Низковольтный электронный

предохранитель.

Для защиты различных источников питания от перегрузки, например, аккумуляторных батарей, сетевых блоков питания, а также для защиты нагрузки   от серьёзных повреждений при её работе в нештатном режиме, можно изготовить несложный электронный предохранитель, который   отключит   источник   питания от нагрузки при превышении потребляемого тока сверх определённого значения.

-

Принципиальная схема такого устройства показана на рис. 1. Изготовленный по представленной схеме электронный предохранитель рассчитан на работу при входном напряжении питания 8...42 В постоянного тока, может эксплуатироваться при токе подключенной нагрузки до 10 А. При включении питания устройства, в случае, если со стороны подключенной нагрузки перегрузка или короткое замыкание отсутствует, все маломощные биполярные транзисторы VT 1 -VT 4 закрыты, в то время, как мощный полевой р-канальный транзистор VT 5 будет открыт, на нагрузку поступает напряжение питания, практически равное входному напряжению.

-

В этом режиме работы светит зелёный кристалл светодиода HL 1. В случае если потребляемый нагрузкой ток превысит заданное значение, кратковременно замкнутся контакты К 1.1 герконового реле К 1. Это приведёт к тому, что транзисторы VT 1, VT 2, включенные как аналог управляемого тринистора, лавинообразно откроются. Вместе с ними откроются биполярные транзисторы VT 3, VT 4. Открытый транзистор VT 3 зашунтирует выводы затвор-исток VT 5, полевой транзистор закроется, нагрузка обесточится. Светодиод HL 1 сменит свет свечения с зелёного на красный. В таком состоянии устройство будет находиться, пока не будут кратковременно замкнуты контакты кнопки SA 1. Если будет попытка выполнить «сброс» защитного состоянии до момента устранения причины перегрузки, то транзисторы электронного предохранителя, благодаря наличию резистора R2, начнут работать в генераторном режиме со средним током потребления примерно равным току срабатывания защиты.

-

Конденсатор С 2 создаёт небольшую задержку для срабатывания тринисторного узла защиты на транзисторах VT1, VT2, это необходимо для защиты от помех и для того, чтобы защита не срабатывала в момент включения питания из-за зарядки конденсаторов фильтра питания подключенной нагрузки. Стабилитрон

VD 1 защищает затвор полевого транзистора от пробоя высоким напряжением. Конденсаторы С1, СЗ блокировочные по цепям питания, предотвращают самовозбуждение устройства на высоких частотах. Резисторы R 8, R 10 ограничивают ток через кристаллы светодиода.

Все детали устройства можно смонтировать на печатной плате размером 70x50 мм, рис. 2. Резисторы для этой конструкции можно использовать любого типа общего применения соответствующей мощности, например, МЛТ, РПМ, С1-4, С1-14, С2-23.

-

Оксидные конденсаторы типов К50-35, К50-68 или аналоги. Конденсатор С2 керамический К10-17, К10-50, КМ-5, КМ-6. Стабилитрон BZV55C-15 можно заменить на 1N4744A, BZV55C-16, TZMC-15, MZPY15RL, КС215Ж, 2С215Ж или другим маломощным с рабочим напряжением 13... 16 В при токе 1 мА. Подобрать подходящий экземпляр стабилитрона можно с помощью устройства [1]. Двухкристаньный светодиод L-239EGW с общим катодом и с красным и зелёным кристаллами можно заменить на (в порядке убывания яркости свечения)  L-119SURKMKWT, L-119SRSGWT/CC, L-119EGW. Также подойдёт двухкристальный светодиод из серий L-59BL, L-799.

-

При отсутствии двухкристального светодиода с общим катодом, можно установить два обычных светодиода, например, из серий АЛ307, КИПД35. Транзистор 2SC945 можно заменить на транзисторы серий ВС547, ВС550, BF422, 2SC1815, КТ6111, КТ6117. Вместо транзисторов 2SA1266 можно установить любые из ВС556, MPSA-93, 2SA709, 2SA954, КТ6116, КТ6112. Перечисленные в вариантах возможных замен биполярные транзисторы могут иметь отличия в цоколёвке выводов и типах корпусов.

