مدارهای حفاظتی منبع تغذیه حفاظت از اتصال کوتاه در ترانزیستور اثر میدانی افزودن واقع گرایی به سیستم امنیتی

قدرت سیگنال خوب

وقتی روشن می کنیم، ولتاژهای خروجی بلافاصله به مقدار مورد نظر نمی رسد، اما پس از حدود 0.02 ثانیه و برای جلوگیری از کاهش ولتاژ به قطعات PC، وجود دارد. سیگنال ویژه"قدرت خوب" که گاهی اوقات "PWR_OK" یا به سادگی "PG" نامیده می شود، که زمانی اعمال می شود که ولتاژ در خروجی های +12V، +5V و +3.3V به محدوده صحیح برسد. برای تامین این سیگنال، یک خط ویژه بر روی کانکتور برق ATX متصل به (شماره 8، سیم خاکستری) اختصاص داده شده است.

یکی دیگر از مصرف کنندگان این سیگنال مدار حفاظت از ولتاژ پایین (UVP) در داخل منبع تغذیه است که بعداً مورد بحث قرار خواهد گرفت - اگر از لحظه روشن شدن منبع تغذیه فعال باشد، به سادگی اجازه روشن شدن رایانه را نخواهد داد. ، بلافاصله منبع تغذیه را خاموش کنید، زیرا ولتاژها به وضوح کمتر از اسمی خواهند بود. بنابراین، این مدار تنها زمانی روشن می شود که سیگنال Power Good اعمال شود.

این سیگنال توسط یک مدار مانیتورینگ یا یک کنترلر PWM (مدولاسیون عرض پالس مورد استفاده در تمام منابع تغذیه سوئیچینگ مدرن استفاده می شود، به همین دلیل نام خود را گرفته اند، مخفف انگلیسی PWM است که از خنک کننده های مدرن آشنا است - برای کنترل سرعت چرخش آنها که به جریان به روشی مشابه مدوله می شود.)

نمودار تحویل سیگنال Power Good با توجه به مشخصات ATX12V.
VAC ولتاژ متناوب ورودی است، PS_ON# سیگنال «روشن» است که با فشار دادن دکمه روشن/خاموش روی واحد سیستم، مخفف «نقطه عملیاتی» است. ارزش کاری و PWR_OK سیگنال Power Good است. T1 کمتر از 500 ms، T2 بین 0.1 ms تا 20 ms، T3 بین 100 ms تا 500 ms، T4 کمتر یا مساوی 10 ms، T5 بزرگتر یا مساوی 16 میلی ثانیه و T6 بزرگتر از یا برابر با 1 میلی ثانیه

حفاظت در برابر ولتاژ و اضافه ولتاژ (UVP/OVP)

حفاظت در هر دو حالت با استفاده از مدار مشابهی اجرا می‌شود که ولتاژهای خروجی +12 ولت، + 5 ولت و 3.3 ولت را نظارت می‌کند و اگر یکی از آنها بالاتر باشد (OVP - حفاظت از ولتاژ بیش از حد) یا کمتر (UVP - حفاظت تحت ولتاژ) منبع تغذیه را خاموش می‌کند. ) یک مقدار مشخص که به آن "نقطه ماشه" نیز می گویند. اینها انواع اصلی حفاظت هستند که در حال حاضر تقریباً در همه دستگاه ها وجود دارد، علاوه بر این، استاندارد ATX12V به OVP نیاز دارد.

کمی مشکل این است که هر دو OVP و UVP معمولاً با نقاط ماشه ای بسیار دور از مقدار ولتاژ نامی پیکربندی می شوند و در مورد OVP این مطابقت مستقیم با استاندارد ATX12V است:

آن ها می توانید منبع تغذیه ای با نقطه ماشه OVP 12+ در ولتاژ 15.6 ولت یا 5+ ولت در 7 ولت بسازید و همچنان با استاندارد ATX12V سازگار خواهد بود.

این کار مثلاً 15 ولت را به جای 12 ولت برای مدت طولانی بدون ایجاد حفاظت تولید می کند که می تواند منجر به خرابی اجزای رایانه شخصی شود.

از سوی دیگر، استاندارد ATX12V به وضوح تصریح می کند که ولتاژهای خروجی نباید بیش از 5٪ از مقدار اسمی انحراف داشته باشند، اما OVP می تواند توسط سازنده منبع تغذیه پیکربندی شود تا با انحراف 30٪ در امتداد +12V و + کار کند. خطوط 3.3 ولت و 40٪ - در امتداد خط +5 ولت.

تولید کنندگان مقادیر نقاط ماشه را با استفاده از یک یا آن چیپ مانیتورینگ یا کنترلر PWM انتخاب می کنند، زیرا مقادیر این نقاط دقیقاً با مشخصات یک تراشه خاص تعیین می شود.

به عنوان مثال، تراشه مانیتورینگ محبوب PS223 را در نظر می گیریم که در برخی از آنها که هنوز در بازار هستند استفاده می شود. این تراشه دارای نقاط ماشه ای زیر برای حالت های OVP و UVP است:

تراشه های دیگر مجموعه متفاوتی از نقاط ماشه را ارائه می دهند.

و یک بار دیگر به شما یادآوری می کنیم که معمولاً چه مقدار از مقادیر ولتاژ معمولی OVP و UVP پیکربندی می شوند. برای اینکه آنها کار کنند، منبع تغذیه باید در شرایط بسیار دشواری قرار گیرد. در عمل، منابع تغذیه ارزان قیمتی که انواع دیگری از حفاظت به جز OVP/UVP ندارند، قبل از شروع OVP/UVP از کار می افتند.

حفاظت در برابر جریان بیش از حد (OCP)

در مورد این فناوری (مخفف انگلیسی OCP است بیش از جریانحفاظت) یک موضوع وجود دارد که باید با جزئیات بیشتری در نظر گرفته شود. طبق استاندارد بین المللی IEC 60950-1، هیچ هادی در تجهیزات کامپیوتری نباید بیش از 240 ولت آمپر را حمل کند، که در مورد دی سی 240 وات می دهد. مشخصات ATX12V شامل الزامی برای محافظت در برابر جریان اضافه در تمام مدارها است. در مورد پر بارترین مدار 12 ولت، حداکثر جریان مجاز 20 آمپر را دریافت می کنیم. طبیعتاً چنین محدودیتی اجازه تولید منبع تغذیه با توان بیش از 300 وات را نمی دهد و برای دور زدن آن مدار خروجی +12 ولت شروع به تقسیم به دو یا چند خط کرد که هر یک از آنها دارای مدار حفاظت از اضافه جریان خودش بر این اساس، تمام پایه‌های منبع تغذیه که دارای کنتاکت +12 ولت هستند، بر حسب تعداد خطوط به چند گروه تقسیم می‌شوند، حتی در برخی موارد به منظور توزیع مناسب بار در خطوط، رنگ‌بندی می‌شوند.

با این حال، در بسیاری از منابع تغذیه ارزان قیمت با دو خط 12+ اعلام شده، در عمل فقط از یک مدار حفاظت جریان استفاده می شود و تمام سیم های +12 ولت داخل به یک خروجی متصل می شوند. برای اجرای کارکرد مناسب چنین مداری، حفاظت بار جریان نه در 20 آمپر، بلکه مثلاً در 40 آمپر راه اندازی می شود و محدودیت حداکثر جریان روی یک سیم با این واقعیت حاصل می شود که در یک سیستم واقعی بار +12 ولت همیشه بین چندین مصرف کننده و حتی سیم های بیشتری توزیع می شود.

علاوه بر این، گاهی اوقات می توانید متوجه شوید که آیا یک منبع تغذیه خاص از حفاظت جریان مجزا برای هر خط +12 ولت فقط با جدا کردن آن و مشاهده تعداد و اتصال شنت های مورد استفاده برای اندازه گیری جریان استفاده می کند (در برخی موارد، ممکن است تعداد شنت ها ممکن است از تعداد خطوط فراتر رود، زیرا می توان از چندین شنت برای اندازه گیری جریان در یک خط استفاده کرد).

نکته جالب دیگر این است که بر خلاف حفاظت بیش از حد/کم ولتاژ، سطح جریان مجاز توسط سازنده منبع تغذیه با لحیم کردن مقاومت های یک یا مقدار دیگر به خروجی های ریز مدار کنترل تنظیم می شود. و در پاورهای ارزان قیمت، علیرغم الزامات استاندارد ATX12V، این محافظ فقط روی خطوط +3.3 ولت و + 5 ولت قابل نصب است یا به طور کلی وجود ندارد.

