Защита источника питания от короткого замыкания в нагрузке

В продолжение разговора о методах простой защиты выходных каскадов источников питания рассмотрим электронный узел, защищающий источник питания (ИП) при перегрузке по току в режиме короткого замыкания в нагрузке. Электрическая схема узла представлена на рис. 1.79.

Основным элементом служит оптоэлектронное МОП-реле средней мощности постоянного тока.

Как видно из электрической схемы, коммутирующие контакты реле VU1 включены последовательно в цепи питания стабилизатора постоянного напряжения. Электрические параметры трансформатора Т1, выпрямительных диодов VD1 - VD4 и оксидных конденсаторов, сглаживающих пульсации напряжения, непринципиальны. Электрическую схему стабилизатора, радиолюбитель может выбрать на свой вкус; главное требование - чтобы она соответствовала параметрам выпрямителя и трансформатора. Эти элементы приведены на схеме для общего понимания и могут быть выбраны в зависимости от конкретных требований радиолюбителя к источнику питания.

Сопротивление постоянных резисторов Rl R2 рассчитано соответственно к примененному в схеме пьезоэлектрическому капсюлю НА1 и постоянному напряжению на выходе диодного моста 16 В, на выходе стабилизатора - 12 В.

Если параметры источника питания будут изменены, сопротивления указанных резисторов также потребуют корректировки. Сопротивление R1 выбирается таким, чтобы ток через капсюль НА1 (при отключенном реле VU1) не превышал значения в 30 мА. Сопротивление R2 подбирается так, чтобы рабочий входной ток, в соответствии с паспортными данными VU1, не превышал 10 мА. Сопротивление рассчитывается по закону Ома U = IR.

При включении источника питания, показанного на схеме, нужно 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 поступит питание на стабилизатор напряжения СТ и в нагрузку (в случае ее подключения к выходу источника питания). Пока нет

Схемы источники питания

Защита источника питания от короткого замыкания в нагрузке

аварийной ситуации, то есть увеличения потребления тока в устройстве нагрузки, источник питания работает нормально, МОП-реле включено (на контактах 10 и 11 присутствует разница потенциалов около 2 В) и контакты 4 и 6 замкнуты. Выбор автора неслучайно пал на МОП-реле КР293КП12АП, т.к. это одно из немногих современных МОП-реле, которое сочетает в себе достоинства высоких электрических параметров и низкой цены.

Вариант защиты, предложенный на рис. 1.79, по сути, является одним из самых простых в повторении, но от этого не менее эффективных по результативности защиты.

Реализованное в корпусе SIP-12, реле удобно монтируется в любую плату, при постоянном напряжении имеет допустимый ток коммутации 2 А и ничтожно малое сопротивление коммутирующих контактов в замкнутом состоянии. Все это позволяет применить данное реле в узле защиты источника питания от перегрузок по току. Время выключения VU1 составляет всего 5 мс, что в данном случае весьма важно: это значит, что при исчезновении питания на выходе стабилизатора (в результате внутренней неисправности стабилизатора, нештатного увеличения тока в нагрузке или короткого замыкания) контакты 4 и 6 VU1 разомкнутся и ток в стабилизатор и нагрузку поступать не будет, пока устройство снова не будет включено однократным замыканием контактов кнопки SA2. Теперь устройство защиты ИП от перегрузки по току готово к новой «аварии».

Такое решение позволяет сохранить для дальнейшей эксплуатации или минимизировать расходы на ремонт устройства нагрузки, который может быть дорогостоящим.

При коротком замыкании в нагрузке входной ток через светодиодный излучатель МОП-реле не течет, контакты 4 и 6 VU1 разомкнуты, соответственно в нагрузку не поступает питание, капсюль НА1 генерирует прерывистый звук, пока не будет отключена нагрузка или общее питание.

Для наглядной световой индикации состояния узла в схему вводят простейшую индикаторную цепь с последовательно соединенными светодиодом и ограничительным резистором (один из вариантов показан на рис. 1.79 пунктиром). Если применить мигающий светодиод (например, L-769BGR), световой эффект будет интереснее и оригинальнее.

МОП-реле КР293КП12АП можно заменить на КР293КП11АП (аналогичное по электрическим характеристикам, но с двумя группами контактов, из них один - общий) или любое другое подходящее. При такой замене важно учитывать постоянный род тока, сопротивление контактов коммутации, предельные значения входного тока и коммутируемого напряжения, а также чтобы ток коммутации был не менее тока нагрузки и время переключения реле минимально. Постоянные резисторы - типа МЛТ. В качестве НА1 можно применить пьезоэлектрические капсюли KPI-1410, КРХ-1212В, KPI-4510L, FY-14A, EFM-230, FMQ-2715, HSB-23A8 (последний вариант - большой мощности) или другие аналогичные. Приведенные здесь примеры звуковых излучателей при размыкании контактов 4, 6 МОП-реле VU1 будут генерировать громкий, но однотональный звуковой сигнал, в отличие от капсюля KPI-4332-12 с прерывистым звуком. Подключать пьезоэлектрические капсюли со встроенным генератором 34 следует согласно полярности, указанной на их корпусе.

В наладке устройство не нуждается. На основе приведенной схемы можно сконструировать и изготовить много полезных и перспективных источников питания для радиолюбительской аппаратуры или дополнить соответствующим узлом электронной защиты уже готовые ИП промышленного изготовления с полезным током, отдаваемым в нагрузку не более 2 А.

Источник: Сборка книг Кадино, Кашкаров, Крибель

Кашкаров А.П. - Новаторские решения в электронике

Защита источника питания от короткого замыкания в нагрузке

Новаторские решения в электронике
Рис. 1.79. Электрическая схема узла защиты от короткого замыкания в нагрузке

Рис. 1.79. Электрическая схема узла защиты от короткого замыкания в нагрузке

Рейтинг@Mail.ru
Яндекс.Метрика