電源を短絡電流から保護します。 過負荷および短絡保護回路

設計時に電源を保護するため さまざまなスキーム電源出力に過電流保護ユニットを追加することを推奨します。 電圧保護制御素子としてサイリスタを使用して、簡単なデバイス回路を構築します。

入力電源電圧が通常の制限内にある限り、ツェナー ダイオードとサイリスタは閉じ、電流が負荷に流れます。 電源電圧が 15.2V を超えると、ツェナー ダイオードが開き、続いてサイリスタが開きます。これは、そのカソードと制御電極の間にロックを解除するのに十分な電位差があるためです。 電源の出力に並列に接続されたサイリスタ VS1 は、過負荷時に出力電圧が許容値を超えると数マイクロ秒以内にヒューズを切断します。 サイリスタを開くためのしきい値、つまり保護をトリガーするしきい値は、ツェナー ダイオードの技術データによって異なります。 ヒューズが切れると、発電機を内蔵した圧電サウンドエミッターがオンになり、外部障害を知らせます。また、負荷の短絡の可能性も示します。 商用電源または負荷装置が切断されるまで、アラームが鳴り続けます。

電源保護回路の動作動画

出典：chipdip.ru

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不要なコンピュータ AT または ATX 電源を使用して、出力電圧 4 ～ 25 V、最大 12 A の電流を備えたカーチャージャまたは調整可能な実験室用電源を作成できます。

以下にいくつかのスキーム オプションを見てみましょう。

デバイスを作成する場合、シンプルで信頼性の高い電源を作成するという問題が発生することがあります。 オプションの 1 つは、 パルス源栄養。

今日はたくさんあります 単純な回路スイッチング電源 最小数量希少な要素ではありません。

以下の記事では、簡単なオプションの 1 つについて説明しています。 パルスブロック安価な UC3842 チップ上の電源。

集積回路 (IC) KR142EN12A は、KT-28-2 パッケージの補償タイプの調整可能な電圧安定器で、電圧範囲 1.2 ～ 37 V で最大 1.5 A の電流でデバイスに電力を供給できます。これ 一体型スタビライザー熱的に安定した電流保護と出力短絡保護を備えています。

KR142EN12A IC に基づいて、調整可能な電源を構築できます。その回路 (トランスとダイオード ブリッジなし) を次の図に示します。 図2。 整流された入力電圧はダイオードブリッジからコンデンサ C1 に供給されます。 トランジスタ VT2 とチップ DA1 はラジエーター上に配置する必要があります。

ヒートシンクフランジ DA1 はピン 2 に電気的に接続されているため、DAT とトランジスタ VD2 が同じヒートシンク上に配置されている場合は、相互に絶縁する必要があります。

著者のバージョンでは、DA1 は別個の小型ラジエーターに取り付けられており、ラジエーターとトランジスタ VT2 には電気的に接続されていません。 ヒートシンクを備えたチップによって消費される電力は 10 W を超えてはなりません。 抵抗 R3 と R5 は、スタビライザーの測定要素に含まれる分圧器を形成します。 -5 V の安定した負の電圧がコンデンサ C2 と抵抗 R2 (熱安定点 VD1 の選択に使用) に供給されます。オリジナルのバージョンでは、電圧は KTs407A ダイオード ブリッジと 79L05 スタビライザーから供給され、別個の電源から供給されます。電源トランスの巻線。

保護のためにスタビライザの出力回路を閉じないようにするには、少なくとも 10 μF の容量を持つ電解コンデンサを抵抗 R3 と並列に接続し、シャント抵抗 R5 と KD521A ダイオードを接続するだけで十分です。 部品の位置は重要ではありませんが、良好な温度安定性を得るには、適切なタイプの抵抗器を使用する必要があります。 熱源からできるだけ離れた場所に設置する必要があります。 出力電圧の全体的な安定性は多くの要因で構成されており、通常はウォームアップ後に 0.25% を超えることはありません。

スイッチを入れた後デバイスをウォームアップすると、最小出力電圧 0 V が抵抗 Rao6 で設定されます。 抵抗器 R2 ( 図2) と抵抗 Rno6 ( 図3) は SP5 シリーズのマルチターントリマーである必要があります。

可能性 KR142EN12A マイクロ回路の電流は 1.5 A に制限されています。現在、同様のパラメータを備えたマイクロ回路が販売されていますが、 より高い電流負荷では、たとえば、LM350 - 電流 3 A、LM338 - 電流 5 A。 インポートされたマイクロ回路 LOW DROPシリーズ（SD、DV、LT1083/1084/1085）から。 これらのマイクロ回路は、入力と出力間の降圧電圧 (最大 1 ～ 1.3 V) で動作でき、7.5/5/3 A の負荷電流で 1.25 ～ 30 V の範囲の安定した出力電圧を提供します。それぞれ 。 パラメータの点で最も近い国内類似品はタイプ KR142EN22 です。 最大電流最大出力電流では、少なくとも 1.5​​ V の入出力電圧で安定化モードがメーカーによって保証されています。超小型回路には、許容値の負荷および熱に対する過電流に対する保護機能も組み込まれています。ケースの過熱を防ぎます。 これらのスタビライザは、出力電圧の不安定性を 0.05%/V に抑え、出力電流が 10 mA から最大値に変化するときの出力電圧の不安定性は 0.1%/V 以下に抑えます。 の上 図4は、家庭実験室用の電源回路を示しています。これにより、図に示したトランジスタ VT1 と VT2 を使用せずに済みます。 図2.

DA1 KR142EN12A マイクロ回路の代わりに、KR142EN22A マイクロ回路が使用されました。 これは、電圧降下の調整可能なスタビライザで、負荷で最大 7.5 A の電流を得ることができます。たとえば、マイクロ回路に供給される入力電圧は Uin = 39 V、負荷での出力電圧は Uout = です。 30 V、負荷電流 = 5 A の場合、負荷における超小型回路によって消費される最大電力は 45 W です。 電解コンデンサ C7 は、高周波での出力インピーダンスを低減し、ノイズ電圧を低減し、リップル平滑化を改善するために使用されます。 このコンデンサがタンタルの場合、公称容量は少なくとも 22 μF、アルミニウムの場合は少なくとも 150 μF でなければなりません。 必要に応じて、コンデンサ C7 の静電容量を増やすことができます。 電解コンデンサ C7 が 155 mm を超える距離に配置され、断面積が 1 mm 未満のワイヤで電源に接続されている場合は、少なくとも 10 μF の容量を持つ追加の電解コンデンサが必要です。コンデンサC7と平行に、超小型回路自体に近い基板に取り付けられます。 フィルタコンデンサ C1 の静電容量は、(少なくとも 50 V の電圧で) 出力電流 1 A あたり約 2000 μF の割合で決定できます。 出力電圧の温度ドリフトを低減するには、抵抗器 R8 を巻線または金属箔のいずれかにし、誤差が 1% 以下である必要があります。 抵抗 R7 は R8 と同じタイプです。 KS113A ツェナー ダイオードが入手できない場合は、図に示すユニットを使用できます。 図3.著者は、記載されている保護回路ソリューションが完璧に機能し、実際にテストされているため、非常に満足しています。 で提案されているものなど、任意の電源保護回路ソリューションを使用できます。 著者のバージョンでは、リレー K1 がトリガーされると、接点 K1.1 が閉じて抵抗 R7 が短絡し、電源出力の電圧は 0 V になります。電源のプリント基板と電源の位置要素を図 5 に示します。 外観血圧 - オン 図6.

電源または充電器を保護するために以下に示すアマチュア無線回路は、主電源、パルス電源、および電源など、ほぼすべての電源と連携して動作できます。 充電式電池。 これらの設計の回路実装は比較的単純で、アマチュア無線の初心者でも再現できます。

パワー部分は強力な電界効果トランジスタで作られています。 動作中に過熱しないため、ヒートシンクを使用する必要がありません。 このデバイスは同時に、出力回路の過電圧、過負荷、および短絡に対する優れた保護を提供します。動作電流はシャント抵抗器を選択することで選択できます。この場合、8 アンペア、6 個の並列接続された抵抗の電力が 1 つです。 5ワット0.1オームが使用されています。 シャントは、1 ～ 3 ワットの電力の抵抗から作成することもできます。

トリミング抵抗の抵抗値を調整することで、保護機能をより正確に調整できます。 出力で短絡や過負荷が発生した場合、保護機能がほぼ即座に作動し、電源がオフになります。 LED は、保護が作動したことを示します。 出力を 30 ～ 40 秒間閉じても、現場作業者はほとんど冷たいままです。 そのタイプは重要ではありません。電流が 15 ～ 20 アンペアのほとんどの電源スイッチです。 動作電圧 20～60ボルト。 IRFZ24、IRFZ40、IRFZ44、IRFZ46、IRFZ48、またはそれ以上の強力なシリーズのトランジスタが最適です。

このバージョンのスキームは、自動車運転者にとって保護手段として役立ちます。 充電器のために 鉛蓄電池、接続の極性を突然間違えても、充電器に悪いことは何も起こりません。

保護の素早い応答のおかげで、次の用途に最適です。 パルス回路、短絡が発生した場合、スイッチング電源の電源スイッチが焼損するよりもはるかに早く保護が機能します。 この設計は、電流保護としてパルスインバータにも適しています。

電源と充電器が電界効果トランジスタ (MOSFET) を使用して負荷を切り替えている場合、そのような回路に短絡または過負荷保護を簡単に追加できます。 この例では、MOSFET を流れる電流に比例した電圧降下を生成する内部抵抗 RSD を使用します。

内部抵抗を流れる電圧は、コンパレータを使用するか、0.5 V の電圧レベルでスイッチングするトランジスタを使用して検出できます。つまり、通常は過剰電圧を生成する電流検出抵抗 (シャント) の使用を放棄できます。 コンパレータはマイクロコントローラを使用して監視できます。 短絡または過負荷の場合、プログラムでPWM制御、アラーム、緊急停止を開始できます。 コンパレータ出力をゲートに接続することも可能です 電界効果トランジスタ、短絡が発生した場合は、フィールドスイッチを直ちにオフにする必要があります。

定期的にデザインを行うすべてのアマチュア無線家 電子機器, 家には安定化電源があると思います。 これは本当に便利で便利ですが、一度実際に使ってみると、これなしではいられないでしょう。 実際、たとえば LED をチェックする必要がある場合、その動作電圧を正確に設定する必要があります。LED に供給される電圧を大幅に超えると、LED が単に焼き切れてしまう可能性があるためです。 また、 デジタル回路、マルチメーターの出力電圧を5ボルト、または必要な他の電圧に設定して先に進みます。

多くの初心者アマチュア無線家は、まず、出力電流の調整や短絡保護を行わずに、単純な安定化電源を組み立てます。 私も同様で、約 5 年前、出力電圧を 0.6 ～ 11 ボルトの範囲で調整できるだけのシンプルな電源を組み立てました。 その図を次の図に示します。

しかし、数か月前、この電源をアップグレードし、その回路に小さな短絡保護回路を追加することにしました。 私はこの図をラジオ雑誌の 1 号で見つけました。 詳しく調べてみると、この図は多くの点で上の図と似ていることがわかりました。 模式図、以前に組み立てた電源。 電力が供給されている回路に短絡がある場合、短絡 LED が消灯してそれを知らせ、出力電流は 30 ミリアンペアになります。 この計画に参加し、それを私自身の計画で補うことが決定し、私もそうしました。 Radio 誌の元の図 (追加部分を含む) を以下の図に示します。

次の図は、この回路の組み立てが必要な部分を示しています。

一部の部品、特に抵抗 R1 と R2 の値は、上方に再計算する必要があります。 この回路の出力線をどこに接続するかについてまだ質問がある場合は、次の図を提供します。

また、組み立てた回路では、最初の回路であろうとラジオ誌の回路であろうと、出力のプラスとマイナスの間に 1 kΩ の抵抗を配置する必要があることも付け加えておきます。 Radio マガジンの図では、これは抵抗 R6 です。 残っているのは、基板をエッチングして電源ケースにすべてを組み立てることだけです。 プログラム内のミラーボード スプリントレイアウト必要なし。 描画 プリント基板短絡保護:

約 1 か月前、この電源と組み合わせて使用​​できる出力電流レギュレータのアタッチメントの図を見つけました。 こちらのサイトから拝借させていただきました。 次に、このセットトップ ボックスを別のケースに組み立て、バッテリーの充電や、出力電流の監視が重要な同様の操作に必要に応じて接続することにしました。 これはセットトップボックスの図で、その中のトランジスタKT3107がKT361に置き換えられています。

しかし、後になって、便宜上、これらすべてを 1 つの建物に統合するというアイデアが思いつきました。 電源ケースを開けて見てみると、スペースが足りず、可変抵抗器が入りません。 電流レギュレータ回路には、かなり大きな寸法を持つ強力な可変抵抗器が使用されています。 以下にその様子を示します。

