Схема захисту для будь-якого блоку живлення. Регульований блок живлення із захистом від перевантаження

Вам уже доводилося будувати саморобки з різною напругою живлення: 4,5, 9, 12 В. І щоразу потрібно було набувати відповідної кількості батарейок або елементів. Але не завжди є потрібні джерела живлення та й термін служби їх обмежений. Ось чому для домашньої лабораторії необхідне універсальне джерело, придатне практично для всіх випадків радіоаматорської практики. Їм може стати описаний нижче блок живлення, що працює від мережі змінного струму і забезпечує будь-яку постійну напругу від 0,5 до 12 В. У той час як величина струму, що споживається від блоку, може досягати 0,5 А, вихідна напруга залишається стабільною. І ще одна перевага блоку - він не боїться коротких замикань, що часто зустрічаються на практиці під час перевірки та налагодження конструкцій, що особливо важливо для радіоаматора-початківця.

Схема блоку живлення наведена на Рис. 1. Мережева напруга подається через вилку XI, запобіжник FX та вимикач S1 на первинну обмотку понижуючого трансформатора T1. Змінна напруга з вторинної обмотки надходить на випрямляч, зібраний на діодах VI – V4. На виході випрямляча буде постійна напруга, воно згладжується конденсатором С1.

Далі слідує стабілізатор напруги, в який входять резистори R2-R5, транзистори V8, V9 і стабілітрон V7. Змінним резистором R3 можна встановлювати на виході блоку (гніздах Х2 і ХЗ) будь-яку напругу від 0,5 до 12 В.

Захист від короткого замикання реалізований на транзисторі V6. Як тільки коротке в навантаженні пропаде - на виході знову з'явиться встановлена ​​напруга раніше без будь-яких перезапусків.

На вторинній обмотці понижуючого трансформатора 13 - 17 вольт.

Діоди можуть бути будь-які із серії Д226 (наприклад, Д226В, Д226Д і т.д.) - Конденсатор С1 типу К50-16. Постійні резистори – МЛТ, змінний – СП-1. Замість стабілітрона Д814Д можна застосувати Д813. Транзистори V6, V8 можна взяти типу МП39Б, МП41, МП41А, МП42Б з більшим коефіцієнтом передачі струму. Транзистор V9 – П213, П216, П217 з будь-яким буквеним індексом. Підійдуть і П201 – П203. Транзистор необхідно встановити на радіатор.

Інші деталі - вимикач, запобіжник, вилка та гнізда - будь-якої конструкції.

Як завжди, після закінчення монтажу спочатку перевірте правильність всіх з'єднань, а потім озброїться вольтметром і починайте перевірку блока живлення. Вставивши вилку блоку в мережеву розетку і подавши живлення вимикачем S1, відразу ж перевірте напругу на конденсаторі С1 - воно має бути 15-19 В. Потім встановіть двигун змінного резистора R3 у верхнє за схемою положення і виміряйте напругу на гніздах Х2 і ХЗ - бути близько 12 В. Якщо напруга набагато менша, перевірте роботу стабілітрону - підключіть вольтметр до його висновків і виміряйте напругу. У цих точках напруга має бути близько 12 В. Його значення може бути значно менше через використання стабілітрона з іншим літерним індексом (наприклад, Д814А), а також при неправильному включенні висновків транзистора V6 або його несправності. Щоб уникнути цього транзистора, відпаяйте виведення його колектора від анода стабілітрона і знову виміряйте напругу на стабілітроні. Якщо і в цьому випадку напруга невелика, перевірте резистор R2 на відповідність його номіналу заданому (360 Ом). Коли досягнете на виході блоку живлення потрібної напруги (приблизно 12 В), спробуйте переміщати двигун резистора вниз за схемою. Вихідна напруга блоку має плавно зменшуватись майже до нуля.
Тепер перевірте роботу блоку під навантаженням. Підключіть до гнізда затискача резистор опором 40-50 Ом і потужністю не менше 5 Вт. Його можна скласти, наприклад, з чотирьох паралельно з'єднаних резисторів МЛТ-2,0 (потужністю 2 Вт) опором 160-200 Ом. Паралельно резистори ввімкніть вольтметр і встановіть двигун змінного резистора R3 у верхнє за схемою положення. Стрілка вольтметра повинна показати напругу не нижче 11 В. Якщо напруга падає сильнішою, спробуйте зменшити опір резистора R2 (встановіть замість нього резистор опором 330 або 300 Ом).

Настав час перевірити дію автомата захисту. Знадобиться амперметр на 1-2 А, але можна скористатися і тестером типу Ц20, включеним на вимірювання постійного струму до 750 мА. Спочатку встановіть змінним резистором блоку живлення вихідну напругу 5-6 В, а потім підключіть щупи амперметра до вихідних гнізд блоку: мінусовий щуп до гнізда Х2 плюсовий - до гнізда ХЗ. У перший момент стрілка амперметра повинна відхилитися стрибком на кінцевий поділ шкали, а потім повернутися на нульову позначку. Якщо так, автомат працює справно.

Максимальна вихідна напруга блоку визначається лише напругою стабілізації стабілітрона. А воно для вказаного на схемі Д814Д (Д813) може бути від 11,5 до 14 В. Тому при необхідності трохи підняти максимальну напругу підберіть стабілітрон з потрібною напругою стабілізації або замініть його іншим, наприклад, Д815Е (з напругою стабілізації 15 В). Але в цьому випадку доведеться змінити резистор R2 (зменшити його опір) і використовувати трансформатор, з яким випрямлена напруга буде не менше 17 при навантаженні 0,5 А (вимірюється на висновках конденсатора).

Завершальний етап – градуювання шкали змінного резистора, яку ви заздалегідь повинні наклеїти на лицьову панель корпусу. Знадобиться, звісно, ​​вольтметр постійного струму. Контролюючи вихідну напругу блоку, встановлюйте двигун змінного резистора в різні положення та відзначайте на шкалі значення напруги для кожного з них.

Регульований блок живлення із захистом від КЗ на транзисторі КТ805.

На малюнку нижче представлено схему нескладного стабілізованого джерела живлення. Він містить понижувальний трансформатор (Т1), мостовий випрямляч (VD1 – VD4), конденсаторний фільтр (C1) та напівпровідниковий стабілізатор напруги. Схема стабілізатора напруги дозволяє плавно регулювати вихідну напругу від 0 до 12 вольт і захищена від коротких замикань на виході (VT1). Для живлення низьковольтного паяльника, а також для експериментів із змінним електричним струмом передбачена додаткова обмотка трансформатора. Є індикація постійної напруги (світлодіод HL2) та змінної (світлодіод HL1). Для включення всього пристрою використовується перемикач SA1, а паяльника - SA2. Навантаження вимикає SA3. Для захисту ланцюгів змінного струму від перевантажень передбачені запобіжники FU1 та FU2. На ручці регулятора вихідної напруги (потенціометр R4) нанесено значення вихідної напруги. За бажання можна на виході стабілізатора встановити стрілочний вольтметр або зібрати вольтметр із цифровою індикацією.

На малюнку нижче показаний фрагмент схеми модифікованого стабілізатора з індикацією короткого замикання навантаження. У нормальному режимі світиться зелений світлодіод, при замиканні навантаження – червоний.

Реалізувати схему захисту не складно, тим більше, що вона дуже важлива для захисту всіх своїх пристроїв від короткого замикання та перевантаження. Якщо в приладі з будь-яких причин трапляється коротке замикання, це може призвести до непоправних наслідків для нього. Щоб захистити вас від зайвих витрат, а прилад від вигоряння, достатньо зробити невелику доопрацювання, за наведеною нижче схемою.

Важливо відзначити, що вся схема побудована на комплементарній парі транзисторів. Для розуміння розшифруємо сенс фрази. Комплементарною парою називають транзистори з однаковими параметрами, але різними напрямками p-n переходів.

Тобто. всі параметри напруги, струму, потужності та інші транзисторів абсолютно однакові. Відмінність лише проявляється у типі транзистора p-n-p чи n-p-n. Також наведемо приклади комплементарних пар, щоб полегшити покупку. З російської номенклатури: КТ361/КТ315, КТ3107/КТ3102, КТ814/КТ815, КТ816/КТ817, КТ818/КТ819. Як імпортні чудово підійдуть BD139/BD140. Реле треба вибирати на робочу напругу не менше ніж 12 В, 10-20 А.

Принцип дії:

При перевищенні певного порога (поріг встановлюється змінним резистором, досвідченим шляхом) замикаються ключі пари комплементарної транзисторів. Напруга на виході приладу зникає і спалахує світлодіод, що свідчить про спрацювання захисної системи.

Кнопка між транзисторами, дозволяє здійснити скидання захисту (у стаціонарному стані замкнута, тобто працює на розмикання). Скинути захист можна іншим способом, просто вимкнути і включити блок. Захист є актуальним для джерел живлення або акумуляторних зарядок.

У кожного радіоаматора, який регулярно займається конструюванням електронних пристроїв, думаю, є вдома регульований блок живлення. Штука дійсно зручна і корисна, без якого, випробувавши його в дії, стає важко. Дійсно, чи потрібно нам перевірити, наприклад світлодіод, то потрібно точно виставляти його робочу напругу, так як при значному перевищенні напруги, що подається на світлодіод, останній може просто згоріти. Також і з цифровими схемами, виставляємо вихідну напругу мультиметром 5 вольт, або будь-яке інше потрібне нам і вперед.

Багато радіоаматорів-початківців спочатку збирають простий регульований блок живлення, без регулювання вихідного струму і захисту від короткого замикання. Так було і зі мною, років 5 тому зібрав простий БП з регулюванням вихідної напруги від 0,6 до 11 вольт. Його схема наведена на малюнку нижче:

Але кілька місяців тому вирішив провести апгрейд цього блоку живлення та доповнити його схему невеликою схемою захисту від короткого замикання. Цю схему знайшов у одному з номерів журналу Радіо. При детальнішому вивченні з'ясувалося, що схема багато в чому нагадує наведену вище принципову схему, зібраного мною раніше блоку живлення. При короткому замиканні в схемі живлення світлодіод індикації КЗ гасне, сигналізуючи про це, і вихідний струм стає дорівнює 30 міліампер. Було вирішено, взявши частину цієї схеми доповнити свою, що зробив. Оригінал, схему з журналу Радіо, до якої входить доповнення, наводжу на малюнку нижче:

На наступному малюнку з'являється частина цієї схеми, яку потрібно буде зібрати.

Номінал деяких деталей, зокрема резисторів R1 та R2, потрібно перерахувати у бік збільшення. Якщо в когось залишилися питання, куди приєднувати проводи, що виходять, з цієї схеми, наведу наступний малюнок:

Ще доповню, що в схемі, незалежно, це буде перша схема, або схема з журналу Радіо необхідно поставити на виході, між плюсом і мінусом резистор 1 кОм. На схемі журналу Радіо це резистор R6. Далі залишилося протруїти плату та зібрати все разом у корпусі блоку живлення. Дзеркати плати у програмі Sprint Layoutне потрібно. Малюнок друкованої плати захисту від короткого замикання:

Приблизно місяць тому мені попалася на очі схема приставки регулятора вихідного струму, яку можна було використовувати разом із цим блоком живлення. взяв із цього сайту. Тоді зібрав цю приставку в окремому корпусі і вирішив підключати її за необхідності для заряджання акумуляторів тощо, де важливий контроль вихідного струму. Наводжу схему приставки, транзистор кт3107 у ній замінив кт361.

