Низковольтный электронный предохранитель • Питание

Низковольтный электронный предохранитель

Низковольтный электронный предохранитель служит для защиты различных источников питания от перегрузки, например, аккумуляторных батарей, сетевых блоков питания, а также для защиты нагрузки от серьёзных повреждений при её работе в нештатном режиме, можно изготовить несложный электронный предохранитель, который отключит источник питания от нагрузки при превышении потребляемого тока сверх определённого значения.

Принципиальная схема такого низковольтный электронный предохранитель показана на рис.

Низковольтный электронный предохранитель

Изготовленный по представленной схеме низковольтный электронный предохранитель рассчитан на работу при входном напряжении питания 8…42 В постоянного тока, может эксплуатироваться при токе подключенной нагрузки до 10 А. При включении питания устройства, в случае, если со стороны подключенной нагрузки перегрузка или короткое замыкание отсутствует, все маломощные биполярные транзисторы VT1 -VT4 закрыты, в то время, как мощный полевой р-канальный транзистор VT5 будет открыт, на нагрузку поступает напряжение питания, практически равное входному напряжению. В этом режиме работы светит зелёный кристалл светодиода HL1.

В случае если потребляемый нагрузкой ток превысит заданное значение, кратковременно замкнутся контакты К1.1 герконового реле К1. Это приведёт к тому, что транзисторы VT1, VT2, включенные как аналог управляемого тринистора, лавинообразно откроются. Вместе с ними откроются биполярные транзисторы VT3, VT4. Открытый транзистор VT3 зашунтирует выводы затвор-исток VT5, полевой транзистор закроется, нагрузка обесточится. Светодиод HL1 сменит свет свечения с зелёного на красный. В таком состоянии устройство будет находиться, пока не будут кратковременно замкнуты контакты кнопки SA1. Если будет попытка выполнить «сброс» защитного состоянии до момента устранения причины перегрузки, то транзисторы электронного предохранителя, благодаря наличию резистора R2, начнут работать в генераторном режиме со средним током потребления примерно равным току срабатывания защиты.

Конденсатор С2 создаёт небольшую задержку для срабатывания тринисторного узла защиты на транзисторах VT1, VT2, это необходимо для защиты от помех и для того, чтобы защита не срабатывала в момент включения питания из-за зарядки конденсаторов фильтра питания подключенной нагрузки. Стабилитрон VD1 защищает затвор полевого транзистора от пробоя высоким напряжением. Конденсаторы С1, С3 блокировочные по цепям питания, предотвращают самовозбуждение устройства на высоких частотах. Резисторы R8, R10 ограничивают ток через кристаллы светодиода.

Все детали низковольтный электронный предохранитель можно смонтировать на печатной плате размером 70×50 мм, рис.

монтажная плата электронного предохранителя

Резисторы для этой конструкции можно использовать любого типа общего применения соответствующей мощности, например, МЯТ, РПМ, С1-4, С1-14, С2-23. Оксидные конденсаторы типов К50-35, К50-68 или аналоги. Конденсатор С2 керамический К10-17, К10-50, КМ-5, КМ-6. Стабилитрон BZV55C-15 можно заменить на 1N4744A, BZV55C-16, TZMC-15, MZPY15RL, КС215Ж, 2С215Ж или другим маломощным с рабочим напряжением 13… 16 В при токе 1 мА.

Двухкристальный светодиод L-239EGW с общим катодом и с красным и зелёным кристаллами можно заменить на (в порядке убывания яркости свечения) L-119SURKMKWT, L-119SRSGWT/CC, L-119EGW. Также подойдёт двухкристальный светодиод из серий L-59BL, L-799. При отсутствии двухкристального светодиода с общим катодом, можно установить два обычных светодиода, например, из серий АЛ307, КИПД35. Транзистор 2SC945 можно заменить на транзисторы серий ВС547, ВС550, BF422, 2SC1815, КТ6111, КТ6117. Вместо транзисторов 2SA1266 можно установить любые из ВС556, MPSA-93, 2SA709, 2SA954, КТ6116, КТ6112. Перечисленные в вариантах возможных замен биполярные транзисторы могут иметь отличия в цоколёвке выводов и типах корпусов.

Мощный полевой р-канальный транзистор IRF4905 рассчитан на максимальное напряжение исток-сток 55 В, максимальный постоянный ток стока -74 А, максимальная рассеиваемая мощность до 200 Вт, максимальное напряжение затвор исток +/- 20 В, имеет сопротивление открытого канала не более 0,02 Ом при напряжении затвор-исток-10 В. В этой конструкции его можно заменить на IRF4905S. Если потребуется работа устройства при входном напряжении питания от 4 В, то на место VT5 нужно установить любой из транзисторов 2SJ339, 2SJ340, 2SJ348, 2SJ413, 2SJ591LS. Не для каждого случая может потребоваться такой мощный транзистор со сверхмалым сопротивлением открытого канала. При максимальном токе нагрузки до 2 А подойдут, например, IRF5305, IRF5305S.

Если возможна нештатная эксплуатация низковольтный электронный предохранитель при напряжении питания ниже 8 В или ниже 4 В в случае применения транзисторов с малым напряжением открывания, то полевой транзистор желательно установить на теплоотвод. Перед монтажом полевого транзистора его выводы закорачивают проволочной перемычкой, которую удаляют после сборки устройства перед первым включением.

Реле К1 самодельное герконовое. Для его изготовления применяется геркон МКА—27101, на колбе которого намотано 28 витков обмоточного провода ПЭВ-2 диаметром 0,56 мм. С таким реле контакты геркона будут замыкаться при токе около 1,3 А. Вместо такого геркона подойдут любые с нормально разомкнутым контактом, диаметром колбы 3…4 мм и длиной 20…50 мм, например КЭМ-6, КЭМ-2, чем больше витков будет содержать катушка самодельного реле, тем при меньшем токе будет срабатывать защита. Кнопка SA1 любая малогабаритная маломощная со свободно разомкнутыми контактами без фиксации положения.

Сопротивления резисторов R2, R8, R10 указаны для диапазона питающих напряжений 8…18 В. При более высоком фиксированном напряжении питания эти резисторы следует установить пропорционально большего сопротивления. В любом случае, например, когда входное напряжение может изменяться в широких пределах, сопротивления резисторов R8, R10 следует выбирать так, чтобы ток через кристаллы светодиода не превышал 10 мА. Сопротивление R2 должно быть таким, чтобы при замкнутых контактах при отсутствии перегрузки можно было бы возобновить питание подключенной к выходу электронного предохранителя нагрузки.

При отсутствии перегрузки, когда светит зелёный кристалл светодиода, и при входном напряжении питания менее напряжения открывания стабилитрона VD1, устройство потребляет только тот ток, который протекает через R10 и светодиод. Если цепь R10 разорвать, то в этих условиях электронный предохранитель не будет потреблять тока при работе в штатном режиме. При срабатывании защиты потребляемый ток определяется входным напряжением питания и сопротивлениями установленных резисторов R3, R6 – R8.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий