Κυκλώματα προστασίας τροφοδοσίας. Προστασία από βραχυκύκλωμα σε τρανζίστορ πεδίου. Προσθέτοντας ρεαλισμό στο σύστημα ασφαλείας

Καλό σήμα ισχύος

Όταν ενεργοποιούμε, οι τάσεις εξόδου δεν φτάνουν αμέσως στην επιθυμητή τιμή, αλλά μετά από περίπου 0,02 δευτερόλεπτα, και για να αποτραπεί η παροχή μειωμένης τάσης στα εξαρτήματα του υπολογιστή, υπάρχει ειδικό σήμα"καλή ισχύς", που μερικές φορές ονομάζεται επίσης "PWR_OK" ή απλά "PG", το οποίο εφαρμόζεται όταν οι τάσεις στις εξόδους +12V, +5V και +3,3V φτάσουν στο σωστό εύρος. Για την παροχή αυτού του σήματος, έχει εκχωρηθεί μια ειδική γραμμή στην υποδοχή τροφοδοσίας ATX που είναι συνδεδεμένη στο (Νο. 8, γκρι καλώδιο).

Ένας άλλος καταναλωτής αυτού του σήματος είναι το κύκλωμα προστασίας από χαμηλή τάση (UVP) μέσα στο τροφοδοτικό, το οποίο θα συζητηθεί αργότερα - εάν είναι ενεργό από τη στιγμή που ανοίγει το τροφοδοτικό, απλά δεν θα επιτρέψει στον υπολογιστή να ενεργοποιηθεί , κλείνοντας αμέσως την παροχή ρεύματος, αφού οι τάσεις προφανώς θα είναι κάτω από τις ονομαστικές. Επομένως, αυτό το κύκλωμα ενεργοποιείται μόνο όταν εφαρμόζεται το σήμα Power Good.

Αυτό το σήμα παρέχεται από ένα κύκλωμα παρακολούθησης ή έναν ελεγκτή PWM (διαμόρφωση εύρους παλμού που χρησιμοποιείται σε όλα τα σύγχρονα τροφοδοτικά μεταγωγής, γι' αυτό και πήραν το όνομά τους, η αγγλική συντομογραφία είναι PWM, γνωστή από τα σύγχρονα ψυγεία - για τον έλεγχο της ταχύτητας περιστροφής που παρέχεται σε τους το ρεύμα διαμορφώνεται με παρόμοιο τρόπο.)

Διάγραμμα παροχής σήματος Power Good σύμφωνα με τις προδιαγραφές ATX12V.
Το VAC είναι η εισερχόμενη εναλλασσόμενη τάση, το PS_ON# είναι το σήμα "ενεργοποίησης", το οποίο αποστέλλεται όταν πατηθεί το κουμπί λειτουργίας στη μονάδα συστήματος. Το "O/P" είναι συντομογραφία του "σημείου λειτουργίας", π.χ. αξία εργασίας. Και το PWR_OK είναι το σήμα Power Good. Το T1 είναι μικρότερο από 500 ms, το Τ2 είναι μεταξύ 0,1 ms και 20 ms, το Τ3 είναι μεταξύ 100 ms και 500 ms, το Τ4 είναι μικρότερο ή ίσο με 10 ms, το Τ5 είναι μεγαλύτερο ή ίσο με 16 ms και το Τ6 είναι μεγαλύτερο από ή ίσο με 1 ms.

Προστασία από υπόταση και υπέρταση (UVP/OVP)

Η προστασία και στις δύο περιπτώσεις υλοποιείται χρησιμοποιώντας το ίδιο κύκλωμα που παρακολουθεί τις τάσεις εξόδου +12V, +5V και 3,3V και απενεργοποιεί την παροχή ρεύματος εάν μία από αυτές είναι υψηλότερη (OVP - Over Voltage Protection) ή χαμηλότερη (UVP - Under Voltage Protection ) μια ορισμένη τιμή, η οποία ονομάζεται επίσης "σημείο ενεργοποίησης". Αυτοί είναι οι κύριοι τύποι προστασίας που υπάρχουν επί του παρόντος σε όλες σχεδόν τις συσκευές· επιπλέον, το πρότυπο ATX12V απαιτεί OVP.

Ένα μικρό πρόβλημα είναι ότι τόσο το OVP όσο και το UVP είναι συνήθως διαμορφωμένα με σημεία ενεργοποίησης πολύ μακριά από την ονομαστική τιμή τάσης και στην περίπτωση του OVP αυτό ταιριάζει άμεσα με το πρότυπο ATX12V:

Εκείνοι. μπορείτε να φτιάξετε ένα τροφοδοτικό με σημείο ενεργοποίησης OVP +12V στα 15,6V ή +5V στα 7V και θα εξακολουθεί να είναι συμβατό με το πρότυπο ATX12V.

Αυτό θα παράγει, ας πούμε, 15 V αντί για 12 V για μεγάλο χρονικό διάστημα χωρίς να ενεργοποιείται η προστασία, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε αστοχία των εξαρτημάτων του υπολογιστή.

Από την άλλη πλευρά, το πρότυπο ATX12V ορίζει σαφώς ότι οι τάσεις εξόδου δεν πρέπει να αποκλίνουν περισσότερο από 5% από την ονομαστική τιμή, αλλά το OVP μπορεί να διαμορφωθεί από τον κατασκευαστή του τροφοδοτικού ώστε να λειτουργεί σε απόκλιση 30% κατά μήκος των +12V και + Γραμμές 3,3V και 40% - κατά μήκος της γραμμής +5V.

Οι κατασκευαστές επιλέγουν τις τιμές των σημείων ενεργοποίησης χρησιμοποιώντας ένα ή άλλο τσιπ παρακολούθησης ή ελεγκτή PWM, επειδή οι τιμές αυτών των σημείων καθορίζονται αυστηρά από τις προδιαγραφές ενός συγκεκριμένου τσιπ.

Ως παράδειγμα, ας πάρουμε το δημοφιλές τσιπ παρακολούθησης PS223, το οποίο χρησιμοποιείται σε ορισμένα που εξακολουθούν να κυκλοφορούν στην αγορά. Αυτό το τσιπ έχει τα ακόλουθα σημεία ενεργοποίησης για τις λειτουργίες OVP και UVP:

Άλλα τσιπ παρέχουν ένα διαφορετικό σύνολο σημείων ενεργοποίησης.

Και για άλλη μια φορά σας υπενθυμίζουμε πόσο μακριά από τις κανονικές τιμές τάσης συνήθως διαμορφώνονται οι τιμές OVP και UVP. Για να λειτουργήσουν πρέπει το τροφοδοτικό να είναι σε πολύ δύσκολη κατάσταση. Στην πράξη, τα φθηνά τροφοδοτικά που δεν έχουν άλλους τύπους προστασίας εκτός από το OVP/UVP αποτυγχάνουν πριν από την ενεργοποίηση του OVP/UVP.

Προστασία από υπερένταση (OCP)

Στην περίπτωση αυτής της τεχνολογίας (η αγγλική συντομογραφία OCP είναι Πάνω από το ρεύμαΠροστασία) υπάρχει ένα θέμα που πρέπει να εξεταστεί με περισσότερες λεπτομέρειες. Σύμφωνα με το διεθνές πρότυπο IEC 60950-1, κανένας αγωγός στον εξοπλισμό υπολογιστών δεν πρέπει να φέρει περισσότερα από 240 Volt-Amps, όπως συμβαίνει με DCδίνει 240 watt. Η προδιαγραφή ATX12V περιλαμβάνει απαίτηση για προστασία από υπερένταση σε όλα τα κυκλώματα. Στην περίπτωση του πιο φορτισμένου κυκλώματος 12V, έχουμε μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα 20Amps. Φυσικά, ένας τέτοιος περιορισμός δεν επιτρέπει την παραγωγή τροφοδοτικού με ισχύ μεγαλύτερη από 300 Watt και για να το ξεπεράσει, το κύκλωμα εξόδου +12V άρχισε να χωρίζεται σε δύο ή περισσότερες γραμμές, καθεμία από τις οποίες είχε το δικό του κύκλωμα προστασίας από υπερένταση. Αντίστοιχα, όλοι οι ακροδέκτες τροφοδοσίας που έχουν επαφές +12V χωρίζονται σε διάφορες ομάδες ανάλογα με τον αριθμό των γραμμών, σε ορισμένες περιπτώσεις μάλιστα έχουν χρωματική κωδικοποίηση προκειμένου να κατανεμηθεί επαρκώς το φορτίο στις γραμμές.

Ωστόσο, σε πολλά φθηνά τροφοδοτικά με δηλωμένες δύο γραμμές +12V, στην πράξη χρησιμοποιείται μόνο ένα κύκλωμα προστασίας ρεύματος και όλα τα καλώδια +12V στο εσωτερικό συνδέονται σε μία έξοδο. Προκειμένου να εφαρμοστεί επαρκής λειτουργία ενός τέτοιου κυκλώματος, η προστασία από φορτίο ρεύματος ενεργοποιείται όχι στα 20Α, αλλά, για παράδειγμα, στα 40Α, και ο περιορισμός του μέγιστου ρεύματος σε ένα καλώδιο επιτυγχάνεται από το γεγονός ότι σε ένα πραγματικό σύστημα Το φορτίο +12V κατανέμεται πάντα σε πολλούς καταναλωτές και σε ακόμη περισσότερα καλώδια.

Επιπλέον, μερικές φορές μπορείτε να καταλάβετε εάν μια συγκεκριμένη μονάδα τροφοδοσίας χρησιμοποιεί ξεχωριστή προστασία ρεύματος για κάθε γραμμή +12V μόνο αποσυναρμολογώντας την και εξετάζοντας τον αριθμό και τη σύνδεση των διακλαδώσεων που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση του ρεύματος (σε ορισμένες περιπτώσεις, ο αριθμός των διακλαδώσεων μπορεί να υπερβαίνει τον αριθμό των γραμμών, καθώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν πολλαπλές διακλαδώσεις για τη μέτρηση του ρεύματος σε μία γραμμή).

Ένα άλλο ενδιαφέρον σημείο είναι ότι, σε αντίθεση με την προστασία υπερ/υπότασης, το επιτρεπόμενο επίπεδο ρεύματος ρυθμίζεται από τον κατασκευαστή του τροφοδοτικού με τη συγκόλληση αντιστάσεων μιας ή άλλης τιμής στις εξόδους του μικροκυκλώματος ελέγχου. Και σε φθηνά τροφοδοτικά, παρά τις απαιτήσεις του προτύπου ATX12V, αυτή η προστασία μπορεί να εγκατασταθεί μόνο στις γραμμές +3,3V και +5V ή να απουσιάζει εντελώς.

Προστασία έναντι της θερμοκρασίας (OTP)

Όπως υποδηλώνει το όνομά του (OTP - Over Temperature Protection), η προστασία από υπερθέρμανση απενεργοποιεί την παροχή ρεύματος εάν η θερμοκρασία στο εσωτερικό της θήκης φτάσει σε μια συγκεκριμένη τιμή. Δεν είναι εξοπλισμένα όλα τα τροφοδοτικά.

Στα τροφοδοτικά, μπορεί να δείτε ένα θερμίστορ προσαρτημένο στην ψύκτρα (αν και σε ορισμένα τροφοδοτικά μπορεί να συγκολληθεί απευθείας στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος). Αυτό το θερμίστορ είναι συνδεδεμένο στο κύκλωμα ελέγχου ταχύτητας ανεμιστήρα και δεν χρησιμοποιείται για προστασία από υπερθέρμανση. Σε τροφοδοτικά εξοπλισμένα με προστασία υπερθέρμανσης, συνήθως χρησιμοποιούνται δύο θερμίστορ - το ένα για τον έλεγχο του ανεμιστήρα και το άλλο για την πραγματική προστασία από την υπερθέρμανση.

Προστασία βραχυκυκλώματος (SCP)

Η προστασία βραχυκυκλώματος (SCP) είναι πιθανώς η παλαιότερη από αυτές τις τεχνολογίες, επειδή είναι πολύ εύκολο να εφαρμοστεί με μερικά τρανζίστορ, χωρίς τη χρήση τσιπ παρακολούθησης. Αυτή η προστασία υπάρχει απαραίτητα σε οποιοδήποτε τροφοδοτικό και το απενεργοποιεί σε περίπτωση βραχυκυκλώματος σε κάποιο από τα κυκλώματα εξόδου, προκειμένου να αποφευχθεί πιθανή πυρκαγιά.

Ολοκληρωμένο κύκλωμα (IC) KR142EN12A είναι ρυθμιζόμενος σταθεροποιητήςτύπος αντιστάθμισης τάσης στο περίβλημα KT-28-2, που σας επιτρέπει να τροφοδοτείτε συσκευές με ρεύμα έως 1,5 A στην περιοχή τάσης 1,2...37 V. Αυτός ο ενσωματωμένος σταθεροποιητής διαθέτει θερμικά σταθερή προστασία ρεύματος και προστασία από βραχυκύκλωμα εξόδου .

Με βάση το IC KR142EN12A, μπορείτε να κατασκευάσετε ρυθμιζόμενο μπλοκτροφοδοτικό, το κύκλωμα του οποίου (χωρίς μετασχηματιστή και γέφυρα διόδου) φαίνεται στο Εικ.2. Η διορθωμένη τάση εισόδου τροφοδοτείται από τη γέφυρα διόδου στον πυκνωτή C1. Το τρανζίστορ VT2 και το τσιπ DA1 πρέπει να βρίσκονται στο ψυγείο.

Φλάντζα ψύκτραςΤο DA1 είναι ηλεκτρικά συνδεδεμένο με τον ακροδέκτη 2, επομένως εάν το DAT και το τρανζίστορ VD2 βρίσκονται στην ίδια ψύκτρα, τότε πρέπει να απομονωθούν το ένα από το άλλο.

Στην έκδοση του συγγραφέα, το DA1 είναι εγκατεστημένο σε ξεχωριστό μικρό ψυγείο, το οποίο δεν είναι γαλβανικά συνδεδεμένο με το ψυγείο και το τρανζίστορ VT2. Η ισχύς που διαχέεται από ένα τσιπ με ψύκτρα δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 10 W. Οι αντιστάσεις R3 και R5 σχηματίζουν έναν διαιρέτη τάσης που περιλαμβάνεται στο στοιχείο μέτρησης του σταθεροποιητή. Μια σταθεροποιημένη αρνητική τάση -5 V παρέχεται στον πυκνωτή C2 και στην αντίσταση R2 (χρησιμοποιείται για την επιλογή του θερμικά σταθερού σημείου VD1). Στην αρχική έκδοση, η τάση τροφοδοτείται από τη γέφυρα διόδου KTs407A και τον σταθεροποιητή 79L05, που τροφοδοτείται από ξεχωριστό περιέλιξη του μετασχηματιστή ισχύος.

Για φρουράαπό το κλείσιμο του κυκλώματος εξόδου του σταθεροποιητή, αρκεί να συνδέσετε έναν ηλεκτρολυτικό πυκνωτή χωρητικότητας τουλάχιστον 10 μF παράλληλα με την αντίσταση R3 και την αντίσταση διακλάδωσης R5 με μια δίοδο KD521A. Η θέση των εξαρτημάτων δεν είναι κρίσιμη, αλλά για καλή σταθερότητα θερμοκρασίας είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν οι κατάλληλοι τύποι αντιστάσεων. Θα πρέπει να βρίσκονται όσο το δυνατόν πιο μακριά από πηγές θερμότητας. Η συνολική σταθερότητα της τάσης εξόδου αποτελείται από πολλούς παράγοντες και συνήθως δεν υπερβαίνει το 0,25% μετά την προθέρμανση.

Μετά την ενεργοποίησηκαι προθέρμανση της συσκευής, η ελάχιστη τάση εξόδου των 0 V ρυθμίζεται με την αντίσταση Rao6. Αντιστάσεις R2 ( Εικ.2) και αντίσταση Rno6 ( Εικ.3) πρέπει να είναι τρίμερ πολλαπλών περιστροφών από τη σειρά SP5.

Δυνατότητεςτο ρεύμα του μικροκυκλώματος KR142EN12A περιορίζεται στα 1,5 A. Επί του παρόντος, υπάρχουν μικροκυκλώματα προς πώληση με παρόμοιες παραμέτρους, αλλά σχεδιασμένα για υψηλότερο ρεύμα στο φορτίο, για παράδειγμα LM350 - για ρεύμα 3 A, LM338 - για ρεύμα ίση με 5 A. Πρόσφατα σε πώληση εμφανίστηκαν εισαγόμενα μικροκυκλώματα από τη σειρά LOW DROP (SD, DV, LT1083/1084/1085). Αυτά τα μικροκυκλώματα μπορούν να λειτουργούν με μειωμένη τάση μεταξύ εισόδου και εξόδου (έως 1... 1,3 V) και παρέχουν σταθεροποιημένη τάση εξόδου στην περιοχή 1,25...30 V σε ρεύμα φορτίου 7,5/5/3 A, αντίστοιχα . Πιο κοντά σε παραμέτρους εγχώριο ανάλογοΟ τύπος KR142EN22 έχει μέγιστο ρεύμα σταθεροποίησης 7,5 A. Στο μέγιστο ρεύμα εξόδου, η λειτουργία σταθεροποίησης είναι εγγυημένη από τον κατασκευαστή σε τάση εισόδου-εξόδου τουλάχιστον 1,5 V. Τα μικροκυκλώματα έχουν επίσης ενσωματωμένη προστασία έναντι υπερβολικού ρεύματος στο φορτίο της επιτρεπόμενης τιμής και θερμική προστασία από υπερθέρμανση της θήκης . Αυτοί οι σταθεροποιητές παρέχουν αστάθεια τάσης εξόδου 0,05%/V, αστάθεια τάσης εξόδου όταν το ρεύμα εξόδου αλλάζει από 10 mA σε μέγιστη τιμή όχι χειρότερη από 0,1%/V. Επί Εικ.4δείχνει ένα κύκλωμα τροφοδοσίας για ένα οικιακό εργαστήριο, το οποίο σας επιτρέπει να κάνετε χωρίς τρανζίστορ VT1 και VT2, που φαίνεται στο Εικ.2.

Αντί για το μικροκύκλωμα DA1 KR142EN12A χρησιμοποιήθηκε το μικροκύκλωμα KR142EN22A. Αυτός είναι ένας ρυθμιζόμενος σταθεροποιητής με χαμηλή πτώση τάσης, ο οποίος σας επιτρέπει να λαμβάνετε ρεύμα έως και 7,5 A στο φορτίο. Για παράδειγμα, η τάση εισόδου που παρέχεται στο μικροκύκλωμα είναι Uin = 39 V, τάση εξόδου στο φορτίο Uout = 30 V, ρεύμα στο φορτίο louf = 5 A, τότε η μέγιστη ισχύς που καταναλώνεται από το μικροκύκλωμα στο φορτίο είναι 45 W. Ο ηλεκτρολυτικός πυκνωτής C7 χρησιμοποιείται για τη μείωση της σύνθετης αντίστασης εξόδου στις υψηλές συχνότητες και επίσης μειώνει την τάση θορύβου και βελτιώνει την εξομάλυνση των κυματισμών. Εάν αυτός ο πυκνωτής είναι ταντάλιο, τότε η ονομαστική του χωρητικότητα πρέπει να είναι τουλάχιστον 22 μF, αν είναι αλουμίνιο - τουλάχιστον 150 μF. Εάν είναι απαραίτητο, η χωρητικότητα του πυκνωτή C7 μπορεί να αυξηθεί. Εάν ο ηλεκτρολυτικός πυκνωτής C7 βρίσκεται σε απόσταση μεγαλύτερη από 155 mm και είναι συνδεδεμένος στην παροχή ρεύματος με καλώδιο με διατομή μικρότερη από 1 mm, τότε ένας πρόσθετος ηλεκτρολυτικός πυκνωτής χωρητικότητας τουλάχιστον 10 μF είναι εγκατεστημένο στην πλακέτα παράλληλα με τον πυκνωτή C7, πιο κοντά στο ίδιο το μικροκύκλωμα. Η χωρητικότητα του πυκνωτή φίλτρου C1 μπορεί να προσδιοριστεί περίπου με ρυθμό 2000 μF ανά 1 A ρεύματος εξόδου (σε τάση τουλάχιστον 50 V). Για να μειωθεί η μετατόπιση θερμοκρασίας της τάσης εξόδου, η αντίσταση R8 πρέπει να είναι είτε με σύρμα είτε από μεταλλικό φύλλο με σφάλμα όχι χειρότερο από 1%. Η αντίσταση R7 είναι του ίδιου τύπου με την R8. Εάν η δίοδος zener KS113A δεν είναι διαθέσιμη, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη μονάδα που φαίνεται στο Εικ.3.Ο συγγραφέας είναι αρκετά ικανοποιημένος με τη λύση κυκλώματος προστασίας που δίνεται, καθώς λειτουργεί άψογα και έχει δοκιμαστεί στην πράξη. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιεσδήποτε λύσεις κυκλώματος προστασίας τροφοδοσίας, για παράδειγμα αυτές που προτείνονται στο. Στην έκδοση του συγγραφέα, όταν ενεργοποιείται το ρελέ K1, οι επαφές K 1.1 κλείνουν, βραχυκυκλώνει την αντίσταση R7 και η τάση στην έξοδο τροφοδοσίας γίνεται 0 V. Πλακέτα τυπωμένου κυκλώματοςΗ μονάδα τροφοδοσίας και η θέση των στοιχείων φαίνονται στο Σχ. 5, εμφάνιση BP - on Εικ.6.

Πολλές οικιακές μονάδες έχουν το μειονέκτημα της έλλειψης προστασίας έναντι της αντίστροφης πολικότητας ισχύος. Ακόμη και ένας έμπειρος μπορεί να μπερδέψει ακούσια την πολικότητα του τροφοδοτικού. Και υπάρχει μεγάλη πιθανότητα ότι μετά από αυτό Φορτιστήςθα καταστραφεί.

Αυτό το άρθρο θα συζητήσει 3 επιλογές για προστασία αντίστροφης πολικότητας, τα οποία λειτουργούν άψογα και δεν απαιτούν καμία ρύθμιση.

Επιλογή 1

Αυτή η προστασία είναι η απλούστερη και διαφέρει από παρόμοια στο ότι δεν χρησιμοποιεί τρανζίστορ ή μικροκυκλώματα. Ρελέ, απομόνωση διόδου - αυτά είναι όλα τα εξαρτήματά του.

Το σχήμα λειτουργεί ως εξής. Το μείον στο κύκλωμα είναι κοινό, επομένως θα ληφθεί υπόψη το θετικό κύκλωμα.

Εάν δεν υπάρχει μπαταρία συνδεδεμένη στην είσοδο, το ρελέ βρίσκεται σε ανοιχτή κατάσταση. Όταν συνδεθεί η μπαταρία, το συν τροφοδοτείται μέσω της διόδου VD2 στην περιέλιξη του ρελέ, ως αποτέλεσμα της οποίας η επαφή του ρελέ κλείνει και το κύριο ρεύμα φόρτισης ρέει στην μπαταρία.

Ταυτόχρονα, ανάβει η πράσινη ένδειξη LED, υποδεικνύοντας ότι η σύνδεση είναι σωστή.

Και αν αφαιρέσετε τώρα την μπαταρία, τότε θα υπάρχει τάση στην έξοδο του κυκλώματος, καθώς το ρεύμα από τον φορτιστή θα συνεχίσει να ρέει μέσω της διόδου VD2 στην περιέλιξη του ρελέ.

Εάν αντιστραφεί η πολικότητα σύνδεσης, η δίοδος VD2 ​​θα κλειδώσει και δεν θα τροφοδοτηθεί ρεύμα στην περιέλιξη του ρελέ. Το ρελέ δεν θα λειτουργήσει.

Σε αυτήν την περίπτωση, το κόκκινο LED θα ανάψει, το οποίο είναι εσκεμμένα συνδεδεμένο εσφαλμένα. Θα δείξει ότι η πολικότητα της σύνδεσης της μπαταρίας δεν είναι σωστή.

Η δίοδος VD1 προστατεύει το κύκλωμα από αυτοεπαγωγή που συμβαίνει όταν το ρελέ είναι απενεργοποιημένο.

Εάν εισαχθεί τέτοια προστασία , αξίζει να πάρετε ένα ρελέ 12 V. Το επιτρεπόμενο ρεύμα του ρελέ εξαρτάται μόνο από την ισχύ . Κατά μέσο όρο, αξίζει να χρησιμοποιήσετε ένα ρελέ 15-20 A.

Αυτό το σύστημα δεν έχει ακόμη ανάλογα από πολλές απόψεις. Προστατεύει ταυτόχρονα από αναστροφή ρεύματος και βραχυκύκλωμα.

Η αρχή λειτουργίας αυτού του συστήματος είναι η εξής. Κατά τη διάρκεια της κανονικής λειτουργίας, το συν από την πηγή ισχύος μέσω του LED και της αντίστασης R9 ανοίγει το τρανζίστορ φαινομένου πεδίου και το μείον μέσω της ανοιχτής διασταύρωσης του "διακόπτη πεδίου" πηγαίνει στην έξοδο του κυκλώματος στην μπαταρία.

Όταν συμβαίνει αντιστροφή πολικότητας ή βραχυκύκλωμα, το ρεύμα στο κύκλωμα αυξάνεται απότομα, με αποτέλεσμα μια πτώση τάσης στον «διακόπτη πεδίου» και σε όλη τη διακλάδωση. Αυτή η πτώση τάσης είναι αρκετή για να ενεργοποιήσει το τρανζίστορ χαμηλής ισχύος VT2. Ανοίγοντας, το τελευταίο κλείνει το τρανζίστορ φαινομένου πεδίου, κλείνοντας την πύλη στο έδαφος. Ταυτόχρονα, το LED ανάβει, καθώς η ισχύς του παρέχεται από την ανοιχτή διασταύρωση του τρανζίστορ VT2.

Λόγω της υψηλής ταχύτητας απόκρισής του, αυτό το κύκλωμα είναι εγγυημένη προστασία για οποιοδήποτε πρόβλημα στην έξοδο.

Το κύκλωμα είναι πολύ αξιόπιστο στη λειτουργία και μπορεί να παραμείνει σε προστατευμένη κατάσταση επ' αόριστον.

Αυτό είναι ιδιαίτερο απλό κύκλωμα, που δύσκολα μπορεί να ονομαστεί και κύκλωμα, αφού χρησιμοποιεί μόνο 2 εξαρτήματα. Αυτή είναι μια ισχυρή δίοδος και ασφάλεια. Αυτή η επιλογή είναι αρκετά βιώσιμη και χρησιμοποιείται ακόμη και σε βιομηχανική κλίμακα.

Η ισχύς από το φορτιστή παρέχεται στην μπαταρία μέσω της ασφάλειας. Η ασφάλεια επιλέγεται με βάση το μέγιστο ρεύμα φόρτισης. Για παράδειγμα, εάν το ρεύμα είναι 10 A, τότε χρειάζεται μια ασφάλεια 12-15 A.

Η δίοδος συνδέεται παράλληλα και κλείνει όταν κανονική λειτουργία. Αν όμως αντιστραφεί η πολικότητα, η δίοδος θα ανοίξει και θα προκύψει βραχυκύκλωμα.

Και η ασφάλεια είναι ο αδύναμος κρίκος σε αυτό το κύκλωμα, που θα καεί την ίδια στιγμή. Μετά από αυτό θα πρέπει να το αλλάξετε.

Η δίοδος πρέπει να επιλέγεται σύμφωνα με το φύλλο δεδομένων με βάση το γεγονός ότι το μέγιστο βραχυπρόθεσμο ρεύμαήταν αρκετές φορές μεγαλύτερο από το ρεύμα καύσης της ασφάλειας.

Αυτό το σύστημα δεν παρέχει 100% προστασία, καθώς υπήρξαν περιπτώσεις που ο φορτιστής κάηκε πιο γρήγορα από την ασφάλεια.

Συμπέρασμα

Από την άποψη της αποτελεσματικότητας, το πρώτο σχήμα είναι καλύτερο από τα άλλα. Αλλά από την άποψη της ευελιξίας και της ταχύτητας απόκρισης, η καλύτερη επιλογή είναι το σχήμα 2. Λοιπόν, η τρίτη επιλογή χρησιμοποιείται συχνά σε βιομηχανική κλίμακα. Αυτός ο τύπος προστασίας μπορεί να δει κανείς, για παράδειγμα, σε οποιοδήποτε ραδιόφωνο αυτοκινήτου.

Όλα τα κυκλώματα, εκτός από το τελευταίο, έχουν λειτουργία αυτο-ίασης, δηλαδή, η λειτουργία θα αποκατασταθεί μόλις αφαιρεθεί το βραχυκύκλωμα ή αλλάξει η πολικότητα της σύνδεσης της μπαταρίας.

Συνημμένα αρχεία:

Πώς να φτιάξετε ένα απλό Power Bank με τα χέρια σας: διάγραμμα ενός σπιτικού power bank

Τα σύγχρονα τρανζίστορ μεταγωγής ισχύος έχουν πολύ χαμηλές αντιστάσεις στην πηγή αποστράγγισης όταν είναι ενεργοποιημένα, γεγονός που εξασφαλίζει χαμηλή πτώση τάσης όταν μεγάλα ρεύματα διέρχονται από αυτήν τη δομή. Αυτή η περίσταση επιτρέπει τη χρήση τέτοιων τρανζίστορ σε ηλεκτρονικές ασφάλειες.

Για παράδειγμα, το τρανζίστορ IRL2505 έχει αντίσταση πηγής αποστράγγισης, με τάση πηγής-πύλης 10V, μόνο 0,008 Ohms. Σε ρεύμα 10Α, η ισχύς P=I² R θα απελευθερωθεί στον κρύσταλλο ενός τέτοιου τρανζίστορ. P = 10 10 0,008 = 0,8 W. Αυτό υποδηλώνει ότι σε ένα δεδομένο ρεύμα το τρανζίστορ μπορεί να εγκατασταθεί χωρίς τη χρήση καλοριφέρ. Αν και προσπαθώ πάντα να τοποθετώ τουλάχιστον μικρές ψύκτρες. Σε πολλές περιπτώσεις, αυτό σας επιτρέπει να προστατεύσετε το τρανζίστορ από θερμική βλάβη σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης. Αυτό το τρανζίστορ χρησιμοποιείται στο κύκλωμα προστασίας που περιγράφεται στο άρθρο "". Εάν είναι απαραίτητο, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε επιφανειακά ραδιοστοιχεία και να φτιάξετε τη συσκευή με τη μορφή μιας μικρής μονάδας. Το διάγραμμα της συσκευής φαίνεται στο Σχήμα 1. Υπολογίστηκε για ρεύμα έως 4Α.

Ηλεκτρονικό διάγραμμα ασφαλειών

Σε αυτό το κύκλωμα, χρησιμοποιείται ως κλειδί ένα τρανζίστορ πεδίου με κανάλι p IRF4905, με ανοιχτή αντίσταση 0,02 Ohm, με τάση πύλης = 10 V.

Κατ' αρχήν, αυτή η τιμή περιορίζει επίσης την ελάχιστη τάση τροφοδοσίας αυτού του κυκλώματος. Με ρεύμα αποστράγγισης 10Α, θα παράγει ισχύ 2 W, που θα συνεπάγεται την ανάγκη εγκατάστασης μιας μικρής ψύκτρας. Η μέγιστη τάση πηγής πύλης αυτού του τρανζίστορ είναι 20 V, επομένως, για να αποφευχθεί η καταστροφή της δομής της πηγής πύλης, εισάγεται στο κύκλωμα μια δίοδος zener VD1, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως οποιαδήποτε δίοδος zener με τάση σταθεροποίησης 12 βολτ. Εάν η τάση στην είσοδο του κυκλώματος είναι μικρότερη από 20 V, τότε η δίοδος zener μπορεί να αφαιρεθεί από το κύκλωμα. Εάν εγκαταστήσετε μια δίοδο zener, ίσως χρειαστεί να προσαρμόσετε την τιμή της αντίστασης R8. R8 = (Upit - Ust)/Ist; Όπου Upit είναι η τάση στην είσοδο του κυκλώματος, Ust είναι η τάση σταθεροποίησης της διόδου zener, Ist είναι το ρεύμα της διόδου zener. Για παράδειγμα, Upit = 35V, Ust = 12V, Ist = 0,005A. R8 = (35-12)/0,005 = 4600 Ohm.

Μετατροπέας ρεύματος-τάσης

Η αντίσταση R2 χρησιμοποιείται ως αισθητήρας ρεύματος στο κύκλωμα, προκειμένου να μειωθεί η ισχύς που απελευθερώνεται από αυτήν την αντίσταση· η τιμή της επιλέγεται να είναι μόνο το ένα εκατοστό του Ohm. Όταν χρησιμοποιείτε στοιχεία SMD, μπορεί να αποτελείται από 10 αντιστάσεις των 0,1 Ohm, μεγέθους 1206, με ισχύ 0,25 W. Η χρήση ενός αισθητήρα ρεύματος με τόσο χαμηλή αντίσταση συνεπαγόταν τη χρήση ενός ενισχυτή σήματος από αυτόν τον αισθητήρα. Ο ενισχυτής λειτουργίας DA1.1 του μικροκυκλώματος LM358N χρησιμοποιείται ως ενισχυτής.

Το κέρδος αυτού του ενισχυτή είναι (R3 + R4)/R1 = 100. Έτσι, με έναν αισθητήρα ρεύματος που έχει αντίσταση 0,01 Ohm, ο συντελεστής μετατροπής αυτού του μετατροπέα ρεύματος-τάσης ίσο με ένα, δηλ. Ένα αμπέρ ρεύματος φορτίου ισούται με τάση 1V στην έξοδο 7 DA1.1. Μπορείτε να ρυθμίσετε το Kus με την αντίσταση R3. Με τις υποδεικνυόμενες τιμές των αντιστάσεων R5 και R6, το μέγιστο ρεύμα προστασίας μπορεί να ρυθμιστεί εντός.... Τώρα ας μετρήσουμε. R5 + R6 = 1 + 10 = 11 kOhm. Ας βρούμε το ρεύμα που διαρρέει αυτόν τον διαιρέτη: I = U/R = 5A/11000Ohm = 0,00045A. Επομένως, η μέγιστη τάση που μπορεί να ρυθμιστεί στον ακροδέκτη 2 του DA1 θα είναι ίση με U = I x R = 0,00045A x 10000 Ohm = 4,5 V. Έτσι, το μέγιστο ρεύμα προστασίας θα είναι περίπου 4,5A.

Συγκριτής τάσης

Ένας συγκριτής τάσης συναρμολογείται στον δεύτερο ενισχυτή λειτουργίας, ο οποίος αποτελεί μέρος αυτού του MS. Η είσοδος αναστροφής αυτού του συγκριτή τροφοδοτείται με μια τάση αναφοράς που ρυθμίζεται από την αντίσταση R6 από τον σταθεροποιητή DA2. Η μη αναστρέφουσα είσοδος 3 του DA1.2 τροφοδοτείται με ενισχυμένη τάση από τον αισθητήρα ρεύματος. Το φορτίο σύγκρισης είναι κύκλωμα σειράς, LED οπτικού συζεύκτη και αντίσταση ρύθμισης απόσβεσης R7. Η αντίσταση R7 ρυθμίζει το ρεύμα που διέρχεται από αυτό το κύκλωμα, περίπου 15 mA.

Λειτουργία κυκλώματος

Το σχήμα λειτουργεί ως εξής. Για παράδειγμα, με ρεύμα φορτίου 3Α, θα απελευθερωθεί τάση 0,01 x 3 = 0,03 V στον αισθητήρα ρεύματος. Η έξοδος του ενισχυτή DA1.1 θα έχει τάση ίση με 0,03V x 100 = 3V. Εάν σε αυτήν την περίπτωση, στην είσοδο 2 του DA1.2 υπάρχει μια τάση αναφοράς που έχει ρυθμιστεί από την αντίσταση R6, μικρότερη από τρία βολτ, τότε στην έξοδο του συγκριτή 1 θα εμφανιστεί μια τάση κοντά στην τάση τροφοδοσίας του op-amp, δηλ. πέντε βολτ. Ως αποτέλεσμα, η λυχνία LED του οπτικού συζεύκτη θα ανάψει. Το θυρίστορ οπτοζεύκτη θα ανοίξει και θα γεφυρώσει την πύλη του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με την πηγή του. Το τρανζίστορ θα σβήσει και θα σβήσει το φορτίο. Επιστρέψτε το διάγραμμα στο την αρχική κατάστασηΜπορείτε να χρησιμοποιήσετε το κουμπί SB1 ή να απενεργοποιήσετε και να ενεργοποιήσετε ξανά την παροχή ρεύματος.