そこで、両方のケースをネジで接続し、基板間の接続をワイヤーで行うことにしました。 また、トグル スイッチを 2 つの位置に設定します。電流を調整できる出力と無調整の出力です。 最初のケースでは、電源のメインボードからの出力が電流レギュレータの入力に接続され、電流レギュレータの出力が電源ケースのクランプに接続され、2 番目のケースではクランプに接続されました。電源のメインボードからの出力に直接接続されました。 これらはすべて、2 つの位置にある 6 ピンのトグル スイッチで切り替えられました。 以下は、電流レギュレータのプリント基板の図です。

プリント基板の図において、R3.1、R3.3は可変抵抗器の左から1番目と3番目の端子を示します。 繰り返したい人のために、切り替え用のトグル スイッチを接続する図を次に示します。

アーカイブには電源、保護回路、電流制御回路のプリント基板が取り付けられています。 AKVが用意した素材。

この図は次のことを表します 最も単純なブロックトランジスタに電源を供給し、短絡保護（ショート）を備えています。 その図を図に示します。

主なパラメータ:

• 出力電圧 - 0..12V;
• 最大出力電流は400mAです。

このスキームは次のように機能します。 220V ネットワークの入力電圧は変圧器によって 16 ～ 17V に変換され、ダイオード VD1 ～ VD4 によって整流されます。 整流された電圧リップルのフィルタリングはコンデンサ C1 によって実行されます。 次に、整流された電圧はツェナーダイオード VD6 に供給され、その端子の電圧は 12V に安定化されます。 残りの電圧は抵抗 R2 によって消去されます。 次に電圧を調整します 可変抵抗器 R3 を 0 ～ 12V の範囲で必要なレベルに調整します。 これに、トランジスタ VT2 および VT3 の電流増幅器が続き、電流が 400 mA のレベルまで増幅されます。 電流アンプの負荷は抵抗 R5 です。 コンデンサ C2 は、出力電圧リップルをさらにフィルタリングします。

これが保護の仕組みです。 出力に短絡がない場合、VT1 の端子の電圧はゼロに近くなり、トランジスタは閉じます。 R1-VD5 回路は、ベースに 0.4 ～ 0.7 V (開放端での電圧降下) のレベルのバイアスを提供します。 pn接合ダイオード）。 このバイアスは、特定のコレクタ - エミッタ間電圧レベルでトランジスタを開くのに十分です。 出力で短絡が発生するとすぐに、コレクタ - エミッタ間の電圧はゼロではなくなり、ユニットの出力の電圧と等しくなります。 トランジスタ VT1 が開き、そのコレクタ接合の抵抗がゼロに近くなり、したがってツェナー ダイオードの抵抗もゼロに近づきます。 したがって、ゼロ入力電圧が電流アンプに供給され、トランジスタ VT2、VT3 にはほとんど電流が流れず、故障することはありません。 短絡が解消されると、保護は直ちにオフになります。

詳細

変圧器は、コア断面積が 4 cm 2 以上のものであればどれでも構いません。 一次巻線には 2200 ターンの PEV-0.18 ワイヤが含まれ、二次巻線には 150 ～ 170 ターンの PEV-0.45 ワイヤが含まれます。 TVK110L2 シリーズなどの古い真空管テレビの既製のフレーム スキャン トランスも機能します。 ダイオード VD1 ～ VD4 には、D302 ～ D305、D229Zh ～ D229L、または少なくとも 1 A の電流と少なくとも 55 V の逆電圧を備えたものを使用できます。トランジスタ VT1、VT2 には、たとえば、低周波数低電力のものを使用できます。 、MP39-MP42。 KT361、KT203、KT209、KT503、KT3107 などの、より最新のシリコン トランジスタを使用することもできます。 VT3 - ゲルマニウム P213-P215 またはより現代的なシリコンの強力な低周波 KT814、KT816、KT818 など。 VT1 を交換すると、短絡保護が機能しないことが判明する場合があります。 次に、別のダイオード (必要に応じて 2 つ) を VD5 と直列に接続する必要があります。 VT1 がシリコン製の場合は、KD209(A-B) などのシリコン ダイオードを使用することをお勧めします。

結論として、ここで示したものではなく、 p-n-p方式トランジスタは同様のパラメータで使用できます npnトランジスタ(VT1 ～ VT3 のいずれかの代わりではなく、すべての代わりに)。 次に、ダイオード、ツェナー ダイオード、コンデンサ、ダイオード ブリッジの極性を変更する必要があります。 したがって、出力では電圧の極性が異なります。

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