Jak vyrobit elektronickou pojistku vlastníma rukama. Řízení spotřeby Texas Instruments: Ochrana, monitorování, spínání obvodů s nastavitelnými elektronickými pojistkami

Pojistky jsou jednorázové a vyžadují povinnou výměnu, pokud selžou v důsledku přepětí. Každý z nich je navržen pro určitý proud, ale při absenci vhodného prvku je instalován ten, který má hodnotu nejbližší. Takové akce mají negativní dopad na provoz zařízení a snižují jeho spolehlivost. Proto moderní obvody používají omezovače proudu, což jsou elektronické pojistky. Tato zařízení poskytují automatickou ochranu a výrazně zvyšují výkon zařízení.

Účinnost omezovačů proudu

Pojistky se již dlouhou dobu používají téměř ve všech obvodech. Často selhávaly a vyžadovaly ruční výměnu. V jejich nepřítomnosti se v praxi používalo podomácku vyrobených zařízení v podobě různých propojek, které byly ve všech ohledech velmi nespolehlivé a nebezpečné.

Tyto nejjednodušší prvky byly nahrazeny elektronickými pojistkami, které fungují jako omezovače proudu. Podle působení se dělí na dvě hlavní kategorie. První skupina po odstranění příčin havárie obnoví napájecí okruh. Provoz zařízení druhé skupiny probíhá pouze za účasti specialistů. Kromě toho existují pasivní ochranná zařízení, která signalizují vznik nebezpečné situace pomocí zvuku nebo světla.

V radioelektronických zařízeních se ochrana proti proudovému přetížení provádí pomocí odporových nebo polovodičových proudových snímačů zapojených do série v obvodu. Pokud napětí klesne pod standardní úroveň, aktivuje se ochranné zařízení, které odpojí zařízení od napájení. Tento způsob ochrany předpokládá možnost změny velikosti proudu, při kterém se ochrana spouští.

Dobrá a účinná ochrana je zajištěna omezeným množstvím omezujícího proudu procházejícího zátěží. Nastavenou úroveň nelze překročit ani v případě zkratu v obvodu. Omezení maximálního proudu se provádí pomocí speciálních zařízení - stabilních generátorů proudu.

Schémata elektronických pojistek

Uvedená schémata zobrazují nejjednodušší automatická ochranná opatření proti proudovému přetížení. Konstrukce těchto zařízení je založena na zařízeních, která mají počáteční proud, který nelze překročit. Požadovaná hodnota proudu se nastavuje výběrem konkrétního tranzistoru.

V diagramu 1 je použit prvek značky KP302A udávající maximální hodnotu proudu 30-50 mA. Pro zvýšení této hodnoty je nutné paralelně zapojit několik tranzistorů najednou.

Okruh 2 pracuje s použitím konvenčních bipolárních tranzistorů s minimálním přenosovým poměrem proudu 80-100. Cesta vstupního napětí začíná v rezistoru R1, poté prochází tranzistorem VT1 a otevírá jej. Režim saturace tranzistoru způsobuje, že většina napětí proudí na výstup. Pokud proud nepřekročí prahovou hodnotu, v tomto případě zůstane tranzistor VT2 uzavřen a LED HL1 se nerozsvítí. V obvodu 2 je rezistor R3 snímač proudu.

V případě poklesu napětí se tranzistor VT1 sepne a omezí tak tok proudu zátěží. Prvek VT2 bude naopak otevřený a současně se rozsvítí LED. Jmenovité hodnoty prvků uvedené v diagramu 2 odpovídají zkratovému proudu o napětí 0,7 voltu, odporu 3,6 ohmů a proudu 0,2 - 0,23 ampér.

V diagramu 3 používá elektronická pojistka jako klíč vysoce výkonný tranzistor VT1 s efektem pole. Ochrana pracuje při proudu, který závisí na poměru odporových prvků. Důležitou roli hraje hodnota odporu proudového snímače, který je zapojen do série s tranzistorem s efektem pole. Po vypnutí ochrany se zátěž znovu připojí stisknutím tlačítka SA1.

Omezovače proudu - stabilizátory

Stabilizátory jsou považovány za jeden z nejúčinnějších omezovačů proudu. Například pomocí zařízení na schématu 1 je možné získat stabilní napětí na výstupu, nastavitelné od 0 do 17 voltů.

K ochraně proti zkratu a nadproudu se používají speciální prvky v podobě tyristoru VS1 a proudového snímače na rezistoru R2. Když se proud v zátěži zvýší, tyristor se zapne se současným posunem řídicího obvodu VT1. Poté se hodnota výstupního napětí stane nulovou. Spuštění ochrany je potvrzeno rozsvícením LED.

Po odstranění poruchy se stabilizátor restartuje stisknutím tlačítka SB1 a následným odblokováním tyristoru. K dispozici jsou omezovače proudu vybavené ochranou a zvukovými indikátory přetížení. K ovládání generátoru zvukové frekvence se používá speciální klíč na tranzistoru.

(autor Tonich ze dne 6. srpna 2013) nemá ochranu proti přetížení a zkratovému proudu. V hlubinách internetu byl nalezen jednoduchý ochranný obvod - elektronická pojistka. Toto zařízení je připojeno mezi zátěž a zdroj energie.
Zde je elektrické schéma EP.

Kontakty X1 a X2 připojují zařízení ke zdroji napájení. Zátěž je připojena ke kontaktům X3, X4. Zařízení je elektronický klíč vyrobený na tranzistorech VT1 ... VT3. Elektronický klíč je řízen proudovým snímačem namontovaným na rezistorech R1, R2 a potenciometru R4.

Když zatěžovací proud překročí hodnotu nastavenou potenciometrem R4, úbytek napětí na přechodu emitoru tranzistoru VT3 vede k jeho otevření a v důsledku toho k posunu přechodu emitoru VT1. Napětí na bázi VT1 vzhledem k jeho emitoru se ukáže být tak malé, že VT1 je uzamčen a neprotéká jím žádný proud. V důsledku toho je obvod VT1-R5 přerušen a napětí na bázi VT2 klesne pod svou provozní prahovou hodnotu, tranzistor VT2 je uzavřen a zátěž je bez napětí. Po odstranění zkratu. procesy (nebo přetížení), počínaje VT3, probíhají v opačném pořadí.
Práh sepnutí na tranzistoru VT3 se nastavuje potenciometrem R4. To určuje maximální přípustný proud, při kterém bude ED pracovat.
Výkonný odpor R3 slouží k omezení proudu přes VT2. Kondenzátor C1 potlačuje impulsní šum (mikrojiskření), ke kterému dochází při klouzání jezdce po odporové vrstvě potenciometru.

Specifikace:
Provozní napětí - 5…30V.
Rozsah nastavení provozního proudu je 0,1…3,5A.

Komponenty:
R3 - 0,5 Ohm, výkonný 10 W, zbývající odpory jsou 0,25 W.
R1 - 470 Ohmů.
R2, R6 - 1 kOhm.
R5-110 Ohm.
R4 - trimovací rezistor - 4,7 kOhm.
Tranzistory VT1-VT3 BC 547B (KT 3102A)
VT2-tranzistor KT 805AM, KT 808AM, KT 819GM, 2N3055 by měl být instalován na radiátor o ploše nejméně 100 cm2 pomocí tepelné pasty.

Po sestavení jsem elektronické zařízení připojil ke zdroji energie. Jako zátěž jsem použil výkonný drátový rezistor s odporem 3 ohmy. Nastavte jezdec potenciometru R4 na minimální odpor a přiveďte napětí na ED od nuly. Na voltmetru připojeném ke zdroji - 30 V je zatěžovací proud a napětí nulové. Nastavte posuvník R4 na maximální odpor. Při proudu 3,8A ED fungovalo. Protože jsem chtěl zvýšit odezvový proud, rozhodl jsem se snížit odpor rezistoru R3 na 0,3 Ohm. Podařilo se nám dostat provozní proud na 6 A. Už jsem to nezkoušel nastavovat, protože Tranzistor KT805AM je navržen pro proud 5A. Po spuštění ED je opětovná aktivace možná po 15 sekundách.
Elektronickou pojistku lze vyrobit i pomocí výkonného tranzistoru s efektem pole, ale o tom více v příštím článku.
Deska s plošnými spoji v programu Layout 6.0

Moderní výkonové spínací tranzistory mají při zapnutí velmi nízké odpory zdroje kolektoru, což zajišťuje nízký úbytek napětí při průchodu velkých proudů touto strukturou. Tato okolnost umožňuje použití takových tranzistorů v elektronických pojistkách.

Například tranzistor IRL2505 má odpor kolektor-zdroj, s napětím zdroj-brána 10V, pouze 0,008 Ohmů. Při proudu 10A se na krystalu takového tranzistoru uvolní výkon P=I²R; P = 1010 0,008 = 0,8 W. To naznačuje, že při daném proudu lze tranzistor nainstalovat bez použití radiátoru. I když se vždy snažím instalovat alespoň malé chladiče. V mnoha případech to umožňuje chránit tranzistor před tepelným průrazem v nouzových situacích. Tento tranzistor se používá v ochranném obvodu popsaném v článku „“. V případě potřeby můžete použít povrchově namontované radioelementy a vyrobit zařízení ve formě malého modulu. Schéma zařízení je na obrázku 1. Bylo vypočteno pro proud do 4A.

Schéma elektronické pojistky

V tomto obvodu je jako klíč použit tranzistor s efektem pole s p kanálem IRF4905 s otevřeným odporem 0,02 Ohm, s hradlovým napětím = 10V.

Tato hodnota v zásadě také omezuje minimální napájecí napětí tohoto obvodu. S odběrovým proudem 10A bude generovat výkon 2 W, což bude vyžadovat instalaci malého chladiče. Maximální napětí hradlového zdroje tohoto tranzistoru je 20V, proto, aby se zabránilo zhroucení struktury hradlového zdroje, je do obvodu zavedena zenerova dioda VD1, kterou lze použít jako libovolnou zenerovu diodu se stabilizačním napětím 12V. Pokud je napětí na vstupu obvodu menší než 20V, pak lze zenerovu diodu z obvodu vyjmout. Pokud nainstalujete zenerovu diodu, možná budete muset upravit hodnotu odporu R8. R8 = (Upit - Ust)/Ist; Kde Upit je napětí na vstupu obvodu, Ust je stabilizační napětí zenerovy diody, Ist je proud zenerovy diody. Například Upit = 35V, Ust = 12V, Ist = 0,005A. R8 = (35-12)/0,005 = 4600 Ohm.

Převodník proud-napětí

Rezistor R2 je použit jako proudový snímač v obvodu, aby se snížil výkon uvolňovaný tímto odporem, jeho hodnota je zvolena pouze jedna setina Ohmu. Při použití SMD prvků může být složen z 10 rezistorů 0,1 Ohm, velikost 1206, o výkonu 0,25 W. Použití proudového snímače s tak nízkým odporem znamenalo použití zesilovače signálu z tohoto snímače. Jako zesilovač je použit operační zesilovač DA1.1 mikroobvodu LM358N.

Zisk tohoto zesilovače je roven (R3 + R4)/R1 = 100. Tedy u proudového snímače s odporem 0,01 Ohm je převodní koeficient tohoto převodníku proud-napětí roven jednotce, tzn. Jeden ampér zatěžovacího proudu se rovná napětí 1V na výstupu 7 DA1.1. Kus můžete upravit pomocí rezistoru R3. S uvedenými hodnotami rezistorů R5 a R6 lze nastavit maximální ochranný proud v.... Teď pojďme počítat. R5 + R6 = 1 + 10 = 11 kOhm. Nalezneme proud procházející tímto děličem: I = U/R = 5A/11000Ohm = 0,00045A. Maximální napětí, které lze nastavit na kolíku 2 DA1, se tedy bude rovnat U = I x R = 0,00045 A x 10 000 Ohm = 4,5 V. Maximální ochranný proud bude tedy přibližně 4,5 A.

Napěťový komparátor

Na druhém operačním zesilovači, který je součástí tohoto MS, je namontován napěťový komparátor. Invertující vstup tohoto komparátoru je napájen referenčním napětím regulovaným rezistorem R6 ze stabilizátoru DA2. Neinvertující vstup 3 DA1.2 je napájen zesíleným napětím z proudového snímače. Zátěž komparátoru je sériový obvod, optočlenová LED a tlumící nastavovací rezistor R7. Rezistor R7 nastavuje proud procházející tímto obvodem, asi 15 mA.

Obvodový provoz

Schéma funguje následovně. Například při zatěžovacím proudu 3A se na proudovém snímači uvolní napětí 0,01 x 3 = 0,03 V. Na výstupu zesilovače DA1.1 bude napětí rovné 0,03V x 100 = 3V. Pokud je v tomto případě na vstupu 2 DA1.2 referenční napětí nastavené rezistorem R6, menší než tři volty, pak se na výstupu komparátoru 1 objeví napětí blízké napájecímu napětí operačního zesilovače, tzn. pět voltů. V důsledku toho se rozsvítí LED optočlenu. Tyristor optočlenu se otevře a přemostí bránu tranzistoru s efektem pole se svým zdrojem. Tranzistor se vypne a vypne zátěž. Obvod můžete vrátit do původního stavu tlačítkem SB1 nebo vypnutím a opětovným zapnutím zdroje.

Článek pojednává o obvodu elektronické pojistky pro vysoký zatěžovací proud až 30 ampér. Článek zkoumal obvod stejnosměrného ampérmetru na bázi modulu s čipem ACS712 v tomto článku bude tento modul použit jako snímač zátěžového proudu pro elektronickou pojistku; Schéma zapojení elektronické pojistky je znázorněno na obrázku 1.

Schéma ukazuje modul navržený pro zátěžový proud do pěti ampér. Na AliExpress si také můžete zakoupit moduly pro proud 20 ampér a 30 ampér a použít je v tomto obvodu. Ale pak by měl být tranzistor VT1 IRL2505 nahrazen dvěma stejnými tranzistory. I když lze použít i jiné MOSFETy. Napájecí napětí tohoto obvodu je omezeno pouze maximálním napájecím napětím čipu stabilizátoru výkonu LM7805 - 35 voltů.

Obvodový provoz

Po přivedení napětí na vstup obvodu se na výstupu stabilizátoru napájecího napětí mikroobvodu DA3 a modulu snímače proudu DA2 objeví napětí pět voltů. Schéma ukazuje mikroobvod stejnojmenného modulu, nikoli samotný modul. Modul má tři výstupy a na jeho desce je umístěn kondenzátor C2. Na výstupu 7 čipu DA2 (Module Output) se objeví napětí přibližně 2,5 V. Toto napětí je přivedeno na vstup 2 komparátoru, implementovaného na operačním zesilovači LM358N. Jeho invertující vstup, pin 3 čipu DA3, je napájen referenčním napětím z odporového nastavitelného děliče R3 a R4. Pomocí rezistoru R3 se nastaví práh proudu obvodu. Toto napětí je nastaveno vyšší než napětí z výstupu ACS712. To znamená, že při této úrovni napětí na vstupech operačního zesilovače bude na jeho výstupu napětí blízké jeho napájecímu napětí. Toto napětí bude přivedeno do obvodu LED optočlenu U1. Pin 1 DA3 -> pin 1 U1 -> pin 2 U1 -> zhášecí rezistor R2 -> společný vodič. LED optočlenu se rozsvítí, což povede ke vzniku otevíracího napětí pro tranzistor VT1 na jeho výstupu v oblasti osmi voltů. Tranzistor VT1 se otevře a přes modul bude vstupní napětí obvodu téměř úplně přivedeno na jeho výstup. Dioda VD1 bude uzavřena kladným napětím na své katodě a v tomto případě to nebude mít žádný vliv na činnost obvodu komparátoru. Jako tuto diodu lze použít jakoukoli nízkopříkonovou diodu.

Moduly proudových snímačů implementované na čipu ACS712 a navržené pro různé zátěžové proudy 5, 20 a 30 ampérů mají různé převodní poměry proud-napětí. Odpovídající koeficienty jsou 185 mV/A, 100 mV/A a 66 mV/A. U pětiampérového snímače uvedeného v diagramu se výstupní napětí vzhledem k 2,5 V při proudu 5 A zvýší o 5 x 185 = 925 mV = 0,925 V. To znamená, že celkové výstupní napětí ze snímače bude přibližně 2,5 + 0,925 = 3,425 V. Píšu: přibližně, protože různé snímače mají různá výstupní napětí při absenci zatěžovacího proudu a nejsou přesně rovna 2,5 voltu. A tak dále, když napětí na výstupu snímače překročí nastavené referenční napětí na vstupu 3 mikroobvodu DA3, komparátor bude pracovat a napětí na jeho výstupu bude téměř nulové. Katoda diody VD1 bude připojena ke společnému vodiči přes vnitřní výstupní tranzistor operačního zesilovače a bude přivedena ke společnému vodiči a referenčnímu napětí na neinvertujícím vstupu operačního zesilovače. Pozitivní zpětná vazba probíhá přes otevřenou diodu. Dojde k „západkovému“ efektu. Komparátor může zůstat v této poloze libovolně dlouho. Po odstranění napětí z LED optočlenu zmizí i otevírací napětí na hradle klíčového tranzistoru VT1. Tranzistor se vypne a odpojí zátěž. Pro obnovení funkčnosti obvodu je nutné z něj odstranit napětí a poté jej znovu přivést.

