ЗАЩИТА ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ ОТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В НАГРУЗКЕ

July 12, 2014 by admin Комментировать »

При рассмотрении источников питания (ИП) заслуживает внимания электронный узел, предназначенный для защиты выходных каскадов ИП при перегрузке по току в режиме короткого замыкания в нагрузке (Рис. 1.2).

Рис. 1.2. Электрическая схема узла защиты ИП от короткого замыкания в нагрузке

Элементы схемы и их назначение

Основным элементом схемы является электронный коммутатор с МОП-транзистором КР293КП12АП на выходе (оптоэлектронное МОП-реле средней мощности постоянного тока). При этом коммутирующие контакты VU1 включены последовательно в цепи питания стабилизатора постоянного напряжения. Электрические параметры трансформатора Т1, выпрямительных диодов VD1…VD4 и оксидных конденсаторов С*, С2 сглаживающих пульсации напряжения, не имеют принципиального значения.

Главное требование, которому должна удовлетворять электрическая схема стабилизатора, — ее соответствие параметрам выпрямителя и трансформатора. Эти элементы изображены на схеме для общего представления и могут быть выбраны в зависимости от конкретных требований, предъявляемых к источнику питания.

Сопротивление постоянных резисторов Rt и Щ рассчитано для пьезоэлектрического капсюля НА1 при постоянном напряжении на выходе диодного моста 16 В и на выходе стабилизатора — 12 В. Сопротивление R\ выбирается таким, чтобы ток через капсюль НА1 при отключенном реле VU1 не превышал 30 мА, а сопротивление резистора 1?2 таким, чтобы рабочий входной ток, в соответствии с паспортными данными VU1, не превышал 10 мА. Сопротивления рассчитывают по закону Ома:  IR.

Если параметры источника питания будут изменены, потребуется корректировка сопротивления указанных резисторов.

Чтобы включить источник питания, показанный на схеме, надо замкнуть контакты тумблера SA1 (любого включателя с фиксацией положения, например MTS-1) и кратковременно замкнуть контакты кнопки SA2 (без фиксации, например RM-2). При этом напряжение питания поступит на стабилизатор напряжения СТ и нагрузку (в случае ее подключения к выходу источника питания). В отсутствии аварийной ситуации (увеличения потребления тока в нагрузке) источник питания работает в режиме: МОП-реле включено, на контактах 10 и 11 разность потенциалов составляет около 2 В, контакты 4 и 6 замкнуты.

МОП-реле КР293КП12АП было выбрано не случайно: это одно из немногих современных МОП-реле, которое сочетает высокие электрические параметры и низкую стоимость.

Предложенный вариант защиты является по сути одним из самых простых для воспроизведения, но от этого он не менее эффективен в случае перегрузки по току.

Реализованное в корпусе SIP-12, МОП-реле удобно монтируется в любую плату, имеет допустимый ток коммутации (при постоянном напряжении) 2 А и ничтожно малое сопротивление коммутирующих контактов в замкнутом состоянии. Все это позволяет использовать его в узле защиты источника питания от перегрузок по току. Время выключения VU 1 составляет всего 5 мс, что в данном случае весьма важно. Дело в том, что при отсутствии питания на выходе стабилизатора контакты 4 и 6 VU 1 разомкнутся, и ток не будет поступать в стабилизатор и нагрузку до тех пор, пока устройство не будет включено однократным замыканием контактов кнопки SA2. После этого устройство защиты ИП от перегрузки по току будет готово к новой «аварии». Такое решение позволяет сохранить подключаемое устройство (нагрузку), которое может быть высокоинтегрированным и дорогостоящим, для его дальнейшей эксплуатации или минимизировать его ремонт.

Отсутствие питания на выходе стабилизатора может быть вызвано внутренней неисправностью стабилизатора, нештатным увеличением тока в нагрузке или коротким замыканием в ней. В случае короткого замыкания в нагрузке входной ток не течет через светодиодный излучатель МОП-реле, контакты 4 и 6 VU1 разомкнуты и в нагрузку не поступает питание. При этом капсюль НА1 генерирует прерывистый звук до тех пор, пока не будет отключена нагрузка или общее питание.

Для наглядной световой индикации состояния узла схема содержит простейшую индикаторную цепь в виде последовательно соединенных светодиода и ограничительного резистора (на Рис. 1.2 она показана пунктиром).

Если в качестве HL1 использовать «мигающий» светодиод (например, L-769BGR), световой эффект будет интереснее и оригинальнее.

МОП-реле КР293КП12АП можно заменить на КР293КП11АП, аналогичным по электрическим характеристикам, но с двумя группами контактов, один из которых общий; допустимо любое другое подходящее реле. При этом важно иметь в виду, что речь идет о постоянном токе и ток коммутации должен быть не меньше тока нагрузки. Кроме того, следует учитывать минимальное время переключения реле, сопротивление контактов коммутации, предельные значения входного тока и коммутируемого напряжения. Тип резисторов R\…R$ — МЛТ.

В качестве НА1 можно применить пьезоэлектрические капсюли KPI-1410, КРХ-1212В, KPI-4510L, FY-14A, EFM-230, FMQ-2715, HSB-23A8 и другие аналогичные компоненты. При размыкании контактов 4,6 МОП-реле звуковые излучатели этих капсюлей будут генерировать громкий, но однотональный звуковой сигнал в отличие от прерывистого сигнала KPI-4332-12. Подключение пьезоэлектрических капсюлей со встроенным генератором 34 выполняют согласно полярности, указанной на их корпусе.

Устройство не требует наладки.

На основе приведенной схемы можно конструировать много полезных и перспективных источников питания для аппаратуры радиолюбителя. Ее можно также использовать в качестве узла электронной защиты в готовых ИП промышленного изготовления с отдаваемым в нагрузку полезным током не более 2 А.

Источник: Кяшкаров А. П., Собери сам: Электронные конструкции за один вечер. — М.: Издательский дом «Додэка-ХХ1», 2007. — 224 с.: ил. (Серия «Собери сам»).

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты