniu pojawi się zwarcie, dioda HL2 gaśnie, ale HL1 miga na czerwono.

Ryż. 3

Rezystor R2 jest dobierany w zależności od pożądanego ograniczenia prądu zwarciowego zgodnie z powyższymi zaleceniami.
Schemat podłączenia sygnalizatora dźwiękowego przedstawiono na ryc. 4. Może być podłączony między drenem a źródłem tranzystora lub między drenem a bramką, tak jak dioda LED HL1.
Gdy na sygnalizatorze pojawi się wystarczające napięcie, włącza się generator AF, wykonany na tranzystorze jednozłączowym VT2, i słychać dźwięk w słuchawkach BF1.
Tranzystor jednozłączowy może być KT117A-KT117G, telefon ma niską rezystancję (można go zastąpić dynamiczną głowicą o małej mocy).

Ryż. cztery

Należy dodać, że w przypadku obciążeń niskoprądowych do zasilacza można wprowadzić ogranicznik prądu zwarciowego na tranzystorze polowym KP302V. Wybierając tranzystor do innych bloków, należy wziąć pod uwagę jego dopuszczalną moc i napięcie źródła drenu.
Oczywiście taką automatykę można również wprowadzić do zasilacza stabilizowanego, który nie posiada zabezpieczenia przed zwarciami w obciążeniu.

Jest to małe uniwersalne zabezpieczenie przeciwzwarciowe przeznaczone do użytku w sieci. Jest specjalnie zaprojektowany, aby pasował do większości zasilaczy bez konieczności ponownego okablowania ich obwodów. Obwód, pomimo obecności mikroukładu, jest bardzo łatwy do zrozumienia. Zapisz go na swoim komputerze, aby zobaczyć go w najlepszym rozmiarze.

Aby przylutować obwód, będziesz potrzebować:

1. 1 - podwójny wzmacniacz operacyjny TL082
2. 2 - 1n4148 dioda
3. 1 - tip122 tranzystor NPN
4. 1 - Tranzystor PNP BC558 BC557, BC556
5. Rezystor 1 - 2700 omów
6. Rezystor 1 - 1000 omów
7. Rezystor 1 - 10 kΩ
8. Rezystor 1 - 22 kΩ
9. 1 - potencjometr 10 kΩ
10. 1 - kondensator 470 mikrofaradów
11. 1 - kondensator 1 mikrofarad
12. 1 - normalnie zamknięty przełącznik
13. 1 - przekaźnik model T74 "G5LA-14"

Podłączenie obwodu do zasilacza

Tutaj rezystor o niskiej wartości jest połączony szeregowo z wyjściem zasilacza. Gdy tylko zacznie przez nią płynąć prąd, nastąpi niewielki spadek napięcia, który wykorzystamy do określenia, czy moc jest wynikiem przeciążenia, czy zwarcia. Sercem tego obwodu jest wzmacniacz operacyjny (wzmacniacz operacyjny) dołączony jako komparator.

• Jeżeli napięcie na wyjściu nieodwracającym jest wyższe niż napięcie na wyjściu odwracającym, to wyjście jest ustawiane na poziom „wysoki”.
• Jeżeli napięcie na wyjściu nieodwracającym jest niższe niż napięcie na wyjściu odwracającym, to wyjście jest ustawiane na poziom „niski”.

To prawda, że ​​nie ma to nic wspólnego z logicznym poziomem 5 woltów konwencjonalnych mikroukładów. Gdy wzmacniacz operacyjny jest „wysoki”, jego wyjście będzie bardzo bliskie dodatniemu potencjałowi napięcia zasilania, więc jeśli zasilanie wynosi +12 V, „wysoki” zbliży się do +12 V. Gdy wzmacniacz operacyjny jest „niski” ”, jego moc wyjściowa będzie prawie na minusie napięcia zasilania, dlatego będzie bliska 0 V.

Używając wzmacniaczy operacyjnych jako komparatorów, zwykle mamy sygnał wejściowy i napięcie odniesienia, z którym można porównać ten sygnał wejściowy. Mamy więc rezystor o zmiennym napięciu, które jest definiowane zgodnie z przepływającym przez niego prądem i napięciem odniesienia. Ten rezystor jest najważniejszą częścią obwodu. Jest połączony szeregowo z mocą wyjściową. Musisz wybrać rezystor, który ma spadek napięcia około 0,5~0,7 V, gdy przepływa przez niego prąd przeciążenia. Prąd przeciążeniowy występuje, gdy obwód zabezpieczający działa i zamyka wyjście zasilania, aby zapobiec jego uszkodzeniu.

Możesz wybrać rezystor korzystając z prawa Ohma. Pierwszą rzeczą do ustalenia jest aktualne przeciążenie zasilacza. Aby to zrobić, musisz znać maksymalny dopuszczalny prąd zasilacza.

Załóżmy, że twój zasilacz może dostarczyć 3 ampery (w tym przypadku napięcie zasilacza nie ma znaczenia). Tak więc otrzymaliśmy P \u003d 0,6 V / 3 A. P \u003d 0,2 oma. Następną rzeczą, którą powinieneś zrobić, to obliczyć rozpraszanie mocy na tym rezystorze ze wzoru: P=V*I. Jeśli użyjemy naszego ostatniego przykładu, otrzymamy: P = 0,6 V * 3 A. P = 1,8 W - rezystor 3 lub 5 W będzie więcej niż wystarczający.

Aby obwód działał, musisz podać do niego napięcie, które może wynosić od 9 do 15 V. Aby przeprowadzić kalibrację, przyłóż napięcie do wejścia odwracającego wzmacniacza operacyjnego i przekręć potencjometr. To napięcie wzrośnie lub spadnie w zależności od tego, w którą stronę je obrócisz. Wartość należy dostosować zgodnie ze wzmocnieniem stopnia wejściowego 0,6 V (coś około 2,2 do 3 V, jeśli stopień wzmacniacza jest podobny do mojego). Ta procedura zajmuje trochę czasu, a najlepszym sposobem kalibracji jest naukowa metoda poke. Może być konieczne ustawienie potencjometru na wyższe napięcie, aby zabezpieczenie nie zadziałało przy szczytach obciążenia. Pobierz plik projektu.

Wśród wielu publikowanych w sieci schematów ładowarek do akumulatorów samochodowych na szczególną uwagę zasługują ładowarki automatyczne. Takie urządzenia stwarzają szereg udogodnień w konserwacji baterii. Spośród publikacji poświęconych ładowarkom automatycznym na uwagę zasługują prace. Urządzenia te nie tylko zapewniają ładowanie baterii, ale także przeprowadzają ich trening i regenerację.