Klíčové tranzistory MOSFET IRL2505 mají velmi nízký odpor otevřeného kanálu, který se rovná 0,008 Ohm. Na základě toho, s odběrovým proudem rovným deseti ampérům, se na krystal tranzistoru uvolní tepelný výkon rovný: P = I² R = 100 0,008 = 0,8 W. To naznačuje, že tranzistor může pracovat při daném proudu bez dodatečného chladiče. Vždy ale radím nainstalovat alespoň malý chladič v podobě hliníkové desky. To ochrání tranzistor před tepelným průrazem v případě nouze.

Hlavní nevýhodou pojistek při použití k ochraně elektronických obvodů je jejich setrvačnost, tzn. dlouhá doba odezvy, během níž mají některé prvky obvodu čas selhat. Pomocí elektronických pojistek můžete zajistit automatickou ochranu zařízení a zároveň zvýšit jeho výkon. Tato zařízení lze rozdělit do dvou skupin:

Se samoléčením silového obvodu po odstranění příčin havárie;

S restartem (speciální tlačítko, restart atd.).

Existují i ​​pasivní ochranná zařízení: v nouzovém režimu signalizují pouze světelným nebo zvukovým signálem přítomnost nebezpečné situace, bez odpojení zátěže K ochraně radioelektronických zařízení před proudovým přetížením se obvykle používají odporové nebo polovodičové proudové snímače , zapojený do série k zátěžovému obvodu. Jakmile pokles napětí na proudovém snímači překročí přednastavenou úroveň, spustí se ochranné zařízení, které odpojí zátěž od zdroje energie. Výhodou tohoto způsobu ochrany je, že velikost pracovního proudu ochrany lze snadno měnit. Další metodou ochrany zátěže je omezení proudového limitu, kterým prochází. I když dojde ke zkratu v obvodu zátěže, proud nebude schopen překročit stanovenou úroveň a poškodit zátěž. Pro omezení maximálního zatěžovacího proudu se používají stabilní generátory proudu. Obvod nejjednoduššího omezovače proudu je na obr. 1. Obr.

Ve skutečnosti se jedná o stabilizátor proudu na tranzistoru s efektem pole. Zatěžovací proud při použití takového omezovače nemůže překročit počáteční odběrový proud tranzistoru s efektem pole. Velikost tohoto proudu lze nastavit výběrem typu tranzistoru. U tranzistoru KP302V znázorněného na obrázku nepřekročí maximální proud zátěží 30...50 mA. Hodnotu tohoto proudu lze zvýšit paralelním zapojením několika tranzistorů. Omezovač zatěžovacího proudu (obr. 2) používá bipolární tranzistory s koeficientem přenosu proudu minimálně 80...100.

Vstupní napětí přes rezistor R1 jde do báze tranzistoru VT1 a otevírá ji. Tranzistor pracuje v saturačním režimu, takže většina vstupního napětí jde na výstup. Když je proud menší než prahová hodnota, tranzistor VT2 se uzavře a LED HL1 se nerozsvítí. Rezistor R3 funguje jako proudový snímač. Jakmile pokles napětí na něm překročí prahovou hodnotu otevření VT2, otevře se, LED HL1 se rozsvítí a tranzistor VT1 se naopak „zavře“ a proud procházející zátěží bude omezen. Obvod dalšího omezovače proudu je na obr.3.

V normálním režimu je tranzistor VT2 otevřen v důsledku toku proudu báze přes rezistor R1. Jak se proud zvyšuje, zvyšuje se napětí mezi kolektorem a emitorem VT2, a když dosáhne přibližně 0,6 V, tranzistor VT1 se otevře a obchází obvod báze-emitor VT2, což způsobí jeho uzavření. Pokud dojde ke zkratu v zátěži, pak zkratový proud protéká obvodem: „+“ zdroje - zkratovaná zátěž Rн - rezistor R2 - přechod báze-emitor VT1 - zdroj. Protože je VT2 uzavřen, je zkratový proud omezen rezistorem R2. Po odstranění zkratu se omezovač samostatně nezapne. Chcete-li to provést, musíte na krátkou dobu odpojit a znovu připojit zátěž (vzájemně zkratovat svorky základny a emitoru VT1). V tomto případě se VT1 zavře a VT2 otevře a do zátěže bude přivedeno napětí. Na Obr. Obrázek 3b ukazuje schéma ochrany spotřebitelů před přepětím v nízkonapěťových obvodech.

Když se vstupní napětí zvýší nad jmenovité napětí, zenerova dioda VD2 prorazí, tranzistor VT1 se otevře, VT2 se uzavře a zátěž je chráněna před přepětím. Jako zařízení pro ochranu napájecích zdrojů lze použít elektronickou pojistku (obr. 4), zapojenou mezi zdroj a zátěž.

Když je zatěžovací proud menší než nastavený provozní proud, tranzistor VT2 je otevřený a úbytek napětí na něm je minimální. Jak se zatěžovací proud zvyšuje, úbytek napětí na VT2 se zvyšuje, a proto se zvyšuje napětí dodávané přes R4 do základny VT1 a VT1 se otevírá. Proces probíhá jako lavina kvůli přítomnosti pozitivní zpětné vazby přes rezistor R4. Výsledkem je, že VT1 obchází VT2, ten se uzavře a odpojí zátěž. Současně se rozsvítí LED VD1 signalizující přetížení. Hodnoty rezistorů uvedené ve schématu odpovídají napětí 9 V a provoznímu proudu 1 A. Pokud je nutné změnit parametry pojistky, je nutné přepočítat odpory R3 a R4. Elektronická pojistka (obr. 5) se skládá z výkonného spínacího prvku na tranzistorech VT3-VT4, proudově měřícího rezistoru R2, tranzistorového analogu dinistoru VT1-VT2 a bočníkového tranzistoru VT5.

Když je napájení zapnuto, proud protékající rezistorem R1 a přechodem emitoru VT4 otevře kompozitní tranzistor VT4-VT3. Zbývající tranzistory zůstávají zavřené. Zátěž je napájena jmenovitým napětím. Když dojde k přetížení, pokles napětí na R2 se stane dostatečným k otevření analogového dinistoru. Poté se otevře tranzistor VT5 a obchází emitorový přechod VT4. V důsledku toho se tranzistory VT3 a VT4 uzavřou a odpojí zátěž od zdroje energie. Zatěžovací proud prudce klesá, ale analog dinistoru zůstává otevřený. Pojistka může zůstat v tomto stavu neomezeně dlouho. Zátěží protéká zbytkový proud, určený odporem R1, tzn. desetkrát méně než nominální. Pokles napětí na uzavřeném tranzistoru VT3 rozsvítí LED „Alarm“ HL1. Chcete-li po odstranění přetížení obnovit provoz zařízení v nominálním režimu, musíte na chvíli vypnout zdroj napájení nebo odpojit zátěž. Pojistka je sestavena na desce plošných spojů, jejíž nákres je na obr. 6. Obr.

S jmenovitými hodnotami komponentů uvedenými v diagramu má pojistka následující vlastnosti:

Jmenovité napájecí napětí - 12V;

Jmenovitý zatěžovací proud - 1 A;

Provozní proud - 1,2 A;

Napětí zbytkové zátěže - 1,2 V;

Úbytek napětí na pojistce je 0,75 V.

Elektronická pojistka (obr. 7) obsahuje výkonný tranzistor VT2, který je připojen k zápornému napájecímu vodiči, dva proudové stabilizátory na tranzistorech s efektem pole (nastavitelné na VT1 a neregulované na VT3) a prahový prvek - tyristor VS1.

Řídicí napětí do tyristoru je přiváděno přes rezistor R2 z proudového snímače, který hraje rezistor R1 o velmi malém odporu (0,1 Ohm). Tento typ tyristoru se zapíná, když je napětí na řídící elektrodě (vzhledem ke katodě) 0,5...0,6 V. Ve výchozím stavu protéká tranzistorem VT3 proud přibližně 8...15 mA, který zůstává stabilní při změně výstupního napětí napájecího zdroje. Tento proud protéká LED HL2, která signalizuje činnost zařízení, do základního obvodu tranzistoru VT2. Protože koeficient přenosu statického proudu VT2 je několik tisíc, otevře se a je schopen propustit do zátěže proud několika ampérů. V tomto případě úbytek napětí na tranzistoru nepřesáhne 1 V. Zatěžovací proud vytváří úbytek napětí na rezistoru R1, což je otevírací napětí pro tyristor. Kromě toho proud protékající tranzistorem VT1 (který lze měnit proměnným rezistorem R3) vytváří úbytek napětí na rezistoru R2, který také slouží jako úbytek napětí pro VS1. Když součet těchto napětí dosáhne určité hodnoty, tyristor se otevře. Proud UTZ protéká tyristorem a LED HL1. Napětí na LED HL2 se sníží, zhasne a tranzistor VT2 se uzavře a zátěž je odpojena od napájení. Hořící HL1 signalizuje nehodu. Zatěžovací proud, při kterém pojistka vypadne, lze nastavit proměnným rezistorem R3 v rozsahu od několika desítek miliampér do 5 A. Po odstranění závady v zátěži se pojistka resetuje tlačítkem SB1, které při sepnutí kontaktů , deaktivuje tyristor, zavře se a VT2 se otevře a proud teče do zátěže Zařízení může používat konstantní odpory - MLT, S2-33, proměnné odpory - SPO, SP, SP4. Rezistor R1 je vyroben z kusu vysokoodporového drátu. LED - libovolné nízkopříkonové (AL307, AL341). HL1 je lepší vzít červenou, HL2 - zelenou. Tranzistory s efektem pole - KP303 nebo podobné s počátečním odběrovým proudem 10...15 mA a maximálním povoleným napětím, které není menší než výstupní napětí napájecího zdroje. Tranzistor VT2-KT829, KT827. Když je zatěžovací proud větší než 1 A, musí být tranzistor instalován na radiátor. Tyristor -2U107. Nastavení zařízení spočívá v nastavení maximálního provozního proudu výběrem odporu R1 s VT1 odpojeným od napájecího zdroje kladného odběru. Minimální provozní proud se volí připojením rezistoru R3 jiné hodnoty. V tomto případě je možné zapojit konstantní rezistor do série nebo paralelně. Pokud při vypadnutí pojistky stále protéká tranzistorem VT2 zbytkový proud (tranzistor se nesepne), doporučuje se použít LED HL2 s vyšším provozním napětím nebo zapojit diodu KD102B, KD103B, KD105B, KD522B do série s to. Pokud má napájecí zdroj stabilizátor napětí, měla by být pojistka zapojena před ním a ne na výstupu jednotky. Stabilizátor napětí s vestavěnou ochranou (obr. 8) umožňuje získat výstupní napětí, které je nastavitelné v rozsahu od 0 do 17 V.

Pro ochranu stabilizátoru před nadproudem v zátěži je použit tyristor VS1 s proudovým snímačem na rezistoru R2. Jak se zatěžovací proud zvyšuje, tyristor se zapne a obchází řídicí obvod tranzistoru VT1, v důsledku čehož výstupní napětí klesne na nulu. LED HL1 signalizuje, že ochrana sepnula. Pro restart stabilizátoru po odstranění příčin přetížení stiskněte tlačítko SB1 a vypněte tyristor. Ochranný proud v závislosti na R odporu R2 lze nastavit od 20 mA do 1...2 A. Například s R2 = 36 Ohmů je odezvový proud 30 mA, s R2 = 4 Ohmy - 0,5 A Jako tranzistor VT1 lze použít KT815, KT801, KT807 atd., VT2 - P702, KT802...KT805 (s radiátorem). Elektronická pojistka a zároveň stabilizátor napětí je na obr. 9. Obr.