Схемы источники питания

Низковольтный электронный предохранитель

Мощный полевой р-канальный транзистор IRF4905 рассчитан на максимальное напряжение исток-сток 55 В, максимальный постоянный ток стока -74 А, максимальная рассеиваемая мощность до 200 Вт, максимальное напряжение затвор исток +/- 20 В, имеет сопротивление открытого канала не более 0,02 Ом при напряжении затвор-исток-10 В. В этой конструкции его можно заменить на IRF4905S. Если потребуется работа устройства при входном напряжении питания от 4 В, то на место VT5 нужно установить любой из транзисторов 2SJ339, 2SJ340, 2SJ348, 2SJ413, 2SJ591LS. Не для каждого случая может потребоваться такой мощный транзистор со сверхмалым сопротивлением открытого канала.

-

При максимальном токе нагрузки до 2 А подойдут, например, IRF5305, IRF5305S. Если возможна нештатная эксплуатация устройства при напряжении питания ниже 8 В или ниже 4 В в случае применения транзисторов с малым напряжением открывания, то полевой транзистор желательно установить на теплоотвод. Перед монтажом полевого транзистора его выводы закорачивают проволочной перемычкой, которую удаляют после сборки устройства перед первым включением. Реле К1 самодельное герконовое. Для его изготовления применяется геркон МКА-27101, на колбе которого намотано 28 витков обмоточного провода ПЭВ-2 диаметром 0,56 мм.

-

С таким реле контакты геркона будут замыкаться при токе около 1,3 А. Вместо такого геркона подойдут любые с нормально разомкнутым контактом, диаметром колбы 3...4 мм и длиной 20...50 мм, например КЭМ-6, КЭМ-2. Чем больше витков будет содержать катушка самодельного реле, тем при меньшем токе

будет срабатывать защита. Для настройки тока срабатывания защиты при токе до 3 А можно воспользоваться устройством [2]. Катушка реле фиксируется на корпусе геркона клеем. Кнопка SA 1 любая малогабаритная маломощная со свободно разомкнутыми контактами без фиксации положения.

Сопротивления резисторов R2, R8, R10 указаны для диапазона питающих напряжений 8... 18 В.

-

При более высоком фиксированном напряжении питания эти резисторы следует установить пропорционально большего сопротивления. В любом случае, например, когда входное напряжение может изменяться в широких пределах, сопротивления резисторов R 8, R 10 следует выбирать так, чтобы ток через кристаллы светодиода не превышал 10 мА. Сопротивление R 2 должно быть таким, чтобы при замкнутых контактах при отсутствии перегрузки можно было бы возобновить питание подключенной к выходу электронного предохранителя нагрузки. С помощью этого устройства можно модернизировать конструкции, изготовлены по публикациям [3 - 5].

-

При отсутствии перегрузки, когда светит зелёный кристалл светодиода, и при входном напряжении питания менее напряжения открывания стабилитрона VD 1, устройство потребляет только тот ток, который протекает через R 10 и светодиод. Если цепь R 10 разорвать, то в этих условиях электронный предохранитель не будет потреблять тока при работе в штатном режиме. При срабатывании защиты потребляемый ток определяется входным напряжением питания и сопротивлениями установленных резисторов R 3, R 6 - R 8.

-

Бутов АЛ.

-

Литература:

1. Бутов АЛ. Повышающий стабилизатор напряжения на ИМС МС34063. — Радио-конструктор, 2012, №9, стр. 24-26.

2.  Бутов АЛ. Генератор тока нагрузки на биполярных транзисторах. — Радиоконструктор, 2012, №7, стр. 11-13.

3.  Бутов АЛ. Двухканальный стабилизатор на TDA2004. — Радиоконструктор, 2010, №02.

4.     Бутов АЛ. Ретро блок питания. — Радиоконструктор, 2010, № 9, стр. 24 - 26.

5.    Бутов АЛ. Двухканальный стабилизатор напряжения на TDA7297. — Радио-конструктор, 2011, №4, стр. 28-30.

Рейтинг@Mail.ru
Яндекс.Метрика

Схема низковольтный электронный предохранитель

Источник: Радио-конструктор 2 за 2013 год

Низковольтный электронный предохранитель

Очень популярный журнал для радиолюбителей и профессионалов, рассматривающий вопросы радиолюбительского конструирования и ремонта электронной техники.

Схема низковольтный электронный предохранитель
Схема низковольтный электронный предохранитель