Але згодом спало на думку поєднати, для зручності, все це в одному корпусі. Відкрив корпус блоку живлення і подивився, місця залишилося обмаль, змінний резистор не поміститься. У схемі регулятора струму використовується потужний змінний резистор, що має досить великі габарити. Ось як він виглядає:

Тоді вирішив просто з'єднати обидва корпуси на гвинти, зробивши з'єднання між платами проводами. Також поставив тумблер на два положення: вихід із регульованим струмом та нерегульованим. У першому випадку вихід з основної плати блоку живлення з'єднувався з входом регулятора струму, а вихід регулятора струму йшов на затискачі на корпусі блоку живлення, а в другому випадку затискачі з'єднувалися безпосередньо з виходом з основної плати блоку живлення. Комутувалося все це шести контактним тумблером на 2 положення. Наводжу малюнок друкованої плати регулятора струму:

На малюнку друкованої плати, R3.1 та R3.3 позначені висновки змінного резистора перший і третій, рахуючи зліва. Якщо хтось захоче повторити, наводжу схему підключення тумблера для комутації:

Друковані плати блоку живлення, схеми захисту та схеми регулювання струму прикріпив в архіві. Матеріал підготував AKV.

Схема підключення транзистора до блоку живлення наведена на рис.1, а вольт-амперні характеристики транзистора для різних опорів резистора R1 – на рис.2. Працює захист так. Якщо опір резистора дорівнює нулю (тобто витік з'єднаний із затвором), а навантаження споживає струм близько 0,25 А, то падіння напруги на польовому транзисторі не перевищує 1,5 В, і практично на навантаженні буде вся випрямлена напруга. При появі ж ланцюга навантаження КЗ струм через випрямляч різко зростає і за відсутності транзистора може досягти кількох ампер. Транзистор обмежує струм короткого замикання лише на рівні 0,45...0,5 А незалежно від падіння напруги у ньому. У цьому випадку вихідна напруга дорівнюватиме нулю, а вся напруга впаде на польовому транзисторі. Таким чином, у разі КЗ потужність, що споживається від джерела живлення, збільшиться в даному прикладі не більше ніж удвічі, що в більшості випадків цілком припустимо і не позначиться на "здоров'ї" деталей блоку живлення.

Рис. 2

Зменшити струм короткого замикання можна збільшенням опору резистора R1. Потрібно вибирати такий резистор, щоб струм короткого замикання був приблизно вдвічі більший за максимальний струм навантаження.
Подібний спосіб захисту особливо зручний для блоків живлення з RC-фільтром, що згладжує - тоді польовий транзистор включають замість резистора фільтра (такий приклад показаний на рис. 3).
Оскільки під час КЗ на польовому транзисторі падає майже вся випрямлена напруга, його можна використовувати для світлової або звукової сигналізації. Ось, наприклад, схема включення світлової сигналізації – рис.7. Коли з навантаженням все гаразд, світиться світлодіод HL2 зеленого кольору. При цьому падіння напруги на транзисторі замало запалювання світлодіода HL1. Але варто з'явитися КЗ у навантаженні, як світлодіод HL2 гасне, зате спалахує HL1 червоного свічення.

Рис. 3

Резистор R2 вибирають залежно від потрібного обмеження струму КЗ за рекомендаціями.
Схему підключення звукового сигналізатора наведено на рис. 4. Його можна підключати між стоком і витоком транзистора, або між стоком і затвором, як світлодіод HL1.
При появі на сигналізаторі достатньої напруги набуває чинності генератор ЗЧ, виконаний на одноперехідному транзисторі VT2, і в головному телефоні BF1 лунає звук.
Одноперехідний транзистор може бути КТ117А-КТ117Г, телефон - низькоомний (можна замінити динамічною головкою невеликої потужності).

Рис. 4

Залишається додати, що для слабкострумових навантажень у блок живлення можна ввести обмежувач струму КЗ на польовому транзисторі КП302В. При виборі транзистора інших блоків слід враховувати його допустиму потужність і напруга стік - исток.
Звичайно, подібну автоматику можна ввести і в стабілізований блок живлення, який не має захисту від КЗ у навантаженні.

Це невеликий блок універсального захисту від короткого замикання, що призначений для використання в мережевих мережах. Вона спеціально розроблена так, щоб вписатися в більшість блоків живлення без переробки їхньої схеми. Схема, незважаючи на наявність мікросхеми, дуже проста для розуміння. Збережіть її на комп'ютер, щоб побачити у кращому розмірі.

Щоб спаяти схему вам знадобиться:

1. 1 - TL082 здвоєний ОУ
2. 2 - 1n4148 діод
3. 1 - tip122 транзистор NPN
4. 1 - BC558 транзистор PNP BC557, BC556
5. 1 - резистор 2700 ом
6. 1 - резистор 1000 ом
7. 1 - резистор 10 кому
8. 1 - резистор 22 кому
9. 1 - потенціометр 10 кому
10. 1 – конденсатор 470 мкф
11. 1 - конденсатор 1 мкф
12. 1 - нормально закритий вимикач
13. 1 - реле моделі Т74 "G5LA-14"

Підключення схеми до БП

Тут резистор з низьким значенням опору послідовно з'єднаний з виходом джерела живлення. Як тільки струм починає текти через нього, з'явиться невелике падіння напруги і ми будемо використовувати це падіння напруги, щоб визначити, чи є живлення результатом перевантаження чи короткого замикання. В основі цієї схеми операційний підсилювач (ОУ) включений як компаратор.

• Якщо напруга на неинвертирующем виході вище, ніж інвертує, то виході встановлюється " високий " рівень.
• Якщо напруга на неинвертирующем вихід нижче, ніж інвертує, то виході встановлюється " низький " рівень.

Правда це не має нічого спільного з логічним 5-вольтовим рівнем звичайних мікросхем. Коли ОУ знаходиться у "високому рівні", його вихід буде дуже близьким до позитивного потенціалу напруги живлення, тому, якщо живлення +12 В, "високий рівень" буде наближатися до +12 В. Коли ОУ знаходиться в "низькому рівні", його вихід буде майже на мінусі напруги живлення, тому близько до 0 В.

При використанні ОУ як компараторів, ми зазвичай маємо вхідний сигнал та опорну напругу для порівняння цього вхідного сигналу. Отже, у нас є резистор із змінною напругою, яка визначається відповідно до струму, що тече через нього та опорною напругою. Цей резистор є найважливішою частиною схеми. Він підключений послідовно із харчуванням вихідного. Вам необхідно вибрати резистор, падіння напруги на якому становить приблизно 0.5-0.7 вольт при перевантаженні струму, що проходить через нього. Струм перевантаження з'являється в той момент, коли схема захисту спрацьовує та закриває вихід живлення для запобігання пошкодженням на ньому.

Ви можете вибрати резистор, використовуючи закон Ома. Перше, що потрібно визначити, є навантаження струмом блоку живлення. Для цього потрібно знати максимальний допустимий струм блоку живлення.

Допустимо, ваш блок живлення може видати 3 ампери (при цьому напруга блоку живлення не має значення). Отже, ми отримали Р = 0,6 В/3 А. Р = 0.2 Ом. Наступне, що ви повинні зробити, це розрахувати потужність, що розсіюється, на цьому резисторі за формулою: Р=V*I. Якщо ми використовуємо наш останній приклад, то отримаємо: Р = 0.6 * 3 А. Р = 1,8 Вт - 3 або 5 Вт резистора буде більш ніж достатньо.

Щоб змусити працювати схему, ви повинні подати на неї напругу, яка може бути від 9 до 15 В. Для калібрування подайте напругу на інвертуючий вхід ОУ і поверніть потенціометр. Ця напруга збільшуватиметься або зменшуватиметься залежно від сторони, куди ви повертаєте її. Значення необхідно скоригувати відповідно до коефіцієнта посилення вхідного каскаду 0.6 Вольт (щось близько 2.2 до 3 вольт якщо ваш підсилювальний каскад схожий на мій). Ця процедура займає деякий час, і найкращий спосіб для калібрування це метод наукового тику. Вам може знадобитися налаштувати вищу напругу на потенціометрі, так щоб захист не спрацьовував на піках навантаження. Завантажити файл проекту.

Серед безлічі схем зарядних пристроїв для автомобільних акумуляторів, що публікуються в мережі, на особливу увагу заслуговують автоматичні зарядні пристрої. Такі пристрої створюють цілу низку зручностей при обслуговуванні акумуляторних батарей. З публікацій, присвячених автоматичним зарядним пристроям, слід зазначити роботи. Ці пристрої не тільки забезпечують заряджання акумуляторних батарей, але й здійснюють їхнє тренування та відновлення.