Na tranzistorech VT1 a VT2 je namontován stabilizátor napětí podle tradičního obvodu, avšak paralelně se zenerovou diodou VD1 je na tranzistorech VT3...VT5 připojena reléová kaskáda s proudovým snímačem na rezistoru Rx. Když se zátěžový proud zvýší, tato kaskáda se spustí a odpojí zenerovu diodu. Napětí na výstupu stabilizátoru klesne na nevýznamnou hodnotu. Pro odblokování ochranného obvodu stačí krátce stisknout tlačítko SB1. Pro zvýšení stabilizačního koeficientu můžete místo Zenerovy diody VD1 zapnout integrovaný stabilizátor napětí (třísvorkový). Elektronické pojistky lze vyrobit pomocí výkonného tranzistoru s efektem pole jako klíče (obr. 10).

Pracovní proud ochrany je určen poměrem odporových prvků a závisí především na hodnotě odporu proudového snímače Rs, zapojeného do série s tranzistorem VT1 s řízeným polem. Schéma zapojení zařízení založeného na tranzistoru s řízeným polem řady IRL je na obr. 11.

Pojistka se připojuje mezi zdroj energie (vypínač) a zátěž. Pracuje při napětí 5 až 20 V a zatěžovacích proudech do 40 A. Tranzistor VT1 s efektem pole funguje současně jako elektronický spínač a proudový senzor. Na čipu DA1 je postaven napěťový komparátor a na čipu DA2 zdroj referenčního napětí (2,5 V). Ke spuštění zařízení slouží tlačítko SB1, při krátkém sepnutí se napájecí napětí přes diodu VD2 a rezistor R4 přivede na hradlo tranzistoru, otevře se a připojí zátěž ke zdroji energie. Výstupní napětí operačního zesilovače závisí na poměru napětí na jeho vstupech. Pokud je zatěžovací proud menší než vybavovací proud pojistky, je napětí na neinvertujícím vstupu větší než na invertujícím vstupu, proto je na výstupu operačního zesilovače napětí menší než napájecí napětí asi o 1,5 V Tranzistor VT1 zůstává otevřený, na neinvertujícím vstupu operačního zesilovače je stabilní napětí z odporového děliče R2-R1. Hlavní parametry použitého tranzistoru jsou: odpor kanálu - 0,027 Ohm, maximální odběrový proud - 41 A, maximální napětí zdroje - 55 V a maximální ztrátový výkon - 110 W. Odpor kanálu otevřeného tranzistoru závisí na napětí na jeho svorkách a teplotě skříně. Když je napájecí napětí větší než 5...6 V, mění se v rozmezí 20...30 %, což je pro taková zařízení celkem přijatelné. S rostoucí spotřebou proudu se zvyšuje úbytek napětí na tranzistoru VT1. Když překročí napětí na rezistoru R1, napětí na výstupu operačního zesilovače se sníží, tranzistor se začne zavírat a napětí na něm se zvýší, což povede k dalšímu poklesu napětí na operačním zesilovači. výstup a tranzistor se uzavře. V důsledku toho, když zatěžovací proud dosáhne určité hodnoty, zařízení náhle uzavře tranzistor a odpojí zátěž. LED HL1 indikuje, že je zařízení vypnuté. Proud spotřebovaný pojistkou v tomto stavu (bez zohlednění proudu procházejícího LED) se rovná několika miliampérům Pro zapnutí zátěže musíte znovu krátce stisknout tlačítko SB1. Provozní proud pojistky je nastaven trimovacím odporem R1 Pokud je napájecí napětí stabilní, lze mikroobvod DA2 a rezistor R3 eliminovat jeho nahrazením drátovou propojkou Pro stabilní odpojení zátěže při nízkém provozním proudu (méně než 1 ... 1,5 A). proudové čidlo by mělo být zvýšeno zařazením rezistoru s odporem asi 0,1 Ohm do obvodu kolektoru tranzistoru VT1 (v otevřeném obvodu v bodě A). Zařízení může používat jakýkoli operační zesilovač (DA1), který funguje při nulovém napětí na obou vstupech za podmínek jediného napájení. Vhodné jsou zejména domácí analogy mikroobvodu LM358 - KR1040UD1A, K1464UD1R v balení DIP-8 a K1464UD1T v balení SO-8. DA2 - libovolný čip z řady TL431. Trimrový rezistor - SPZ-19a, SPZ-28 nebo podobné dovezené. Pevné odpory - MLT, S2-33, R1-4, R1-12. Kondenzátor C1 - K10-17V. Tlačítko SB1 - jakékoliv malé s automatickým návratem. Při použití dílů pro povrchovou montáž: DA1 - LM358AM, DA2 - TL431CD (obr. 12a), rezistorů P1-12 atd. je zařízení umístěno na desce plošných spojů z jednostranné fólie sklolaminátu o rozměrech 20x25 mm ( Obr. 12.b).

Nastavení zařízení spočívá v nastavení pracovního proudu pomocí trimovacího rezistoru R1 (obr. 11). Interval změny tohoto proudu lze nastavit volbou odporu R2 U napájecích zdrojů, které krátkodobě odolávají proudovému přetížení (výstupní zkrat), se používají pasivní ochranné prvky. V nouzovém režimu na to upozorní světelným nebo zvukovým alarmem, aniž by samy vypínaly zátěž Obrázek 13 ukazuje schéma LED indikátoru (VD2).

Když je stabilizátor přetížen, úbytek napětí na něm prudce vzroste. Po dosažení průrazného napětí zenerovy diody VD1 se otevře a rozsvítí se LED VD2. Stabilizační napětí VD1 musí být menší než minimální vstupní napětí stabilizátoru a větší než maximální úbytek napětí na stabilizátoru v provozním režimu. Rezistor R1 omezuje proud procházející LED na maximální přípustnou úroveň. Obvod alarmu přetížení na miniaturní žárovce je na obr. 14.

Pokud zatěžovací proud nepřekročí maximální přípustnou hodnotu, úbytek napětí na stabilizátoru je malý, takže tranzistor VT1 je uzavřen a kontrolka HL1 nesvítí. S rostoucí zátěží se na ní zvyšuje úbytek napětí, tranzistor se otevře a rozsvítí se kontrolka signalizující přetížení. Žárovka HL1 se volí v souladu s přípustným proudem zenerovy diody VD1 a tranzistoru VT1. Zvukový alarm nadměrného odběru proudu je znázorněn na obr. 15.

Diodový usměrňovač VD1...VD4 je napájen transformátorem, jehož sekundární vinutí je dimenzováno na napětí a proud potřebný pro činnost stabilizátoru napětí. Signalizačním zařízením je audiofrekvenční generátor HA1 s připojeným akustickým emitorem (dynamickou hlavicí) BA1. Činnost generátoru je řízena klíčem na tranzistoru VT1. Když stabilizátor pracuje, proud zátěže prochází proudovým snímačem R1 a vytváří na něm pokles napětí. Zatímco proud je malý (s odporem R1 uvedeným na diagramu - méně než 0,3 A), tranzistor VT1 je uzavřen. S rostoucím proudem se zvyšuje napětí na rezistoru. Když dosáhne 0,7 V, VT1 se otevře a usměrněné napětí je přivedeno do poplašného zařízení. Ochranné obvody elektronických zařízení střídavého proudu jsou obvykle složitější a méně běžné. To je způsobeno skutečností, že spolehlivost provozu polovodičových zařízení při zvýšených napětích na úrovni sítě je nižší, protože náhodný nárůst síťového napětí, například během přechodových procesů, může snadno prolomit přechod i polovodičové zařízení s nejvyšším napětím. Polovodičová pojistka (obr. 16) je schopna chránit připojený elektronický obvod (Rн) před nadproudem.

Pojistku lze použít i ve stejnosměrných obvodech, stejně jako k ochraně koncových stupňů tranzistorových zesilovačů. Pro snížení zbytkového proudu ve vypnutém stavu je v obvodu použit posistor R3. Když je zatěžovací proud menší než přípustný, tranzistor VT1 je uzamčen a VT2 je otevřený a ve stavu nasycení. Úbytek napětí na tranzistoru VT2 je malý a téměř veškeré síťové napětí připadá na Rн. Proud zátěží není omezen. Při přetížení se napětí na VT2 znatelně zvýší, což způsobí otevření tranzistoru VT1 a zvýšení jeho kolektorového proudu. V tomto případě se tranzistor VT2 uzavře a proud přes pojistku se sníží. Na posistor R3 je přivedeno výrazně vyšší napětí, které způsobí jeho zahřívání. Prudce se zvyšuje odpor pozistoru, ještě více se uzavírá VT2 a výrazně se snižuje zbytkový proud pojistkou Kondenzátor C2 snižuje citlivost zařízení na krátkodobá pulzní přetížení. Diody VD5 a VD6 chrání tranzistor VT2 před velkými proudovými impulsy, když zařízení pracuje na střídavý proud. Obvod stabilizátor-omezovač střídavého proudu je na obr. 17.

Zatěžovací proud lze plynule nastavit potenciometrem R2 v rozsahu od několika miliampérů do 8 A. Maximální zatěžovací proud lze v případě potřeby výrazně zvýšit instalací tranzistoru VT1 na radiátor, jeho vybavením ventilátorem a zvýšením počtu pole -efektové tranzistory zapojené paralelně. Omezovač proudu zátěže sítě je na obr. 18.

Jeho výkonové charakteristiky jsou určeny pouze typem použitého tranzistoru s efektem pole. Základem obvodu je zdroj proudu na VT2, VT3, R3 a R4. Rezistor R3 zajišťuje rozepnutí tranzistoru VT3 s efektem pole, R4 je proudový. Když úbytek napětí na něm překročí 0,55 V, tranzistor VT2 se otevře a obejde bránu tranzistoru s efektem pole, čímž jej přinutí uzavřít. Použití tranzistoru s efektem pole jako prvku pro řízení výkonu umožnilo zvýšit odpor rezistoru R3 na 1 MOhm. Tím se snížil řídicí proud (ne více než 0,4 mA) a tím i ztráta výkonu na rezistoru R3 (ne více než 0,16 W). Proudový stabilizátor na tranzistoru s efektem pole má významnou nevýhodu: zvýšený pokles napětí na otevřeném tranzistoru. To je způsobeno vysokým prahovým napětím tranzistoru s efektem pole. Obvykle leží v rozmezí 2...4 V. K tomuto napětí se připočítává úbytek na rezistoru pro nastavení proudu - 0,5 V. Výsledkem je, že při proudech pod limitní úrovní klesne na obvodu omezovače přibližně 6 V konstantní proud 1 A, na tranzistoru Výkon se uvolňuje až 6 W, což vyžaduje použití zářiče. Pokud je odpor zátěže výrazně snížen, proud procházející jím bude omezen na stanovenou bezpečnou úroveň a napětí bude výrazně nižší než napájecí napětí. V důsledku toho se zvýší pokles napětí na tranzistoru VT3, stejně jako výkon na něm uvolněný. V limitu (při zkratu v zátěži) to bude více než 300 W, což je nepřijatelné. Proto byl do obvodu přidán uzel na prvcích VT1, VD1, R1, R2, C1, který změnil zdroj proudu na pojistku. Úroveň jeho odezvy je určena děličem R1-R2 a stabilizačním napětím zenerovy diody VD1 (cca 25 V). Zenerova dioda poskytuje režim klíčového spínání pro tranzistor VT3 a kondenzátor C1 poskytuje zpoždění odezvy, díky čemuž je obvod necitlivý na rušení a proudové rázy při zapnutí napájení nebo rušení z napájeného zařízení. Doba odezvy pojistky závisí na kapacitě kondenzátoru. Dokud napětí na obvodu nepřesáhne 25 V, funguje jako zdroj proudu. Poté se tranzistor VT1 otevře a obejde bránu tranzistoru s efektem pole. V důsledku toho se uzavře a zátěž je bez napětí. Zatěžovací proud je omezen rezistory R1, R3 a svodovým proudem VT3 a v nejhorším případě nepřesahuje 1 mA. Obvod může zůstat v tomto stavu libovolně dlouho. Samotný obvod rozptyluje výkon ne více než 0,4 W. Zařízení zobrazené na obr. 19 je určeno k rychlému odpojení spotřebičů energie od sítě, pokud proud v obvodu překročí přípustnou hodnotu.

Elektronické pojistky mají oproti pojistkám a elektromechanickým pojistkám výrazně vyšší provozní rychlost. Toto zařízení lze navíc snadno a přesně nakonfigurovat pro provoz při libovolném proudu v rozsahu 0,1...10 A. Ochranné zařízení je napájeno přímo ze sítě pomocí beztransformátorového obvodu pomocí prvků R7...R9, SZ, C4, VD3... .VD5. Spínání zátěže se provádí elektronickým spínačem - triakem VS1. K jeho otevření jsou přes transformátor T2 vyslány krátké impulsy do řídicí elektrody. Tyto impulsy jsou generovány vlastním oscilátorem na unijunkčním tranzistoru VT1. K otevření triaku je nutný proud řídící elektrodou až 100 mA. Tento proud je poskytován v pulzním režimu. Kondenzátor C2 se nabíjí ze zdroje přes rezistor R2. Jakmile napětí na něm dosáhne prahu otevření tranzistoru VT1, kondenzátor C2 se vybije přes obvod přechod emitor-báze 1 VT1 - vinutí 1 T2. Tento proces se opakuje s frekvencí určenou podle hodnocení R2 a C2 (přibližně 1,5...2 kHz). Vzhledem k tomu, že frekvence opakování pulsů vlastního oscilátoru je mnohem vyšší než u síťového (50 Hz), triak se otevírá téměř na začátku každé půlcyklu síťového napětí. Proudovým snímačem v zátěžovém obvodu je proudový transformátor T1. Když teče proud zátěže R n také prochází primárním vinutím T1. V sekundárním vinutí (3-4) se uvolňuje zvýšené napětí úměrné zatěžovacímu proudu. Toto napětí je usměrněno diodovým můstkem VD1 a přivedeno přes rezistor R5 k řídicí elektrodě tyristoru VS2. Pokud toto napětí dosáhne provozního prahu VS2, otevře a zkratuje C2 přes diodu VD2, takže autooscilátor přestane fungovat. Když pulzy pohánějící VS1 zmizí, zátěž se vypne. Současně se rozsvítí indikátor HL1. Citlivost odezvy obvodu lze plynule nastavit pomocí rezistoru R3. Kondenzátor C1 zabraňuje spuštění ochrany při krátkodobém rušení v síti Obvod může zůstat delší dobu ve vypnutém stavu a pro jeho návrat do původního stavu je nutné stisknout tlačítko SB1. A pomocí tlačítka SB2 lze v případě potřeby zátěž ručně vypnout. Proudový transformátor T1 je domácí výroby. Pro vinutí je vhodné použít rámeček a magnetický obvod z jakéhokoli transformátoru používaného ve starých domácích telefonech. Vhodné je magnetické jádro ze železa nebo feritu M2000NM standardní velikosti W5x5. Vinutí 3-4 je vyrobeno z PEL drátu Ø 0,08 mm a obsahuje 3000...3400 závitů. Poslední vinutí je navinuté 1-2 drátem PEL-2 Ø 0,82...1,0 mm - 30...46 závitů. Pulzní transformátor T2. vyrobeno uvnitř pancéřovaného magnetického jádra velikosti B14 z feritu s magnetickou permeabilitou M2000HM. Ve středu jádra je nutné zajistit mezeru 0,1...0,2 mm, která zabrání jeho magnetizaci během provozu. Vinutí 1 obsahuje 80 závitů, 2 - 40 závitů drátu PELSHO Ø 0,1...0,12 mm. V obvodu jsou použity kondenzátory C1 a SZ typ K50-35 pro 25 V, C2 a C4 - K73-17 pro provozní napětí minimálně 63 V, respektive 400 V, trimovací rezistor R3 je typ SPZ-19a, zbývající odpory jsou jakéhokoli typu. Tlačítka SB1, SB2 a LED HL1 jsou vhodná pro jakékoli miniaturní. Nastavení obvodu začíná kontrolou činnosti vlastního oscilátoru na tranzistoru VT1. K tomu je vhodné napájet nikoliv ze sítě, ale použít externí zdroj stejnosměrného napětí 15...20 V s připojením k bodům a a b. Při provozu autogenerátoru by mělo být na kondenzátoru C2 napětí, jehož tvar je na obr. 20.

Pokud takové impulsy neexistují, může být nutné zvolit odpor R2. Měla by být detekována činnost tyristoru VS2 při stisknutí tlačítka SB2. Pokud se LED HL1 po uvolnění tlačítka nerozsvítí, snižte odpor R4, abyste zvýšili proud potřebný k udržení VS2 otevřené. Funkčnost zařízení jako celku můžete zkontrolovat připojením lampy a číselníkového voltmetru do zásuvek XS1. Nejprve se musíte ujistit, že se triak VS1 úplně otevře (změřením napětí na lampě). Pokud tomu tak není, musíte prohodit svorky kteréhokoli z vinutí transformátoru T2. Elektronický pojistkový obvod lze zjednodušit odstraněním proudového transformátoru T1 a nahrazením jeho vinutí 1-2 rezistorem s odporem 0,2...0,3 Ohm a diodou. Odpor tohoto rezistoru je nastaven na požadovaný ochranný proud. Ale v tomto případě bude ochranný obvod pracovat na jedné půlvlně síťového napětí, což sníží jeho výkon při vypnutí zátěže Při použití obvodu je třeba vzít v úvahu, že někteří spotřebitelé, např. žárovky, spínané zdroje, elektromotory atd. produkují v okamžiku zapnutí náběhový proud . V tomto případě se musí zvýšit práh pro spuštění ochrany nebo, což je mnohem lepší, musí být přijata opatření ke snížení tohoto házení.

Radiomir č. 3,4,5 2012