Site Loader

Содержание

Защита от переполюсовки и КЗ зарядного устройства, блока питания своими руками

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

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

Вариант 1

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Вариант 2

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

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

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

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

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

Вариант 3

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

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

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

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

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

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

Итог

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

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

Автор:  Эдуард Орлов –  

Прикрепленные файлы: СКАЧАТЬ.


 

Защита регулируемого блока питания — Знай свой компьютер

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

Автор: Blaze, [email protected]
Опубликовано 09.02.2016
Создано при помощи КотоРед.

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

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

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

Требования к узлу защиты:

-плата защиты должна занимать мало места

-работоспособной при больших токах нагрузки

-высокая скорость срабатывания

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

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

Недостатки данной схемы:

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

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

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

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

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

Схема с защитой от переполюсовки :

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

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

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

Т.е. можно сделать БП с точкой срабатывания OVP по +12В на 15.6В, или +5В на 7В и он всё ещё будет совместим со стандартом ATX12V.

Такой блок питания будет длительное время выдавать , допустим, 15В вместо 12В без срабатывания защиты, что может привести к выходу из строя компонентов ПК.

С другой стороны, стандарт ATX12V чётко оговаривает, что выходные напряжения не должны отклоняться более чем на 5% от номинального значения, но при этом OVP может быть конфигурирована производителем БП на срабатывание при отклонении в 30% по линиям +12В и +3.3В и в 40% – по линии +5В.

Производители выбирают значения точек срабатывания используя ту или иную микросхему мониторинга или ШИМ-контроллера, потому что значения этих точек жёстко заданы спецификациями той или иной конкретной микросхемы.

Как пример возьмём популярную микросхему мониторинга PS223, которая используется в некоторых блоках питания, которые до сих присутствуют на рынке. Эта микросхема имеет следующие точки срабатывания для режимов OVP и UVP:

Сменить шрифт на обычный короткая ссылка на новость:
следующая новость | предыдущая новость

Когда мы включаем блок питания, напряжения на выходе не сразу достигают нужного значения, а примерно через 0.02 секунды, и чтобы исключить подачу пониженного напряжения на компоненты ПК, существует специальный сигнал «power good», также иногда называемый «PWR_OK» или просто «PG», который подаётся, когда напряжения на выходах +12В, +5В и +3.3В достигают диапазона корректных значений. Для подачи этого сигнала выделена специальная линия на ATX разъёме питания, подключаемого к материнской плате (№8, серый провод).

Ещё одним потребителем этого сигнала является схема защиты от подачи пониженного напряжения (UVP) внутри БП , о которой ещё пойдёт речь – если она будет активна с момента включения на БП, то она просто не даст компьютеру включиться, сразу отключая БП, поскольку напряжения будут заведомо ниже номинальных. Поэтому эта схема включается только с подачей сигнала Power Good.

Этот сигнал подаётся схемой мониторинга или ШИМ-контроллером (широтно-импульсная модуляция, применяемая во всех современных импульсных БП, из-за чего они и получили своё название, английская аббревиатура – PWM, знакомая по современным кулерам – для управления их частотой вращения подаваемый на них ток модулируется подобным образом.)

Диаграмма подачи сигнала Power Good согласно спецификации ATX12V.
VAC – входящее переменное напряжение, PS_ON# – сигнал «power on», который подаётся при нажатии кнопки включения на системном блоке.»O/P» – сокращение для «operating point», т.е. рабочее значение. И PWR_OK – это и есть сигнал Power Good. T1 меньше чем 500 мс, T2 находится между 0.1 мс и 20 мс, T3 находится между 100 мс and 500 мс, T4 меньше или равно 10 мс, T5 больше или равно 16 мс и T6 больше или равно 1 мс.

Защита в обоих случаях реализована при помощи одной и той же схемы, мониторящей выходные напряжения +12В, +5В и 3.3В и отключающей БП в случае если одно из них окажется выше (OVP – Over Voltage Protection) или ниже (UVP – Under Voltage Protection) определённого значения, которое также называют «точкой срабатывания». Это основные типы защиты, которые в настоящее время присутствуют фактически во всех блоках питания, более того, стандарт ATX12V требует наличия OVP.

Некоторую проблему составляет то, что и OVP, и UVP обычно сконфигурированы так, что точки срабатывания находятся слишком далеко от номинального значения напряжения и в случае с OVP это является прямым соответствием стандарту ATX12V:

Выход Минимум Обычно Максимум
+12 V 13.4 V 15.0 V 15.6 V
+5 V 5.74 V 6.3 V 7.0 V
+3.3 V 3.76 V 4.2 V 4.3 V
Выход Минимум Обычно Максимум
+12 V 13.1 V 13.8 V 14.5 V
+5 V 5.7 V 6.1 V 6.5 V
+3.3 V 3.7 V 3.9 V 4.1 V
Выход Минимум Обычно Максимум
+12 V 8.5 V 9.0 V 9.5 V
+5 V 3.3 V 3.5 V 3.7 V
+3.3 V 2.0 V 2.2 V 2.4 V

Другие микросхемы предоставляют другой набор точек срабатывания.

И ещё раз напоминаем вам, насколько далеко от нормальных значений напряжения обычно сконфигурированы OVP и UVP. Для того, чтобы они сработали, блок питания должен оказаться в весьма сложной ситуации. На практике, дешёвые БП, не имеющие кроме OVP/UVP других типов защиты, выходят из строя раньше, чем срабатывает OVP/UVP.

В случае с этой технологией (англоязычная аббревиатура OCP – Over Current Protection) есть один вопрос, который следовало бы рассмотреть более подробно. По международному стандарту IEC 60950-1 в компьютерном оборудовании ни по одному проводнику не должно передаваться более 240 Вольт-ампер, что в случае с постоянным током даёт 240 Ватт. Спецификация ATX12V включает в себя требование о защите от превышения по току во всех цепях. В случае с наиболее нагруженной цепью 12Вольт мы получаем максимально допустимый ток в 20Ампер. Естественно, такое ограничение не позволяет изготовить БП мощностью более 300Ватт, и для того, чтобы его обойти, выходную цепь +12В стали разбивать на две или более линий, каждая из которых имела собственную схему защиты от перегрузки по току. Соответственно, все выводы БП, имеющие +12В контакты, разбиваются на несколько групп по количеству линий, в некоторых случая на них даже наносится цветовая маркировка, чтобы адекватно распределять нагрузку по линиям.

Однако во многих дешёвых БП с заявленными двумя линиями +12В на практике используется только одна схема защиты по току, а все +12В провода внутри подключаются к одному выходу. Для того, чтобы реализовать адекватную работу такой схемы, защита от нагрузки по току срабатывает не при 20А , а при, например, 40А, и ограничение максимального тока по одному проводу достигается тем, что в реальной системе нагрузка в +12В всегда распределена по нескольким потребителям и ещё большему количеству проводов.

Более того, иногда разобраться, используется ли в данном конкретном БП отдельная защита по току для каждой линии +12В можно, только разобрав его и посмотрев на количество и подключение шунтов, используемых для измерения силы тока (в некоторых случаях количество шунтов может превышать количество линий, поскольку для измерения силы тока на одной линии могут использоваться несколько шунтов).

Различные типы шунтов для измерения силы тока.

Ещё одним интересным моментом является то, что в отличие от защиты от повышенного/пониженного напряжения допустимый уровень тока регулируется производителем БП, путём подпаивания резисторов того или иного номинала к выходам управляющей микросхемы. А на дешёвых БП, несмотря на требования стандарта ATX12V, эта защита может быть установлена только на линии +3.3В и +5В, либо отсутствовать вовсе.

Как следует из её названия (OTP – Over Temperature Protection), защита от перегрева выключает блок питания, если температура внутри его корпуса достигает определённого значения. Ей оснащены далеко не все блоки питания.

В блоках питания можно увидеть термистор, прикреплённый к радиатору (хотя в некоторых БП он может быть припаян прямо к печатной плате). Этот термистор соединён с цепью управления скоростью вращения вентилятора, он не используется для защиты от перегрева. В БП, оборудованных защитой от перегрева, обычно используется два термистора – один для управления вентилятором, другой, собственно для защиты от перегрева.

В качестве англоязычного названия встречаются аббревиатуры OPP – Over Power Protection или OLP – Over Load Protection )Это опциональный вид защиты, реализуемый при помощи PWM-контроллера или микросхемы мониторинга, а на БП с активным PFC – контроллером PFC. В любом случае, мониторингу подвергается количество тока, который БП потребляет из электрической сети. Если его величина превосходит определённое значение, БП отключается.

Защита от короткого замыкания (SCP – Short Circuit Protection) – вероятно, самая старая из подобных технологий, потому что её очень легко реализовать при помощи пары транзисторов, не задействуя микросхему мониторинга. Эта защита обязательно присутствует в любом БП и отключает его в случае короткого замыкания в любой из выходных цепей, во избежание возможного пожара.

Это не совсем «защита» (NLO – No Load Operation), а просто конструктивная особенность, позволяющая БП включаться и работать без нагрузки на его выходах.

Здравствуйте, друзья! Лабораторный блок питания является прибором первой необходимости для начинающего радиолюбителя и по этому я хочу представить вашему вниманию свою новую самоделку. Очень простой и надежный лабораторный блок питания с регулятором напряжения от 1,5 до 30 вольт, максимальной силой тока 5А и защитой от короткого замыкания с звуковой сигнализацией. Источником питания для приведенной ниже схемы может служить любой трансформатор или импульсный блок питания, например от ноутбука с выходным напряжением от 16 до 40 вольт и максимальной силой тока до 5А.

Схема лабораторного блока питания 1,5-30В 5А с защитой от КЗ

Как работает блок питания?

Напряжение от источника питания проходя через диодный мост Br1 выпрямляется и поступает на регулятор напряжения состоящий из транзистора Т1, резистора R1 и переменного резистора Р1. На выходе из регулятора получается 12 вольт. Этим напряжением постоянно питается вентилятор, реле К1 и вольт амперметр V/A1.

В режиме ожидания от диодного моста Br1 через постоянно замкнутые контакты реле К1 подается напряжение на звуковой сигнализатор короткого замыкания в результате чего в бипере SP1 раздается постоянный звуковой сигнал, что свидетельствует о исправной системе защиты от короткого замыкания.

При кратковременном нажатии кнопки START S1 подается напряжение через резистор R2 на базу транзистора Т2 в результате, чего транзистор Т2 открывается и подает питание на обмотку реле К1, контакты реле К1 переключаются и происходит самоблокировка реле К1. В момент срабатывания реле К1 отключается звуковой сигнализатор короткого замыкания, а в место него подключается регулятор напряжения на микросхеме LM338T. Далее напряжение через шунтирующий диод D2 поступает на выход блока питания. Регуляция напряжения на выходе из блока питания выполняется переменным резистором Р2. Контроль напряжения и силы тока осуществляется вольт амперметром V/A1. В случае короткого замыкания происходит падение напряжения на базе транзистора Т2, транзистор закрывается в следствии чего, контакты реле переключаются. Нагрузка отключается, а на звуковой сигнализатор короткого замыкания подается питание и раздается звуковой сигнал. После устранения короткого замыкания следует кратковременно нажать кнопку START S1 и блок питания снова перейдет в рабочий режим. И так может продолжаться до бесконечности.

Список радиодеталей для сборки лабораторного блока питания:

  • Источник питания любой подходящий трансформатор или импульсный блок питания от 16 до 40 вольт
  • Транзисторы Т1, Т2 TIP41C, КТ819Г и их аналоги
  • Микросхема LM338T на 5А или LM350T на 3А, LM317T на 1,5А все зависит от мощности источника питания
  • Микросхема NE555
  • Диодный мост Br1 любой не менее 6А можно заменить диодами.
  • Диоды любые D1 0,5А, D2 от 1,5А до 10А зависит от нагрузки возможно параллельное соединение диодов
  • Конденсаторы С1, С2, С4 100нф, С3 470мкф 35в, С5 1000мкф 50в
  • Резисторы R1, R4 1k, R2 5,1k, R3 270, R5 10k, R6 330, R7 150, R8 200
  • Переменные резисторы Р1 10К, Р2 5К
  • Реле SRD12VDC-SL-C 12В 10А
  • Кнопка START S1 без фиксации на замыкание
  • Вентилятор М1 от компьютера
  • Бипер SP1 от компьютера или маленький динамик
  • Вольт амперметр китайский универсальный с Alliexpress

Внимание: При сборке лабораторного блока питания не изменяйте номиналы конденсаторов С1, С4, С5 иначе не будет срабатывать система защиты от короткого замыкания.

Цоколевка применяемых транзисторов

Возможно вам это пригодиться…

Все детали следует разместить на печатной плате изготовленной по лазерно-утюжной технологии.

Печатная плата лабораторного блока питания 1,5-30В 5А с защитой от КЗ

Как настроить блок питания?
Схема лабораторного блока очень простая, но все равно требуется небольшая настройка. Поставьте переменный резистор Р1 в среднее положение. Включите блок питания в сеть, подключите мультиметр параллельно вентилятору, резистором Р1 установите напряжение 12 вольт. Резистором R3 регулируется напряжение питания звукового сигнализатора короткого замыкания, смотрите по схеме напряжение на входе сигнализатора должно быть 12 вольт.

Тональность сигнализатора изменяется резистором R4 и конденсатором С2. Громкость регулируется подбором резистора R6. Порог срабатывания системы защиты от короткого замыкания подбирается резистором R2. Напряжение на выходе из блока питания изменяется переменным резистором Р2 его ручка выведена на лицевую панель блока питания.

В процессе работы транзистор Т1, микросхема LM338T и диодный мост будут сильно нагреваться, поэтому их следует установить на радиатор, перед установкой обязательно изолировать от радиатора. Как это сделать читайте здесь: Как изолировать транзисторы от радиатора?

Для контроля напряжения и силы тока лучше всего установить вот такой универсальный вольт амперметр.

Кстати, его надо откалибровать. С обратной стороны прибора находится два маленьких переменных резистора один отвечает за вольтаж, второй за ампераж. Делаем так, подключаем параллельно к выходу блока питания мультиметр, включаем в режим вольтметра и сравниваем показания приборов, если показания не соответствуют крутим переменный резистор в разные стороны, чтобы добиться наиболее точных показаний прибора. Чтобы откалибровать амперметр переключите мультиметр в режим амперметра. К блоку питания подключите лампочку последовательно с мультиметром и сверьте показания приборов.

Все компоненты лабораторного блока питания легко помещаются в корпусе от компьютерного блока питания.

Так выглядит готовое устройство. Для чего я установил два выключателя и кнопку на крыше блока питания? Красный выключатель сеть, он отключает трансформатор от сети 220В. Синяя кнопка START предназначена для перевода блока питания в рабочий режим.

Черный выключатель линия, чтобы отключать потребители от блока питания без откручивания проводов от разъемов. Справа два разъема типа «Banana» для подключения потребителей. На передней панели находится переменный резистор Р2 для регулировки выходного напряжения. И очень важная деталь это универсальный вольт амперметр.

В своем лабораторном блоке питания я установил трансформатор на 1,5 ампера. Его мощности вполне хватает, чтобы зарядить небольшой 12 вольтовый аккумулятор от бесперебойника емкостью 7А, его я установил на аккумуляторный шуруповерт. Если вы хотите собрать мощное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками, тогда надо увеличить мощность лабораторного блока питания до 10 ампер.

Как увеличить мощность лабораторного блока питания до 10 ампер?

Чтобы увеличить мощность лабораторного блока питания достаточно параллельно микросхеме LM388T подключить мощный 12 амперный транзистор MJE13009. И соответственно заменить источник питания на более мощный трансформатор или импульсный блок питания. Схема будет выглядеть так.

Схема лабораторного блока питания 1,5-30В 10А с защитой от КЗ

Печатная плата будет выглядеть так.

Печатная плата лабораторного блока питания 1,5-30В 10А с защитой от КЗ

А для любителей чего либо измерять, я решил снять пару осциллограмм в разных режимах работы блока питания.

На этой осциллограмме напряжение на выходе из блока питания снижено до 12 вольт.

Осциллограмма трансформаторного лабораторного блока питания. Напряжение на выходе 12 вольт.

А здесь максимальное напряжение на выходе из блока питания 25 вольт.

Осциллограмма трансформаторного лабораторного блока питания. Напряжение на выходе 25 вольт.

P. S. Все схемы и печатные платы в этой статье я разработал самостоятельно. И прежде чем написать я убедился в 100% работоспособности лабораторного блока питания во всех режимах. Если у вас, что то не получилось, проверьте все ли вы сделали правильно…

Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!

Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как работает лабораторный блок питания.

Схема защиты от повышенного и пониженного питания, перегрева, кз.

Собранного устройство или приведённая схема — это полноценная схема защиты от повышенного или пониженного питания, короткого замыкания, перегрева и так далее…

Вся схема собрана на одном компараторе LM339, в ней четыре независимых канала.

Я на всякий случай напомню, что это универсальная система защиты, которую можно внедрить например в преобразователь 12-220, защита такого плана не даст преобразователю разрядить аккумулятор, также отключит инвертор, если питающее напряжение выше нормы, а также обеспечить термозащиту и защиту от коротких замыканий, если вдруг вы случайно замкнете выход инвертора.

Устройство на самом деле может быть любым, с успехом такую защиту можно внедрить например в зарядное устройство.

На плате у нас 4 индикаторных светодиода, которые показывают, что сработала одна из защит. Можно их подписать, в таком случае вы точно будете знать конкретно какая защита сработала, имеем также 4 подстроечных многооборотных резистора. С их помощью можно выставить пороги срабатывания защиты.

Как это работает?

На первых двух компараторах собрана защита от повышенного и пониженного питающего напряжения.

Вся суть схемы заключается в том, что на один из входов компаратора подано опорное напряжение со стабилитрона, на другой вход, через делитель подана часть напряжения, которое нужно контролировать, если оно выше или ниже опорного, компаратор моментально изменит состояние своего выхода, вследствие чего откроется маломощный транзистор, как следствие загорится светодиодный индикатор.

В коллекторную цепь транзистора можно подключить всё что угодно, например обмотку реле, либо мощный транзистор для управления более мощными нагрузками.

В случаи защиты от пониженного питания происходит точно то же самое, только на сей раз опорное напряжение подано на инверсный вход компаратора.

Система термозащиты также мало чем отличается от вышеуказанных, тут всё так же,

только один из резисторов делителя заменён на терморезистор или термистор.

Термистор на 10 килоом, то есть при нагреве он снижает своё начальное сопротивление,

это приводит к тому, что на не инверсном входе компаратора напряжение будет увеличиваться, то есть нарушится баланс между входами, как следствие произойдет изменения состояния выхода компаратора и срабатывание транзистора.

Следующая схема является защитой от коротких замыканий,

тут классический пример с применением датчика тока в лице низкоомного шунта,

притом обратите внимание на то, как подключен шунт, один его конец — масса питания, другой конец тоже масса только входная, именно сюда подключается например минус аккумулятора, а другой конец идёт к минусу инвертора например.

Если инвертор, ну или любое другое устройство, потребляет ток выше заданного предела, а его задают подстроечным резистором, то защита сработает.

Как мы знаем на участке цепи, в данном случае этим участком у нас является низкоомный шунт, при протекании тока будет образовываться определенное падение напряжения, которое зависит от тока в цепи и сопротивление шунта, чем больше ток и сопротивление, тем больше падение напряжения на шунте.

шунт

В данном случае также происходит сравнивание напряжений, на сей раз, опорное напряжение сравнивается с падением, которое образуется на шунте, ну а дальше вы знаете.)

Наладка…

Для полной наладки схемы вам понадобиться лабораторный источник питания, образцовой термометр с термопарой желательно, ну и датчик тока, в моем случае это шунт на 10 ампер и при протекании по нему тока в 10 ампер падение на шунте будет 75 милливольт, как правило большинство шунтов имеют именно такое падение, разница может быть только в расчетном токе.

Подключаем устройство к лабораторному блоку питания, первым подстроечным резистором необходимо выставить защиту от пониженного питания.

Для этого на лабораторном блоке питания выставим например девять с половиной вольт, медленно вращаем подстроечный резистор, до тех пор, пока светодиод не засветиться, тоже самое делаем в случае защиты от повышенного напряжения.

Например нам нужно чтобы защита сработала при 16 вольтах, на лабораторном блоке питания выставим эти 16 вольт, далее вращением подстроечного резистора добиваемся срабатывания светодиода.

В случае термозащиты нам понадобится любой источник тепла с возможностью регулировки температуры — это может быть утюг или что-то другое.

Стыкуем термопару образцового термометра и термистора от нашей защиты с нагреваемой поверхностью, греем поверхность до необходимой температуры при которой должна сработать защита, температуру отслеживаем термометром, далее вращением 3-его подстроечного резистора добиваемся активации светодиода.

В качестве источника тепла я использовал обычную сетевую лампу,

обмотал её алюминиевой фольгой и с помощью термоскотча прикрепил к фольге термистор от нашей схемы защиты и термопару от образцового прибора, последние должны находиться на максимально близком расстоянии друг от друга для минимизации разброса температуры.

Температуру регулировал латром, который попросту меняет напряжение на лампе, чем ярче светит лампа, тем больше тепла она излучает.

Защита от коротких замыканий.., тут важно заметить, что указанные в схеме резисторы и шунт подлежат подбору, всё зависит от ваших потребностей и выбранного шунта.

Если ток защиты нужен большой и шунт низкоомный, то увеличивается сопротивление резистора R21, для более точной подстройки его также можно заменить переменным резистором высокого сопротивления.

Для точной настройки этой защиты, желательно наличие реостата, либо электронной нагрузки, если ничего из этого под рукой нет, можно обойтись и мощными лампами или нихромовой спиралью.

Далее подключаем всё показанным образом.

Увеличиваем нагрузку до тех пор, пока в цепи не будет протекать ток при котором должна сработать защита, ток контролируется дополнительным амперметром или же изменением падения напряжения на шунте, а дальше по закону Ома можно понять какой ток протекает в цепи. Последний вариант в данном случае наиболее удобный, если добились необходимого тока просто вращайте 4-ый подстроечный резистор, до включения светодиода.

После настройки всех защит можно заклеить винты подстроечных резисторов, либо выпаять их, измерить полученное сопротивление и заменить двумя постоянными резисторами, но это если схему вы собираетесь внедрить в конкретное устройство и всё тщательно настроено.

Показанная система очень экономична, если светодиоды не светятся потребление от источника 12 вольт всего 10-15 миллиампер максимум.

Эту простую платку удобно использовать в преобразователях напряжения, зарядных устройствах и так далее, скорость срабатывания защит — мгновенна.

Архив к статье скачать.

Автор; АКА КАСЬЯН

Блоки питания своими руками с защитой от кз. Простая защита от короткого замыкания для блока питания схема своими руками

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

Основные параметры:

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

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

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

Детали

Трансформатор может быть любой с площадью сечения сердечника 4 см 2 и более. Первичная обмотка содержит 2200 витков провода ПЭВ-0,18, вторичная — 150-170 витков провода ПЭВ-0,45. Подойдёт и готовый трансформатор кадровой развёртки от старых ламповых телевизоров серии ТВК110Л2 или подобный. Диоды VD1-VD4 могут быть Д302-Д305, Д229Ж-Д229Л или любые на ток не менее 1 А и обратное напряжение не менее 55 В. Транзисторы VT1, VT2 могут быть любые низкочастотные маломощные, например, МП39-МП42. Можно использовать и кремниевые более современные транзисторы, например, КТ361, КТ203, КТ209, КТ503, КТ3107 и другие. В качестве VT3 — германиевые П213-П215 или более современные кремниевые мощные низкочастотные КТ814, КТ816, КТ818 и другие. При замене VT1 может оказаться, что защита от КЗ не работает. Тогда следует последовательно с VD5 включить ещё один диод (или два, если потребуется). Если VT1 будет кремниевый, то и диоды лучше применять кремниевые, например, КД209(А-В).

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

Список радиоэлементов
Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот
VT1, VT2 Биполярный транзистор

МП42Б

2 МП39-МП42, КТ361, КТ203, КТ209, КТ503, КТ3107 В блокнот
VT3 Биполярный транзистор

П213Б

1 П213-П215, КТ814, КТ816, КТ818 В блокнот
VD1-VD4 Диод

Д242Б

4 Д302-Д305, Д229Ж-Д229Л В блокнот
VD5 Диод

КД226Б

1 В блокнот
VD6 Стабилитрон

Д814Д

1 В блокнот
C1 2000 мкФ, 25 В 1 В блокнот
C2 Электролитический конденсатор 500 мкФ. 25 В 1 В блокнот
R1 Резистор

10 кОм

1 В блокнот
R2 Резистор

360 Ом

1 В блокнот
R3 Переменный резистор 4.7 кОм 1 В блокнот
R4, R5 Резистор

Когда мы включаем , напряжения на выходе не сразу достигают нужного значения, а примерно через 0.02 секунды, и чтобы исключить подачу пониженного напряжения на компоненты ПК, существует специальный сигнал «power good», также иногда называемый «PWR_OK» или просто «PG», который подаётся, когда напряжения на выходах +12В, +5В и +3.3В достигают диапазона корректных значений. Для подачи этого сигнала выделена специальная линия на ATX разъёме питания, подключаемого к (№8, серый провод).

Ещё одним потребителем этого сигнала является схема защиты от подачи пониженного напряжения (UVP) внутри БП, о которой ещё пойдёт речь – если она будет активна с момента включения на БП, то она просто не даст компьютеру включиться, сразу отключая БП, поскольку напряжения будут заведомо ниже номинальных. Поэтому эта схема включается только с подачей сигнала Power Good.

Этот сигнал подаётся схемой мониторинга или ШИМ-контроллером (широтно-импульсная модуляция, применяемая во всех современных импульсных БП, из-за чего они и получили своё название, английская аббревиатура – PWM, знакомая по современным кулерам – для управления их частотой вращения подаваемый на них ток модулируется подобным образом.)

Диаграмма подачи сигнала Power Good согласно спецификации ATX12V.
VAC — входящее переменное напряжение, PS_ON# — сигнал «power on», который подаётся при нажатии кнопки включения на системном блоке.»O/P» — сокращение для «operating point», т.е. рабочее значение. И PWR_OK — это и есть сигнал Power Good. T1 меньше чем 500 мс, T2 находится между 0.1 мс и 20 мс, T3 находится между 100 мс and 500 мс, T4 меньше или равно 10 мс, T5 больше или равно 16 мс и T6 больше или равно 1 мс.

Защита в обоих случаях реализована при помощи одной и той же схемы, мониторящей выходные напряжения +12В, +5В и 3.3В и отключающей БП в случае если одно из них окажется выше (OVP — Over Voltage Protection) или ниже (UVP — Under Voltage Protection) определённого значения, которое также называют «точкой срабатывания». Это основные типы защиты, которые в настоящее время присутствуют фактически во всех , более того, стандарт ATX12V требует наличия OVP.

Некоторую проблему составляет то, что и OVP, и UVP обычно сконфигурированы так, что точки срабатывания находятся слишком далеко от номинального значения напряжения и в случае с OVP это является прямым соответствием стандарту ATX12V:

Выход Минимум Обычно Максимум
+12 V 13.4 V 15.0 V 15.6 V
+5 V 5.74 V 6.3 V 7.0 V
+3.3 V 3.76 V 4.2 V 4.3 V

Т.е. можно сделать БП с точкой срабатывания OVP по +12В на 15.6В, или +5В на 7В и он всё ещё будет совместим со стандартом ATX12V.

Такой будет длительное время выдавать, допустим, 15В вместо 12В без срабатывания защиты, что может привести к выходу из строя компонентов ПК.

С другой стороны, стандарт ATX12V чётко оговаривает, что выходные напряжения не должны отклоняться более чем на 5% от номинального значения, но при этом OVP может быть конфигурирована производителем БП на срабатывание при отклонении в 30% по линиям +12В и +3.3В и в 40% — по линии +5В.

Производители выбирают значения точек срабатывания используя ту или иную микросхему мониторинга или ШИМ-контроллера, потому что значения этих точек жёстко заданы спецификациями той или иной конкретной микросхемы.

Как пример возьмём популярную микросхему мониторинга PS223 , которая используется в некоторых , которые до сих присутствуют на рынке. Эта микросхема имеет следующие точки срабатывания для режимов OVP и UVP:

Выход Минимум Обычно Максимум
+12 V 13.1 V 13.8 V 14.5 V
+5 V 5.7 V 6.1 V 6.5 V
+3.3 V 3.7 V 3.9 V 4.1 V

Выход Минимум Обычно Максимум
+12 V 8.5 V 9.0 V 9.5 V
+5 V 3.3 V 3.5 V 3.7 V
+3.3 V 2.0 V 2.2 V 2.4 V

Другие микросхемы предоставляют другой набор точек срабатывания.

И ещё раз напоминаем вам, насколько далеко от нормальных значений напряжения обычно сконфигурированы OVP и UVP. Для того, чтобы они сработали, блок питания должен оказаться в весьма сложной ситуации. На практике, дешёвые БП, не имеющие кроме OVP/UVP других типов защиты, выходят из строя раньше, чем срабатывает OVP/UVP.

В случае с этой технологией (англоязычная аббревиатура OCP — Over Current Protection) есть один вопрос, который следовало бы рассмотреть более подробно. По международному стандарту IEC 60950-1 в компьютерном оборудовании ни по одному проводнику не должно передаваться более 240 Вольт-ампер, что в случае с постоянным током даёт 240 Ватт. Спецификация ATX12V включает в себя требование о защите от превышения по току во всех цепях. В случае с наиболее нагруженной цепью 12Вольт мы получаем максимально допустимый ток в 20Ампер. Естественно, такое ограничение не позволяет изготовить БП мощностью более 300Ватт, и для того, чтобы его обойти, выходную цепь +12В стали разбивать на две или более линий, каждая из которых имела собственную схему защиты от перегрузки по току. Соответственно, все выводы БП, имеющие +12В контакты, разбиваются на несколько групп по количеству линий, в некоторых случая на них даже наносится цветовая маркировка, чтобы адекватно распределять нагрузку по линиям.

Однако во многих дешёвых БП с заявленными двумя линиями +12В на практике используется только одна схема защиты по току, а все +12В провода внутри подключаются к одному выходу. Для того, чтобы реализовать адекватную работу такой схемы, защита от нагрузки по току срабатывает не при 20А, а при, например, 40А, и ограничение максимального тока по одному проводу достигается тем, что в реальной системе нагрузка в +12В всегда распределена по нескольким потребителям и ещё большему количеству проводов.

Более того, иногда разобраться, используется ли в данном конкретном БП отдельная защита по току для каждой линии +12В можно, только разобрав его и посмотрев на количество и подключение шунтов, используемых для измерения силы тока (в некоторых случаях количество шунтов может превышать количество линий, поскольку для измерения силы тока на одной линии могут использоваться несколько шунтов).


Различные типы шунтов для измерения силы тока.

Ещё одним интересным моментом является то, что в отличие от защиты от повышенного/пониженного напряжения допустимый уровень тока регулируется производителем БП, путём подпаивания резисторов того или иного номинала к выходам управляющей микросхемы. А на дешёвых БП, несмотря на требования стандарта ATX12V, эта защита может быть установлена только на линии +3.3В и +5В, либо отсутствовать вовсе.

Как следует из её названия (OTP — Over Temperature Protection), защита от перегрева выключает блок питания, если температура внутри его корпуса достигает определённого значения. Ей оснащены далеко не все блоки питания.

В блоках питания можно увидеть термистор, прикреплённый к радиатору (хотя в некоторых БП он может быть припаян прямо к печатной плате). Этот термистор соединён с цепью управления скоростью вращения вентилятора, он не используется для защиты от перегрева. В БП, оборудованных защитой от перегрева, обычно используется два термистора – один для управления вентилятором, другой, собственно для защиты от перегрева.

Защита от короткого замыкания (SCP — Short Circuit Protection) – вероятно, самая старая из подобных технологий, потому что её очень легко реализовать при помощи пары транзисторов, не задействуя микросхему мониторинга. Эта защита обязательно присутствует в любом БП и отключает его в случае короткого замыкания в любой из выходных цепей, во избежание возможного пожара.

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

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

Вариант 1

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Итог

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

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

Прикрепленные файлы:

Как сделать простой Повер Банк своими руками: схема самодельного power bank

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.

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

Защиты от короткого замыкания для любого бп. Защита от короткого замыкания схема

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

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

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

Требования к узлу защиты:

Минмиум деталей

Плата защиты должна занимать мало места

Работоспособной при больших токах нагрузки

Отсутствие реле

Высокая скорость срабатывания

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

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

Недостатки данной схемы:

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

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

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

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

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

Схема с защитой от переполюсовки:


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

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

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

Приятных вам экспирементов!

ID: 2237

Как вам эта статья?

В качестве устройства электронной защиты источников питания можно использовать предлагаемый электронный предохранитель, включаемый между источниками и нагрузкой. Схема работает следующим образом. Когда ток нагрузки не превышает заранее установленного тока срабатывания, транзистор VT2 открыт, и падение напряжения на нем минимально. При увеличении тока нагрузки свыше заданного, увеличивается падение напряжения на транзисторе VT2, в связи с чем увеличивается напряжение, поступающее через R4 на базу VT1. Транзистор VT1 начинает открываться.

Процесс происходит лавинообразно благодаря наличию положительной обратной связи через резистор R4. В результате VT2 закрывается, и через нагрузку ток не протекает. Одновременно загорается сигнал о перегрузке. Приведенные на схеме номиналы резисторов соответствуют напряжению 9 В и току срабатывания 1 А. При необходимости изменить параметры предохранителя необходимо пересчитать величины сопротивлений R3 и R4.

Для питания собираемых конструкций радиолюбители нередко используют простейшие блоки, состоящие из понижающего трансформатора и выпрямителя с конденсатором фильтра. 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 питания в качестве элемента защиты плавкий предохранитель не всегда удобно, да и, кроме того, быстродействие у него невысокое. Один из вариантов решения проблемы защиты от КЗ — включение 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.



Рис.1

Схема подключения транзистора к блоку питания приведена на рис.1, а вольт-амперные характеристики транзистора для различных сопротивлений резистора R1 — на рис.2. 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 короткого замыкания на уровне 0,45…0,5 А независимо от падения напряжения на нем. 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 в данном примере не более чем вдвое, что в большинстве случаев вполне допустимо и не отразится на «здоровье» деталей блока питания.

О. СИДОРОВИЧ, г. Львов, Украина

Отличительная особенность предлагаемого устройства — малое падение напряжения в номинальном режиме. Кроме того, после устранения аварийной ситуации оно автоматически восстанавливает свою работоспособность.

Устройство предназначено для защиты от замыкания в нагрузке и перегрузки по току. Его включают между источником питания и нагрузкой. Преимущество предлагаемого устройства по сравнению с описанным, например, в — малое падение напряжения в номинальном режиме, а также автоматический возврат в рабочее состояние после устранения причины аварии. Последнее особенно важно при кратковременных перегрузках.

Основные технические параметры

Напряжение питания, В……….12

Номинальный ток, А…………..1

Ток срабатывания защиты, А……1,2

Падение напряжения при номинальном токе, не более, В………………….0,6

Устройство содержит транзисторный коммутатор, узлы защиты и запуска. Основной элемент — коммутатор, выполненный на транзисторе VT5 (рис. 1).


Л. МОРОХИН, с. Макарова Московской обл.

Предлагаемое устройство целесообразно использовать совместно с регулируемым стабилизатором напряжения, не имеющим специальных узлов защиты.

Устройство предназначено для защиты регулирующего элемента стабилизатора напряжения от токовой и температурной перегрузок. Защита срабатывает при:

Превышении током нагрузки допустимого (установленного) значения;

Замыкании на выходе стабилизатора;

Превышении допустимой рассеиваемой мощности регулирующим элементом (нагрева его корпуса выше 50…70″С).

Датчик температуры — терморезистор RK1 (рис. 1), смонтированный непосредственно на регулирующем элементе стабилизатора. При увеличении напряжения на нем открывает транзистор, который, в свою очередь, включает тринистор VS1.


Кнопки SB1 и SB2 позволяют отключать и подключать нагрузку к источнику питания, что необходимо в процессе налаживания питаемого устройства. Если защита срабатывает в результате перегрева регулирующего элемента, нагрузка не будет подключена до тех пор, пока не уменьшится его температура, о чем судят по выключению светодиода HL1.

И. АЛЕКСАНДРОВ, г. Курск

При налаживании различной радиоэлектронной аппаратуры желательно пользоваться блоком питания с встроенной и регулируемой электронной защитой по току нагрузки. Если имеющийся в вашем распоряжении блок не имеет такой защиты, ее можно выполнить в виде приставки, включаемой между выходными гнездами блока и нагрузкой. Таким образом, приставка-предохранитель в случае превышения заданного максимального тока нагрузки мгновенно отключит ее от блока питания.

Электронный предохранитель (см. рисунок) содержит мощный транзистор VT2, который включен в минусовый провод питания, два стабилизатора тока на полевых транзисторах — один регулируемый (на VT1), в другой — нерегулируемый (на VT3), и чувствительный элемент — тринистор VS1. Управляющее напряжение на тринистор поступает с датчика тока, в роли которого выступает резистор R1 весьма малого сопротивления (0,1 Ома), и с резистора R2. Данный тип тринистора включается при напряжении на управляющем электроде (относительно катода) 0,5…0,6 В.

Ток нагрузки создает падение напряжения на резисторе R1, которое для тринистора является открывающим. Кроме того, ток, протекающий через транзистор VT1 (его можно изменять переменным резистором R3), создает падение напряжения на резисторе R2, которое также будет открывающим для тринистора. Когда сумма этих напряжений достигнет определенного значения, тринистор откроется, напряжение на нем уменьшится до 0,7…0,8 В. Зажжется светодиод HL1 и просигнализирует об аварии. В то же время напряжение на светодиоде HL2 уменьшится настолько, что он погаснет. Транзистор VT2 закроется, и нагрузка окажется отключенной от блока питания.

Для защиты электродвигателей от перегрузок до последнего времени обычно применяют предохранители в сочетании с магнитными пускателями. Предохранители надежно защищают устройство от перегрузки по току, но нередко являются первопричиной другого вида повреждений — обрыва фазы.
Защиту от чрезмерно большого тока обеспечивают и тепловые реле магнитных пускателей, которые включают в цепь питания электродвигателя. Однако такое защитное устройство требует подстройки при изменении внешней температуры и подбора нагревательных элементов в соответствии с мощностью защищаемого электродвигателя.

Описываемое ниже автоматическое устройство позволяет защитить электродвигатель как от перегрузки по току, так и от обрыва фазы. Оно регистрирует ток в каждом фазном проводнике и сравнивает наибольшее из измеренных значений с установленным порогом срабатывания.


Схема защиты от переполюсовки. Схема предназначена для защиты от переполюсовки различных электронных устройств. Напряжение срабатывания реле должно быть меньше или равно рабочему напряжению устройства.


Добрый день. В этой заметке я хочу предложить вашему вниманию блок питания дополнительного усилителя мощности для портативной радиостанции «Веда-ЧМ» . Выходное напряжение блока питания 24В, номинальный ток нагрузки – 3,5А, порог тока срабатывания защиты от короткого замыкания – 5,5А, ток короткого замыкания – 0,06А.

Общий вид комплекта показан на фото 1.

Схема блока питания представлена на рисунке 1.

Силовой трансформатор блока – перемотанный сетевой трансформатор от старого телевизора ТС-90-1, в качестве первичной обмотки — используются все витки сетевой обмотки трансформатора. Новая вторичная обмотка содержит 2×65 витков провода ПЭТВ-2 диаметром 1,25мм. При отсутствии провода данного диаметра, можно на каждой из катушек намотать по 130 витков проводом диаметром 0,9мм. При этом катушки потом соединяют синфазно параллельно при сохранении схемы мостового выпрямителя. Если эти катушки соединить последовательно, то от двух диодов можно избавиться (Рис.2).

Схема стабилизатора собрана навесным монтажом (1 на фото 2). Конденсаторы С3 и С4 у меня находятся в корпусе усилителя мощности. Цифрой два обозначен дополнительный регулируемый стабилизатор напряжения для питания «Веда-ЧМ», собранного на микросхеме КРЕН12А. Меняя напряжение питания самой радиостанции, можно менять в некоторых пределах выходную мощность излучения усилителя. Схему этого стабилизатора можно найти в рубрике «Блоки питания» — «Стабилизатор напряжения на КР142ЕН12А». Индикатор перегрузки работает следующим образом. Напряжение на конденсаторах фильтра выпрямителя С1и С2 примерно равно 37 вольт, учитывая, что выходное напряжение – 24В, напряжение между точками 1 и 2 будет находиться в районе13 вольт, которого не хватит для пробоя стабилитронов VD5, VD6, так как их суммарное напряжение стабилизации равно 15В. При «коротыше» напряжение между этими точками возрастет, через стабилитроны потечет ток и светодиод HL1 загорится, а светодиод HL2 – погаснет. Обратите внимание на то, что на «земле» находятся коллектора мощных транзисторов, что, ну просто очень удобно, размещая транзисторы непосредственно на корпусе изделия. Блок питания и усилитель мощности висят на стене чердака под антенной, что значительно уменьшает потери мощности в кабеле. До свидания. К.В.Ю.

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

Основные параметры:

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

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

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

Детали

Трансформатор может быть любой с площадью сечения сердечника 4 см 2 и более. Первичная обмотка содержит 2200 витков провода ПЭВ-0,18, вторичная — 150-170 витков провода ПЭВ-0,45. Подойдёт и готовый трансформатор кадровой развёртки от старых ламповых телевизоров серии ТВК110Л2 или подобный. Диоды VD1-VD4 могут быть Д302-Д305, Д229Ж-Д229Л или любые на ток не менее 1 А и обратное напряжение не менее 55 В. Транзисторы VT1, VT2 могут быть любые низкочастотные маломощные, например, МП39-МП42. Можно использовать и кремниевые более современные транзисторы, например, КТ361, КТ203, КТ209, КТ503, КТ3107 и другие. В качестве VT3 — германиевые П213-П215 или более современные кремниевые мощные низкочастотные КТ814, КТ816, КТ818 и другие. При замене VT1 может оказаться, что защита от КЗ не работает. Тогда следует последовательно с VD5 включить ещё один диод (или два, если потребуется). Если VT1 будет кремниевый, то и диоды лучше применять кремниевые, например, КД209(А-В).

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

Список радиоэлементов
Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот
VT1, VT2 Биполярный транзистор

МП42Б

2 МП39-МП42, КТ361, КТ203, КТ209, КТ503, КТ3107 Поиск в Fivel В блокнот
VT3 Биполярный транзистор

П213Б

1 П213-П215, КТ814, КТ816, КТ818 Поиск в Fivel В блокнот
VD1-VD4 Диод

Д242Б

4 Д302-Д305, Д229Ж-Д229Л Поиск в Fivel В блокнот
VD5 Диод

КД226Б

1 Поиск в Fivel В блокнот
VD6 Стабилитрон

Д814Д

1

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

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

Вариант 1

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


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

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



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


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


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


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


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


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




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

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


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


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

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



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

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

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

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

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


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

Итог

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


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


Прикрепленные файлы:

Линейный блок питания с защитой от КЗ | Хитрый электрик

Продолжаем тему изготовления различных блоков питания. Сегодня речь пойдет о линейном блоке питания, который очень долго валялся недоделанный под рабочим столом. Основу устройства составляет лабораторный блок питания с защитой от КЗ и стабилизацией тока по схеме из видео Дана Слуцкера. Если кому интересно – наберите в ютубе. Вот сама схема блока питания:

Схема блока

Схема блока

Как видно схема очень простая и надежная. Ломаться практически нечему. В своем блоке я не стал делать регулировку для кулера,которая представляет собой нижнюю половину схемы, а просто запитал его через стабилизатор на 12 вольт L7812.

Корпус взял от какого-то лабораторного прибора, удалил из него всё лишнее с помощью ножовки, болгарки, кусачек.

Корпус для блока

Корпус для блока

Пилим, пилим…

Пилим, пилим…

Печатку сделал методом ЛУТ, трансформатор взял советский, залитый зеленой краской с выходом на 24 вольта. Процесс сборки показан в фото ниже.

Прикрепил ножки и трансформатор

Прикрепил ножки и трансформатор

Данный блок питания имеет защиту от кз на выходе, проверял лично, защита работает быстро, транзистор не успевает сгореть.

Размещаем элементы

Размещаем элементы

Пробую все вместить

Пробую все вместить

Вообще линейный блок питания работает как то мягко, приятно им пользоваться, несмотря на приличный вес и габариты. Таким блоком вполне можно заряжать небольшие аккумуляторы, запитывать потребителей с током до 3 ампер, применять при опытах и наладке.

Пришлось поднять верх, закрыл решеткой от воздушного фильтра

Пришлось поднять верх, закрыл решеткой от воздушного фильтра

Готовый вариант

Готовый вариант

Мне он понравился своей простотой и надежностью. Схему легко можно дорабатывать под свои нужды, ввести плавную регулировку тока, усилить для тока до 10 ампер, например, вот так:

С плавной регулировкой тока, зу, наващиватель.

С плавной регулировкой тока, зу, наващиватель.

Очень хотелось бы увидеть схемы, по каким вы собирали линейные блоки и реальные отзвывы о работе. Спасибо за внимание! Оставайтесь на канале!

Защита от КЗ для блока питания

РадиоКот >Схемы >Питание >Блоки питания >

Теги статьи: Добавить тег

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

Blaze, [email protected]
Опубликовано 09.02.2016.
Создано при помощи КотоРед.

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

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

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

Требования к узлу защиты:

-минмиум деталей

-плата защиты должна занимать мало места

-работоспособной при больших токах нагрузки

-отсутствие реле

-высокая скорость срабатывания

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

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

Недостатки данной схемы:

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

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

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

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

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

Схема с защитой от переполюсовки :

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

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

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

Приятных вам экспирементов!

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

Все вопросы в Форум.

Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

Здравствуйте, друзья! Лабораторный блок питания является прибором первой необходимости для начинающего радиолюбителя и по этому я хочу представить вашему вниманию свою новую самоделку. Очень простой и надежный лабораторный блок питания с регулятором напряжения от 1,5 до 30 вольт, максимальной силой тока 5А и защитой от короткого замыкания с звуковой сигнализацией. Источником питания для приведенной ниже схемы может служить любой трансформатор или импульсный блок питания, например от ноутбука с выходным напряжением от 16 до 40 вольт и максимальной силой тока до 5А.

Схема лабораторного блока питания 1,5-30В 5А с защитой от КЗ

Как работает блок питания?

Напряжение от источника питания проходя через диодный мост Br1 выпрямляется и поступает на регулятор напряжения состоящий из транзистора Т1, резистора R1 и переменного резистора Р1. На выходе из регулятора получается 12 вольт. Этим напряжением постоянно питается вентилятор, реле К1 и вольт амперметр V/A1.

В режиме ожидания от диодного моста Br1 через постоянно замкнутые контакты реле К1 подается напряжение на звуковой сигнализатор короткого замыкания в результате чего в бипере SP1 раздается постоянный звуковой сигнал, что свидетельствует о исправной системе защиты от короткого замыкания.

При кратковременном нажатии кнопки START S1 подается напряжение через резистор R2 на базу транзистора Т2 в результате, чего транзистор Т2 открывается и подает питание на обмотку реле К1, контакты реле К1 переключаются и происходит самоблокировка реле К1. В момент срабатывания реле К1 отключается звуковой сигнализатор короткого замыкания, а в место него подключается регулятор напряжения на микросхеме LM338T. Далее напряжение через шунтирующий диод D2 поступает на выход блока питания. Регуляция напряжения на выходе из блока питания выполняется переменным резистором Р2. Контроль напряжения и силы тока осуществляется вольт амперметром V/A1. В случае короткого замыкания происходит падение напряжения на базе транзистора Т2, транзистор закрывается в следствии чего, контакты реле переключаются. Нагрузка отключается, а на звуковой сигнализатор короткого замыкания подается питание и раздается звуковой сигнал. После устранения короткого замыкания следует кратковременно нажать кнопку START S1 и блок питания снова перейдет в рабочий режим. И так может продолжаться до бесконечности.

Список радиодеталей для сборки лабораторного блока питания:

  • Источник питания любой подходящий трансформатор или импульсный блок питания от 16 до 40 вольт
  • Транзисторы Т1, Т2 TIP41C, КТ819Г и их аналоги
  • Микросхема LM338T на 5А или LM350T на 3А, LM317T на 1,5А все зависит от мощности источника питания
  • Микросхема NE555
  • Диодный мост Br1 любой не менее 6А можно заменить диодами.
  • Диоды любые D1 0,5А, D2 от 1,5А до 10А зависит от нагрузки возможно параллельное соединение диодов
  • Конденсаторы С1, С2, С4 100нф, С3 470мкф 35в, С5 1000мкф 50в
  • Резисторы R1, R4 1k, R2 5,1k, R3 270, R5 10k, R6 330, R7 150, R8 200
  • Переменные резисторы Р1 10К, Р2 5К
  • Реле SRD12VDC-SL-C 12В 10А
  • Кнопка START S1 без фиксации на замыкание
  • Вентилятор М1 от компьютера
  • Бипер SP1 от компьютера или маленький динамик
  • Вольт амперметр китайский универсальный с Alliexpress

Внимание: При сборке лабораторного блока питания не изменяйте номиналы конденсаторов С1, С4, С5 иначе не будет срабатывать система защиты от короткого замыкания!!!

Цоколевка применяемых транзисторов

Возможно вам это пригодиться…

Все детали следует разместить на печатной плате изготовленной по лазерно-утюжной технологии.

Печатная плата лабораторного блока питания 1,5-30В 5А с защитой от КЗ

Как настроить блок питания?
Схема лабораторного блока очень простая, но все равно требуется небольшая настройка. Поставьте переменный резистор Р1 в среднее положение. Включите блок питания в сеть, подключите мультиметр параллельно вентилятору, резистором Р1 установите напряжение 12 вольт. Резистором R3 регулируется напряжение питания звукового сигнализатора короткого замыкания, смотрите по схеме напряжение на входе сигнализатора должно быть 12 вольт.

Тональность сигнализатора изменяется резистором R4 и конденсатором С2. Громкость регулируется подбором резистора R6. Порог срабатывания системы защиты от короткого замыкания подбирается резистором R2. Напряжение на выходе из блока питания изменяется переменным резистором Р2 его ручка выведена на лицевую панель блока питания.

В процессе работы транзистор Т1, микросхема LM338T и диодный мост будут сильно нагреваться, поэтому их следует установить на радиатор, перед установкой обязательно изолировать от радиатора. Как это сделать читайте здесь: Как изолировать транзисторы от радиатора?

Для контроля напряжения и силы тока лучше всего установить вот такой универсальный вольт амперметр.

Кстати, его надо откалибровать. С обратной стороны прибора находится два маленьких переменных резистора один отвечает за вольтаж, второй за ампераж. Делаем так, подключаем параллельно к выходу блока питания мультиметр, включаем в режим вольтметра и сравниваем показания приборов, если показания не соответствуют крутим переменный резистор в разные стороны, чтобы добиться наиболее точных показаний прибора. Чтобы откалибровать амперметр переключите мультиметр в режим амперметра. К блоку питания подключите лампочку последовательно с мультиметром и сверьте показания приборов.

Все компоненты лабораторного блока питания легко помещаются в корпусе от компьютерного блока питания.

Так выглядит готовое устройство. Для чего я установил два выключателя и кнопку на крыше блока питания? Красный выключатель сеть, он отключает трансформатор от сети 220В. Синяя кнопка START предназначена для перевода блока питания в рабочий режим.

Черный выключатель линия, чтобы отключать потребители от блока питания без откручивания проводов от разъемов. Справа два разъема типа «Banana» для подключения потребителей. На передней панели находится переменный резистор Р2 для регулировки выходного напряжения. И очень важная деталь это универсальный вольт амперметр.

В своем лабораторном блоке питания я установил трансформатор на 1,5 ампера. Его мощности вполне хватает, чтобы зарядить небольшой 12 вольтовый аккумулятор от бесперебойника емкостью 7А, его я установил на аккумуляторный шуруповерт. Если вы хотите собрать мощное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками, тогда надо увеличить мощность лабораторного блока питания до 10 ампер.

Как увеличить мощность лабораторного блока питания до 10 ампер?

Чтобы увеличить мощность лабораторного блока питания достаточно параллельно микросхеме LM388T подключить мощный 12 амперный транзистор MJE13009. И соответственно заменить источник питания на более мощный трансформатор или импульсный блок питания. Схема будет выглядеть так.

Схема лабораторного блока питания 1,5-30В 10А с защитой от КЗ

Печатная плата будет выглядеть так.

Печатная плата лабораторного блока питания 1,5-30В 10А с защитой от КЗ

А для любителей чего либо измерять, я решил снять пару осциллограмм в разных режимах работы блока питания.

На этой осциллограмме напряжение на выходе из блока питания снижено до 12 вольт.

Осциллограмма трансформаторного лабораторного блока питания. Напряжение на выходе 12 вольт.

А здесь максимальное напряжение на выходе из блока питания 25 вольт.

Осциллограмма трансформаторного лабораторного блока питания. Напряжение на выходе 25 вольт.

P. S. Все схемы и печатные платы в этой статье я разработал самостоятельно. И прежде чем написать я убедился в 100% работоспособности лабораторного блока питания во всех режимах. Если у вас, что то не получилось, проверьте все ли вы сделали правильно…

Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!

Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как работает лабораторный блок питания.

Блок питания с защитой от короткого замыкания

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

Основные параметры:

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

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

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

Детали

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

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

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

Скачать список элементов (PDF)

Теги:
  • Блок питания
  • Защита КЗ

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

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

Вариант 1

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Что защищает ваш блок питания?

Убедитесь, что ваша система защищена от сбоев источника 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 надежная, бесшумная шина не дается легко, но необходима для стабильной, стабильной работы и сбоев. -свободная производительность системы. Но источник питания — это нечто большее, чем просто его способность обеспечивать стабильное напряжение постоянного тока, несмотря на изменения нагрузки и линии, переходные процессы в системе, шум и другие отклонения.

Как так? Хороший источник питания не просто обеспечивает, он также защищен от временных и постоянных сбоев, которые могут возникнуть внутри или снаружи, и защищает от причинения непоправимого ущерба системе, 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 в постоянный; обратите внимание, что указанные рейтинги текущей мощности являются приблизительными и не имеют жестких или официальных границ:

1) для больших нагрузок, порядка 20 А и выше, имеется множество готовых к использованию открытых или полностью металлических источников питания для приложений AC-DC и DC-DC.

2) для умеренных нагрузок от 10 до 20 А есть модульные блоки питания; они часто залиты эпоксидной смолой для физической защиты

3) при токе менее 10 А существует множество доступных ИС, которым требуется несколько внешних пассивных и активных компонентов для работы в качестве полных 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 контроллером переключения, необходимым

Итак, какие существуют типы защиты?

a) Защита от перегрузки (перегрузки по току / короткого замыкания) (OP), включая классический плавкий предохранитель, защищает источник питания в случае короткого замыкания в цепи нагрузки или начала потребления слишком большого тока.Многие поставляют «самоограничение» в том смысле, что они могут подавать только до определенного количества тока, и поэтому предохранитель не нужен. Стандартный предохранитель, который «перегорает» (размыкает цепь) и прекращает прохождение тока, необходимо заменить вручную; В одних ситуациях это проблема, в других — достоинство. Есть также электронные предохранители с автоматическим самовозвратом.

b) Ограничение по току и обратная связь по току являются расширениями защиты от перегрузки. Если ток, из которого нагрузка получает питание, превышает расчетный предел, функция обратного преобразования тока снижает как выходной ток, так и соответствующее напряжение до значений ниже нормальных рабочих пределов.В крайнем случае, если нагрузка вызывает короткое замыкание, ток ограничивается небольшой долей максимального значения, в то время как выходное напряжение, очевидно, стремится к нулю.

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 источника питания может быть неопределенным, если его напряжение постоянного тока слишком низкое, что может вызвать проблемы в системе. Во-вторых, он предотвращает «вампирское» истощение энергии из источника даже при низком напряжении; это может привести к разрядке аккумулятора, который система пытается зарядить.UVLO также помогает правильному функционированию последовательности включения питания (если таковая имеется). В-третьих, сам преобразователь постоянного тока в постоянный может быть поврежден, если он попытается повернуться, когда его собственный вход слишком низкий для правильного функционирования.

Во время различных режимов источника питания, когда он переключается из выключенного состояния в полностью включенное и обратно в выключенное, UVLO следит за тем, чтобы блок питания не пытался включиться и обеспечивать 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 его выходному напряжению выше указанного максимума с вероятным повреждением нагрузки.OVP отключает питание или ограничивает выход, когда напряжение превышает заданный уровень. Цепь OVP часто называют «ломом», предположительно потому, что она имеет тот же эффект, что и металлический лом на выходе источника питания. Правильно спроектированный лом работает независимо от самого источника питания.

Лом одного типа будет сброшен (после срабатывания) только при отключении питания; в другом типе он сам сбросится после устранения неисправности выходного напряжения. Последний полезен, когда состояние, при котором сработал лом, является временным, а не серьезным отказом в питании.В то время как большинство расходных материалов теперь поставляется со встроенным ломом, многие поставщики предлагают небольшую отдельную цепь лома, которую при необходимости можно добавить к существующей поставке.

e) Тепловая перегрузка возникнет, если система охлаждения источника питания неправильно спроектирована или не работает (вентилятор останавливается, поток воздуха блокируется). В этом случае источник питания, вероятно, превысит допустимую температуру, что значительно сократит срок его службы и может даже вызвать немедленную неисправность. Решение простое: цепь измерения температуры внутри или рядом с источником питания переводит источник питания в режим покоя или отключения, если он превышает заданный предел.Некоторые термические отсечки автоматически позволяют возобновить работу источника питания при падении температуры, а другие — нет.

f) Защита от обратного подключения блокирует прохождение тока и обнуляет напряжение, если нагрузка подключена в обратном направлении (положительный выход питания к отрицательной нагрузочной шине и наоборот). Это особенно популярно в приложениях, где аккумулятор отсоединяется, а затем снова подключается, например, в автомобиле или где аккумулятор не запирается.

Итак, какие типы защиты вам нужно добавить в свой запас? Это, конечно, частично определяется приложением, но также зависит от конструкции поставки (пункты с 1 по 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 микросхемы питания могут предлагать некоторые или все функции защиты, но они также могут быть отключены (что необходимо в некоторых особых случаях, но также рискованно). Обратное соединение — это особый случай и добавляется только там, где это имеет смысл. Его можно реализовать с помощью простого диода, но это увеличивает потери на падение напряжения, поэтому необходима идеальная диодная схема.

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

Артикул

Texas Instruments, Отчет по применению SLVA769A, «Понимание блокировки при пониженном напряжении в силовых устройствах»

Защита от короткого замыкания или перегрузки | Управление двигателем

Перегрузка по току или перегрузка по току — это ситуация, когда существует больше, чем предполагалось, электрический ток.

Как мы знаем, перегрузка по току или перегрузка по току — это ситуация, когда существует больше, чем предполагалось, электрический ток.Это приводит к чрезмерному выделению тепла и риску возгорания или повреждения оборудования и потенциальной травме рабочих. Обеспечение надлежащей защиты может не только защитить рабочих от травм, но и предотвратить простои и техническое обслуживание.

Защита от перегрузки — это защита от длительной перегрузки по току. Защита от перегрузки обычно работает по кривой с обратнозависимой выдержкой времени, когда время отключения становится меньше по мере увеличения тока. Это означает, что реле перегрузки не срабатывает при кратковременных или кратковременных перегрузках по току, которые являются нормальными для оборудования, которое оно защищает.Например, какое-то оборудование может вызывать пусковые токи при запуске. Однако этот бросок тока обычно длится всего несколько секунд и редко является проблемой. Реле перегрузки используются в цепи двигателя для защиты двигателей от повреждений, вызванных длительными периодами перегрузки по току .

Короткое замыкание происходит, когда ток проходит по непредусмотренному пути, часто при практически полном отсутствии (или очень низком) электрическом импедансе. Защита от короткого замыкания — это защита от чрезмерных токов или токов, превышающих допустимый для оборудования номинальный ток, и она срабатывает мгновенно.Как только обнаруживается перегрузка по току, устройство отключается и размыкает цепь.

В части 1 этой видеотемы мы объясняем, как выбрать между защитой от короткого замыкания или защитой от перегрузки.

(смотрите часть 2 ЗДЕСЬ, чтобы получить более подробное представление)

Если у вас есть вопросы об этих или других продуктах, свяжитесь с EECO по телефону 800.993.3326

.

Как диоды защищают системы электроснабжения?

Как диоды защищают системы электроснабжения?


Добро пожаловать в среду записи — мы продолжаем предыдущее обсуждение диодов.Вы можете прочитать нашу первую публикацию о What is a Diode , если 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 автоматических выключателей (MCB) и 2 диода.

Рисунок 1 Схема исправной системы с двумя источниками питания

Диоды могут защитить систему несколькими способами. Во-первых, диоды могут защищать от переходного перенапряжения на любом источнике питания, распространяющегося на противоположную сторону. Например, если напряжение 24 В постоянного тока на выходе PS2 должно возрасти до 36 В, нагрузка 2-1 и нагрузка 2-N будут увеличиваться до 36 В. Однако диод D1 будет блокировать распространение перенапряжения на PS1, и нагрузки 1-1 и 1-N останутся нетронутыми (показаны черным цветом).

Рисунок 2 Диаграмма перенапряжения на источнике питания # 2

Рисунок 3 Диаграмма перенапряжения на диоде

Эта защита распространяется на короткое замыкание из-за перенапряжения на нагрузке D. В этом случае, если по какой-либо причине на нагрузка D не будет распространяться 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 будет страдать от короткого замыкания, выходное напряжение с PS2 будет уменьшено до нуля из-за большого тока, протекающего к повреждению (показано красным). Полное напряжение останется на нагрузке D и всех других нагрузках, подключенных к PS1. Эта защита работает с помощью диода 2, предотвращающего прохождение тока от PS1 до места повреждения, расположенного на стороне PS2 системы.

Рисунок 4 Схема короткого замыкания источника питания №2

Хотя эти примеры не являются исчерпывающими, они действительно 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 возможностью электрического сбоя и без потери положения при возникновении описанных сбоев.

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 диода (показано красным).

Рисунок 5 Схема короткого замыкания диода на нагрузке

Причина, по которой короткое замыкание или перегрузка на стороне нагрузки диодов не может быть защищена, заключается в том, что диоды не работают для ограничения количества тока, проходящего через них.В случае достаточно высокого тока диоды выйдут из строя, хотя с современными импульсными источниками питания (SMPS) это маловероятно; SMPS построены с ограничениями по току и функциями отключения, чтобы предотвратить повреждение оборудования в случаях перегрузки и короткого замыкания.

Чтобы устранить ограничение на использование диодов, необходимо использовать другие технологии в сочетании с диодами, чтобы гарантировать, что короткое замыкание и перегрузка не распространятся на остальную систему.

Какую технологию можно использовать вместе с диодами для защиты системы?

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

В OneStep мы успешно опробовали замену традиционного MCB устройством защиты электронных схем. Это устройство просто заменяет MCB1, MCB2, MCBn и т. Д. Оно является прямой заменой большинства MCB 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 ИИП с защитой выходных диодов, когда рассматривается проект системы питания 24 В. Это необходимо для того, чтобы предотвратить повреждение самих блоков питания от любой обратной обратной связи или перенапряжения, которые могут возникнуть.

После того, как системы электроснабжения и распределения оптимально спроектированы для предотвращения распространения неисправностей, как это будет доказано?

Следите за обновлениями на следующей неделе, когда мы обсудим новую технологию OneStep Power, которая была поставлена ​​для проверки этих очень сложных систем, — DCShortCUT!

Защита от короткого замыкания

Защита от короткого замыкания

Основным недостатком последовательного регулятора является то, что проходной транзистор включен последовательно. с грузом.Если в нагрузке возникнет короткое замыкание, в цепи будет протекать большой ток. схема регулятора. Проходной транзистор может быть поврежден этим чрезмерным током. Ты может поместить предохранитель в цепь, но во многих случаях транзистор будет поврежден до того, как сработает предохранитель. Лучший способ защитить эту цепь — ограничить ток. автоматически до безопасного значения. Показан последовательный регулятор со схемой ограничения тока. на рисунке 4-50. Следует помнить, что для того, чтобы кремниевый NPN-транзистор проводил, база должна быть между 0.6 вольт на 0,7 вольт положительнее, чем эмиттер. Резистор R4 разовьется падение напряжения на 0,6 вольт, когда ток нагрузки достигнет 600 миллиампер. Это иллюстрируется законом Ома:

Рисунок 4-50. — Последовательный регулятор с ограничением тока.

Когда ток нагрузки ниже 600 мА, напряжение база-эмиттер на Q2 не изменяется. достаточно высокий, чтобы позволить Q2 проводить.Когда Q2 отключен, схема действует как последовательное соединение. регулятор.

Когда ток нагрузки увеличивается выше 600 мА, падение напряжения на R4 увеличивается до более 0,6 вольт. Это заставляет Q2 проходить через резистор R2, тем самым уменьшение напряжения на базе проходного транзистора Q1. Это действие заставляет Q1 проводить меньше. Следовательно, ток не может превышать 600-700 миллиампер.

Увеличивая значение R4, вы можете ограничить ток практически любым значением.Для Например, резистор на 100 Ом вызывает падение напряжения 0,6 В при 6 мА Текущий. Вы можете встретить более сложные схемы ограничения тока, но теория работы всегда одинакова. Если вы понимаете эту схему, у вас не должно быть проблема с остальными.

УСТРАНЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ

Каждый раз, когда вы работаете с электричеством, соблюдайте правила техники безопасности. крайне важно помнить.Перед всеми электронными техническими руководствами вы всегда найдете раздел о технике безопасности. Также размещено на каждой единице оборудования должен быть знак с указанием конкретных мер предосторожности для этого оборудования. Одна область, которая иногда упускается из виду и представляет опасность, особенно на борту судна, — это метод, при котором оборудование заземлено. Заземлив обратную сторону силового трансформатора на металл. шасси, нагрузка, питаемая от источника питания, может быть подключена непосредственно к металлу шасси.Таким образом, отпадает необходимость подключения проводки непосредственно к обратной стороне трансформатора. устранено. Этот метод экономит провода и снижает стоимость сборки оборудования, а также хотя он решает одну из проблем производителя, он создает проблему для вас, техник. Если шасси физически не заземлено на массу судна (корпус), шасси может заряжаться (или может плавать) на несколько сотен вольт над землей корабля. если ты контактировать с металлическим шасси одновременно с корабельным корпуса, ток от шасси может использовать ваше тело в качестве пути с низким сопротивлением обратно к судовые генераторы переменного тока.В лучшем случае это может быть неприятный опыт; в худшем случае это может быть фатальный. По этой причине электронное оборудование ВМФ всегда заземлено на корпус корабля, и утвержденные резиновые коврики требуются во всех помещениях, где присутствует электронное оборудование. Поэтому перед началом работы с любым электронным или электрическим оборудованием необходимо ВСЕГДА УБЕДИТЕСЬ, ЧТО ОБОРУДОВАНИЕ И ИСПЫТАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, которое ВЫ ИСПОЛЬЗУЕТЕ, ИСПОЛЬЗУЕТСЯ НАДЛЕЖАЩИМ ЗАЗЕМЛЕНИЕМ И ЧТО РЕЗИНОВЫЙ МАТ, НА КОТОРЫЙ ВЫ УСТАНАВЛИВАЕТЕСЬ, В ХОРОШЕМ СОСТОЯНИИ.Пока вы следуете этим простые правила, вы сможете избежать возможности стать электрическим дирижер.

ИСПЫТАНИЯ

В тестировании электронного оборудования широко используются две проверки: ВИЗУАЛЬНАЯ и СИГНАЛЬНАЯ. ОТСЛЕЖИВАНИЕ. Важность визуальной проверки не следует недооценивать, потому что многие технические специалисты сразу же находят дефекты, просто ища их. Визуальная проверка не займет много времени.Фактически, вы должны легко увидеть проблему, если это тип проблема, которую можно увидеть. Вам следует изучить следующую процедуру. Вы могли найти вы сами пользуетесь им довольно часто. Эта процедура предназначена не только для блоков питания, но и для с любым типом электронного оборудования, с которым вы можете устранять неисправности. (Потому что диод и транзистор тестирование было рассмотрено в главах 1 и 2 этого модуля, здесь оно не обсуждается. время. Если у вас есть проблемы в этой области, см. Главу 1 для диодов или главу 2 для транзисторы.)

ДЫМАЯ ЧАСТЬ — Если какая-либо часть дымится, или если вы слышите кипение или разбрызгивание звуки, немедленно отключите питание. Где-то есть короткое замыкание, которое у вас есть пропустил при первом осмотре. Используйте любой омметр, чтобы еще раз проверить деталь. Начинать соседство с курительной частью. ИСКРА — Постучите или встряхните шасси. если ты Если вы видите или слышите искрение, вы обнаружили неплотное соединение или короткое замыкание. Проверить и отремонтировать.

Если вы обнаружите и устраните какой-либо из дефектов, перечисленных при визуальной проверке, сделайте пометку. того, что вы обнаружите, и что вы делаете, чтобы это исправить. Вполне вероятно, что вы нашли беда. Однако хороший техник ничего не принимает как должное. Вы должны доказать себе что оборудование работает исправно и что других неисправностей не существует.

Если вы не обнаружите ни одного из дефектов, перечисленных при визуальной проверке, подайте сигнал процедура розыска.Беда, наверное, такого характера, что ее не видно прямо — это можно увидеть только с помощью осциллографа.

Отслеживание сигнала переменного тока через оборудование — самый быстрый и точный метод обнаружение неисправности, которую нельзя обнаружить визуальным осмотром, а также проверка на любой ремонт, который вы могли сделать. Идея состоит в том, чтобы отследить переменное напряжение от трансформатора, чтобы увидеть, как он переходит в пульсирующий постоянный ток на выходе выпрямителя, а затем увидеть пульсации сглаживается фильтром.Точка, в которой сигнал прекращается или искажается, — это точка место ищи беду. Если у вас нет выходного напряжения постоянного тока, вам следует искать открытый или короткое замыкание в трассировке вашего сигнала. Если у вас низкое напряжение постоянного тока, вам следует искать неисправной части и внимательно следите за тем, где сигнал искажается.

Отслеживание сигналов — это один из методов, используемых для локализации неисправности в цепи. Это делается наблюдение формы волны на входе и выходе каждой части схемы.

Давайте рассмотрим, что каждая часть хорошего источника питания делает с сигналом, как показано на рисунке. 4-51. Переменное напряжение подается от линии электропередачи с помощью сетевого шнура. Этот напряжение подключается к первичной обмотке трансформатора через выключатель (S1). В вторичная обмотка трансформатора (точки 1 и 2), осциллограф показывает вам картинку повышенного напряжения, развиваемого на каждой половине вторичной обмотки — рисунок это полная синусоида.Каждое из двух повышенных напряжений подключается между землю и один из двух анодов выпрямительных диодов. На двух анодах выпрямителя (точки 4 и 5), форма повышенного напряжения по-прежнему не меняется. Изображение осциллографа по-прежнему показывает полную синусоидальную волну.

Рисунок 4-51. — Полный блок питания (без регулятора).

Однако, если вы посмотрите на диаграмму направленности для точки 6 (напряжение на выпрямителе катоды), вы видите форму волны пульсирующего постоянного тока.Этот пульсирующий постоянный ток питается через первый дроссель (L1) и конденсатор фильтра (C1), которые удаляют большую часть пульсация, или «гул», как показано формой волны для точки 7. Наконец, напряжение постоянного тока подается через второй дроссель (L2) и конденсатор фильтра (C2), которые удаляют почти все оставшаяся рябь. (См. Осциллограмму точки 8, на которой почти не видно рябь.) Теперь у вас почти чистый постоянный ток.

Независимо от того, какие блоки питания вы будете использовать в будущем, все они делают одно и то же — они преобразовать переменное напряжение в постоянное.

Проблемы компонентов

Следующие параграфы дадут вам указание на проблемы, которые возникают со многими различные компоненты электронных схем.

НЕПОЛАДКИ ТРАНСФОРМАТОРА И ЗАДВИЖКИ. — Как вы уже знаете, трансформатор и Дроссели очень похожи по конструкции. Точно так же основные проблемы, которые они могут разрабатывать сопоставимы.

  • Обмотка может открываться.
  • Два или более витка одной обмотки могут закоротить вместе.
  • Обмотка может закоротить на корпус, который обычно заземлен.
  • Две обмотки (первичная и вторичная) могут закоротить вместе.
  • Эта беда возможна, конечно, только в трансформаторах.

Когда вы решили, какая из этих четырех возможных проблем может вызывать симптомы, вам необходимо предпринять определенные шаги. Если вы предполагаете, что есть открытая обмотка, или обмотки закорочены вместе или на массу, проверка целостности омметром обнаружит беда.Если витки обмотки закорочены, возможно, вы не сможете обнаружить разница в сопротивлении обмотки. Поэтому нужно подключить хороший трансформатор в место старого и посмотрите, исчезнут ли симптомы. Имейте в виду, что трансформаторы сложно заменить. Убедитесь, что проблема не в в другом месте схемы, прежде чем менять трансформатор.

Иногда короткое замыкание возникает только при подаче рабочего напряжения на трансформатор.В этом случае вы можете столкнуться с проблемой мегомметра — прибора, который подает высокое напряжение при считывании сопротивления.

НЕПОЛАДКИ КОНДЕНСАТОРА И РЕЗИСТОРА. — С конденсатором могут произойти только две вещи:

  • Он может открыться, полностью вынув конденсатор из цепи.
  • Это может вызвать внутреннее короткое замыкание.Это означает, что он начинает пропускать ток как хоть это был резистор или прямое замыкание.

Вы можете проверить конденсатор, подозреваемый на обрыв, отключив его от цепи. и проверяя его с помощью конденсаторного анализатора.Вы можете проверить конденсатор, подозреваемый в том, что он негерметичен омметром; если он показывает менее 500 кОм, скорее всего, это плохо. Однако проблемы с конденсаторами трудно найти, так как они могут появляться периодически или только под рабочим напряжением. Следовательно, лучшая проверка неисправного конденсатора — это замените его заведомо хорошим. Если это восстанавливает нормальную работу, неисправность была в конденсатор.

Неисправности резистора самые простые.Однако, как и другие, их нужно учитывать.

  • Резистор может открыться.
  • Сопротивление резистора может увеличиваться.
  • Значение резистора может уменьшиться.

Вы уже знаете, как проверить возможные неисправности резистора. Просто используйте омметр после убедитесь, что к резистору, который вы хотите измерить, не подключена параллельная цепь. Когда вы знаете, что через резистор подключена параллельная цепь, или если вы сомневаетесь отключите один конец резистора перед его измерением.Проверка омметром обычно адекватный. Однако никогда не забывайте, что иногда в резисторы, а также в любых других электронных частях.

Хотя вы можете столкнуться с проблемами, которые не были подробно рассмотрены в этом главы, вы должны были получить достаточно знаний, чтобы локализовать и устранить любую проблему, которая может произойти.

Q.41 Что наиболее важно помнить при поиске и устранении неисправностей?
В.42 Какова основная причина заземления обратной стороны трансформатора на шасси?
В.43 Какие два типа проверок используются при поиске и устранении неисправностей источников питания?

Как сделать защиту от короткого замыкания

В этом учебном пособии «Сделай сам» мы собираемся продемонстрировать короткий и простой проект «Устройство защиты от короткого замыкания». Возможно, вы знаете, что «Короткое замыкание» обычно происходит, когда ток внутри цепи превышает предполагаемый существующий ток.Кроме того, это вызывает ненужный нагрев и риск возгорания. Это также может повредить оборудование и нанести потенциальные травмы рабочим.

Более того, зачем нужна правильная защита цепи. Правильные методики могут помочь защитить рабочих, которые имеют дело с работой схемы, а также защитить оборудование от повреждений. Однако этот учебный проект «Защита от короткого замыкания» может значительно помочь в защите от сильных токов.При обнаружении чрезмерного тока устройство отключается и разрывает цепь.

Аппаратные компоненты [inaritcle_1]

Конструкция схемы

Шаг № 01

На первом этапе нам нужно припаять зуммер к реле. Убедитесь, что положительный вывод подключен к нормально разомкнутому контакту. Однако отрицательная клемма подключена к выводу катушки реле.

Шаг № 02

Затем на следующем этапе мы должны подключить эту схему к источнику питания.Для этого мы должны сделать разрез между отрицательным проводом питания и последовательно соединить контакты катушки реле с источником питания. Также вам необходимо соединить общий контакт реле и контакт катушки.

Теперь ваша схема готова к тестированию.

Работа схемы

В этом разделе мы обсудим работу схемы защиты. Для создания этой схемы мы использовали несколько компонентов. Когда происходит короткое замыкание, это приводит к чрезмерному протеканию тока в источнике питания и даже может привести к его разрушению.Итак, мы сделали защиту от короткого замыкания. Эта схема предотвратит короткое замыкание и защитит блок питания от повреждения. Подключив источник питания к цепи, вы увидите, что светодиодный индикатор источника питания не мигает даже при коротком замыкании, это означает, что наш источник питания теперь полностью защищен.

Приложения и способы использования

Этот конкретный предохранитель от короткого замыкания используется для защиты источника питания, но эти цепи также используются в различных электронных устройствах, где чрезмерный ток вызывает повреждение.

защита от короткого замыкания для блока питания

защита от короткого замыкания для блока питания

Иногда при настройке самодельных электронных устройств получается короткое замыкание, из-за которого блок питания может выйти из строя. Следовательно, источник питания должен иметь надежную защиту от короткого замыкания, способную быстро отключать замкнутую нагрузку в нужный момент и защищать источник питания от повреждений.
На этом рисунке показана схема простого устройства, предназначенного для надежной защиты блока питания от коротких замыканий.

Принцип работы релейной защиты довольно прост. При подаче напряжения на схему в режиме ожидания загорается красный светодиод. После нажатия кнопки S1 ток течет к катушке реле, контакты переключаются и блокируют катушку реле, таким образом, схема переходит в рабочий режим, об этом сигнализирует горящий зеленый светодиод, ток подается на нагрузку.

При возникновении КЗ напряжение на обмотке реле пропадает, его контакты размыкаются, нагрузка автоматически отключается, загорается красный светодиод, сигнализируя о срабатывании релейной защиты.
Схема рассчитана на работу с постоянным выходным напряжением от 8 до 15 вольт, поэтому отлично будет работать с зарядным устройством от компьютерного блока питания, а также с любым другим трансформаторным или импульсным блоком питания с выходным напряжением в указанном диапазоне. диапазон.
Эту схему можно считать универсальной, так как ее легко переделать под любое напряжение, нужно просто заменить реле на нужное вам напряжение и конечно, при необходимости, подобрать резисторы R1 и R2 для светодиодов, установленных в схеме. .
Печатная плата устройства защиты от короткого замыкания источника питания.


Давайте посмотрим, как работает готовое устройство защиты от короткого замыкания блока питания. В режиме ожидания после подачи питания горит красный светодиод, нагрузка отключена.
Загорелся зеленый / синий светодиод, сигнализируя о подаче питания на нагрузку, в качестве нагрузки использую обычную лампочку на 12 вольт.

Детали для сборки
Реле -12VDC, можно использовать то же для другого напряжения
Резисторы R1, R2 1K сопротивление выбрать для каждого светодиода
Светодиоды 3 мм 2 шт.красный и зеленый / синий
Любая кнопка без фиксации с нормально разомкнутыми контактами
Рекомендую посмотреть видео, как сделать защиту от короткого замыкания для блока питания.

Техника управления | Обеспечение защиты цепи для безопасности

У большинства инженеров, техников и заводских рабочих есть истории о производственных травмах, таких как удар током или ожоги, которые произошли в производственном цехе. Хотя большинство инцидентов случаются во время строительства, технического обслуживания или испытаний, они могут произойти и во время нормальной эксплуатации.Существует множество сценариев поражения электрическим током или ожогов, но большинство из них можно предотвратить, используя передовые методы проектирования и соблюдая безопасные рабочие процедуры.

Существует множество причин электрических пожаров и других происшествий с различными методами предотвращения для каждого типа проблемы, описанными в документе Национальной ассоциации противопожарной защиты (NFPA), NFPA 70-2017: Национальный электротехнический кодекс (NEC). Большая часть электробезопасности связана с надлежащей защитой цепи, которая может смягчить проблемы и уменьшить их влияние.

Электрозащита во всех формах имеет решающее значение для защиты персонала, но ее часто упускают из виду. Надлежащая защита системы или оборудования — ключевой шаг в сокращении дорогостоящих простоев и повреждений оборудования. В этой статье рассматриваются распространенные сценарии электробезопасности, а также способы защиты персонала и машин (см. Рисунок 1).

Сценарии проблем

Для защиты от повреждений электрической системы требуется соответствующая защита от тока короткого замыкания и перегрузки.Во время строительства перегрузка может привести к отключению электроэнергии. Во время технического обслуживания неправильная проводка или неправильно установленный инструмент могут привести к срабатыванию этих токоограничивающих устройств.

Например, во время строительства большой автоматический выключатель на заводе сработал во время работы. Выключатель выполнил свою работу, быстро устранив короткое замыкание, но полностью отключил питание всего здания. В то время не было известно, какая из многих строительных нагрузок вызвала срабатывание выключателя, поэтому было трудно найти источник проблемы.

В конце концов, основная причина была обнаружена в коротком замыкании тормоза на большом двигателе. Что затрудняло обнаружение проблемы, так это выключатели для сброса нагрузки, используемые для безопасного ограничения нагрузки генератора путем снижения некоторой части нагрузки. Эти выключатели сброса нагрузки снова включаются с задержкой, что усложняет устранение неисправности.

Несмотря на то, что он способствовал отключению, этот выключатель продолжал работать и защищал людей и оборудование в процессе поиска и устранения неисправностей и диагностики. После того, как закороченный тормоз был обнаружен и отремонтирован, долгосрочным решением было скоординировать работу всех выключателей, чтобы выключатели, находящиеся ниже по потоку, срабатывали раньше, чем выключатели выше по потоку, во время коротких замыканий низкого уровня.

Другой инцидент произошел ближе к концу недельного простоя в масштабах всей станции для проведения профилактического обслуживания распределительного устройства. В рамках процедуры повторного включения было проведено окончательное тестирование безопасности, чтобы подтвердить, что все шины и фидерные линии электрически изолированы, а не заземлены или закорочены. Выключатели также необходимо было испытать, чтобы подтвердить целостность изоляции.

Даже после всех этих испытаний, когда главный выключатель на объекте был включен, он закоротил распределительное устройство.Позднее тестирование показало, что кто-то случайно оставил инструмент в месте, где он вибрировал на основном отбойном молотке и не был виден. К счастью, сработал быстрый токоограничивающий выключатель, который предотвратил инцидент с незначительными повреждениями. Без токоограничивающего выключателя короткое замыкание, вероятно, привело бы к взрывной дуге внутри распределительного устройства и, возможно, к травмам персонала в результате пожара или вспышки дуги.

Защита от ударов и пожара

Для смягчения инцидентов, подобных двум, описанным выше, и другим, NFPA 70E-2018: Стандарт электробезопасности на рабочем месте предоставляет подробную информацию об электробезопасности и многих других правилах для электропроводки и защиты от перегрузки по току.Кроме того, NFPA 79-2018: Электрический стандарт для промышленного оборудования также обсуждает защиту оборудования.

Существует множество требований и руководств, которым необходимо следовать для защиты персонала и оборудования от ударов, пожара и других разрушительных событий, связанных с наличием электрической энергии или сбоями в электроснабжении. Обзор некоторых из многих электрических защитных устройств включает:

  • Предусмотреть средство отключения с блокировкой
  • Блокировка дверей для отключения питания
  • Включить знаки безопасности
  • Обеспечьте максимальную токовую защиту
  • Обеспечьте защиту от перенапряжения.

Эта статья представляет собой общее обсуждение безопасности, и важно отметить, что есть исключения из многих требований, при этом некоторые важные детали не рассматриваются из-за нехватки места.

Хотя часто упускаются из виду, разъединители промышленных систем управления выполняют важную функцию обеспечения полного обесточивания цепи электропитания машины или системы для защиты обслуживающего и эксплуатационного персонала от поражения электрическим током. Правила требуют, чтобы все питание оборудования было отключено, заблокировано и помечено перед обслуживанием.Disconnects предоставляют эту функцию.

NFPA 79 требует средства отключения для отключения подачи питания на машину. Хотя это может быть просто заглушка и знак безопасности, в большинстве машин используются другие методы. Типичными методами отключения являются переключатели с предохранителями / без предохранителей с номиналом UL 98 или автоматический выключатель UL 489. Обычно имеется только одна электрическая цепь питания машины, и все питание должно быть отключено путем размыкания разъединителя для этого источника питания. Это должно быть обозначено как «Отключение питания машины».«При наличии нескольких источников питания знаки должны четко указывать исключения и надлежащую процедуру отключения питания от машины.

Этот разъединитель должен быть установлен в корпусе главной системы управления или рядом с ним. Если в корпусе основной системы управления присутствует обычное переменное напряжение, такое как 120 или 480 В переменного тока, или если присутствует какое-либо напряжение, превышающее или равное 50 В переменного тока или 60 В постоянного тока, дверь должна быть заблокирована для отключения. Чтобы снизить риск поражения электрическим током, дверь не должна открываться при включенном разъединении, если только квалифицированный персонал не отключит ее с помощью специального инструмента.

В то время как отключение с помощью дверной блокировки является наилучшим способом отключения электрического питания от панели управления, разрешены другие методы, такие как дверные замки и ключи, а также средства защиты персонала от прямого контакта с опасным напряжением. Независимо от метода, используемого для отключения питания или защиты персонала, знаки безопасности на корпусе должны определять надлежащие процедуры отключения питания.

Ответвительная цепь по сравнению с дополнительной защитой

Защита цепей имеет решающее значение для защиты машины от токов, превышающих допустимую для машины или устройства токовую нагрузку.Надлежащая электрическая защита является ключом к безопасному устранению последствий опасной перегрузки по току из-за короткого замыкания, перегрузок, замыканий на землю, переходных процессов напряжения от импульсных перенапряжений и других ненормальных условий (см. Рисунок 2).

Для обеспечения этой защиты важно понимать защиту параллельных цепей по сравнению с дополнительной защитой. Как правило, устройства с номинальной нагрузкой защищают провода, а дополнительные устройства обеспечивают дополнительную защиту, но их недостаточно для защиты исключительно оборудования или нагрузки.Дополнительные устройства часто используются для оборудования с меньшей нагрузкой, внутренних нагрузок или в качестве простых дополнительных средств отключения.

Существует множество общих требований, методов подключения, а также методов заземления и соединения для защиты машин и персонала. Для обеспечения максимальной токовой защиты, защиты от короткого замыкания в параллельной цепи и защиты от замыкания на землю необходимы дополнительные устройства максимальной токовой защиты.

В целом, устройства с маркировкой UL 489 обеспечивают защиту параллельных цепей, а устройства с маркировкой UL 1077 обеспечивают дополнительную защиту, а разделы 100, 430 и 409 NEC содержат подробные определения (см. Рисунок 3).За пределами США существуют другие, но взаимосвязанные стандарты.

Большинство электрических цепей начинаются с устройств параллельной цепи, таких как прерыватель цепи или предохранитель с соответствующей маркировкой. Эти устройства защищают от пожара и поражения электрическим током, ограничивая ток, протекающий по проводам, и предоставляют средства для отключения электроэнергии во время обслуживания оборудования.

Защита параллельных цепей не обязательно защищает нагрузку, такую ​​как источник питания, ПК или программируемый логический контроллер (ПЛК).Для обеспечения этой защиты используются дополнительные предохранители и автоматические выключатели. Дополнительная защита обеспечивает дополнительную защиту оборудования там, где защита параллельных цепей уже предусмотрена или не требуется.

Выключатели и предохранители

Автоматические выключатели класса UL 489 и автоматические выключатели в литом корпусе часто используются для защиты параллельных цепей фидерных цепей после главного разъединителя или для цепей двигателей. Они доступны в размерах от дробных до примерно 800 ампер, часто с миниатюрными форм-факторами, и бывают разных размеров корпуса с 1–3-полюсными конфигурациями.

В этих устройствах используются тепловые и магнитные расцепители для отключения / отключения выключателя при обнаружении перегрузки или короткого замыкания. Перегрузки вызваны чрезмерным током, который медленно нагревает провода и оборудование. Выключатели защищают электрические цепи от этих опасных событий, определяя тепловые эффекты в условиях перегрузки с помощью тепловых элементов расцепителя. С другой стороны, массивное повреждение короткого замыкания произойдет за доли секунды. В этом случае расцепитель выключателя определяет это быстрое изменение тока с помощью датчиков магнитного поля и запускает защитную функцию.

Некоторые выключатели включают в себя токоограничивающие конструкции для обеспечения быстрого срабатывания при коротких замыканиях. Это снижает пропускаемую энергию, которая может повредить оборудование или проводку. Они могут иметь номиналы прерывания тока короткого замыкания в диапазоне от 10 до 100 кА. Также доступны различные характеристики кривой отключения для цепей с низким пусковым током, таких как резистивные нагрузки, а также для высоких индуктивных и других нагрузок. Выключатели с такими особыми характеристиками кривой обеспечивают лучшую защиту, а также уменьшают количество нюансов срабатывания.

Плавкие предохранители

обычно являются более экономичным методом защиты от сверхтоков. Они хорошо работают в приложениях, где существует высокий ток короткого замыкания, и обычно используются для защиты трансформаторов, источников питания и двигателей. Многие предохранители для защиты параллельных цепей являются токоограничивающими и доступны с высокими отключающими характеристиками до 200 кА. Доступны предохранители, соответствующие требованиям стандартов UL и NEC, включая типы с выдержкой времени и быстродействующие. Эти предохранители не изнашиваются, поскольку в них нет движущихся частей, как в автоматическом выключателе, и загрязнение пылью или маслом маловероятно.

Самым большим недостатком предохранителя

A является необходимость его замены после срабатывания, в отличие от автоматического выключателя, который обычно можно сбросить. Кроме того, предохранители по своей сути увеличивают вероятность однофазного включения. Таким образом, в то время как предохранитель защищает систему от неисправности, оборудование может быть повреждено из-за однофазного состояния, поэтому основное оборудование должно быть оборудовано устройствами контроля фазы обнаружения сгорания предохранителя.

Хотя выключатели становятся все более экономичными, а их технологии защиты улучшаются, предохранители всегда были золотым стандартом для быстрого отключения очень большого тока.Однако многие пользователи готовы платить больше за возможности, которые предоставляют автоматические выключатели, особенно за электронное отключение и ограничение тока, из-за времени простоя, необходимого для замены предохранителей. В этих случаях очень важна логистика хранения, поиска и замены перегоревшего предохранителя.

Дополнительные устройства защиты соответствуют стандарту UL 1077. Они не производятся, не тестируются и не сертифицированы для защиты параллельных цепей. Эти устройства дополняют уже существующую защиту параллельной цепи. Эти дополнительные защитные устройства предназначены для защиты цепей управления, ввода / вывода ПЛК, катушек контакторов, внутренних реле панели или элемента оборудования и т. Д.У них гораздо более узкий интервал, чем у устройств UL 489, и они также имеют более низкие номиналы прерывания, обычно менее или равные 10 кА.

Будь то автоматический выключатель или предохранитель, параллельная цепь или дополнительная защита, пользователи должны обращать внимание на рабочие условия, такие как высокий пусковой ток, максимальная сила тока и напряжение, максимальные токи короткого замыкания и другие факторы. Предохранители обычно обеспечивают лучшую защиту из-за лучшего ограничения тока, но их необходимо заменять после работы, что может увеличить время простоя.Автоматические выключатели можно быстро и легко восстановить, но даже токоограничивающий автоматический выключатель не будет работать так быстро, как правильно подобранный предохранитель.

Обеспечение защиты от скачков напряжения

Когда дело доходит до защиты от ударов или пожара, подавление скачков напряжения часто упускается из виду, но скачки напряжения обходятся американским компаниям более чем в 80 миллиардов долларов в год. Устройства защиты от перенапряжения (SPD) могут помочь предотвратить эти потери, защищая от небольших скачков мощности, которые со временем повреждают оборудование, а также могут обеспечить защиту от менее частых, но более серьезных серьезных скачков напряжения.

Примерно 20% скачков напряжения происходит от ударов молнии, в то время как остальные 80% обычно происходят внутри завода или объекта в результате запуска и остановки двигателей, а также от других высокоиндуктивных нагрузок.

Хотя всегда было хорошей практикой проектирования включать защиту от перенапряжения, NEC добавляла области, где требуется защита от перенапряжения. УЗИП все чаще рассматриваются как решающие средства защиты аварийных систем и оборудования. Неполный список областей, в которых NEC 2017 требует устройств защиты от перенапряжения, включает:

  • Статья 670.6: В промышленном оборудовании со схемами защитной блокировки должна быть установлена ​​защита от перенапряжения
  • Статья 695.15: Перечисленное устройство защиты от перенапряжения должно быть установлено в контроллере пожарного насоса
  • или на нем.
  • Статья 700.8: Перечисленные УЗИП должны быть установлены в или на всех распределительных щитах и ​​щитах аварийных систем
  • Статья 708.20: Устройства защиты от перенапряжения должны быть предусмотрены на всех уровнях распределения напряжения объекта.

Подавитель перенапряжения типа 1 обычно устанавливается на линии разъединителя, защищая оборудование от молнии, но может использоваться в любом месте электрической цепи.Ограничитель перенапряжения типа 2 устанавливается на стороне нагрузки, защищая от пусков и остановов двигателя и подобных скачков. Ограничитель перенапряжения типа 3 устанавливается на уровне устройства, например, в удлинителях.

Эти устройства защиты от перенапряжения выбираются на основе напряжения питания, ожидаемой величины и частоты возникновения скачков напряжения, а также количества фаз в силовой цепи. Они предоставляют недорогую страховку от повреждения оборудования.

Выходы ПЛК

также должны быть защищены от скачков и перегрузок.Некоторые выходы могут иметь встроенное подавление перенапряжения, которое защищает выход от индуктивных нагрузок, но этого не всегда достаточно для многих нагрузок, таких как соленоиды или контакторы, поэтому рекомендуется добавлять подавление перенапряжения на нагрузку, так как это продлит срок службы. выходов ПЛК.

Индуктивные нагрузки могут вызвать скачок напряжения в сотни вольт, и эти высокие напряжения могут повредить или разрушить релейные и транзисторные выходы ПЛК. Чтобы обеспечить защиту, на выходной катушке может быть установлен диод, чтобы обеспечить путь, по которому ток течет обратно через катушку, пока магнитное поле схлопывается, что устраняет скачки напряжения.В то время как простой диод, вероятно, является лучшим вариантом для подавления перенапряжения через катушку постоянного тока, доступны различные устройства подавления перенапряжения для защиты от перенапряжений от нагрузок переменного / постоянного тока, включая варисторы, комбинации резистор / конденсатор (R / C) и специальные переходные процессы. диоды подавления напряжения.

В NEC более 800 страниц, поэтому в этой статье дается только обзор требований по защите персонала от поражения электрическим током и предотвращению электрического пожара. Используя эту информацию в качестве отправной точки и схемы, можно ввести дополнительные сведения из NEC и других источников, чтобы обеспечить защиту цепи, необходимую для обеспечения безопасности на промышленном предприятии или предприятии.

Брент Пурди — менеджер по продукции для защиты питания и цепей на сайте www.AutomationDirect.com. До своей нынешней должности он был инженером по продукту. До прихода в AutomationDirect в 2013 году он работал ведущим электриком и старшим инженером в Polytron, а также системным инженером в Westinghouse Anniston.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *