Защита от кз блока питания: Защита блока питания от короткого замыкания | Своими мозгами

Защита блока питания от короткого замыкания | Своими мозгами

Всех приветствую на моём Дзене! Сидел пересматривал свои старые записи и вот наткнулся на одну схемку из журнала «Радио» И. Нечаева . Совсем недавно я опубликовал статью о сборке блока питания. Зачастую радиолюбители используют блоки питания состоящие из пони­жающего трансформатора и выпрямителя с конденсато­ром. И, конечно, в таких блоках нет никакой защиты от короткого замыка­ния (КЗ) в нагрузке, хотя оно подчас приводит к выходу из строя выпрямителя и даже трансформатора. Применять в таких блоках питании в качестве элемента защиты плавкий предохранитель не всегда удобно, да и, кроме того, быстродействие у него невысокое. Как же быть?

Один из вариантов решения проблемы защиты от КЗ — включении последовательно с нагрузкой полевого транзи­стора средней мощности с встроенным каналом. Дело в том, что на вольт-амперной характеристике такого тран­зистора есть участок, на кото­ром ток стока не зависит от напряжения между стоком и истоком. Поэтому на этом участке транзистор работает как стабилизатор (ограничи­тель) тока.

Схема подключения транзи­стора к блоку питания приведе­на на рисунке

А здесь приведены вольт-амперные характеристики транзистора для различных сопротивлении резистора R1

Работает защита так. Если сопротивление резистора рав­но нулю (т. е. исток соединен с затвором), а нагрузка по­требляет ток около 0,25 А, то падение напряжения на полевом транзисторе не пре­вышает 1,5 В, и практически на нагрузке будет все выпрям­ленное напряжение. При по­явлении же в цепи нагрузки КЗ ток через выпрямитель резко возрастает и при от­сутствии транзистора может достичь нескольких ампер. Транзистор ограничивает ток от короткого замыкания на уров­не 0.45…0.5 А, независимо от падения напряжения на нём. В этом случае выходное напря­жение станет равным нулю, а все напряжение упадет на полевом транзисторе. Таким образом, в случае КЗ мощ­ность, потребляемая от источ­ника питания, увеличится а дан­ном примере не более чем вдвое, что в большинстве случаев вполне допустимо и не отразится нл «здоровье» дета­лей блока питания.

Уменьшить ток короткого замыкания можно увеличени­ем сопротивления резистора R1. Нужно выбирав такой резистор, чтобы ток короткого замыкания, был примерно вдвое больше максимального тока нагрузки.

Подобный способ защиты особенно удобен для блоков питания со сглаживающим КС-фильтром — тогда полевой транзистор включают вместо резистора фильтра

Поскольку во время КЗ на полевом транзисторе падает почти все выпрямленное на­пряжение, его можно исполь­зовать для световой или звуко­вой сигнализации. Тут, к при­меру, схема включения световой сигнализации. Когда с нагрузкой все п порядке, горит светодиод НL2 зеленого цвета. При этом, падения напряжения на тран­зисторе недостаточно для за­жигания светодиода HL1. Но стоит появиться КЗ в нагрузке, как светодиод HL2 гаснет и загорается HL1 красного света. Резистор R2 выбирают в за­висимости от нужного огра­ничения тока КЗ по высказанным выше рекомендациям.

Также приведена схема подключения звуко­вого сигнализатора

Простая схема автоматического ограничителя постоянного тока на транзисторах, защита от перегрузки и КЗ.

Как правило у большинства простой электронной и электрической аппаратуры используются такие же простые блоки питания, которые не имеют внутри себя защиты от перегрузки и короткого замыкания. И нередки случаи, когда при коротком замыкании, произошедшем на устройстве, выходит из строя блок питания, который и обеспечивает током данный прибор. Но не всегда замена такого блока питания может обойтись в копейки. Чтобы обезопасить как блок питания, так и само питаемое устройство от поломки из-за перегрузки или КЗ можно собрать достаточно простую схему защиты.

Как видно сама схема очень проста, имеет минимум компонентов. По стоимости обойдется практически в копейки, а то и вовсе бесплатно, если имеются свои электронные детали. Для тех кто не совсем понимает сам принцип действия данной схемы защиты от токовых перегрузок и коротких замыканий поясню ее работу. В принципе тут все просто. Итак, имеются два биполярных транзистора. Первый транзистор VT1 является силовым, и выполняет роль ограничителя тока.

Данный транзистор в схеме поставлен типа КТ817. Максимальный ток коллектор-эмиттерного перехода у него до 3 ампер. Если этого тока Вам мало, то естественно, VT1 должен быть заменен на более мощный (например КТ819 с коллекторным током до 10 А). Поскольку токи при перегрузке или КЗ могут быть относительно немалые, и данный транзистор может быстро нагреваться, то желательно изначально предусмотреть охлаждающий радиатор подходящих размеров.

Резистор R1 задает смещение транзистору VT1, чтобы на его базу поступает положительный потенциал, что в свою очередь даст возможность быть открытым коллектор-эмиттерному переходу в нормальном режиме работы схемы. То есть, если в схеме будет только эти два компонента (VT1 и R1), то нагрузка будет работать, так как на нее будет подаваться напряжение и поступать ток из-за полностью открытого транзистора VT1.

А вот чтобы данный транзистор закрывался, при перегрузке и коротком замыкании, и нужны другие элементы схемы. Теперь о том, какова роль второго транзистора VT2. По мощности он гораздо меньше первого, так как через него будут проходить относительно малые токи. При своем открытии транзистор VT2 подает отрицательный потенциал (минус) на базу первого транзистора, что в свою очередь его начинает закрывать. И получается, что VT1 будет полностью открыт, когда VT2 полностью закрыт, а когда VT2 полностью открывается, то VT1 полностью закрывается и прекращает подачу электроэнергии на питаемое устройство (нагрузку).

Теперь о роли резисторов R2 и R3 в данной схеме. Датчиком тока является резистор R3. Его сопротивление крайне мало и может быть от 0,1 Ома до 5 или 10 Ом. Именно величиной сопротивления этого резистора и задается предел силы тока, при котором схема начнет ограничивать этот самый ток в выходной цепи питания. Пожалуй, лучше даже будет поставить на место R3 не постоянный резистор, а переменный или подстроечный величиной 5-10 Ом. Учтите, что этот резистор должен быть мощностью не менее 2 Вт, а то и больше.

С правого бока схемы можно увидеть три последовательно соединенных резистора. Это аналогия сопротивлений R3, R нагрузки и проводимости транзисторного коллектор-эмиттерного перехода VT1. То есть, как известно при изменении сопротивления на одном из последовательно соединенных резисторах начинает происходить перераспределение электрического напряжения. Если сопротивление нагрузки уменьшится при перегрузке или коротком замыкании, то на ней уменьшится и напряжение. Вместо этого напряжение увеличится на транзисторном переходе и на резисторе R3. Естественно, поскольку R3 соединен параллельно с база-эмиттерным переходом транзистора VT2 (через резистор R2), то увеличенное напряжение резистора R3 начнет открывать транзистор VT2. Резистор R2 нужен для ограничения тока, и более точной настройки величины тока, при котором уже будет происходить токоограничение и защита схемы нагрузки.

В итоге мы имеем такой процесс. Когда ток меньше порога срабатывания этой схемы (зависящий от величины сопротивления R3), то VT2 закрыт, а VT1 открыт, на нагрузку поступает сила тока в полном объеме. А когда ток в цепи нагрузки становится выше порогового, то происходит закрытие силового транзистора и тем самым начинает ограничиваться ток нагрузки, вплоть до полного отключения питания от нагрузки. Как видно на схеме имеется светодиод. Когда VT2 начинает открываться, то и через светодиод начинает протекать ток. Светодиод начинает светиться, сигнализируя о том, что ток нагрузки достиг величины срабатывания защиты и начало происходить токоограничения в питании нагрузки.

Как видно, все очень просто и понятно. Схема полностью работоспособна. Она проверена годами и многими электронщиками и радиолюбителями. Подобный вариант токовой защиты от перегрузки и КЗ широко используется при изготовлении самодельных блоков питания. И этот узел защиты ставиться на выходе имеющегося блока питания, ранее не имеющего подобной токовой защиты. Величина входного напряжения может быть в пределах от 3 до 15 вольт, хотя можно подавать и больше, при этом нужно будет подобрать более подходящие компоненты схемы для корректной ее работы.

Видео по этой теме:

P.S. Данную схему защиты от перегрузки по току и короткого замыкания можно ставить на любые блоки питания, не имеющие ее. А также и на саму нагрузку, что дополнительно обезопасит ее и имеющийся БП от выхода из строя последнего. По размерам данная схема получится вполне небольшой, так как ее компоненты имеют небольшие габариты. Тем более если использовать SMD компоненты. Так что берите себе на заметку эту простую схему и при необходимости собирайте ее.

Все своими руками Защита импульсных блоков питания от КЗ

Опубликовал admin | Дата 18 августа, 2019

Схема защиты импульсных блоков питания от превышения тока нагрузки

Все защитные схемы конкретного ИИП, имеющего на выходе несколько выходных напряжений, можно объединять под общим названием — комбинированные защиты. Т.к. срабатывание любой из этих защитных схем ведет к отключению всех питающих напряжений посредством воздействия на управляющую микросхему ИИП. Все выходные каналы ИИП можно условно, разделить на слаботочные и сильноточные. Необходимость раздельной защиты каждого из этих каналов объясняется тем, что чувствительность схемы защиты сильноточного канала недостаточна для обнаружения неисправности в слаботочной схеме.

В данной статье будет рассмотрена одна из классических и эффективных схем защиты для импульсных блоков питания с сильноточным выходом, реализованных на контроллере ТL494 или его аналогах.

Подробнее рассмотрим механизм защитного отключения в зависимости от максимальной ширины управляющего импульса. Суть защитного отключения заключаются в том, чтобы силовые транзисторы инвертора переставали переключаться и оставались бы в закрытом состоянии неограниченно долго при возникновении аварийной ситуации. Для того чтобы оба силовых транзистора инвертора оказались закрыты одновременно, на их базах должны отсутствовать управляющие импульсы.

Источником управляющих импульсов является микросхема ТL494, поэтому для того чтобы отключить появление импульсов на выходах микросхемы необходимо заблокировать работу ее цифровой части. При этом оба выходных транзистора ее окажутся в закрытом состоянии и импульсы на выводах 8 и 11 или 9 и 10 будут отсутствовать. Амплитуда пилообразного напряжения составляет +3,2В.
Поэтому, если на вывод 4 ТL494 будет подан потенциал, превышающий +3.2В, то произойдет блокировка работы микросхемы ТL494. Однако необходимо отметить, что генератор пилообразного напряжения при этом не прекращает своей работы, т.е. несмотря на отсутствие выходных импульсов, пилообразное напряжение продолжает вырабатываться. Схема узла защиты показана на рисунке ниже.

Работа схемы защиты

Тр1 – трансформатор тока, R11 – нагрузка трансформатора, VD3 и 4 – выпрямительные диоды – это преобразователь длительности проходящих через первичную обмотку рабочих импульсов тока в пропорциональное напряжение на его выходе. Чем больше длительности рабочих импульсов, тем на большее положительное напряжение заряжается конденсатор С7. Преобразователь имеет двухполупериодную схему выпрямления со средней точкой, на которой появляются только положительные по знаку импульсы. Напряжение пропорциональное длительности рабочих импульсов с конденсатора С7 поступает на резистивный делитель R7 и R6. Вместо этого делителя можно поставить потенциометр со шкалой и при необходимости выставлять нужный ток защиты. Цепь, состоящая из резистора R5 и конденсатора С4 – это Т-образный фильтр, от емкости С4 также зависит время реакции защиты на внештатную ситуацию. Если выбрать этот конденсатор недостаточной емкости, то защита сработает раньше, чем закончатся все переходные процессы при включении блока питания. БП просто напросто не успеет включиться. Здесь нужен компромисс, чтобы блок питания стабильно включался, и чтобы время срабатывания защиты было как можно меньше.

Резистор R8 – подтягивающий резистор вывода 4 DD1 к общей шине схемы ИИП. R9 и С11 – цепь мягкого запуска. При включении ИИП на воде 14 контроллера появляется стабильное напряжение +5 вольт от внутреннего стабилизатора микросхемы. Начинается заряд конденсаторы С11 через резисторы R8,9R. На выводе 4 DD1 начинает плавно нарастать напряжение. По мере его нарастания увеличивается длительность рабочих импульсов. Диод VD1 служит для развязки формирующей цепочки от схемы защиты.

В рабочем состоянии блока питания в режиме номинального тока нагрузки напряжения с выхода фильтра R5, С4 не хватает для того, что бы открыть транзистор VT1. В таком режиме оба транзистора VT1 и VT2 закрыты и не влияют на работу микросхемы DD1. При увеличении тока нагрузки контроллер начнет увеличивать длительность выходных импульсов. Увеличение длительности рабочих импульсов мощных транзисторов VT3 и VT4 приводит к увеличению напряжения на базе транзистора VT1. Через открывающийся транзистор VT1 и резистор R2 начинает поступать открывающее отрицательное напряжение базу VT2. Процесс приобретает лавинообразный характер, в результате оба транзистора открываются и могут находиться в таком состоянии сколь угодно долго (транзисторный аналог тиристора). Через открытые транзистор VT2 на вывод 4 DD1 поступит напряжения превышающее +3,2В, что приведет к блокировке цифровой части контроллера. Оба его выходных транзистора окажутся в закрытом состоянии и на выходах 8,11 и 9,10 появятся статические потенциалы, которые не смогут передаваться на базы транзисторов VT3 и VT4, так как связь с ними происходит через согласующий трансформатор (на схеме не показан). Если ИИП имеет схему с запуском посредством самовозбуждения, то после закрытия мощных транзисторов пропадет и питание на контроллере и восстановить работоспособность блока питания можно, если его отключить и снова включить. Восстановить рабочее состояние ИИП с принудительным запуском можно, поставив кнопку рестарта, параллельно переходу база-эмиттер транзистора VT1.

Данная схема была проверена в четырех ИИП и показала прекрасные результаты. В качестве ТР1 можно использовать сердечники и каркасы к ним от энергосберегающих ламп. Смотрим фото. Но в данных сердечниках имеется конструктивный зазор на среднем керне, поэтому для трансформатора тока потребуется два одинаковых дросселя. На фото три показан самодельный трансформатор тока в ИИП.

Можно применить и ферритовые кольца. Как рассчитать трансформатор тока на ферритовом кольце можно посмотреть в статье «Расчет трансформатора тока»

Вторичная обмотка ТР1 содержит 120 х 2 витков провода диаметром 0,12 мм, мотается в два провода сразу. Вторичная обмотка содержит 2 витка провода – 0,8 или можно применить плоский жгут из нескольких проводов. Диоды VD3 и VD4 – КД522, 1N4148. VD1 – любой. Транзисторы 1 и 2 – КТ315 и КТ361, у меня стоят КТ209 и С945.

На этом все. Успехов. К.В.Ю.

Скачать статью

Скачать “Защита_импульсных_блоков_питания_от_КЗ” Защита_импульсных_блоков_питания_от_КЗ.rar – Загружено 611 раз – 163 КБ

Просмотров:2 944

Защита бп от кз на реле. Самодельный блок питания с системой защиты от коротких замыканий. Устройства защиты от аварийных режимов в сети

Практически каждый начинающий радиолюбитель стремится вначале своего творчества сконструировать сетевой блок питания, чтобы впоследствии использовать его для питания различных экспериментальных устройств. И конечно, хотелось бы, чтобы этот блок питания «подсказывал» об опасности выхода из строя отдельных узлов при ошибках или неисправностях монтажа.

На сегодняшний день существует множество схем, в том числе и с индикацией короткого замыкания на выходе. Подобным индикатором в большинстве случаев обычно служит лампа накаливания, включенная в разрыв нагрузки. Но подобным включением мы увеличиваем входное сопротивление источника питания или, проще говоря, ограничиваем ток, что в большинстве случаев, конечно, допустимо, но совсем не желательно.

Схема, изображенная на рис.1, не только сигнализирует о коротком замыкании, абсолютно не влияя на выходное сопротивление устройства, но и автоматически отключает нагрузку при закорачивании выхода. Кроме того, светодиод HL1 напоминает, что устройство включено в сеть, a HL2 светится при перегорании плавкого предохранителя FU1, указывая на необходимость его замены.

Электрическая принципиальная схема самодельного блока питания с защитой от коротких замыканий

Рассмотрим работу самодельного блока питания . Переменное напряжение, снимаемое со вторичной обмотки Т1, выпрямляется диодами VD1…VD4, собранными по мостовой схеме. Конденсатеры С1 и С2 препятствуют проникновению в сети высокочастотных помех, а оксидный конденсатор С3 сглаживает пульсации напряжения, поступающего на вход компенсационного стабилизатора, собранного на VD6, VT2, VT3 и обеспечивающего на выходе стабильное напряжение 9 В.

Напряжение стабилизации можно изменить, подбирая стабилитрон VD6, например, при КС156А оно составит 5 В, при Д814А — 6 В, при ДВ14Б — В В, при ДВ14Г -10 В, при ДВ14Д -12 В. При желании выходное напряжение можно сделать регулируемым, для этого между анодом и катодом VD6 включают переменный резистор сопротивлением 3-5 кОм, а базу VT2 подключают к движку этого резистора.

Рассмотрим работу защитного устройстваблока питания . Узел защиты от КЗ в нагрузке состоит из германиевого п-р-п транзистора VT1, электромагнитного реле К1, резистора R3 и диода VD5. Последний в данном случае выполняет функцию стабистора, поддерживающего на базе VT1 неизменное напряжение около 0,6 — 0,7 В относительно общего.

В обычном режиме работы стабилизатора транзистор узла защиты надежно закрыт, так как напряжение на его базе относительно эмиттера отрицательное. При возникновении короткого замыкания эмиттер VT1, как и эмиттер регулирующего VT3, оказывается соединенным с общим минусовым проводом выпрямителя.

Другими словами, напряжение на его базе относительно эмиттера становится положительным, вследствие чего VT1 открывается, срабатывает К1 и своими контактами отключает нагрузку, светится светодиод HL3. После устранения короткого замыкания напряжение смещения на эмиттерном переходе VT1 снова становится отрицательным и он закрывается, реле К1 обесточивается, подключая нагрузку к выходу стабилизатора.

Детали для изготовления блока питания. Электромагнитное реле любое с возможно меньшим напряжением срабатывания. В любом случае должно соблюдаться одно непременное условие: вторичная обмотка Т1 должна выдавать напряжение, равное сумме напряжений стабилизации и срабатывания реле, т. е. если напряжение стабилизации, как в данном случае 9 В, а U сраб реле 6 В, то на вторичной обмотке должно быть не менее 15 В, но и не превышать допустимое на коллекторе-эмиттере применяемого транзистора. В качестве Т1 на опытном образце автор использовал ТВК-110Л2. Печатная плата устройства изображена на рис.2.

Печатная плата блока питания

У каждого радиолюбителя, регулярно занимающегося конструированием электронных устройств, думаю, имеется дома регулируемый блок питания. Штука действительно удобная и полезная, без которого, испробовав его в действии, обходиться становится трудно. Действительно, нужно ли нам проверить, например светодиод, то потребуется точно выставлять его рабочее напряжение, так как при значительном превышении подаваемого напряжения на светодиод, последний может просто сгореть. Также и с цифровыми схемами, выставляем выходное напряжение по мультиметру 5 вольт, или любое другое нужное нам и вперед.

Многие начинающие радиолюбители, сначала собирают простой регулируемый блок питания, без регулировки выходного тока и защиты от короткого замыкания. Так было и со мной, лет 5 назад собрал простой БП с регулировкой только выходного напряжения от 0,6 до 11 вольт. Его схема приведена на рисунке ниже:

Но несколько месяцев назад решил провести апгрейд этого блока питания и дополнить его схему небольшой схемкой защиты от короткого замыкания. Эту схему нашел в одном из номеров журнала Радио. При более детальном изучении выяснилось, что схема во многом напоминает приведенную выше принципиальную схему, собранного мной ранее блока питания. При коротком замыкании в питаемой схеме светодиод индикации КЗ гаснет, сигнализируя об этом, и выходной ток становится равен 30 миллиампер. Было решено, взяв часть этой схемы дополнить свою, что и сделал. Оригинал, схему из журнала Радио, в которую входит дополнение, привожу на рисунке ниже:

На следующем рисунке показывается часть этой схемы, которую нужно будет собрать.

Номинал некоторых деталей, в частности резисторов R1 и R2, нужно пересчитать в сторону увеличения. Если у кого-то остались вопросы, куда подсоединять выходящие провода с этой схемы, приведу следующий рисунок:

Еще дополню, что в собираемой схеме, вне зависимости, будет это первая схема, или схема из журнала Радио необходимо поставить на выходе, между плюсом и минусом резистор 1 кОм. На схеме из журнала Радио это резистор R6. Дальше осталось протравить плату и собрать все вместе в корпусе блока питания. Зеркалить платы в программе Sprint Layout не нужно. Рисунок печатной платы защиты от короткого замыкания:

Примерно месяц назад мне попалась на глаза схема приставки регулятора выходного тока, которую можно было использовать совместно с этим блоком питания. Схему взял с этого сайта. Тогда собрал эту приставку в отдельном корпусе и решил подключать её по мере необходимости для зарядки аккумуляторов и тому подобных действий, где важен контроль выходного тока. Привожу схему приставки, транзистор кт3107 в ней заменил на кт361.

Но впоследствии пришла в голову мысль соединить, для удобства, все это в одном корпусе. Открыл корпус блока питания и посмотрел, места осталось маловато, переменный резистор не поместится. В схеме регулятора тока используется мощный переменный резистор, имеющий довольно большие габариты. Вот как он выглядит:

Тогда решил просто соединить оба корпуса на винты, сделав соединение между платами проводами. Также поставил тумблер на два положения: выход с регулируемым током и нерегулируемым. В первом случае, выход с основной платы блока питания соединялся с входом регулятора тока, а выход регулятора тока шел на зажимы на корпусе блока питания, а во втором случае, зажимы соединялись напрямую с выходом с основной платы блока питания. Коммутировалось все это шести контактным тумблером на 2 положения. Привожу рисунок печатной платы регулятора тока:

На рисунке печатной платы, R3.1 и R3.3 обозначены выводы переменного резистора первый и третий, считая слева. Если кто-то захочет повторить, привожу схему подключения тумблера для коммутации:

Печатные платы блока питания, схемы защиты и схемы регулировки тока прикрепил в архиве . Материал подготовил AKV.

Короткие замыкания происходят в любых электроустановках, вне зависимости от их сложности. Даже если электропроводка новая, светильники и розетки исправны, а электрооборудование выпущено известными на весь мир производителями, от коротких замыканий не застрахован никто. И от них нужно защищаться.

Устройства защиты от аварийных режимов в сети

Предохранители – самые простые устройства защиты. Раньше для ликвидации аварийных режимов в бытовых электропроводках применяли только их. В некоторых устройствах предохранители применяются и по сей день. Причина – они обладают высоким быстродействием и незаменимы для защиты полупроводниковых устройств.

После срабатывания предохранитель либо заменяется на новый, либо внутри него меняется плавкая вставка. Вставки для одного и того же корпуса предохранителя выпускаются на разные номиналы токов. Но необходимость держать на объекте или в квартире запас плавких вставок для оперативной замены является недостатком предохранителей.

Самым распространенным предохранителем в советское время была «пробка».

Предохранитель — «пробка»

На смену им пришли автоматические пробки типа ПАР , выпускавшиеся на токи 10, 16 и 25 А. Они вворачивались на место пробок, были многоразового использования и имели два защитных элемента, называемых расцепителями. Один защищал от коротких замыканий и срабатывал мгновенно, второй – от перегрузок и срабатывал с выдержкой времени.

Такие же расцепители имеют и все автоматические выключатели , пришедшие на смену предохранителям. Мгновенный расцепитель называют электромагнитным , потому что в основу его работу положен принцип втягивания штока катушки при превышении номинального тока. Шток ударяет по защелке и пружина размыкает контактную систему выключателя.

Расцепитель, действующий с выдержкой по времени называют тепловым. Работает он по принципу терморегулятора в утюге или электронагревателе. Биметаллическая пластина при прохождении по ней тока нагревается и медленно изгибается в сторону. Чем больше ток через нее, тем быстрее происходит изгиб. Затем она действует на ту же защелку, и автомат отключается. Если воздействие тока прекратилось, пластина остывает, возвращается в исходное положение, и отключения не происходит.

В старых электрощитах еще сохранились автоматические выключатели в карболитовом корпусе типов А-63, А3161, или более современные АЕ1030. Но все они уже не удовлетворяют современным требованиям.

Они изношены, и их механическая часть либо заржавела, либо утратила быстродействие. И не в каждом из них есть мгновенная защита от короткого замыкания. В некоторых аппаратах устанавливался только тепловой расцепитель. Да и скорость срабатывания электромагнитного расцепителя у автоматов этих серий ниже, чем у модульных.

Поэтому такие защитные устройства нужно менять на современные, пока они своим бездействием не натворили дел.

Принципы построения защиты

В многоквартирных домах автоматы установлены в щитке на лестничной площадке. Для защиты квартир этого достаточно. Но если Вы при замене электропроводки установили у себя персональный щиток, то в нем на каждую группу потребителей лучше установить персональный автомат. Тому есть несколько причин.

1. При замене розетки вам не понадобится отключать свет в квартире и пользоваться фонариком.
2. Для защиты некоторых потребителей вы снизите номинальный ток автомата, что сделает их защиту чувствительнее.
3. При повреждениях в электропроводке можно оперативно отключить аварийный участок и оставить в работе остальное.

В частных домах в качестве вводных используются двухполюсные выключатели. Это необходимо для случая ошибочного переключения на подстанции или линии, в результате которого фаза окажется на месте нуля. Использование двух однополюсных выключателей для этой цели недопустимо, так как может отключится тот, что в нуле, а фаза останется.

Нецелесообразно использование трехполюсного выключателя в качестве эквивалента трех однополюсных. Снятие планки, объединяющей три полюса не поможет. Внутри выключателя есть тяги, отключающие оставшиеся полюса при срабатывании одного из них.

При применении УЗО обязательно защитить эту же линию и автоматическим выключателем. УЗО защищает от токов утечки, но не защищает от коротких замыканий и перегрузок. Функции защиты от утечки и аварийных режимов работы совмещены в дифференциальном автомате.

Выбор автоматических выключателей

При замене старого автоматического выключателя новый устанавливайте на тот же номинальный ток. По требованиям Энергосбыта номинальный ток выключателя принимается, исходя из максимально разрешенной нагрузки.

Распределительная сеть устроена таким образом, что с приближением к источнику электроснабжения номинальные токи аппаратов защиты увеличиваются. Если ваша квартира включена через однофазный автоматический выключатель на 16 А, то все квартиры в подъезде могут быть подключены к трехфазному автомату на 40 А и равномерно распределены по фазам. В случае, если при коротком замыкании ваш автомат не отключится, через некоторое время от перегрузки сработает защита у подъездного. Каждое последующее защитное устройство резервирует предыдущее. Поэтому не стоит завышать значение номинального тока автоматического выключателя. Он может не сработать (не хватит тока) или отключится вместе с группой потребителей.

Современные модульные автоматические выключатели выпускаются с характеристиками «В», «С» и «D» . Отличаются они кратностью токов срабатывания отсечки.

Будьте внимательны с применением автоматов с характеристиками «D» и «В».

И помните: если короткое замыкание не отключить, оно приведет к пожару. Позаботьтесь об исправности защиты, и живите спокойно.

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.

Представленные ниже радиолюбительские схемы защиты блоков питания или зарядных устройств могут совместно работать практически с любыми источниками — сетевыми, импульсными и аккумуляторными батареями. Схемотехническая реализация этих конструкция относительна проста и доступна для повторения даже начинающим радиолюбителем.

Силовая часть выполнена на мощном полевом транзистор. В процессе работы он не перегревается, поэтому теплоотвод можно не использовать. Устройство одновременно является отлично защитой от переплюсовки, перегрузки и короткого замыкания в выходной цепи, ток срабатывания можно подобрать подбором резистора шунта, в нашем случае он составляет 8 Ампер, использовано 6 параллельно подключенных сопротивлений мощностью 5 ватт 0,1 Ом. Шунт можно сделать также из сопротивления мощностью 1-3 ватт.

Более точно защиту можно подстроить путем регулировки сопротивления подстроечного резистора. При коротком замыкании и перегрузке на выходе, защита почти сразу сработает, отключив блок питания. О сработавшей защите подскажет светодиод. Даже при замыкании выхода на 30-40 секунд, полевик остается почти холодным. Его тип не критичен, подойдут практически любые силовые ключи с током 15-20 Ампер на рабочее напряжение 20-60 Вольт. Отлично подойдут транзисторы из серии IRFZ24, IRFZ40, IRFZ44, IRFZ46, IRFZ48 или более мощные.

Данный вариант схемы будет полезен автолюбителям в роли защиты зарядного устройства для свинцовых аккумуляторов, если вдруг перепутаете полярность подсоединения, то с ЗУ ничего страшного не случится.

Благодаря быстрому срабатыванию защиты, ее можно отлично использовать для импульсных схем, при коротком замыкании защита сработает гораздо быстрее, чем перегорят силовые ключи импульсного БП. Конструкция подойдет также для импульсных инверторов, в роли токовой защиты.

Защита от короткого замыкания на MOSFET-транзисторе

Если в ваших блоках питания и ЗУ для переключения нагрузки используется полевой транзистор (MOSFET), то вы можете легко добавить в такую схему защиту от короткого замыкания или перегрузки. В данном примере мы будем применять внутреннее сопротивление RSD, на котором возникает падение напряжения, пропорциональное току, идущему через MOSFET.

Напряжение, следующее через внутренний резистор, может регистрироваться с помощью компаратора или даже транзистора, переключающегося при напряжении уровнем от 0.5 В, т.е, можно отказаться от применения токочувствительного сопротивления (шунта), на котором обычно возникает излишек напряжения. За компаратором можно следить с помощью микроконтроллера. В случае КЗ или перегрузки программно можно запустить ШИМ-регулирование, сигнализацию, аварийную остановку). Возможно также подсоединение выхода компаратора к затвору полевого транзистора, если при возникновении КЗ нужно сразу же отключить полевик.

Блок питания с системой защиты от КЗ

УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ДЛЯ ЛЮБОГО БЛОКА ПИТАНИЯ

Это небольшой блок универсальной защиты от короткого замыкания, что предназначен для использования в сетевых источниках питания. Она специально разработана так, чтобы вписаться в большинство блоков питания без переделки их схемы. Схема, несмотря на наличие микросхемы, очень проста для понимания. Сохраните её на компьютер, чтоб увидеть в лучшем размере. Схема блока защиты БП    Чтобы спаять схему вам понадобится: 1 — TL082 сдвоенный ОУ 2 — 1n4148 диод 1 — tip122 транзистор NPN 1 — BC558 PNP транзистор BC557, BC556 1 — резистор 2700 ом 1 — резистор 1000 ом 1 — резистор 10 ком 1 — резистор 22 ком 1 — потенциометр 10 ком 1 — конденсатор 470 мкф 1 — конденсатор 1 мкф 1 — нормально закрытый выключатель 1 — реле модели Т74 «G5LA-14» Подключение схемы к БП    Здесь резистор с низким значением сопротивления соединен последовательно с выходом источника питания. Как только ток начинает течь через него, появится небольшое падение напряжения и мы будем использовать это падение напряжения, чтобы определить, является ли питание результатом перегрузки или короткого замыкания. В основе этой схемы операционный усилитель (ОУ) включенный в качестве компаратора. Если напряжение на неинвертирующем выходе выше, чем на инвертирующем, то на выходе устанавливается «высокий» уровень. Если напряжение на неинвертирующем выход ниже, чем на инвертирующем, то на выходе устанавливается «низкий» уровень.    Правда это не имеет ничего общего с логическим 5 вольтовым уровнем обычных микросхем. Когда ОУ находится в «высоком уровне», его выход будет очень близким к положительному потенциалу напряжения питания, поэтому, если питание +12 В, «высокий уровень» будет приближаться к +12 В. Когда ОУ находится в «низком уровне», его выход будет почти на минусе напряжения питания, поэтому, близко к 0 В.    При использовании ОУ в качестве компараторов, мы обычно имеем входной сигнал и опорное напряжение для сравнения этого входного сигнала. Итак, у нас есть резистор с переменным напряжением, которое определяется в соответствии с током, который течет через него и опорным напряжением. Этот резистор является наиболее важной частью схемы. Он подключен последовательно с питанием выходного. Вам необходимо выбрать резистор, падение напряжения на котором составляет примерно 0.5~0.7 вольт при перегрузке тока, проходящего через него. Ток перегрузки появляется в тот момент, когда схема защиты срабатывает и закрывает выход питания для предотвращения повреждений на нем.    Вы можете выбрать резистор, используя закон Ома. Первое, что нужно определить, является перегрузка током блока питания. Для этого надо знать максимальный допустимый ток блока питания.    Допустим, ваш блок питания может выдать 3 ампера (при этом напряжение блока питания не имеет значения). Итак, мы получили Р= 0,6 В / 3 А. Р = 0.2 Ом. Следующее, что вы должны сделать, это рассчитать рассеиваемую мощность на этом резисторе по формуле: Р=V*I. Если мы используем наш последний пример, то получим: Р=0.6 В * 3 А. Р = 1,8 Вт — 3 или 5 Вт резистора будет более чем достаточно.    Чтобы заставить работать схему, вы должны будете подать на неё напряжение, которое может быть от 9 до 15 В. Для калибровки подайте напряжение на инвертирующий вход ОУ и поверните потенциометр. Это напряжение будет увеличиваться или уменьшаться в зависимости от стороны, куда вы поворачиваете его. Значение необходимо скорректировать согласно коэффициента усиления входного каскада 0.6 Вольт (что-то около 2.2 до 3 вольт если ваш усилительного каскада похож на мой). Эта процедура занимает некоторое время, и лучший способ для калибровки это метод научного тыка. Вам может потребоваться настроить более высокое напряжение на потенциометре, так чтоб защита не срабатывала на пиках нагрузки. Скачать файл проекта. Поделитесь полезными схемами АВТОМОБИЛЬНЫЙ ИОНИЗАТОР     Ионизатор -приспособление, которое предназначено для очистки и повышения качества окружающего нас воздуха. Если у вас есть дети, то ионизатор — необходим вам и вашей семье, поскольку организм детей особо чувствителен к микробам, которые могут поступить в организм из воздуха. БЛОК ПИТАНИЯ 5В    Блок предназначен для питания всех устройств комплекса учебных пособий по информатике и вычислительной техники. Устройства, собранные на полупроводниковых приборах (транзисторы, тринисторы, микросхемы) и электромагнитных реле, питаются от источников постоянного напряжения. Как правило, отклонение напряжения от нормального значения не должны выходить за границы отдельных допусков (например, для микросхем серии К155 питающее напряжение должно составлять 5 В). СХЕМА САМОДЕЛЬНОГО ЛАЗЕРА    Берем две пальчиковые батарейки и через резистор в 5 ом подключаем к диоду. Минус напрямую подключаем к среднему выводу диода, плюс сначала левому , потом правому выводу (можно и наоборот) и смотрим, пока лазер слегка не засветится красным светом.   ЖУЧОК    Сейчас в век, миниатюрных устройств, видеокамера или жучок могут быть установлены в любом месте. Используя собственный радиопередатчик, они способны передавать сигнал на несколько десятков или сотен метров. Электронные жучки синонимы: подслушка, прослушка, радиооборудование, прослушивающее и подслушивающие устройства. Поэтому, мы решили сконструировать свое прослушивающее устройство (Жучок), который назвали «Передатчик Ж-V1.0». Такой «Жучок» будет пользоваться успехом на радиотехнических кружках. СХЕМА САМОДЕЛЬНОГО РАДИОЖУЧКА    Схема простого самодельного жучка, собранного на планарных радиодеталях. Отлично подходит в качестве миниатюрного радиомикрофона на концертах и других мероприятиях.

Блок питания с защитой от КЗ « схемопедия

Этот блок питания прост для повторения, надежно защищен от случайных коротких замыканий, имеет плавную регулировку выходного напряжения от “нуля”, коллекторы транзисторов крепятся непосредственно к радиатору или корпусу (массе шасси).

Блок состоит из понижающего трансформатора, выпрямителя, сравнивающего устройства на операционном усилителе, который своим током потребления управляет составным транзистором и, узле защиты (рис. 1).

Рис. 1.

Понижающий трансформатор следует проверить на отдаваемую им мощность. Для этого первичную обмотку включают через предохранитель в сеть 220 вольт, предварительно заизолировав все открытые участки проводки. Переменное напряжение на вторичной обмотке не должно превышать 20 вольт, иначе после выпрямителя постоянное напряжение на электролитическом конденсаторе превысит 30 вольт, предельное для микросхемы операционного усилителя. Параллельно к выводам вторичной обмотки трансформатора подключают вольтметр и кратковременно накоротко замыкают мощным резистором сопротивлением 20 ом. Ток через резистор будет приблизительно 1 ампер. Обычно этого достаточно, но “дело вкуса”. Если показания вольтметра изменились незначительно и такая мощность устраивает, проверка закончена.

В выпрямителе лучше использовать микросборку КЦ-402 или КЦ-405 с любым буквенным индексом. Тогда постоянное напряжение на выходе будет более “красивым” благодаря одинаковым параметрам диодов моста. При потребности в больших токах блока выпрямительный мост собирается из отдельных мощных диодов.

Сравнивающее устройство (см. рис. 1) состоит из операционного усилителя DА1 и измерительного моста, образованного резисторами R5-R7 и стабилитроном VD2. Изменение напряжения на выходе блока питания приводит к разбалансу измерительного моста. Операционный усилитель усиливает напряжение разбаланса, изменяя напряжение на нагрузочном сопротивлении R4, но, так как эта нагрузка постоянна, то меняется ток, проходящий через микросхему. Этот ток, как нельзя лучше, подходит для управления регулирующим транзистором, так как транзистор, в общем, токовый элемент. Идея нестандартного включения операционного усилителя взята из [1]. В сравнивающем устройстве можно применить любой операционный усилитель, особенно, если блок будет использоваться как нерегулируемый стабилизатор напряжения в каком-либо устройстве. Напряжение на выходе блока будет равно удвоенному напряжению стабилизации применяемого стабилитрона (это соотношение можно изменять резисторами R5 и R6). Если понадобится стабилизировать напряжение более 30 вольт, то необходимо установить стабилитрон VD3 (показан пунктиром), который погасит избыточное напряжение на ОУ. При этом сопротивление резистора R7 должно быть рассчитано на номинальный рабочий ток стабилитрона VD2. Операционный усилитель без обратной связи может возбудиться и тогда потребуется ввести конденсатор С4.

Не все операционные усилители подходят для регулируемого варианта блока (см. рис. 2). Нужно проследить, чтобы при уменьшении выходного напряжения до “нуля” потенциометром R7 процесс стабилизации не срывался. Иначе на выходе блока появится полное напряжение от выпрямителя.

Рис. 2.

Узел защиты состоит из шунта и тринистора 2У107А. Ток, проходящий через шунт, создает на нем пропорциональное падение напряжения. Как только напряжение достигнет определенного уровня, тринистор откроется и разбалансирует уравновешивающий мост R5-R8 (рис. 2). Тогда составной транзистор VT1-VT2 закроется и ток через нагрузку блока прекратится. Для возврата защиты в исходное состояние служит кнопка SB1. Здесь не следует применять тумблер или выключатель: можно забыть включить защиту. При необходимости получения максимального тока можно просто удерживать кнопку нажатой. В качестве шунта использован отрезок манганинового провода. Сечение и длина провода подбираются экспериментально в зависимости от требуемого тока и порога срабатывания защиты. Тринистор 2У107А по чувствительности, быстроте и надежности срабатывания оказался наиболее удачным выбором. Другие тринисторы не дали нужного результата.

Составной транзистор может быть собран из любых транзисторов при соблюдении общих правил, например: VT1—КТ808А, VT2—КТ815А. Подстроечное сопротивление R3 (рис.1) служит для настройки составного транзистора на максимальную отдачу тока. Для этого следует нагрузочным сопротивлением (например, 12 ом) кратковременно замыкать выход блока питания и установить R3 по меньшему отклонению выходного напряжения.

На основе изложенного был собран двуполярный лабораторный блок питания (см. рис. 3 и фото 1-3). Верхний по схеме стабилизатор удобно использовать без защиты. Вместе с нижним стабилизатором можно получить напряжение до 25 вольт, плюс защита от перегрузки. Транзистор VT1 необходимо изолировать от радиатора слюдяной прокладкой.

Рис. 3.

Детали блока питания собраны на печатной плате размером 80х110 мм. Корпус блока сделан из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размером 235х100х160 мм. Детали корпуса скреплены между собой оловом. Верхняя крышка корпуса укреплена треугольными косынками. Передняя и задняя стенки скреплены с поддоном прямоугольниками. В них просверлены отверстия и изнутри припаяны гайки М3 для крепления крышки.

Рис. 4.

Фальшпанель крепится к передней панели с помощью винта и гайки через отверстие, просверленное посередине. На фальшпанель выведены светодиоды: красный — загорается при срабатывании защиты, зеленый — указывает о включенном состоянии блока в сеть. Для вольтметра и миллиамперметра вырезаны отверстия. Миллиамперметр отрегулирован шунтом на полное отклонение стрелки и срабатывание защиты при токе 300 миллиaмпер. Такая защита срабатывает мгновенно и спасла не одно устройство.

Рис. 5.

На задней панели находятся радиаторы с транзисторами VT1 и VT3, предохранитель, клеммы выходного напряжения, тумблер включения блока питания в сеть, тумблер переключения вольтметра, кнопка “Сброс защиты”.

Литература:

1. Журнал “Радио”, 1986 г., номер 9, стр. 48.

М. Файзуллин (UA9WNH/9), Тюменская обл., г. Нижневартовск

Схема защиты блока питания и зарядных устройств

Представлена конструкция защиты для блока питания любого типа. Данная схема защиты может совместно работать с любыми блоками питания — сетевыми, импульсными и аккумуляторами постоянного тока. Схематическая развязка такого блока защиты относительна проста и состоит из нескольких компонентов. 

Схема защиты блока питания

 Силовая часть — мощный полевой транзистор — в ходе работы не перегревается, следовательно в теплоотводе тоже не нуждается. Схема одновременно является защитой от переплюсовки питания, перегруза и КЗ на выходе, ток срабатывания защиты можно подобрать подбором сопротивления резистора шунта, в моем случае ток составляет 8 Ампер, использовано 6 резисторов 5 ватт 0,1 Ом параллельно подключенных. Шунт можно сделать также из резисторов с мощностью 1-3 ватт.

Более точно защиту можно настроить путем подбора сопротивления подстроечного резистора. Схема защиты блока питания, регулятор ограничения тока Схема защиты блока питания, регулятор ограничения тока

 ~~~При КЗ и перегрузе выхода блока, защита мгновенно сработает, отключив источник питания. О срабатывании защиты осведомит светодиодный индикатор. Даже при КЗ выхода на пару десятков секунд, полевой транзистор остается холодным

~~~Полевой транзистор не критичен, подойдут любые ключи с током 15-20 и выше Ампер и с рабочим напряжением 20-60 Вольт. Отлично подходят ключи из линейки IRFZ24, IRFZ40, IRFZ44, IRFZ46, IRFZ48 или более мощные — IRF3205, IRL3705, IRL2505 и им подобные.

~~~Данная схема также отлично подходит в качестве защиты зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов, если вдруг перепутали полярность подключения, то с зарядным устройством ничего страшного не произойдет, защита спасет устройство в таких ситуациях.

~~~Благодаря быстрой работе защиты, ее можно с успехом применить для импульсных схем, при КЗ защита сработает быстрее, чем успеют сгореть силовые ключи импульсного блока питания. Схематика подойдет также для импульсных инверторов, в качестве защиты по току. При перегрузе или кз во вторичной цепи инвертора, мигом вылетают силовые транзисторы инвертора, а такая защита не даст этому произойти.

Комментарии
Защита от короткого замыкания, переплюсовки полярноси и перегруза собрана на отдельной плате. Силовой транзистор использован серии IRFZ44, но при желании можно заменить на более мощный IRF3205 или на любой другой силовой ключ, который имеет близкие параметры. Можно использовать ключи из линейки IRFZ24, IRFZ40, IRFZ46, IRFZ48 и другие ключи с током более 20 Ампер. В ходе работы полевой транзистор остается ледяным,. поэтому в теплоотводе не нуждается.

Мощность блока питания довольно приличная, выходной ток доходит до 6-7 Ампер, что вполне достаточно для зарядки автомобильного аккумулятора.

Резисторы шунта выбрал с мощностью 5 ватт, но можно и на 2-3 ватт.

Если все сделано правильно, то блок начинает работать сразу, замыкайте выход, должен загореться светодиодный индикатор защиты, который будет гореть до тех пор, пока выходные провода находятся в режиме КЗ.

Собираем схему индикатора.

Что защищает ваш блок питания?

Убедитесь, что ваша система защищена от сбоев питания, а также от дополнительных сценариев.

Неопытные инженеры-электронщики часто предполагают, что хорошая шина питания просто «случается», в то время как более опытные знают, что прочная, бесшумная шина не дается легко, но необходима для стабильной, стабильной работы -Бесплатная производительность системы. Но блок питания — это нечто большее, чем просто его способность обеспечивать стабильное напряжение постоянного тока, несмотря на изменения нагрузки и сети, переходные процессы в системе, шум и другие аберрации.

Как так? Хороший блок питания не только обеспечивает питание, но и защищает от временных и постоянных сбоев, которые могут возникнуть как внутри, так и снаружи, и защищает от непоправимого повреждения системы, которая является ее нагрузкой.

Прежде чем мы рассмотрим различные типы защиты, стоит кратко рассмотреть четыре класса источников питания постоянного тока, также называемых регуляторами или преобразователями постоянного тока; обратите внимание, что приведенные рейтинги выходной мощности являются приблизительными для регионов и не имеют жестких или официальных границ:

1) для больших нагрузок, порядка 20 А и выше, имеется множество готовых источников питания с открытой рамой или полностью в металлическом корпусе, как для приложений AC-DC, так и DC-DC

2) для умеренных нагрузок от 10 до 20 А имеются модульные блоки питания; их часто заливают эпоксидной смолой для физической защиты

3) до 10 А существует множество доступных ИС, которым требуется несколько внешних пассивных и активных компонентов для работы в качестве комплектных источников питания

4) Наконец, вы можете построить базовый источник питания из отдельных компонентов, таких как диоды и конденсаторы, часто в сочетании с небольшим LDO или импульсным контроллером, необходимым

Итак, какие бывают виды защиты?

a) Защита от перегрузки (перегрузка по току/короткое замыкание) Защита (OP), включая классический предохранитель, защищает источник питания в случае короткого замыкания цепи нагрузки или слишком большого тока. Многие источники питания «самоограничиваются» в том смысле, что они могут подавать только определенный ток, поэтому предохранитель не нужен. Стандартный предохранитель, который «перегорает» («размыкается») и останавливает подачу тока, необходимо будет заменить вручную; это проблема в одних ситуациях, но достоинство в других. Существуют также электронные предохранители, которые автоматически самовосстанавливаются.

b) Ограничение тока и возврат тока являются расширениями защиты от перегрузки. Если ток, от которого нагрузка потребляет питание, превышает расчетный предел, обратная обратная связь по току снижает как выходной ток, так и связанное с ним напряжение до значений ниже нормальных рабочих пределов.В крайнем случае, если нагрузка становится короткозамкнутой, ток ограничивается небольшой долей от максимального значения, в то время как выходное напряжение, очевидно, падает до нуля.

c) Блокировка при пониженном напряжении (UVLO) гарантирует, что преобразователь постоянного тока не будет пытаться работать, когда входное напряжение, которое он видит на своем входе, слишком низкое, Рисунок 1 . Почему это может быть проблемой? Во-первых, выход питания может быть неопределенным, если его постоянное напряжение слишком низкое, что может вызвать проблемы в системе. Во-вторых, это предотвращает «вампирское» высасывание энергии из источника даже при низком напряжении; это может разрядить аккумулятор, который система пытается зарядить.UVLO также помогает правильному функционированию последовательности включения питания (если таковая имеется). В-третьих, сам преобразователь постоянного тока может быть поврежден, если он попытается включиться, когда его собственный вход слишком низок для правильной работы.

Во время различных режимов источника питания, когда он переходит от выключенного к полностью включенному и обратно к выключенному, UVLO гарантирует, что источник не попытается включиться и обеспечить выход, если его входное напряжение ниже минимума, необходимого для правильной работы. . (Источник: Texas Instruments)

d) Защита от перенапряжения (OVP) срабатывает, если внутренний сбой в источнике питания приводит к тому, что его выходное напряжение превышает указанный максимум, что может привести к повреждению нагрузки. OVP отключает питание или ограничивает выход, когда напряжение превышает заданный уровень. Схему OVP часто называют «ломом», по-видимому, потому, что она имеет тот же эффект, что и металлический лом, наложенный на выход источника питания. Правильно спроектированный лом функционирует независимо от самого источника питания.

Один тип лома сбрасывается (после срабатывания) только при отключении питания; в другом типе он сбрасывается после устранения неисправности выходного напряжения. Последнее полезно, когда условие, которое привело к срабатыванию ломика, является временным, а не серьезным сбоем в подаче питания.Хотя большинство расходных материалов в настоящее время поставляются со встроенным ломиком, многие поставщики предлагают небольшую отдельную схему ломика, которую при необходимости можно добавить к существующему источнику питания.

e) Термическая перегрузка произойдет, если подход к охлаждению подачи спроектирован неправильно или не работает (вентилятор останавливается, поток воздуха блокируется). В этом случае источник питания, вероятно, превысит номинальную температуру, что серьезно сократит срок его службы и может даже привести к немедленной неисправности. Решение простое: схема измерения температуры внутри источника питания или рядом с ним, которая переводит источник питания в режим покоя или отключения, если она превышает заданный предел.Некоторые термовыключатели автоматически позволяют возобновить работу, если температура падает, а другие нет.

f) Защита от обратного подключения блокирует протекание тока и обнуляет напряжение, если нагрузка подключена в обратном направлении (выход положительного питания к шине отрицательной нагрузки и наоборот). Это особенно популярно в приложениях, где аккумулятор отсоединен, а затем снова подключен, например, в автомобиле или там, где аккумулятор не запирается.

Итак, какие виды защиты вам нужно добавить в свой запас? Это, конечно, частично определяется приложением, но также зависит от конструкции питания (пункты 1-4 выше). Для источников питания в металлическом корпусе или модульных (типы питания 1 и 2) большинство этих режимов защиты обычно являются стандартными и включены (кроме предохранителя). Для типа 3 ИС питания могут предлагать некоторые или все функции защиты, но они также могут быть отключены (необходимо в некоторых особых случаях, но также рискованно). Обратное соединение является особым случаем и добавляется только там, где это имеет смысл. Его можно реализовать с помощью простого диода, но это добавляет потери на падение напряжения, поэтому необходима идеальная диодная схема.

Относитесь к своему источнику питания с уважением, которого он заслуживает: убедитесь, что он защищен, а также защищает вашу цепь.Ваш дизайн и система будут вам благодарны.

№ по каталогу

Texas Instruments, Отчет о применении SLVA769A, «Общие сведения о блокировке при пониженном напряжении в силовых устройствах»

Как диоды защищают электрические системы?

Как диоды защищают электроэнергетические системы?

Добро пожаловать в среду, мы продолжаем наш предыдущий разговор о диодах. Вы можете проверить наш первый пост о Что такое диод , если вы хотите узнать больше об основах.Сегодня мы поговорим о том, от чего диоды могут защитить систему, от чего нет и какие технологии можно использовать в сочетании с диодами для лучшей защиты электрических систем.

От чего могут защитить диоды?

На приведенной ниже схеме системы показаны 2 источника питания (PS), 3 нагрузки, 2 нагрузки неизвестного количества, несколько миниатюрных автоматических выключателей (MCB) и 2 диода.

Рис. 1 Схема работоспособной системы с двумя источниками питания

Диоды могут защищать систему несколькими способами.Во-первых, диоды могут защитить от переходного перенапряжения на любом источнике питания от распространения на противоположную сторону. Например, если напряжение 24 В постоянного тока на выходе PS2 возрастет до 36 В, на нагрузке 2-1 и на нагрузке 2-N обе поднимутся до 36 В. Однако диод D1 заблокирует распространение перенапряжения на PS1, и нагрузки 1-1 и 1-N останутся незатронутыми (показаны черным цветом).

Рисунок 2. Схема повышенного напряжения на источнике питания #2

Рисунок 3. Схема повышенного напряжения на диоде

Эта защита распространяется на отказ от перенапряжения на нагрузке D.В этом случае, если по какой-то причине на нагрузке D возникнет всплеск высокого напряжения, он не распространится на другие нагрузки или на любой из источников питания. В этом случае и диод 1, и диод 2 будут блокировать распространение напряжения на PS1 и PS2.

Диоды также предотвратят падение напряжения на обоих источниках питания в случае короткого замыкания в соседней системе. Примером этого может быть, если нагрузка 2-1 на PS2 подвергнется короткому замыканию, выходное напряжение от PS2 уменьшится до нуля из-за сильного тока, протекающего к повреждению (обозначено красным).Полное напряжение останется на нагрузке D и всех других нагрузках, подключенных к PS1. Эта защита работает с помощью диода 2, предотвращающего протекание тока от PS1 к повреждению, расположенному на стороне PS2 системы.

Рисунок 4 Схема короткого замыкания источника питания № 2

Хотя эти примеры не являются исчерпывающими, они иллюстрируют, почему диоды являются критически важными компонентами этих электрических систем, особенно тех судов, которые предназначены или в настоящее время работают в режиме замкнутой шины. В сочетании с правильной технологией эти системы могут работать безопасно и с минимальной вероятностью электрического сбоя и без потери положения при возникновении описанных неисправностей.

От чего не могут защитить диоды?

Используя ту же схему системы, мы можем вывести две наиболее вероятные ситуации, в которых диоды не защищают систему. Эти ситуации представляют собой короткое замыкание или перегрузку на стороне нагрузки любого из диодов (обозначены красным).

Рисунок 5 Схема короткого замыкания диод-нагрузка

Причина, по которой нельзя защитить диоды от короткого замыкания или перегрузки на стороне нагрузки, заключается в том, что диоды не ограничивают ток, проходящий через них. В случае достаточно высокого тока диоды выйдут из строя, хотя с современными импульсными источниками питания (SMPS) это маловероятно; SMPS имеют ограничения по току и функции отключения, чтобы предотвратить повреждение оборудования в случае перегрузки и короткого замыкания.

Чтобы устранить ограничения, связанные с диодами, в сочетании с диодами должна быть реализована другая технология, чтобы гарантировать, что неисправности короткого замыкания и перегрузки не распространятся на остальную часть системы.

Какие технологии можно использовать в сочетании с диодами для защиты системы?

Поскольку способность диодов регулировать ток ограничена, необходимо выбрать более активный компонент, чтобы предотвратить распространение неисправности на другие части системы.Для изоляции случаев перегрузки по току следует использовать такие компоненты, как преобразователи постоянного тока в постоянный, несколько импульсных источников питания или устройства защиты электронных цепей.

Компания OneStep успешно опробовала замену традиционного автоматического выключателя электронным устройством защиты цепи. Это устройство просто заменяет MCB1, MCB2, MCBn и т. д. Оно является прямой заменой большинства автоматических выключателей стандартного размера и ограничивает ток, который может потребляться от подключенного оборудования, и предотвращает падение напряжения на стороне питания.Дополнительная информация может быть предоставлена ​​по запросу.

Также рекомендуется выбирать SMPS с защитой выходного диода при рассмотрении проекта системы питания 24 В. Это делается для того, чтобы любая обратная подача или перенапряжение, которые могут возникнуть, не повредили сами блоки питания.

Когда системы электроснабжения и распределения оптимально спроектированы для предотвращения распространения неисправностей, как это подтверждается?

Следите за новостями на следующей неделе, в среду мы обсудим новую технологию OneStep Power, разработанную для проверки этих очень сложных систем, DCShortCUT!

Как защитить конструкцию блока питания | Стив Таранович | Supplyframe

(Изображение от Littelfuse)

Итак, вы только что разработали и протестировали свой блок питания, и он работает очень хорошо. Он отвечает всем требованиям системы и готов к работе. Но ждать! Как насчет защиты от этой отвратительной среды в промышленности? Такие вещи, как короткое замыкание, перегрузка, скачки напряжения из-за молнии, электростатический разряд и другие источники, готовы разрушить вашу новую схему питания.

Сеть переменного тока

Начнем с входа сети переменного тока. Обычно это от 120 до 250 ВА ср. кв. Рис. 1.

Рис. 1 Защита цепи источников питания переменного тока (изображение из ссылки 1)

Предохранитель A

(изображение от Littelfuse)

Нашей первой линией защиты будет выбор правильного предохранителя.Это не так просто, как вы думаете.

Начнем с температуры окружающей среды у предохранителя, где температура обычно выше в большинстве случаев, потому что он может быть закрыт (например, в держателе предохранителя на панели) или расположен близко к другим теплым/горячим компонентам, таким как резисторы, трансформаторы и т. д.

Далее нам нужно выбрать так называемую «отключающую способность», которая представляет собой мощность прерывания или короткого замыкания, при которой предохранитель «сломается» и отключит питание вашего источника питания.

Для предохранителя также существует «номинальная мощность отключения», которая является максимальным допустимым током, который предохранитель может безопасно отключать при номинальном напряжении. В этом случае, если предохранитель получает короткое замыкание, вызывающее мгновенный ток перегрузки, во много раз превышающий его нормальный рабочий ток, безопасная работа гарантирует, что предохранитель останется целым (без взрыва или разрыва корпуса) и разомкнет цепь. В большинстве случаев предохранители, перечисленные в соответствии с UL/CSA/ANCE 248, должны иметь номинал отключения 10 000 ампер при 125 В.

«Номинальный ток» предохранителя — это номинальный ток, на который обычно рассчитан предохранитель. Изготовитель устанавливает это как значение тока, которое может выдержать предохранитель, которое определяется испытаниями изготовителя.

Большинство производителей рекомендуют, чтобы при нормальной работе, при температуре окружающей среды 25 градусов, предохранители не эксплуатировались при токах, превышающих 75% номинального тока, установленного при испытаниях производителя. Итак, как инженер-схемотехник, проектирующий безотказную, долговечную защиту предохранителей в конечном оборудовании, вы не должны нагружать предохранитель не более чем на 75% от номинального номинала, указанного производителем, при этом понимая, что перегрузка и короткое замыкание защита цепи должна быть частью вашего проекта.

Какое номинальное напряжение должен выбрать разработчик для предохранителя блока питания? Номинальное напряжение, указанное на предохранителе, означает, что предохранитель может безопасно отключать номинальный ток короткого замыкания предохранителя, когда напряжение в цепи равно или меньше номинального напряжения предохранителя.

Варистор на основе оксида металла (MOV)

(Изображение от Littelfuse)

Разработчики должны определить типы временных угроз и решить, какие приложения необходимы, при этом соблюдая стандарты продуктового агентства.

MOV предназначен для защиты от перенапряжения, и его выбор должен основываться на ожидаемой серьезности переходного перенапряжения от энергии, напряжения и пикового импульсного тока. Типичными нарушителями здесь являются молнии и тяжелые индуктивные нагрузки. У Littelfuse есть отличное руководство по выбору варисторов для дизайнеров.

NTC Термистор ограничения пусковой мощности

(Изображение предоставлено Littelfuse)

NTC представляет собой термистор ограничения пусковой мощности с отрицательным температурным коэффициентом (NTC).Это устройство подавляет высокие пусковые токи в импульсных источниках питания и других приложениях, где высокие начальные пусковые токи нежелательны. Эти устройства NTC демонстрируют снижение электрического сопротивления при повышении температуры тела.

В источниках питания этот тип термистора обычно устанавливается последовательно с конденсаторами фильтра источника питания. Когда устройство видит свое начальное напряжение, оно ограничивает ток до приемлемого уровня, выбранного схемотехником, до тех пор, пока конденсаторы не будут заряжены. После этого начального периода сопротивление устройства существенно снижается до уровня, при котором падение напряжения на нем будет незначительным.

Сопротивление устройства при максимальном пусковом токе (RImax) — это сопротивление устройства в максимально установившемся режиме.

Максимальный ток в установившемся режиме для этого устройства определяется исходя из максимальной рабочей температуры 65 градусов C. В случае более высокой температуры окружающей среды доступны устройства, разработанные по индивидуальному заказу.

Больше информации о защите цепей в следующих статьях.Удачного и безопасного проектирования!

написано для @supplerame

80003

80026

1 фузазиология от Littelfuse

2 AC сетевой защиты, Littelfuse

FAQ01913

FAQ01913

Trend

6 90 W

Описание 9	Характеристики	Отношения между Выходное напряжение и Выходной ток
60179 Текущий ток / Падение напряжения			Когда происходит падение напряжения, выход тока также постепенно падает, и выход возвращается к нормальному уровню автоматически (автоматическое восстановление) , когда состояние перегрузки по току сбрасывается.	S82K: 3 Вт, 7,5 Вт, 15 Вт S8VS: 15 Вт
инвертированный L падение напряжения		Выход возвращается к нормальному уровню автоматически (автоматическое восстановление) после сброса состояния перегрузки по току.	S82J: 100 Вт (5 В, 12 В, 15 В), 150 Вт, 300 Вт S82K: 90 Вт, 100 Вт S8TS S8T-DCBU-02 S8VS: 240 Вт S8VM , 24 В): 50 Вт, 100 Вт, 150 Вт, 300 Вт, 600 Вт, 1,500 Вт
напряжение / Тятовое падение прерывистый Эксплуатация		, когда происходит падение напряжения, выходной ток также постепенно падает, а нагрузка самого источника питания снижается (автоматическое восстановление) с помощью прерывистого выхода, когда напряжение падает до определенного уровня или ниже.	S82J: 10 Вт, 25 Вт. Нагрузка самого источника питания снижается (автоматическое восстановление) с помощью прерывистого выхода, когда напряжение падает до определенного уровня или ниже.	S8VS: 30 Вт, 60 Вт, 90 Вт, 120 Вт, 180 Вт S8VM (5 В): 50 Вт, 100 Вт, 150 Вт, 300 Вт, 600 Вт увеличение/ падение напряжения Прерывистая работа		Когда происходит падение напряжения, выходной ток увеличивается по мере падения напряжения, поддерживая постоянную мощность, нагрузка самого источника питания снижается (автоматическое восстановление ) с использованием прерывистого вывода, когда напряжение падает до определенного уровня или ниже.	S82J: 50 Вт, 100 Вт (24 В) S82k: 30 Вт, 50 Вт S8VM: 15 Вт, 30 Вт
Перевернутая L Driptage Drive Отключить		При напряжении происходит падение, выходной ток остается практически постоянным. Однако если, , состояние перегрузки по току сохраняется дольше установленного времени, выход будет прерван, и потребуется снова включить питание для восстановления.	S82J: 600 Вт

Защита от перегрузки по току и устройства защиты от перегрузки по току

Перегрузки по току и устройства защиты не являются новыми темами.Вскоре после того, как Вольта сконструировал свой первый электрохимический элемент или Фарадей закрутил свой первый дисковый генератор, кто-то другой любезно снабдил этих изобретателей их первыми нагрузками для короткого замыкания. Патенты на механические устройства отключения восходят к концу 1800-х годов, а концепция предохранителя восходит к первому проводу меньшего размера, который соединял генератор с нагрузкой.

С практической точки зрения мы можем сказать, что прогресс в области электротехники невозможен без соответствующего прогресса в науке о защите.Электроэнергетическая компания никогда не подключит новый генератор, новый трансформатор или новую электрическую нагрузку к цепи, которая не может автоматически размыкаться с помощью защитного устройства. Точно так же инженер-конструктор никогда не должен проектировать новый электронный блок питания, который автоматически не защищает его полупроводниковые силовые компоненты в случае короткого замыкания на выходе. Защита от перегрузки по току должна быть неотъемлемой частью любой новой разработки в области электрооборудования. Все, что меньше, оставляет устройство или схему подверженной повреждению или полному разрушению в течение относительно короткого времени.

Примеров устройств защиты от перегрузки по току множество: предохранители, электромеханические автоматические выключатели и полупроводниковые силовые выключатели. Они используются во всех мыслимых электрических системах, где существует вероятность повреждения из-за перегрузки по току. В качестве простого примера рассмотрим типичную электрическую систему промышленной лаборатории, показанную на рис. 1.1. Приведена однолинейная схема радиального распределения электроэнергии, начиная от распределительной подстанции, проходящей через промышленное предприятие и заканчивая небольшим лабораторным персональным компьютером.Система считается радиальной, поскольку все ответвления, включая ответвления инженерных сетей, исходят из центральных соединительных точек. Для каждого контура имеется только одна линия подачи. Существуют и другие распределительные системы сетевого типа для коммунальных служб, в которых некоторые линии питания соединены параллельно. Но радиальная система самая распространенная и самая простая в защите.

Защита от перегрузки по току представляет собой последовательное соединение каскадных устройств отключения тока. Начиная со стороны нагрузки, на входе блока питания персонального компьютера стоит двухэлементный или инерционный предохранитель.Этот предохранитель размыкает цепь 120 вольт при любой серьезной неисправности в компьютере. Большой пусковой ток, возникающий в течение очень короткого времени при первом включении компьютера, маскируется медленным элементом внутри предохранителя. Быстродействующий элемент в предохранителе обнаруживает и устраняет очень большие токи короткого замыкания.

Защита от избыточной нагрузки на блок штекерных разъемов обеспечивается тепловым автоматическим выключателем внутри блока штекерных разъемов. Тепловой автоматический выключатель зависит от дифференциального расширения разнородных металлов, что приводит к механическому размыканию электрических контактов.

Однофазная ответвленная цепь на 120 вольт в лаборатории, которая питает блок штепсельных вилок, имеет собственный выключатель ответвления в главном распределительном щите лаборатории или на щите управления. Этот прерыватель ветвей представляет собой комбинацию термомагнитного или термомагнитного прерывателя. Он имеет биметаллический элемент, который при нагреве сверхтоком отключает устройство. Он также имеет вспомогательную магнитную обмотку, которая за счет эффекта соленоида ускоряет реакцию при больших токах короткого замыкания.

Все параллельные цепи на данной фазе трехфазной системы лаборатории соединяются внутри коробки главного выключателя и проходят через главный выключатель этой фазы, который также является термомагнитным блоком.Этот главный выключатель предназначен исключительно для резервной защиты. Если по какой-либо причине выключатель ответвления не может отключить сверхтоки на этой конкретной фазе лабораторной проводки, главный выключатель разомкнется через короткое время после того, как должен был разомкнуться выключатель ответвления.

Резервирование — важная функция защиты от перегрузок. В чисто радиальной системе, такой как лабораторная система на рис. 1.1, мы можем легко увидеть каскадное действие, в котором каждое устройство защиты от перегрузки по току резервирует устройства, расположенные после него.Если предохранитель блока питания компьютера не срабатывает должным образом, то после определенной задержки координации сработает термовыключатель блока штепсельной вилки. Если он также выйдет из строя, то прерыватель ветвей должен поддержать их обоих, опять же после определенной задержки координации. Эта координационная задержка необходима резервному устройству, чтобы дать первичному защитному устройству — устройству, которое электрически ближе всего к перегрузке или неисправности — возможность среагировать первым. Координационная задержка является основным средством избирательной защиты резервной системы.

Селективность — это свойство системы защиты, при котором отключается только минимальное количество системных функций для смягчения ситуации перегрузки по току. Система подачи энергии, которая выборочно защищена, будет гораздо более надежной, чем незащищенная.

Например, в лабораторной системе, показанной на рис. 1.1, короткое замыкание в шнуре питания компьютера должно устраняться только термовыключателем в блоке вилки. Все остальные нагрузки ответвленной цепи, а также остальные нагрузки внутри лаборатории должны продолжать обслуживаться.Даже если выключатель в блоке штепсельной вилки не реагирует на неисправность в шнуре питания компьютера, а выключатель ответвления в главном блоке прерывателя принудительно отключается, обесточивается только эта конкретная ответвленная цепь. Нагрузки на другие ответвления внутри лаборатории по-прежнему продолжают обслуживаться. Для того чтобы неисправность шнура питания компьютера вызвала полное отключение электроэнергии в лаборатории, два последовательно соединенных выключателя должны выйти из строя одновременно — вероятность этого чрезвычайно мала.

Способность конкретного устройства защиты от перегрузки по току отключать заданный уровень перегрузки по току зависит от чувствительности устройства. В общем, все устройства защиты от перегрузки по току, независимо от типа или принципа действия, реагируют быстрее, когда уровни перегрузки по току выше.

Координация защиты от перегрузки по току требует, чтобы инженеры по применению имели подробные знания об общем диапазоне срабатывания для конкретных устройств защиты. Эта информация содержится в разделе «время в пути по сравнению скривые тока», обычно называемые кривыми отключения. Кривая время-ток отключения отображает диапазон и время реакции на токи, при которых устройство прерывает ток при заданном уровне напряжения в цепи. Например, времятоковые кривые для устройств защиты в нашем лабораторном примере показаны наложенными друг на друга на рис. 1.2.

Номинальный ток для устройства — это наивысший уровень установившегося тока, при котором устройство не срабатывает при заданной температуре окружающей среды. Установившийся ток отключения называется предельным током отключения. Номинальные параметры двухэлементного предохранителя в блоке питания компьютера, термовыключателя штепсельной вилки, термомагнитного прерывателя ответвленной цепи и термомагнитного прерывателя главной цепи составляют 2, 15, 20 и 100 ампер соответственно. Обратите внимание, что, за исключением кривой предохранителя, каждая времятоковая кривая показана в виде заштрихованной области, представляющей диапазон срабатывания для каждого устройства. Производственные допуски и несоответствия свойств материалов несут ответственность за эти диапазонные наборы откликов.Информация время-ток срабатывания для небольших предохранителей обычно представляется в виде кривой среднего времени плавления с одним значением.

Даже при конечной ширине времятоковых кривых мы можем легко увидеть селективность/координацию между различными устройствами защиты. Для любого данного установившегося уровня сверхтока мы считываем график времени отключения при этом уровне тока, чтобы определить порядок реакции.

Рассмотрим следующие три примера для лабораторной проводки, штепсельной вилки и компьютерной системы.

 

Пример 1: Отказ компонента в блоке питания компьютера:  Предположим, что компонент питания в блоке питания компьютера вышел из строя — скажем, две ветви мостового выпрямителя питания — и что результирующий ток короткого замыкания в блоке питания ограничен скачком напряжения. резистор, 70 ампер.

Из кривой срабатывания предохранителя видно, что он должен сбрасывать этот уровень тока примерно за 20 миллисекунд. Если предохранитель не прерывает ток — или, что еще хуже, если предохранитель был заменен специалистом по ремонту азартных игр на постоянное короткое замыкание, — термовыключатель в штепсельной колодке должен разомкнуть цепь в пределах 0.от 6 до 3,5 секунд. Термомагнитный выключатель ответвления размыкает всю ответвленную цепь в течение 3,5–7,0 секунд, если термовыключатель штепсельной вилки также не срабатывает. Обратите внимание, что для этой конкретной неисправности не предусмотрено резервного питания после выключателя ответвления. Основной лабораторный термомагнитный блок на 100 ампер сработает только в том случае, если другие нагрузки во всей лаборатории превышают 30 ампер во время неисправности источника питания на 70 ампер.

 

Пример 2. Перегрузка блока розеток:  Предположим, что оператор компьютера пролил напиток и, чтобы убрать беспорядок, подключил к блоку питания два фена мощностью 1500 Вт.Затем оператор включает их одновременно, получая общий ток нагрузки на полосу штепсельной вилки примерно 30 ампер.

Из кривой срабатывания термовыключателя видно, что блок штепсельной вилки должен устранять эту перегрузку в течение 5–30 секунд. Обратите внимание на сходство между кривыми срабатывания термоблока штепсельной вилки и термомагнитного блока параллельных цепей в районе 100 ампер и ниже. Это связано с тем, что для этих уровней токов преобладает тепловая часть механизма обнаружения внутри термомагнитного выключателя ответвления.

 

Пример 3. Короткое замыкание в шнуре питания компьютера: Предположим также, что в цепи, блоке штепсельной вилки и системе сетевого шнура имеется достаточное сопротивление, чтобы ограничить результирующий ток короткого замыкания до 300 ампер. Этот уровень тока составляет 2000 % (в 20 раз) от номинального тока термовыключателя штепсельной вилки и выходит за пределы нормального диапазона опубликованных спецификаций времени отключения для термовыключателей (от 100 % до 1000 % номинального тока).Таким образом, точный диапазон времени срабатывания тепловой установки не определен.

При высоких уровнях тока короткого замыкания, в данном случае более 150 ампер, мы можем видеть присущее магнитному обнаружению сверхтоков преимущество в скорости. Об этом свидетельствует тот факт, что кривая срабатывания термомагнитного выключателя ответвления резко изгибается вниз при уровнях тока от 150 до 200 ампер. При этих и более высоких токах магнитный механизм детектирования внутри термомагнитного блока является доминирующим.Кривая срабатывания устройства пересекает кривую срабатывания термовыключателя блока штепсельной вилки (при условии, что она выходит за предел 1000 %), и координация между двумя прерывателями теряется. Диапазон срабатывания термомагнитного прерывателя на 300 А составляет от 8 до 185 миллисекунд. Если и выключатель вилки, и выключатель ответвления не сработают, главный лабораторный выключатель должен устранить неисправность в течение 11–40 секунд.

Входная защита | XP Мощность

ЭМС Надежность

Защита входа

реализована в блоках питания и преобразователях постоянного тока для обеспечения безопасной работы.Входной предохранитель, установленный в источнике питания, не предназначен для замены в полевых условиях, он рассчитан на то, что только катастрофический отказ источника питания приведет к его выходу из строя. Он не будет сброшен при перегрузке, так как источник питания будет иметь другую форму защиты от перегрузки, обычно электронную. Предохранитель часто впаивается в печатную плату, а не является сменным предохранителем патронного типа.

Предохранитель источника питания указан как важная часть процесса утверждения безопасности и используется для обеспечения того, чтобы источник питания не загорелся в случае неисправности.Если предохранитель перегорает, наиболее вероятной причиной является отказ преобразователя, что привело к короткому замыканию на источник питания. В этом случае предохранитель сгорит очень быстро.

Как обсуждалось ранее, предохранитель в блоке питания не предназначен для замены в полевых условиях и должен заменяться только компетентным обслуживающим персоналом после ремонта. При использовании компонентного источника питания перед источником питания и его предохранителем в корпусе будет проложена дополнительная сетевая проводка. Здесь устанавливается дополнительный предохранитель или автоматический выключатель в качестве защитного устройства, чтобы гарантировать, что проводка и связанные с ней компоненты не представляют опасности.

Когда оконечное оборудование проверяется на безопасность, оно также подвергается анализу неисправностей, чтобы гарантировать, что оно не будет представлять опасность возгорания в условиях неисправности. В случае неисправности могут течь многие сотни ампер, что приводит к очень быстрому нагреву проводов, вызывая вредные пары от плавящейся пластиковой изоляции и создавая потенциальную опасность возгорания.

Защита входного напряжения

Вход оборудования может подвергаться ряду условий переходного напряжения.Они различаются между системами переменного и постоянного тока.

Пусковой ток

Система питания переменного тока представляет собой источник питания с низким импедансом, что означает, что она может подавать большой ток. В источнике питания в момент включения накопительный конденсатор разряжается, создавая видимость короткого замыкания. Без каких-либо дополнительных мер предосторожности входной ток будет очень большим в течение короткого периода времени, пока конденсатор не зарядится.

Типовая входная цепь источника питания

Принимаются меры предосторожности для ограничения пускового тока, так как это вызовет помехи в линии питания и может повредить любые переключатели или реле, предохранители или автоматические выключатели. Предохранители и автоматические выключатели должны иметь размер и характеристики, чтобы выдерживать этот пусковой ток без ложных срабатываний. Наиболее часто используемым методом из-за его простоты и низкой стоимости является установка термистора с отрицательным температурным коэффициентом (NTC). Эти устройства имеют высокое сопротивление в холодном состоянии и низкое сопротивление в горячем состоянии. Пусковой ток часто указывается при холодном пуске и при 25 °C из-за тепловой инерции и времени, необходимого термистору для охлаждения после отключения источника питания.В некоторых приложениях, чтобы решить эту проблему и повысить эффективность, термистор замыкается реле после начального пускового тока. Существуют и другие методы, использующие резисторы и симисторы, но они более сложны и менее распространены. Типичное значение пускового тока в блоке питания переменного тока составляет 30–40 А в течение 1–2 мс, но в некоторых продуктах оно может достигать 90–100 А. Необходимо найти компромисс между более низким пусковым током и более высокой эффективностью из-за мощности, рассеиваемой термистором.

Те же принципы применяются к цепям постоянного тока; импеданс источника очень низкий, только на этот раз это батарея, а не сеть. Как и в случае с цепью переменного тока, пик проходит в течение миллисекунды или около того.

Типовая входная цепь преобразователя постоянного тока в постоянный

Аккумуляторы имеют номинал короткого замыкания, измеряемый в тысячах ампер, и когда накопительный конденсатор разряжается, возникает короткое замыкание. Опять же, защитные устройства должны быть рассчитаны на то, чтобы справиться с этим.Уровни пускового тока имеют тенденцию быть выше, как и номинальный ток, из-за компромисса эффективности. Часто пусковой ток указывается как кратное номинальному току.

Защита от короткого замыкания с помощью реле для аккумуляторов » Проект электроники

В этом уроке мы увидим, как сделать защиту от короткого замыкания с помощью реле. Много раз случайно происходит короткое замыкание клемм аккумуляторов и других источников питания.Из-за этого они нагреваются и начинают деградировать. В случае с литий-ионными или литий-полимерными батареями они могут загореться из-за короткого замыкания или даже получить взрыв. Поэтому нам нужна схема защиты, чтобы защитить наши батареи от повреждения из-за короткого замыкания. Многие блоки питания не имеют встроенной защиты от короткого замыкания, поэтому нам также нужна защита от коротких замыканий.

Мы можем сделать очень простую защиту аккумулятора от короткого замыкания с помощью реле. Это очень дешевая и эффективная схема защиты от короткого замыкания.Это будет стоить вам максимум 50 рупий.

Какие компоненты вам нужны?

• Релейный модуль 5 В или 12 В в зависимости от напряжения аккумулятора.
• Один зеленый и один красный светодиод.
• Два резистора по 1 кОм.
• Одно нажатие кнопки обычно открывает контакт.

Защита от короткого замыкания с реле:

Соединения цепи:

Минусовая клемма аккумулятора/источника питания подключена к общей клемме реле.Положительная клемма подключается к одному концу катушки реле, она общая для входа и выхода. Кнопка подключается между минусовой клеммой и второй клеммой катушки, также эта клемма закорочена с нормально разомкнутой клеммой реле. Красный светодиод находится между нормально замкнутой клеммой и отрицательной клеммой. В то время как зеленый светодиод подключается между нормально разомкнутой и положительной клеммой аккумулятора.

Работа защиты от короткого замыкания с помощью реле:

Работа этой схемы основана на принципе «Ток всегда старается течь по пути наименьшего сопротивления».Цепь нормально разомкнута, и красный светодиод горит, когда мы подключаем источник питания к входной клемме этой цепи. Красный светодиод указывает на короткое замыкание, а зеленый светодиод указывает на то, что выходная мощность включена. Когда мы нажимаем кнопку, катушка реле становится активной и переключается с нормально замкнутого на нормально разомкнутый контакт. Вы можете видеть, что даже после отпускания кнопки реле остается в запертом состоянии. Ток, необходимый для поддержания этого реле во включенном состоянии, поступает от нормально разомкнутой клеммы.Вот как схема входит в состояние «включено». Мы можем подключить любую нагрузку к выходной клемме, схема будет работать.

При перегрузке или коротком замыкании или при коротком замыкании выходных клемм батарей через цепь протекает огромный ток. Напряжение на клеммах катушки становится почти нулевым, весь ток пытается течь по пути с наименьшим сопротивлением. Реле немедленно переключается с нормально разомкнутой клеммы на нормально закрытую клемму, защищая наш источник питания или аккумулятор.Вот как работает защита от короткого замыкания с помощью реле. Если у вас есть какие-либо вопросы, прокомментируйте ниже.

 

 

.