Электрификация

Справочник домашнего мастера

Блок питания с защитой

Блок питания с защитой от короткого замыкания

Данная схема представляет собой простейший блок питания на транзисторах, оборудованный защитой от короткого замыкания (КЗ). Его схема представлена на рисунке .

Основные параметры:

  • Выходное напряжение — 0..12В;
  • Максимальный выходной ток — 400 мА.

Схема работает следующим образом. Входное напряжение сети 220В преобразуется трансформатором в 16-17В, затем выпрямляется диодами VD1-VD4. Фильтрация пульсаций выпрямленного напряжения осуществляется конденсатором С1. Далее выпрямленное напряжение поступает на стабилитрон VD6, который стабилизирует напряжение на своих выводах до 12В. Остаток напряжения гасится на резисторе R2. Далее осуществляется регулировка напряжения переменным резистором R3 до требуемого уровня в пределах 0-12В. Затем следует усилитель тока на транзисторах VT2 и VT3, который усиливает ток до уровня 400 мА. Нагрузкой усилителя тока служит резистор R5. Конденсатор С2 дополнительно фильтрует пульсации выходного напряжения.

Защита работает так. При отсутствии КЗ на выходе напряжение на выводах VT1 близко к нулю и транзистор закрыт. Цепь R1-VD5 обеспечивает смещение на его базе на уровне 0,4-0,7 В (падение напряжения на открытом p-n переходе диода). Этого смещения достаточно для открытия транзистора при определённом уровне напряжения коллектор-эмиттер. Как только на выходе происходит короткое замыкание, напряжение коллектор-эмиттер становится отличным от нулевого и равным напряжению на выходе блока. Транзистор VT1 открывается, и сопротивление его коллекторного перехода становится близким к нулю, а, значит, и на стабилитроне. Таким образом, на усилитель тока поступает нулевое входное напряжение, через транзисторы VT2, VT3 будет протекать очень маленький ток, и они не выйдут из строя. Защита отключается сразу же при устранении КЗ.

Детали

Трансформатор может быть любой с площадью сечения сердечника 4 см2 и более. Первичная обмотка содержит 2200 витков провода ПЭВ-0,18, вторичная — 150-170 витков провода ПЭВ-0,45. Подойдёт и готовый трансформатор кадровой развёртки от старых ламповых телевизоров серии ТВК110Л2 или подобный. Диоды VD1-VD4 могут быть Д302-Д305, Д229Ж-Д229Л или любые на ток не менее 1 А и обратное напряжение не менее 55 В. Транзисторы VT1, VT2 могут быть любые низкочастотные маломощные, например, МП39-МП42. Можно использовать и кремниевые более современные транзисторы, например, КТ361, КТ203, КТ209, КТ503, КТ3107 и другие. В качестве VT3 — германиевые П213-П215 или более современные кремниевые мощные низкочастотные КТ814, КТ816, КТ818 и другие. При замене VT1 может оказаться, что защита от КЗ не работает. Тогда следует последовательно с VD5 включить ещё один диод (или два, если потребуется). Если VT1 будет кремниевый, то и диоды лучше применять кремниевые, например, КД209(А-В).

В заключение стоит заметить, что вместо указанных на схеме p-n-p транзисторов можно применять и аналогичные по параметрам транзисторы n-p-n (не вместо какого-либо из VT1-VT3, а вместо всех из них). Тогда нужно будет поменять полярности включения диодов, стабилитрона, конденсаторов, диодного моста. На выходе, соответственно, полярность напряжения будет другая.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот
VT1, VT2 Биполярный транзистор МП42Б 2 МП39-МП42, КТ361, КТ203, КТ209, КТ503, КТ3107 Поиск в Utsource В блокнот
VT3 Биполярный транзистор П213Б 1 П213-П215, КТ814, КТ816, КТ818 Поиск в Utsource В блокнот
VD1-VD4 Диод Д242Б 4 Д302-Д305, Д229Ж-Д229Л Поиск в Utsource В блокнот
VD5 Диод КД226Б 1 Поиск в Utsource В блокнот
VD6 Стабилитрон Д814Д 1 Поиск в Utsource В блокнот
C1 Электролитический конденсатор 2000 мкФ, 25 В 1 Поиск в Utsource В блокнот
C2 Электролитический конденсатор 500 мкФ. 25 В 1 Поиск в Utsource В блокнот
R1 Резистор 10 кОм 1 Поиск в Utsource В блокнот
R2 Резистор 360 Ом 1 Поиск в Utsource В блокнот
R3 Переменный резистор 4.7 кОм 1 Поиск в Utsource В блокнот
R4, R5 Резистор 1 кОм 2 Поиск в Utsource В блокнот
T1 Трансформатор 1 ТВК110Л2 или подобный Поиск в Utsource В блокнот
FU1 Предохранитель 0.25 А 1 Поиск в Utsource В блокнот
SA1 Выключатель 1 Поиск в Utsource В блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Теги:

  • Блок питания
  • Защита КЗ

Многие самодельные блоки имеют такой недостаток, как отсутствие защиты от переполюсовки питания. Даже опытный человек может по невнимательности перепутать полярность питания. И есть большая вероятность что после этого зарядное устройство придет в негодность.

В этой статье будет рассмотрено 3 варианта защит от переполюсовки, которые работают безотказно и не требуют никакой наладки.

Вариант 1

Это защита наиболее простая и отличается от аналогичных тем, что в ней не используются никакие транзисторы или микросхемы. Реле, диодная развязка – вот и все ее компоненты.

Работает схема следующим образом. Минус в схеме общий, поэтому будет рассмотрена плюсовая цепь.

Если на вход не подключен аккумулятор, то реле находится в разомкнутом состоянии. При подключении аккумулятора плюс поступает через диод VD2 на обмотку реле, вследствие чего контакт реле замыкается, и основной ток заряда протекает на аккумулятор.

Одновременно загорается зеленый светодиодный индикатор, свидетельствуя о том, что подключение правильное.

И если теперь убрать аккумулятор, то на выходе схемы будет напряжение, поскольку ток от зарядного устройства будет продолжать поступать через диод VD2 на обмотку реле.

Если перепутать полярность подключения, то диод VD2 окажется заперт и на обмотку реле не поступит питание. Реле не сработает.

В этом случае загорится красный светодиод, который нарочно подключен неправильным образом. Он будет свидетельствовать о том, что нарушена полярность подключения аккумулятора.

Диод VD1 защищает цепь от самоиндукции, которая возникает при отключении реле.

В случае внедрения такой защиты в зарядное устройство автомобильного аккумулятора, стоит взять реле на 12 В. Допустимый ток реле зависит только от мощности зарядника. В среднем стоит использовать реле на 15-20 А.

Вариант 2

Эта схема до сих пор не имеет аналогов по многим параметрам. Она одновременно защищает и от переполюсовки питания, и от короткого замыкания.

Принцип работы этой схемы следующий. При нормальном режиме работы плюс от источника питания через светодиод и резистор R9 открывает полевой транзистор, и минус через открытый переход «полевика» поступает на выход схемы к аккумулятору.

При переполюсовке или коротком замыкании ток в цепи резко возрастает, вследствие чего образуется падение напряжения на «полевике» и на шунте. Такое падение напряжение достаточно для срабатывания маломощного транзистора VT2. Открываясь, последний запирает полевой транзистор, замыкая затвор с массой. Одновременно загорается светодиод, поскольку питание для него обеспечивается открытым переходом транзистора VT2.

Из-за высокой скорости реагирования эта схема гарантированно защитит зарядное устройство при любой проблеме на выходе.

Схема очень надежна в работе и способна оставаться в состоянии защиты бесконечно долгое время.

Вариант 3

Это особо простая схема, которую даже схемой трудно назвать, поскольку в ней использовано всего 2 компонента. Это мощный диод и предохранитель. Этот вариант вполне жизнеспособен и даже применяется в промышленных масштабах.

Питание с зарядного устройства через предохранитель поступает на аккумулятор. Предохранитель подбирается исходя из максимального тока зарядки. Например, если ток 10 А, то предохранитель нужен на 12-15 А.

Диод подключен параллельно и закрыт при нормальной работе. Но если перепутать полярность, диод откроется и случится короткое замыкание.

А предохранитель – это слабое звено в этой схеме, который сгорит в тот же миг. Его после этого придется менять.

Диод следует подбирать по даташиту исходя из того, что его максимальный кратковременный ток был в несколько раз больше тока сгорания предохранителя.

Такая схема не обеспечивает стопроцентную защиту, поскольку бывали случаи, когда зарядное устройство сгорало быстрее предохранителя.

Итог

С точки зрения КПД, первая схема лучше других. Но с точки зрения универсальности и скорости реагирования, лучший вариант – это схема 2. Ну а третий вариант часто применяется в промышленных масштабах. Такой вариант защиты можно увидеть, к примеру, на любой автомагнитоле.

Все схемы, кроме последней, имеют функцию самовосстановления, то есть работа восстановится, как только будет убрано короткое замыкание или изменится полярность подключения аккумулятора.

Эдуард Орлов –

Прикрепленные файлы:

Автоматический выключатель обеспечивает защиту от перегрузки по току и точную защиту от перенапряжения

Журнал РАДИОЛОЦМАН, ноябрь 2014

Anthony Smith

EDN

Собранный из горстки недорогих элементов автоматический выключатель, представленный на Рисунке 1, обеспечивает защиту подключенной к нему нагрузки от двух аварийных ситуаций: от перегрузки по току и от повышенного напряжения. Основой схемы является элемент D2 – регулируемый, прецизионный, параллельный стабилизатор напряжения, в трехвыводном корпусе которого интегрированы внутренний источник опорного напряжения и компаратор с выходом в виде транзистора с открытым коллектором.

Рисунок 1. Этот автоматический выключатель обеспечивает защиту,
как от перенапряжения, так и от перегрузки по току.
В нормальном режиме он потребляет лишь ток, текущий
через делитель R3, R4 и катодную цепь D2.

На Рисунке 2 показана упрощенная схема ИМС ZR431 (D1). Напряжение, поступающее на вывод ОПОРНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (далее «вход»), сравнивается с напряжением VREF внутреннего источника опорного напряжения, номинальное значение которого равно 2.5 В. В выключенном состоянии, когда входное напряжение равно 0 В, выходной транзистор ИМС выключен, и ток ее катода не превышает 0.1 мкА. Когда внешнее входное напряжение приближается к значению VREF, ток катода постепенно возрастает и, как только внешнее входное напряжение превысит пороговое значение 2.5 В, устройство полностью включается, и напряжение на катоде падает примерно до 2 В. В этом состоянии ток катодной цепи определяется сопротивлением нагрузки, включенной между катодом и шиной питающего напряжения, и может иметь величину от 50 мкА до 100 мА.

Рисунок 2. На этом упрощенном изображении
ИМС ZR431 входное напряжение
сравнивается с напряжением внутреннего
опорного источника, равным примерно 2.5 В.

При нормальных условиях работы схемы выходной транзистор ИМС D2 выключен, и затвор P-канального MOSFET Q4 подключен к общему проводу через резистор R9. Таким образом, транзистор Q4 полностью открыт и пропускает к нагрузке ток ILOAD, идущий от источника питающего напряжения –VS через резистор R6. Транзистор Q2 и токочувствительный резистор R6 контролируют величину ILOAD по величине падения напряжения на переходе база-эмиттер транзистора Q2, равному ILOAD × R6. Для номинальных рабочих значений ILOAD напряжение VBE будет меньше 0.6 В, необходимых для открытия Q2, поэтому транзистор не будет оказывать влияния на напряжение в средней точке делителя R3, R4. Поскольку входной ток D2 составляет менее 1 мкА, падением напряжения на резисторе R5 можно пренебречь, а опорное напряжение считать равным падению напряжения на резисторе R4.

В случае перегрузки, когда ILOAD превышает заданное предельно допустимое значение, увеличение напряжения на резисторе R6, а, следовательно, и напряжения база-эмиттер становится достаточным, чтобы открыть транзистор Q2. Напряжение на R4 и, соответственно, опорное входное напряжение теперь будут подтянуты вверх к уровню VS, в результате чего напряжение катода ИМС D2 упадет примерно до 2 В. Транзисторный выход ИМС D2 обеспечит повышение тока через резисторы R7 и R8 и, таким образом, создаст смещение, необходимое для открывания транзистора Q3. Теперь напряжение на затворе Q4 через открытый транзистор Q3 будет поднято до уровня напряжения питания, и MOSFET Q4 будет выключен. В тот же момент через транзистор Q3 и диод D1 в R4 потечет ток, который подтянет напряжение на R4 к уровню, равному напряжению питания за вычетом падения напряжения диоде D1. Следовательно, ток нагрузки уже не протекает через R6, напряжение база-эмиттер транзистора Q2 равно 0, и транзистор выключен. Таким образом, после воздействия перегрузки по току, независимо от того, течет ли ток нагрузки через резистор R6, или нет, транзистор ИМС D2 останется открытым, и схема будет находиться в режиме отключения, при котором ток нагрузки равен 0. При выборе сопротивления резистора R6 необходимо обеспечить, чтобы при максимально допустимом токе нагрузки напряжение база-эмиттер транзистора Q2 не превышало 0.5 В.

Предлагаемый автоматический выключатель реагирует не только на перегрузку по току, но и на аномально большое напряжение питания, то есть на перегрузку по входному напряжению. Когда ток нагрузки лежит в пределах номинальных рабочих значений, и транзистор Q2 выключен, информация о величине питающего напряжения с резистивного делителя R3, R4 поступает на вход ИМС D2. В случае перенапряжения напряжение на R4 превысит пороговый уровень в 2.5 В, и транзистор на выходе ИМС D2 откроется. Q3 вновь включится, MOSFET Q4 выключится, а нагрузка будет эффективно изолирована от опасного переходного процесса.

Схема будет оставаться в выключенном состоянии до ее принудительного сброса. В этих условиях Q3 фиксирует напряжение затвор-исток транзистора Q4 на уровне примерно 0 В, тем самым защищая сам MOSFET от чрезмерных напряжений затвор-исток. Если пренебречь ничтожно малым падением напряжения на резисторе R5, то можно увидеть, что входное напряжение ИМС D2 равно

в вольтах. Поскольку ИМС D2 включается, когда ее входное напряжение превышает 2.5 В, уравнение можно заменить на

в омах, где VST – уровень срабатывания защиты по превышению напряжения питания. Например, если сопротивление R4 равно 10 кОм, а защита должна срабатывать при 18 В, потребуется резистор R3 с номиналом 62 кОм. При выборе номиналов R3 и R4 для установки необходимого напряжения срабатывания убедитесь, что они достаточно велики, чтобы делитель не нагружал лишним током источник питания. Сопротивления этих резисторов также не должны быть чрезмерно большими, чтобы избежать ошибок из-за тока, втекающего на вход D2.

При первом включении схемы вы обнаружите, что конденсаторы, лампы накаливания, двигатели и подобные нагрузки с большими пусковыми токами могут быть причиной нежелательного срабатывания выключателя, даже если их номинальный рабочий ток ниже порогового уровня, установленного резистором R6. Одним из способов устранения этой проблемы является добавление конденсатора C2, который замедлит скорость изменения напряжения на входе ИМС D2. Этому простому подходу, однако, присущ серьезный недостаток, так как он замедляет время реакции схемы в случае реальной перегрузки или короткого замыкания.

Альтернативное решение обеспечит каскад на элементах С1, R1, R2 и Q1. При включении питания через первоначально разряженный конденсатор C1 потечет ток, который приведет к отпиранию транзистора Q1, закорачивающего вход ИМС D2 и препятствующего срабатыванию выключателя под действием пусковых токов. Затем C1 зарядится через резисторы R1 и R2, и транзистор Q1 в конечном итоге выключится и разблокирует вход ИМС D2, позволяя схеме быстро реагировать на перегрузки по току. При указанных на Рисунке 2 номинальных значениях элементов C1, R1, и R2 схема не реагирует на пусковые токи в течение примерно 400 мс. Выбор других номиналов позволяет установить любую продолжительность этого интервала, соответствующую вашей нагрузке. Перезапустить выключатель после срабатывания можно либо выключив и снова включив питание, либо нажав на кнопку СБРОС (S1), подключенную параллельно конденсатору С1. Если ваше приложение не нуждается в защите от бросков пускового тока, то элементы C1, R1, R2 и Q1 можно не устанавливать, а кнопку сброса S1 включить между входом ИМС D2 и общим проводом.

При выборе компонентов убедитесь, что все они рассчитаны на максимальные напряжения и токи, при которых им придется реально работать. К биполярным транзисторам специальных требований не предъявляется, хотя эти транзисторы, особенно Q2 и Q3, должны иметь большой коэффициент усиления по току, а транзистор Q4 должен обладать низким сопротивлением канала в открытом состоянии. Кроме того, максимальные напряжения сток-исток и затвор-исток транзистора Q4 должны быть соразмерны с максимальным напряжением питания. В качестве D1 можно использовать практически любой малосигнальный диод. В качестве меры предосторожности для защиты схемы от возможных больших бросков напряжения может потребоваться дополнительная установка стабилитронов D3 и D4.

В схеме используется ИМС семейства 431, широко доступная от большого числа производителей, но не все из них на месте D2 будут вести себя в точности одинаково. Например, тестирование TL431CLP от Texas Instruments и ZR431CL компании Zetex показывает, что при нулевом опорном напряжении ток катода обоих устройств равен нулю. Однако постепенное увеличение опорного напряжения от 2.2 до 2.45 В приводит к изменению катодного тока в диапазоне от 220 до 380 мкА для TL431CLP, и от 23 до 28 мкА для ZR431CL, то есть, по этому параметру две микросхемы различаются примерно в 10 раз. При выборе сопротивлений резисторов R7 и R8 вы должны принимать это различие во внимание.

Тип ИМС, используемой в качестве D2, и выбранные величины сопротивлений резисторов R7 и R8 могут также оказывать влияние на время отклика выключателя. Испытания схемы с TL431CLP, в которой R7 = 1 кОм и R8 = 4.7 кОм, показали реакцию на перегрузку по току не хуже 550 нс. Замена TL431CLP на ZR431CL привела к увеличению времени реакции до 1 мкс. При увеличении номиналов R7 и R8 на порядок, до 10 кОм и 47 кОм, соответственно, время отклика выросло до 2.8 мкс. Следует отметить, что относительно большое значение катодного тока TL431CLP требует, соответственно, малых значений сопротивлений R7 и R8.

