Diagrama do dispositivo de proteção para qualquer fonte de alimentação. Fonte de alimentação regulada com proteção contra sobrecarga

Você já teve que construir produtos caseiros com uma variedade de tensões de alimentação: 4,5, 9, 12 V. E cada vez você teve que comprar o número apropriado de baterias ou células. Mas as fontes de energia necessárias nem sempre estão disponíveis e sua vida útil é limitada. É por isso que o laboratório doméstico precisa de uma fonte universal adequada para quase todos os casos de prática de rádio amador. Esta pode ser a fonte de alimentação CA descrita abaixo, fornecendo qualquer tensão CC de 0,5 a 12 V. Embora a quantidade de corrente extraída da unidade possa atingir 0,5 A, a tensão de saída permanece estável. E mais uma vantagem do bloco é que ele não tem medo de curtos-circuitos, que são frequentemente encontrados na prática durante a verificação e ajuste de estruturas, o que é especialmente importante para um radioamador iniciante.

O diagrama de alimentação é mostrado na arroz. 1. A tensão da rede é fornecida através do plugue XI, fusível FX e interruptor S1 para o enrolamento primário do transformador abaixador T1. A tensão alternada do enrolamento secundário é fornecida ao retificador, montado nos diodos VI - V4. A saída do retificador já terá uma tensão constante, é suavizada pelo capacitor C1.

Isto é seguido por um regulador de tensão, que inclui resistores R2-R5, transistores V8, V9 e um diodo zener V7. O resistor variável R3 pode ser ajustado na saída da unidade (nos soquetes X2 e X3) qualquer tensão de 0,5 a 12 V.

A proteção contra curto-circuito é implementada no transistor V6. Assim que o curto na carga desaparecer, a tensão definida anteriormente aparecerá na saída novamente sem nenhuma reinicialização.

No enrolamento secundário do transformador abaixador 13 - 17 volts.

Os diodos podem ser qualquer uma das séries D226 (por exemplo, D226V, D226D, etc.) - Capacitor C1 do tipo K50-16. Resistores fixos - MLT, variáveis ​​- SP-1. Em vez do diodo Zener D814D, você pode usar o D813. Os transistores V6, V8 podem ser considerados como MP39B, MP41, MP41A, MP42B com o maior coeficiente de transferência de corrente possível. Transistor V9 - P213, P216, P217 com qualquer índice de letras. Adequado e P201 - P203. O transistor deve ser instalado no radiador.

As restantes peças - interruptor, fusível, ficha e tomadas - de qualquer design.

Como de costume, depois de concluir a instalação, verifique primeiro a exatidão de todas as conexões e, em seguida, arme-se com um voltímetro e prossiga para verificar a fonte de alimentação. Depois de inserir o plugue do bloco na tomada e ligar o interruptor S1, verifique imediatamente a tensão no capacitor C1 - deve ser 15-19 V. Em seguida, coloque o controle deslizante do resistor variável R3 na posição superior de acordo com o diagrama e meça a tensão nos soquetes X2 e XZ - deve ser cerca de 12 V. Se a tensão for muito menor, verifique o funcionamento do diodo zener - conecte um voltímetro aos seus terminais e meça a tensão. Nesses pontos, a tensão deve ser de cerca de 12 V. Seu valor pode ser significativamente menor devido ao uso de um diodo zener com um índice de letras diferente (por exemplo, D814A), bem como se as saídas do transistor V6 não forem ligado corretamente ou se estiver com defeito. Para excluir a influência deste transistor, dessolde a saída de seu coletor do ânodo do diodo zener e meça novamente a tensão no diodo zener. Se neste caso a tensão for baixa, verifique se o resistor R2 está em conformidade com seu valor nominal (360 ohms). Quando você atingir a tensão desejada na saída da fonte de alimentação (cerca de 12 V), tente mover o controle deslizante do resistor para baixo do circuito. A tensão de saída da unidade deve diminuir gradualmente até quase zero.
Agora verifique o funcionamento da unidade sob carga. Conecte um resistor com uma resistência de 40-50 ohms e uma potência de pelo menos 5 watts aos soquetes. Pode ser composto, por exemplo, por quatro resistores MLT-2.0 ligados em paralelo (potência 2 W) com resistência de 160-200 ohms. Em paralelo com o resistor, ligue o voltímetro e coloque o controle deslizante do resistor variável R3 na posição superior de acordo com o diagrama. A agulha do voltímetro deve mostrar uma tensão de pelo menos 11 V. Se a tensão cair mais, tente reduzir a resistência do resistor R2 (instale um resistor de 330 ou 300 ohms).

Chegou a hora de verificar o funcionamento do disjuntor. Você precisará de um amperímetro para 1-2 A, mas é bem possível usar um testador como o Ts20, incluído na medição de corrente contínua de até 750 mA. Primeiro, defina a tensão de saída para 5-6 V com um resistor variável da fonte de alimentação e, em seguida, conecte as sondas do amperímetro aos soquetes de saída da unidade: a sonda negativa no soquete X2, a sonda positiva no soquete X3. No primeiro momento, a agulha do amperímetro deve saltar para a divisão final da escala e depois retornar ao zero. Se sim, a máquina está funcionando corretamente.

A tensão máxima de saída do bloco é determinada apenas pela tensão de estabilização do diodo zener. E pode ser de 11,5 a 14 V para o D814D (D813) indicado no diagrama. Portanto, se necessário, aumente ligeiramente a tensão máxima, selecione um diodo zener com a tensão de estabilização desejada ou substitua-o por outro, por exemplo D815E (com uma tensão de estabilização de 15 V). Mas, neste caso, você terá que trocar o resistor R2 (reduzir sua resistência) e usar um transformador com o qual a tensão retificada será de pelo menos 17 V a uma carga de 0,5 A (medida nos terminais do capacitor).

A etapa final é a graduação da escala do resistor variável, que você deve colar antecipadamente no painel frontal do gabinete. Você precisará, é claro, de um voltímetro DC. Controlando a tensão de saída da unidade, coloque o controle deslizante do resistor variável em diferentes posições e marque o valor da tensão para cada um deles na escala.

Fonte de alimentação ajustável com proteção contra curto-circuito no transistor KT805.

A figura abaixo mostra um diagrama de uma fonte de alimentação estabilizada simples. Ele contém um transformador abaixador (T1), um retificador de ponte (VD1 - VD4), um filtro de capacitor (C1) e um regulador de tensão semicondutor. O circuito regulador de tensão permite ajustar suavemente a tensão de saída na faixa de 0 a 12 volts e é protegido contra curtos-circuitos na saída (VT1). Um enrolamento de transformador adicional é fornecido para alimentar um ferro de solda de baixa tensão, bem como para experimentos com corrente elétrica alternada. Há uma indicação de tensão constante (LED HL2) e tensão variável (LED HL1). Para ligar todo o dispositivo, é usado o interruptor SA1 e o ferro de solda - SA2. A carga é desconectada por SA3. Para proteger os circuitos CA de sobrecargas, são fornecidos fusíveis FU1 e FU2. Os valores de tensão de saída estão marcados no botão regulador de tensão de saída (potenciômetro R4). Se desejar, você pode instalar um voltímetro de ponteiro na saída do estabilizador ou montar um voltímetro com indicação digital.

A figura abaixo mostra um fragmento de um circuito estabilizador modificado com indicação de curto-circuito na carga. No modo normal, o LED verde está aceso, quando a carga está fechada, fica vermelho.

Implementar um circuito de proteção não é difícil, especialmente porque é muito importante proteger todos os seus dispositivos contra curtos-circuitos e sobrecargas. Se por algum motivo ocorrer um curto-circuito no dispositivo, isso pode levar a consequências irreparáveis ​​para o mesmo. Para protegê-lo de custos desnecessários e do desgaste do dispositivo, basta fazer uma pequena revisão, de acordo com o esquema abaixo.

É importante notar que todo o circuito é construído em um par complementar de transistores. Para entender, vamos decifrar o significado da frase. Um par complementar é chamado de transistores com os mesmos parâmetros, mas diferentes direções de junções p-n.

Aqueles. todos os parâmetros de tensão, corrente, potência e outros para transistores são exatamente os mesmos. A diferença só se manifesta no tipo de transistor p-n-p ou n-p-n. Também daremos exemplos de pares complementares para facilitar a compra. Da nomenclatura russa: KT361/KT315, KT3107/KT3102, KT814/KT815, KT816/KT817, KT818/KT819. BD139 / BD140 são perfeitos como importações. O relé deve ser selecionado para uma tensão de operação de pelo menos 12 V, 10-20 A.

Princípio de funcionamento:

Quando um determinado limite é excedido (o limite é definido por um resistor variável, empiricamente), as teclas de um par complementar de transistores são fechadas. A tensão na saída do dispositivo desaparece e o LED acende, indicando o funcionamento do sistema de proteção do dispositivo.

O botão entre o transistor permite redefinir a proteção (no estado estacionário está fechado, ou seja, funciona para abrir). Você pode redefinir a proteção de outra maneira, basta desligar e ligar a unidade. A proteção é relevante para fontes de alimentação ou carregadores de bateria.

Todo radioamador que projeta regularmente dispositivos eletrônicos, eu acho, tem uma fonte de alimentação regulada em casa. A coisa é realmente conveniente e útil, sem a qual, tendo experimentado em ação, torna-se difícil de gerenciar. De fato, se precisarmos verificar, por exemplo, um LED, precisaremos definir com precisão sua tensão de operação, pois se a tensão fornecida ao LED for significativamente excedida, o último pode simplesmente queimar. Também com circuitos digitais, ajustamos a tensão de saída no multímetro para 5 volts, ou qualquer outra que precisemos e vamos em frente.

Muitos radioamadores iniciantes montam primeiro uma fonte de alimentação simples e ajustável, sem ajustar a corrente de saída e a proteção contra curto-circuito. Assim foi comigo, cerca de 5 anos atrás montei uma fonte de alimentação simples com apenas a tensão de saída ajustável de 0,6 a 11 volts. Seu esquema é mostrado na figura abaixo:

Mas alguns meses atrás eu decidi atualizar esta fonte de alimentação e complementar seu circuito com um pequeno circuito de proteção contra curto-circuito. Encontrei esse esquema em uma das edições da revista Radio. Após um exame mais detalhado, descobriu-se que o circuito lembra em muitos aspectos o diagrama esquemático acima da fonte de alimentação que montei anteriormente. No caso de um curto-circuito no circuito alimentado, o LED indicador de curto-circuito apaga para indicar isso, e a corrente de saída passa a ser de 30 miliamperes. Decidiu-se participar desse esquema para complementar o seu, o que ele fez. O diagrama original da revista Radio, que inclui o add-on, é mostrado na figura abaixo:

A figura a seguir mostra parte deste circuito que precisará ser montado.

O valor de algumas partes, em particular dos resistores R1 e R2, deve ser recalculado para cima. Se alguém ainda tiver dúvidas sobre onde conectar os fios de saída deste circuito, darei a seguinte figura:

Acrescento ainda que no circuito montado, independente de ser o primeiro circuito, ou o circuito da revista Radio, deve-se colocar um resistor de 1 kΩ na saída, entre positivo e negativo. No diagrama da revista Radio, este é o resistor R6. Em seguida, resta conservar a placa e montar tudo no gabinete da fonte de alimentação. Placas de espelho no programa Layout de corrida não há necessidade. Desenho PCB de proteção contra curto-circuito:

Cerca de um mês atrás, encontrei um circuito para um acessório regulador de corrente de saída que poderia ser usado em conjunto com esta fonte de alimentação. retirado deste site. Em seguida, montei esse prefixo em um estojo separado e decidi conectá-lo conforme necessário para carregar baterias e ações semelhantes, onde o controle da corrente de saída é importante. Eu dou um diagrama do decodificador, o transistor kt3107 nele foi substituído pelo kt361.

Mas depois me veio a ideia de combinar, por conveniência, tudo isso em um só prédio. Abri a caixa da fonte de alimentação e olhei, não havia espaço suficiente, o resistor variável não cabia. O circuito regulador de corrente usa um poderoso resistor variável, que possui dimensões bastante grandes. Aqui está o que parece:

Então resolvi simplesmente conectar os dois gabinetes com parafusos, fazendo a ligação entre as placas com fios. Também coloquei a chave seletora em duas posições: saída com corrente ajustável e não regulada. No primeiro caso, a saída da placa principal da fonte foi conectada à entrada do regulador de corrente, e a saída do regulador de corrente foi para os grampos no corpo da fonte, e no segundo caso, os grampos foram conectados diretamente à saída da placa principal da fonte de alimentação. Tudo isso foi comutado por uma chave seletora de seis pinos para 2 posições. Eu dou um desenho da placa de circuito impresso do regulador de corrente:

No desenho da PCB, R3.1 e R3.3 são os pinos 1 e 3 do resistor variável, contando a partir da esquerda. Se alguém quiser repetir, dou o diagrama de conexão da chave seletora para comutação:

Anexei as placas de circuito impresso da fonte de alimentação, circuitos de proteção e circuitos de regulação de corrente no arquivo. Material preparado pela AKV.

O diagrama de conexão do transistor à fonte de alimentação é mostrado na Fig. 1, e as características de corrente-tensão do transistor para várias resistências do resistor R1 são mostradas na Fig. 2. É assim que funciona a proteção. Se a resistência do resistor for zero (ou seja, a fonte estiver conectada ao portão) e a carga consumir uma corrente de cerca de 0,25 A, a queda de tensão no transistor de efeito de campo não excederá 1,5 V e praticamente todos a tensão retificada estará na carga. Quando um curto-circuito aparece no circuito de carga, a corrente através do retificador aumenta acentuadamente e, na ausência de um transistor, pode atingir vários amperes. O transistor limita a corrente de curto-circuito a 0,45...0,5 A, independentemente da queda de tensão sobre ele. Nesse caso, a tensão de saída se tornará zero e toda a tensão cairá no FET. Assim, no caso de um curto-circuito, a energia consumida da fonte de alimentação não será mais do que o dobro neste exemplo, o que na maioria dos casos é bastante aceitável e não afetará a "saúde" das partes da fonte de alimentação.

Arroz. 2

Você pode reduzir a corrente de curto-circuito aumentando a resistência do resistor R1. É necessário escolher um resistor de modo que a corrente de curto-circuito seja aproximadamente o dobro da corrente máxima de carga.
Este método de proteção é especialmente conveniente para fontes de alimentação com um filtro RC de suavização - então o transistor de efeito de campo é ligado em vez do resistor do filtro (um exemplo é mostrado na Fig. 3).
Como quase toda a tensão retificada cai no transistor de efeito de campo durante um curto-circuito, ele pode ser usado para sinalização de luz ou som. Aqui, por exemplo, está um diagrama para ligar um sinal de luz - Fig. 7. Quando tudo está em ordem com a carga, o LED verde HL2 está aceso. Neste caso, a queda de tensão no transistor não é suficiente para acender o LED HL1. Mas assim que aparece um curto-circuito na carga, o LED HL2 se apaga, mas HL1 pisca em vermelho.

Arroz. 3

O resistor R2 é selecionado dependendo da limitação de corrente de curto-circuito desejada de acordo com as recomendações acima.
O diagrama de conexão do dispositivo de sinalização sonora é mostrado na fig. 4. Pode ser conectado tanto entre o dreno e a fonte do transistor, quanto entre o dreno e a porta, como o LED HL1.
Quando aparece tensão suficiente no dispositivo de sinalização, o gerador AF, feito em um transistor unijunction VT2, entra em ação e um som é ouvido no fone de ouvido BF1.
O transistor unijunction pode ser KT117A-KT117G, o telefone é de baixa resistência (pode ser substituído por uma cabeça dinâmica de baixa potência).

Arroz. quatro

Resta acrescentar que, para cargas de baixa corrente, um limitador de corrente de curto-circuito em um transistor de efeito de campo KP302V pode ser introduzido na fonte de alimentação. Ao escolher um transistor para outros blocos, sua potência permitida e a tensão da fonte de dreno devem ser levadas em consideração.
Obviamente, tal automação também pode ser introduzida em uma fonte de alimentação estabilizada que não possui proteção contra curtos-circuitos na carga.

Esta é uma pequena unidade universal de proteção contra curto-circuito projetada para uso em rede. Ele é especialmente projetado para caber na maioria das fontes de alimentação sem religar seus circuitos. O circuito, apesar da presença de um microcircuito, é muito fácil de entender. Salve-o em seu computador para vê-lo no melhor tamanho.

Para soldar o circuito você vai precisar de:

1. 1 - amplificador operacional duplo TL082
2. 2 - diodo 1n4148
3. 1 - transistor NPN de ponta 122
4. 1 - Transistor PNP BC558 BC557, BC556
5. 1 - resistor de 2700 ohms
6. 1 - resistor de 1000 ohms
7. 1 - resistor de 10 kΩ
8. 1 - resistor de 22 kΩ
9. 1 - potenciômetro 10 kΩ
10. 1 - capacitor 470 microfarads
11. 1 - capacitor 1 microfarad
12. 1 - interruptor normalmente fechado
13. 1 - relé modelo T74 "G5LA-14"

Conectando o circuito à PSU

Aqui, um resistor de baixo valor é conectado em série com a saída da fonte de alimentação. Assim que a corrente começar a fluir por ele, haverá uma pequena queda de tensão e usaremos essa queda de tensão para determinar se a energia é resultado de uma sobrecarga ou de um curto-circuito. No coração deste circuito está um amplificador operacional (op-amp) incluído como comparador.

• Se a tensão na saída não inversora for maior do que a tensão na saída inversora, a saída será definida para um nível "alto".
• Se a tensão na saída não inversora for menor do que a tensão na saída inversora, a saída será definida para um nível "baixo".

É verdade que isso não tem nada a ver com o nível lógico de 5 volts dos microcircuitos convencionais. Quando o amplificador operacional estiver "alto", sua saída estará muito próxima do potencial positivo da tensão de alimentação, portanto, se a alimentação for +12 V, o "alto" se aproximará de +12 V. Quando o amplificador operacional estiver "baixo ", sua saída estará quase no ponto negativo da tensão de alimentação, portanto, próximo a 0 V.

Ao usar amplificadores operacionais como comparadores, geralmente temos um sinal de entrada e uma tensão de referência para comparar esse sinal de entrada. Então temos um resistor com tensão variável que é definida de acordo com a corrente que passa por ele e a tensão de referência. Este resistor é a parte mais importante do circuito. É conectado em série com a potência de saída. Você precisa escolher um resistor que tenha uma queda de tensão de cerca de 0,5 ~ 0,7 volts quando houver uma corrente de sobrecarga através dele. Uma corrente de sobrecarga ocorre quando o circuito de proteção opera e fecha a saída de energia para evitar danos a ela.

Você pode escolher um resistor usando a lei de Ohm. A primeira coisa a determinar é a sobrecarga de corrente da fonte de alimentação. Para fazer isso, você precisa saber a corrente máxima permitida da fonte de alimentação.

Digamos que sua fonte de alimentação possa fornecer 3 amperes (neste caso, a voltagem da fonte de alimentação não importa). Então, temos P \u003d 0,6 V / 3 A. P \u003d 0,2 Ohm. A próxima coisa que você deve fazer é calcular a dissipação de potência neste resistor usando a fórmula: P=V*I. Se usarmos nosso último exemplo, obteremos: P = 0,6 V * 3 A. P = 1,8 W - resistor de 3 ou 5 W será mais que suficiente.

Para fazer o circuito funcionar, você precisará aplicar uma tensão nele, que pode ser de 9 a 15 V. Para calibrar, aplique tensão na entrada inversora do amplificador operacional e gire o potenciômetro. Essa tensão aumentará ou diminuirá dependendo de qual lado você a vire. O valor precisa ser ajustado de acordo com o ganho do estágio de entrada de 0,6 volts (algo em torno de 2,2 a 3 volts se o estágio do seu amplificador for semelhante ao meu). Este procedimento leva algum tempo, e a melhor maneira de calibrar é o método científico de puxão. Pode ser necessário ajustar o potenciômetro para uma tensão mais alta para que a proteção não desarme em picos de carga. Baixe o arquivo do projeto.

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