حفاظت از بیش از حد دما (OTP)

همانطور که از نام آن پیداست (OTP - Over Temperature Protection)، حفاظت در برابر گرمای بیش از حد، اگر دمای داخل بدنه آن به مقدار مشخصی برسد، منبع تغذیه را خاموش می کند. همه منابع تغذیه به آن مجهز نیستند.

در منابع تغذیه، ممکن است ترمیستور متصل به هیت سینک را ببینید (اگرچه در برخی از منابع تغذیه ممکن است مستقیماً به برد مدار چاپی لحیم شود). این ترمیستور به مدار کنترل سرعت فن متصل است و برای محافظت در برابر گرمای بیش از حد استفاده نمی شود. در منابع تغذیه مجهز به محافظ در برابر گرمای بیش از حد، معمولاً از دو ترمیستور استفاده می شود - یکی برای کنترل فن و دیگری برای محافظت در برابر گرمای بیش از حد.

حفاظت از اتصال کوتاه (SCP)

حفاظت از مدار کوتاه (SCP) احتمالاً قدیمی‌ترین این فناوری‌ها است، زیرا اجرای آن با چند ترانزیستور، بدون استفاده از تراشه نظارت، بسیار آسان است. این حفاظت الزاماً در هر منبع تغذیه وجود دارد و در صورت اتصال کوتاه در هر یک از مدارهای خروجی آن را خاموش می کند تا از آتش سوزی احتمالی جلوگیری شود.

مدار مجتمع (IC) KR142EN12A می باشد تثبیت کننده قابل تنظیمنوع جبران ولتاژ در محفظه KT-28-2، که به شما امکان می دهد دستگاه هایی با جریان حداکثر 1.5 A در محدوده ولتاژ 1.2 ... 37 ولت تغذیه کنید. این تثبیت کننده یکپارچه دارای حفاظت جریان حرارتی پایدار و حفاظت از اتصال کوتاه خروجی است. .

بر اساس آی سی KR142EN12A می توانید بسازید بلوک قابل تنظیممنبع تغذیه که مدار آن (بدون ترانسفورماتور و پل دیودی) در آن نشان داده شده است شکل 2. ولتاژ ورودی تصحیح شده از پل دیودی به خازن C1 تامین می شود. ترانزیستور VT2 و تراشه DA1 باید روی رادیاتور قرار گیرند.

فلنج هیت سینک DA1 به صورت الکتریکی به پایه 2 متصل است، بنابراین اگر DAT و ترانزیستور VD2 روی یک هیت سینک قرار دارند، باید از یکدیگر جدا شوند.

در نسخه نویسنده، DA1 روی یک رادیاتور کوچک جداگانه نصب شده است که به صورت گالوانیکی به رادیاتور و ترانزیستور VT2 متصل نیست. توان تلف شده توسط یک تراشه با سینک حرارتی نباید از 10 وات تجاوز کند. مقاومت های R3 و R5 یک تقسیم کننده ولتاژ را تشکیل می دهند که در عنصر اندازه گیری تثبیت کننده قرار دارد. یک ولتاژ منفی تثبیت شده 5- ولت به خازن C2 و مقاومت R2 (برای انتخاب نقطه پایدار حرارتی VD1 استفاده می شود، ولتاژ از پل دیود KTs407A و تثبیت کننده 79L05 تامین می شود). سیم پیچی ترانسفورماتور قدرت

برای نگهبانیاز بسته شدن مدار خروجی تثبیت کننده، کافی است یک خازن الکترولیتی با ظرفیت حداقل 10 μF به موازات مقاومت R3 و مقاومت شنت R5 با دیود KD521A وصل شود. محل قرارگیری قطعات حیاتی نیست، اما برای پایداری دمایی خوب باید از انواع مقاومت های مناسب استفاده کرد. آنها باید تا حد امکان دور از منابع گرما قرار گیرند. پایداری کلی ولتاژ خروجی متشکل از عوامل زیادی است و معمولاً پس از گرم شدن از 0.25 درصد تجاوز نمی کند.

بعد از روشن شدنو با گرم کردن دستگاه، حداقل ولتاژ خروجی 0 ولت با مقاومت Rao6 تنظیم می شود. مقاومت های R2 ( شکل 2) و مقاومت Rno6 ( شکل 3) باید تریمرهای چند دور از سری SP5 باشد.

ممکن هاجریان ریز مدار KR142EN12A به 1.5 آمپر محدود شده است. در حال حاضر ریز مدارهایی با پارامترهای مشابه در فروش وجود دارد، اما برای جریان بالاتر در بار طراحی شده است، به عنوان مثال LM350 - برای جریان 3 A، LM338 - برای جریان 3 A 5 الف. اخیراً میکرو مدارهای وارداتی از سری LOW DROP (SD, DV, LT1083/1084/1085) در فروش ظاهر شده اند. این ریز مدارها می توانند با ولتاژ کاهش یافته بین ورودی و خروجی (تا 1 ... 1.3 ولت) کار کنند و ولتاژ خروجی تثبیت شده را در محدوده 1.25 ... 30 ولت در جریان بار 7.5/5/3 A ارائه دهند. به ترتیب . از نظر پارامتر نزدیکترین آنالوگ داخلینوع KR142EN22 دارای حداکثر جریان تثبیت کننده 7.5 آمپر است. در حداکثر جریان خروجی، حالت تثبیت توسط سازنده با ولتاژ ورودی-خروجی حداقل 1.5 ولت تضمین می شود. ریز مدارها همچنین دارای حفاظت داخلی در برابر جریان اضافی در بار از مقدار مجاز و حفاظت حرارتی در برابر گرمای بیش از حد مورد. این تثبیت کننده ها ناپایداری ولتاژ خروجی 0.05%/V، ناپایداری ولتاژ خروجی را هنگامی که جریان خروجی از 10 میلی آمپر به حداکثر مقدار بدتر از 0.1%/V تغییر می کند، ارائه می دهند. بر شکل 4مدار منبع تغذیه را برای یک آزمایشگاه خانگی نشان می دهد که به شما امکان می دهد بدون ترانزیستور VT1 و VT2 انجام دهید، نشان داده شده در شکل 2.

به جای ریز مدار DA1 KR142EN12A، از ریز مدار KR142EN22A استفاده شد. این یک تثبیت کننده قابل تنظیم با افت ولتاژ کم است که به شما امکان می دهد جریانی تا 7.5 A در بار به دست آورید، به عنوان مثال، ولتاژ ورودی ارائه شده به ریز مدار Uin = 39 V، ولتاژ خروجی در بار Uout = است. 30 ولت، جریان در لوف بار = 5 آمپر، سپس حداکثر توان تلف شده توسط ریز مدار در بار 45 وات است. خازن الکترولیتی C7 برای کاهش امپدانس خروجی در فرکانس های بالا استفاده می شود و همچنین ولتاژ نویز را کاهش می دهد و صاف کردن ریپل را بهبود می بخشد. اگر این خازن تانتالیوم باشد، پس ظرفیت اسمی آن باید حداقل 22 μF باشد، اگر آلومینیوم - حداقل 150 μF باشد. در صورت لزوم می توان ظرفیت خازن C7 را افزایش داد. اگر خازن الکترولیتی C7 در فاصله بیش از 155 میلی‌متر قرار داشته باشد و با سیمی با سطح مقطع کمتر از 1 میلی‌متر به منبع تغذیه متصل شود، خازن الکترولیتی اضافی با ظرفیت حداقل 10 میکروفنتر است. روی برد به موازات خازن C7 نصب شده است، نزدیکتر به خود ریز مدار. ظرفیت خازن فیلتر C1 را می توان تقریباً با نرخ 2000 μF در هر 1 آمپر جریان خروجی (در ولتاژ حداقل 50 ولت) تعیین کرد. برای کاهش تغییر دمای ولتاژ خروجی، مقاومت R8 باید یا سیم پیچ یا فویل فلزی با خطای کمتر از 1٪ باشد. مقاومت R7 همان نوع R8 است. اگر دیود زنر KS113A در دسترس نیست، می توانید از واحد نشان داده شده در آن استفاده کنید شکل 3.نویسنده از راه حل مدار حفاظتی ارائه شده کاملا راضی است، زیرا بی عیب و نقص کار می کند و در عمل آزمایش شده است. می توانید از هر راه حل مدار حفاظتی منبع تغذیه استفاده کنید، به عنوان مثال راه حل های پیشنهادی در. در نسخه نویسنده، هنگامی که رله K1 راه اندازی می شود، کنتاکت های K 1.1 بسته می شوند، مقاومت R7 با اتصال کوتاه، و ولتاژ در خروجی منبع تغذیه 0 ولت می شود. تخته مدار چاپیواحد منبع تغذیه و محل قرارگیری عناصر در شکل 5 نشان داده شده است. ظاهر BP - روشن شکل 6.

بسیاری از واحدهای خانگی این مضرات را دارند که در برابر قطبیت معکوس برق محافظت نمی کنند. حتی یک فرد باتجربه می تواند ناخواسته قطبیت منبع تغذیه را اشتباه بگیرد. و احتمال زیادی وجود دارد که بعد از این شارژرخراب خواهد شد

در این مقاله بحث خواهد شد 3 گزینه برای حفاظت از قطبیت معکوس، که بدون نقص کار می کنند و نیازی به تنظیم ندارند.

انتخاب 1

این محافظ ساده ترین است و با موارد مشابه تفاوت دارد زیرا از هیچ ترانزیستور یا میکرو مدار استفاده نمی کند. رله ها، جداسازی دیود - این همه اجزای آن است.

این طرح به شرح زیر عمل می کند. منهای در مدار مشترک است، بنابراین مدار مثبت در نظر گرفته می شود.

اگر باتری به ورودی متصل نباشد، رله در حالت باز است. هنگامی که باتری متصل می شود، پلاس از طریق دیود VD2 به سیم پیچ رله می رسد، در نتیجه تماس رله بسته می شود و جریان شارژ اصلی به باتری جریان می یابد.

در همان زمان، نشانگر LED سبز روشن می شود که نشان دهنده درست بودن اتصال است.

و اگر اکنون باتری را بردارید، در خروجی مدار ولتاژ وجود خواهد داشت، زیرا جریان از شارژر همچنان از طریق دیود VD2 به سیم پیچ رله جریان می یابد.

اگر پلاریته اتصال معکوس شود، دیود VD2 قفل می شود و هیچ برقی به سیم پیچ رله نمی رسد. رله کار نخواهد کرد.

در این حالت LED قرمز روشن می شود که به طور عمدی اشتباه وصل شده است. نشان می دهد که قطبیت اتصال باتری نادرست است.

دیود VD1 از مدار در برابر القای خود که هنگام خاموش شدن رله رخ می دهد محافظت می کند.

اگر چنین حفاظتی وارد شود ، ارزش گرفتن یک رله 12 ولتی را دارد. جریان مجاز رله فقط به قدرت بستگی دارد . به طور متوسط، ارزش استفاده از یک رله 15-20 A را دارد.

این طرح هنوز از بسیاری جهات مشابهی ندارد. به طور همزمان در برابر برگشت برق و اتصال کوتاه محافظت می کند.

اصل عملکرد این طرح به شرح زیر است. در حین عملکرد عادی، امتیاز مثبت منبع تغذیه از طریق LED و مقاومت R9 ترانزیستور اثر میدان را باز می کند و منفی از طریق اتصال باز "سوئیچ میدان" به خروجی مدار به باتری می رود.

هنگامی که یک معکوس قطبیت یا اتصال کوتاه رخ می دهد، جریان در مدار به شدت افزایش می یابد و در نتیجه ولتاژ در سراسر "سوئیچ میدان" و در سراسر شنت افت می کند. این افت ولتاژ برای راه اندازی ترانزیستور کم مصرف VT2 کافی است. با باز شدن، دومی ترانزیستور اثر میدانی را می بندد و دروازه را به زمین می بندد. در همان زمان، LED روشن می شود، زیرا برق برای آن توسط اتصال باز ترانزیستور VT2 تامین می شود.

این مدار با توجه به سرعت پاسخ دهی بالا، دارای ضمانت محافظت می باشد برای هر مشکلی در خروجی

مدار در عملکرد بسیار قابل اعتماد است و می تواند به طور نامحدود در حالت محافظت شده باقی بماند.

این خاص است مدار ساده، که به سختی می توان آن را مدار نامید، زیرا فقط از 2 جزء استفاده می کند. این یک دیود و فیوز قدرتمند است. این گزینه کاملاً قابل اجرا است و حتی در مقیاس صنعتی نیز استفاده می شود.

برق از شارژر از طریق فیوز به باتری می رسد. فیوز بر اساس حداکثر جریان شارژ انتخاب می شود. به عنوان مثال، اگر جریان 10 A باشد، یک فیوز 12-15 A مورد نیاز است.

دیود به صورت موازی متصل می شود و زمانی که بسته می شود عملکرد عادی. اما اگر قطبیت معکوس شود، دیود باز می شود و یک اتصال کوتاه رخ می دهد.

و فیوز حلقه ضعیف این مدار است که در همان لحظه می سوزد. پس از این شما باید آن را تغییر دهید.

دیود باید با توجه به دیتاشیت بر اساس این واقعیت انتخاب شود که حداکثر آن است جریان کوتاه مدتچندین برابر بیشتر از جریان احتراق فیوز بود.

این طرح 100٪ محافظت نمی کند، زیرا مواردی وجود داشته است که شارژر سریعتر از فیوز سوخته است.

خط پایین

از نقطه نظر کارایی، طرح اول بهتر از بقیه است. اما از نظر تطبیق پذیری و سرعت پاسخگویی، بهترین گزینه طرح 2 است. خب، گزینه سوم اغلب در مقیاس صنعتی استفاده می شود. این نوع حفاظت را می توان به عنوان مثال در هر رادیو ماشینی مشاهده کرد.

همه مدارها، به جز آخرین مورد، عملکرد خود ترمیم شونده دارند، یعنی به محض رفع اتصال کوتاه یا تغییر قطبیت اتصال باتری، عملیات بازیابی می شود.

فایل های پیوست شده:

نحوه ساخت یک پاور بانک ساده با دستان خود: نمودار یک پاور بانک خانگی

ترانزیستورهای سوئیچینگ برق مدرن در هنگام روشن بودن دارای مقاومت منبع تخلیه بسیار پایینی هستند که افت ولتاژ پایین را هنگام عبور جریان های بزرگ از این ساختار تضمین می کند. این شرایط امکان استفاده از چنین ترانزیستورهایی را در فیوزهای الکترونیکی فراهم می کند.

به عنوان مثال، ترانزیستور IRL2505 دارای مقاومت منبع تخلیه است، با ولتاژ منبع دروازه 10 ولت، تنها 0.008 اهم. در جریان 10 آمپر، توان P=I² R بر روی کریستال چنین ترانزیستوری آزاد می شود. P = 10 10 0.008 = 0.8 W. این نشان می دهد که در یک جریان معین ترانزیستور را می توان بدون استفاده از رادیاتور نصب کرد. اگرچه من همیشه سعی می کنم حداقل هیت سینک های کوچک را نصب کنم. در بسیاری از موارد، این به شما امکان می دهد در شرایط اضطراری از ترانزیستور در برابر شکست حرارتی محافظت کنید. این ترانزیستور در مدار حفاظتی توضیح داده شده در مقاله "" استفاده می شود. در صورت لزوم می توانید از عناصر رادیویی روی سطح استفاده کنید و دستگاه را به شکل یک ماژول کوچک بسازید. نمودار دستگاه در شکل 1 نشان داده شده است. برای جریان تا 4A محاسبه شده است.

نمودار فیوز الکترونیکی

در این مدار از ترانزیستور اثر میدانی با کانال p IRF4905 به عنوان کلید با مقاومت باز 0.02 اهم با ولتاژ گیت = 10 ولت استفاده می شود.

در اصل، این مقدار حداقل ولتاژ تغذیه این مدار را نیز محدود می کند. با جریان تخلیه 10 آمپر، توان 2 وات تولید می کند که مستلزم نصب یک هیت سینک کوچک است. حداکثر ولتاژ گیت سورس این ترانزیستور 20 ولت است، بنابراین برای جلوگیری از خرابی ساختار گیت سورس، دیود زنر VD1 وارد مدار می شود که می تواند به عنوان هر دیود زنر با ولتاژ تثبیت کننده 12 ولت استفاده شود. اگر ولتاژ ورودی مدار کمتر از 20 ولت باشد، دیود زنر را می توان از مدار خارج کرد. اگر دیود زنر نصب می کنید، ممکن است نیاز به تنظیم مقدار مقاومت R8 داشته باشید. R8 = (Upit - Ust)/Ist; جایی که Upit ولتاژ ورودی مدار است، Ust ولتاژ تثبیت دیود زنر، Ist جریان دیود زنر است. به عنوان مثال، Upit = 35V، Ust = 12V، Ist = 0.005A. R8 = (35-12)/0.005 = 4600 اهم.

مبدل جریان ولتاژ

مقاومت R2 به عنوان سنسور جریان در مدار استفاده می شود، به منظور کاهش قدرت آزاد شده توسط این مقاومت، مقدار آن تنها یک صدم اهم انتخاب شده است. هنگام استفاده از عناصر SMD، می توان آن را از 10 مقاومت 0.1 اهم، اندازه 1206، با توان 0.25 وات تشکیل داد. استفاده از سنسور جریان با چنین مقاومت کم مستلزم استفاده از تقویت کننده سیگنال از این سنسور است. آمپلی فایر DA1.1 ریز مدار LM358N به عنوان تقویت کننده استفاده می شود.

بهره این تقویت کننده (R3 + R4)/R1 = 100 است. بنابراین، با یک سنسور جریان با مقاومت 0.01 اهم، ضریب تبدیل این مبدل جریان-ولتاژ برابر با یک، یعنی یک آمپر جریان بار برابر با ولتاژ 1 ولت در خروجی 7 DA1.1 است. شما می توانید Kus را با مقاومت R3 تنظیم کنید. با مقادیر مشخص شده مقاومت های R5 و R6، حداکثر جریان حفاظتی را می توان در .... حالا بیایید بشماریم. R5 + R6 = 1 + 10 = 11 کیلو اهم. بیایید جریانی را که از این تقسیم کننده عبور می کند پیدا کنیم: I = U/R = 5A/11000Ohm = 0.00045A. از این رو، حداکثر ولتاژی که می توان در پایه 2 DA1 تنظیم کرد برابر با U = I x R = 0.00045A x 10000 اهم = 4.5 V خواهد بود. بنابراین، حداکثر جریان حفاظتی تقریباً 4.5 آمپر خواهد بود.

مقایسه کننده ولتاژ

یک مقایسه کننده ولتاژ روی op-amp دوم، که بخشی از این MS است، مونتاژ شده است. ورودی معکوس این مقایسه کننده با یک ولتاژ مرجع تنظیم شده توسط مقاومت R6 از تثبیت کننده DA2 تامین می شود. ورودی غیر معکوس 3 DA1.2 با ولتاژ تقویت شده از سنسور جریان تامین می شود. بار مقایسه کننده است مدار سری، کوپلر LED و مقاومت تنظیم میرایی R7. مقاومت R7 جریان عبوری از این مدار را حدود 15 میلی آمپر تنظیم می کند.

عملکرد مدار

این طرح به شرح زیر عمل می کند. به عنوان مثال، با جریان بار 3 آمپر، ولتاژ 0.01 x 3 = 0.03 ولت در سنسور جریان آزاد می شود. خروجی تقویت کننده DA1.1 دارای ولتاژی برابر با 0.03 ولت در 100 = 3 ولت خواهد بود. اگر در این حالت، در ورودی 2 DA1.2 یک ولتاژ مرجع توسط مقاومت R6 تنظیم شده باشد، کمتر از سه ولت، در خروجی مقایسه کننده 1 ولتاژی نزدیک به ولتاژ تغذیه op-amp ظاهر می شود، یعنی. پنج ولت در نتیجه LED کوپلر روشن می شود. تریستور اپتوکوپلر دروازه ترانزیستور اثر میدان را با منبع آن باز کرده و پل می کند. ترانزیستور خاموش می شود و بار را خاموش می کند. نمودار را به حالت اولیهمی توانید از دکمه SB1 استفاده کنید یا منبع تغذیه را خاموش و دوباره روشن کنید.