Чтобы установить порог срабатывания по перенапряжению на уровне 18 В, резисторы R3 и R4 должны иметь сопротивления 62 кОм и 10 кОм, соответственно. Проверка показала следующие результаты: при использование в качестве D2 ИМС TL431CLP напряжение срабатывания защиты составило 17.94 В, а при использовании ZR431CL – 18.01 В. Зависимость параметров выключателя от напряжения база-эмиттер транзистора Q2 оказывает более существенное влияние на механизм защиты от перегрузки по току, чем на функцию защиты от перенапряжения. Однако точность срабатывания от перегрузки по току может быть значительно улучшена путем замены элементов R6 и Q2 на специальный токоизмерительный усилитель, генерирующий ток, пропорциональный току нагрузки, но уже относительно общего провода. Эти устройства можно приобрести у компаний Linear Technology, Maxim, Texas Instruments, Zetex и других.

Предлагаемый автоматический выключатель будет полезным в таких приложениях, как автомобильная электроника, нуждающаяся и в защите от перегрузок по току, вызываемых неисправностями нагрузки, и в защите от перенапряжений, особенно важной для высокочувствительных схем. В нормальном рабочем режиме схема практически не потребляет ток от источника питания, за исключением небольших токов, протекающих через делитель R3, R4 и через катод ИМС D2.

РадиоКот >Схемы >Питание >Блоки питания >

Теги статьи: Добавить тег

Надёжная токовая защита для БП и ЗУ на IR2153 и электронном трансформаторе.

Blaze, cornage@bk.ru
Опубликовано 09.02.2016
Создано при помощи КотоРед.

На создание данной статьи меня спровоцировал опыт создания блоков питания и зарядных устройств на основе простых импульсных блоков питания, которыми являются как иип на IR2153, так и переделанный различными способами под блок питания электронный трансформатор. Данные источники питания являются простыми, нестабилизированными импульсными блоками питания без каких-либо защит. Не смотря на данные недостатки, такие источники питания довольно просты в изготовлении,не требуют сложной настройки, времени на создание такого блока питания требуется меньше чем на полный ШИМ БП с узлами стабилизации и защиты.

Обьединив такой блок питания и простейший ШИМ- регулятор на NE555, получам регулируемый блок питания как для экспирементов, так и для зарядки АКБ. Радости нашей нет предела до того момента, пока данный девайс не попробовать на искру, или по ошибке, размышляя над созданием очередного аппарата перепутать полярность заряжаемого АКБ. Окрикивая громким хлопком и орошая едким дымом помещение,в котором произошол данный конфуз, изобретение сообщает нам, что простой импульсный блок питания, который собран по упрощённо-ознакомительной схеме не может быть надёжным.

Тут пришла мысль о том, чтобы найти не просто ввести тот или инной узел защиты в конкретный экземпляр блока питания, а найти или создать универсальную быстродействующую схему, которую можно внедрять в любой вторичный источник питания.

Требования к узлу защиты:

-минмиум деталей

-плата защиты должна занимать мало места

-работоспособной при больших токах нагрузки

-отсутствие реле

-высокая скорость срабатывания

Одним из заинтересовавших вариантов была такая схема, найденная в интерете:

При замыкании выхода данной схемы, разряжается ёмкость затвора VT1 через диод VD1, что приводит к закрытию VT1 и ток через транзистор не протекает, блок питания остаётся целым и невредимым. Но что же произойдёт если на выход данной схемы подключить нагрузку, в 300вт, когда наш иип может выдать всего 200вт? Не смотря на то что у нас присутствует схема защиты, замученный блок питания снова взрывается.

Недостатки данной схемы:

1. Необходимо точно подбирать сопротивление шунта, чтобы максимально допустимый ток блока питания создал такое падение напряжения на выбранном шунте, при котором VT2, открываясь полностью закроет VT1.

2. В данной схеме может наступить момент, когда ток проходящий через шунт, приоткроет VT2, вследствии чего VT1 начнёт закрываться и останется в таком состоянии, что будет недозакрыт, а учитывая что через VT1 протекает немалый ток, то данный линейный режим вызовет его сильный перегрев, врезультате которого VT1 будет пробит.

В блоке питания на IR2153 однажды применял триггерную защиту, остался доволен её работой. Прицепим к схеме триггерной защёлки на комплиментарной паре транзисторов шунт в качестве датчика тока и n-канальный транзистор в роли ключевого элемента получаем такую схему:

После подачи питания на схему, транзистор Q3, через светодиод и R4 открывается, стабилитрон D3 ограничивает напряжение на затворе полевого транзистора. D4 защищает Q3 от выбросов высокого напряжения, при подключении индуктивной нагрузки (электродвигатель). На паре транзисторов Q1, Q2 собран аналог тиристора. Ток, протекающий через шунт R1, вызывает падение напряжения, которое с движка переменного резистора R10, и цепочку R2, С2, поступает на базу транзистора Q2. Величину напряжения с шунта, которое пропорционально току, протекающему через этот шунт можно регулировать прерменным резистором R10. В момент, когда напряжение на базе Q2 станет больше 0.5-0.7в транзистор Q2 начнёт открываться, тем самым открывая Q1, в свою очередь транзистор Q1открываясь, будет открывать Q2. Данный процесс происходит очень быстро, за доли секунды транзисторы откроют друг друга и останутся в таком устойчивом состоянии. Через открытый аналог тиристора затвро Q3, а также резистор R4 окажутся подключены к общему проводнику схемы, что приведёт к закрытию Q3 и свечение светодиода D1 сообщит о том что сработала защита. Снять защиту можно как отключив кратковременно питание, так и кратковременным нажатием на кнопку S1.

Универсальная схема защиты была создана и проверена в работе, шунт R1 был составлен из двух резисторов 0.22 Ом 5Вт. Остался последний шаг — вводим в нвшу схему защиту от переполюсовки клемм АКБ.

Схема с защитой от переполюсовки :

Наша схема дополнилась диодом D2, резисторами R6, R5. Кнопка S1 была убрана из схемы по причине того, что при срабатывании защиты она не выводила схему из защиты, после доработки.

Токовая защита осталась без изменений, снять защиту можно отключив питание на 2-3 секунды. При подключении к выходу схемы АКБ, перепутав полярность, напряжение с АКБ через диод D2, резистор R6 поступает на базу Q2, срабатывает защита Q3 закрывается, светодиод D1 сигнализирует о срабатывании защиты.

На этой волне я заканчиваю поиски защиты для своих простых иип. Работой своих схем доволен, надеюсь они пригодятся и вам.

Приятных вам экспирементов!

Файлы:
плата вид со стороны шунта
плата готовая
плата вид снизу
фото защита 1 вариант

Все вопросы в Форум.

Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

38 7 2
1 2 0

Простой лабораторный блок питания с триггерной защитой от перегрузки часть-2

 Подробнее »

  • 00:00: всем привет продолжаю изготавливать простой лабораторный блок питания это второе видео по изготовлению этого блока питания первом видео я расскажу как я изготавливал печатную плату ссылку на первое видео я оставлю в описании к видео итак я впаял детали установил маленькие латунные самодельные теплоотводы
  • 00:30: на пред выходной транзистор и его думать подключил платы согласно схеме ссылка на схему есть в описании к видео также есть печатная плата формат его им схему я нашел в интернете в процессе доработки испытания изменил номиналы практически половины деталей первоначальной схему для более устойчивой работы блока питания сейчас я покажу как работает блок питания
  • 01:01: а потом расскажу как работает схему и в конце расскажу о преимуществах и недостатках блока питания собранного по этой сфере и так теперь переходим к испытанию этого блока питания сейчас я покажу как регулируется напряжение напряжение регулируется очень плавно от 0 до 25 вольт теперь я покажу как
  • 01:56: работает защита от короткого замыкания на разных напряжений выставляем например 5 вольт и замыкаем и делаем короткое замыкание на выходе сработала защита загорелся светодиод
  • 02:26: защиты чтобы это исправить сбрасываю защиту движение опять появляется и так далее на разных напряжениях вставляем 10 замыкаем сработал защите страз его и выставляем 15 вольт замыкаем можно
  • 03:16: теперь я покажу как срабатывать защита при достижении определенного толка и так на выход подключен и сопротивления и ома начиная медленно прибавлять напряжение это вольтметр показывает напряжение на выходе мультиметр показывает ток начинаем медленно
  • 03:50: прибавлять напряжение смотрим внимательно за толком и так примерно где-то 16 ампер им сработала
  • 04:20: защита теперь я хотел бы показать как блок питания держит напряжение при нагрузке близкой максимальный и так сопротивление 3 ома подключаем на выход и смотрим сколько будет падение напряжения при токе почти полтора ампера
  • 04:52: напряжение падения около 0 6 вольт для питания обычных радиолюбительских самоделок это не так страшно даже нормально поскольку блок питания выполнен по линейной схеме атаки и схем они как правило не держат выходное напряжение у них всегда есть
  • 05:23: падение напряжения на выходе сетевое напряжение проходя через понижающий трансформатор понижается до двадцати пяти вольт проходит через фильтрующий конденсатор устраняющий высокочастотные помехи попадает на вы примете виде и одно моста далее выпрямлена и напряжения проходят через конденсатор и c2 c3 и c4 цепочка r1 и ашель
  • 05:54: один это индикатор сетевого напряжения на транзисторах vt1 и vt2 собран узел токовой защиты по триггер намутит и работает он так когда напряжение падение на резисторе r6 достигнет определенного уровня откроется транзистор vt1 и откроет за собой транзистор vt2 который закроет через диод vd3
  • 06:25: транзистор vt3 и одновременно включит светодиод перегрузки hl2 далее транзистор vt3 закроет транзистор в этой 4 и напряжение на выходе пропадет повторный запуск блока питания производится с помощью кнопки sb1 которая закрывает транзистор vt1 и так далее в обратном порядке далее находится параметрический
  • 06:56: стабилизатор напряжения он состоит из мощного стабилитрона и балластного резистора r10 мощный стабилитрон применен для устойчивости схемы просадки напряжения при нагрузке с выхода стабилизатора через переменный резистор r11 напряжения поступают на регулирующий элемент выполненные на двух транзисторах по схеме дарлингтона можно установить
  • 07:27: вместо двух транзисторов один составной например к-т 820 половину деталей можно заменить на аналоги или схожие по параметрам теперь поговорим о преимуществах данного блока питания основное преимущество это его простота и дешевизна сочетающаяся с высокой надежности собрать с такой блок питание сможет практически каждый
  • 07:57: начинающий радиолюбитель он не содержит дорогих или редких деталей не требует сложные настройки теперь поговорим о недостатках этого блока питания поскольку блок питания выполнен по линейной схеме всего на двух транзисторах то ждать от него высокой стабильности не стоит есть незначительные просадка напряжения при максимальном токе полтора ампера при условии что трансформатор обеспечивает
  • 08:28: необходимый ток детали установлены нужных номиналов и соединительные провода имеет достаточно иссечение также на малых напряжениях как впрочем и у всех блоков питания в которых регулирующего элемента является транзистор на выходном транзисторе выделяется большое количество тепла поэтому если предполагается длительное время использовать блок питания на максимальном токе стоит установить
  • 08:58: большой радиатор для выходного транзит в идеале с вентилятором тем не менее при всех недостатках и достоинствах этого блока питания и можно питать практически любые устройства пределах напряжения и тока этого блока питания понятно что можно купить готовый блок питания или собрать из китайских модулей видео преимущественно рассчитана на
  • 09:28: радиолюбителей которые любят конструировать что-то полезное своими руками все мои поделки на которые снято видео на канале реальные вещи которыми я пользуюсь регулярно в отличии от некоторых блогеров которые делают поделки чисто для видео а после съемки выкидывают мусор в одном из следующих видео я постараюсь показать уже готовый блок питания в корпусе сейчас жду заказанных деталей из
  • 09:59: китая для сборки блока питания в корпус на этом все спасибо за внимание всем пока

Блок питания 1…20 В с защитой по току


При наладке различных электронных устройств необходим блок питания (БП), в котором имеется регулировка выходного напряжения и возможность регулирования уровня срабатывания защиты от превышения по току в широких пределах. При срабатывании защиты, нагрузка (подключенное устройство) должна автоматически отключаться.
Поиск в интернете дал несколько подходящих схем блоков питания. Остановился на одной из них. Схема проста в изготовлении и наладке, состоит из доступных деталей, выполняет заявленные требования.
Предлагаемый к изготовлению блок питания выполнен на базе операционного усилителя LM358 и имеет следующие характеристики:
Входное напряжение, В — 24…29
Выходное стабилизированное напряжение, В — 1…20 (27)
Ток срабатывания защиты, А — 0,03…2,0

Фото 2. Схема БП
Описание работы БП
Регулируемый стабилизатор напряжения собран на операционном усилителе DA1.1. На вход усилителя (вывод 3) поступает образцовое напряжение с движка переменного резистора R2, за стабильность которого отвечает стабилитрон VD1, а на инвертирующий вход (вывод 2) напряжение поступает с эмиттера транзистора VT1 через делитель напряжения R10R7. С помощью переменного резистора R2, можно изменять выходное напряжение БП.
Блок защиты от перегрузок по току выполнен на операционном усилителе DA1.2, он сравнивает напряжения на входах ОУ. На вход 5 через резистор R14 поступает напряжение с датчика тока нагрузки — резистора R13. На инвертирующий вход (вывод 6) поступает образцовое напряжение, за стабильность которого отвечает диод VD2 с напряжением стабилизации около 0,6 в.
Пока падение напряжения, создаваемое током нагрузки на резисторе R13, меньше образцового, напряжение на выходе (вывод 7) ОУ DA1.2 близко к нулю. В том случае, если ток нагрузки превысит допустимый установленный уровень, увеличится напряжение на датчике тока и напряжение на выходе ОУ DA1.2 возрастет практически до напряжения питания. При этом включится светодиод HL1, сигнализируя о превышении, откроется транзистор VT2, шунтируя стабилитрон VD1 резистором R12. Вследствие чего, транзистор VT1 закроется, выходное напряжение БП уменьшится практически до нуля и нагрузка отключится. Для включения нагрузки нужно нажать на кнопку SА1. Регулировка уровня защиты выполняется с помощью переменного резистора R5.
Изготовление БП
1. Основу блока питания, его выходные характеристики определяет источник тока – применяемый трансформатор. В моем случае нашел применение тороидальный трансформатор от стиральной машины. Трансформатор имеет две выходные обмотки на 8в и 15в. Соединив обе обмотки последовательно и добавив выпрямительный мост на имеющихся под рукой диодах средней мощности КД202М, получил источник постоянного напряжения 23в, 2а для БП.
Фото 3. Трансформатор и выпрямительный мост.
2. Другой определяющей частью БП является корпус прибора. В данном случае нашел применение детский диапроектор мешающийся в гараже. Удалив лишнее и обработав в передней части отверстия для установки показывающего микроамперметра, получилась заготовка корпуса БП.
Фото 4. Заготовка корпуса БП
3. Монтаж электронной схемы выполнен на универсальной монтажной плате размером 45 х 65 мм. Компоновка деталей на плате зависит от размеров, найденных в хозяйстве компонентов. Вместо резисторов R6 (настройка тока срабатывания) и R10 (ограничение максимального напряжения на выходе) на плате установлены подстроечные резисторы с увеличенным в 1,5 раза номиналом. По окончании настройки БП их можно заменить на постоянные.
Фото 5. Монтажная плата
4. Сборка платы и выносных элементов электронной схемы в полном объеме для испытания, настройки и регулировки выходных параметров.
Фото 6. Узел управления БП
5. Изготовление и подгонка шунта и дополнительного сопротивления для использования микроамперметра в качестве амперметра или вольтметра БП. Дополнительное сопротивление состоит из последовательно соединенных постоянного и подстроечного резисторов (на фото сверху). Шунт (на фото ниже) включается в основную цепь тока и состоит из провода с малым сопротивлением. Сечение провода определяется максимальным выходным током. При измерении силы тока, прибор подключается параллельно шунту.
Фото 7. Микроамперметр, шунт и дополнительное сопротивление
Подгонка длины шунта и величины дополнительного сопротивления производится при соответствующем подключении к прибору с контролем на соответствие по мультиметру. Переключение прибора в режим Амперметр/Вольтметр выполняется тумблером в соответствии со схемой:
Фото 8. Схема переключения режима контроля
6. Разметка и обработка лицевой панели БП, монтаж выносных деталей. В данном варианте на лицевую панель вынесен микроамперметр (тумблер переключения режима контроля A/V справа от прибора), выходные клеммы, регуляторы напряжения и тока, индикаторы режима работы. Для уменьшения потерь и в связи с частым использованием, дополнительно выведен отдельный стабилизированный выход 5 в. Для чего напряжение, от обмотки трансформатора на 8в, подается на второй выпрямительный мост и типовую схему на 7805 имеющую встроенную защиту.
Фото 9. Лицевая панель
7. Сборка БП. Все элементы БП устанавливаются в корпус. В данном варианте, радиатором управляющего транзистора VT1 служит алюминиевая пластина толщиной 5 мм, закрепленная в верхней части крышки корпуса, служащего дополнительным радиатором. Транзистор закреплен на радиаторе через электроизолирующую прокладку.
Фото 10. Сборка БП без крышки
Фото 11. Общий вид БП.
Детали:
Операционный усилитель LM358N имеет в своем составе два ОУ.
Транзистор VT1 можно заменить на любой из серий КТ827, КТ829. Транзистор VT2 любой из серии КТ315. Стабилитрон VD1 можно использовать любой, с напряжением стабилизации 6,8…8,0в и током 3…8 мА. Диоды VD2-VD4 из серии КД521 или КД522Б. Конденсаторы С3, C4 — пленочные или керамические. Оксидные конденсаторы: C1 — К50-18 или аналогичный импортный, остальные — из серии К50-35. Постоянные резисторы серии МЛТ, переменные — СП3-9а.
Налаживание блока питания — движок переменного резистора R2 перемещают в верхнее по схеме положение и измеряют максимальное выходное напряжение, устанавливают его равным 20 В, подбирая резистор R10. После этого подключают к выходу нагрузку и производят замеры тока срабатывания защиты. Для уменьшения уровня срабатывания защиты, уменьшить сопротивление резистора R6. Для увеличения максимального уровня срабатывания защиты — уменьшить сопротивление резистора R13 — датчика тока нагрузки. Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. .

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх