단락 보호 회로. 네트워크의 비상 보호 장치

최신 고전력 스위칭 트랜지스터는 드레인-소스 온 상태 저항이 매우 낮아 고전류가 이 구조를 통과할 때 낮은 전압 강하를 보장합니다. 이 상황은 전자 퓨즈에서 그러한 트랜지스터를 사용할 수 있게 합니다.

예를 들어, IRL2505 트랜지스터는 10V의 소스-게이트 전압에서 0.008옴에 불과한 드레인-소스 저항을 갖습니다. 10A의 전류에서 전력 P = I² R은 그러한 트랜지스터의 수정에서 해제됩니다. P = 10 10 0.008 = 0.8W. 이것은 주어진 전류에서 라디에이터를 사용하지 않고 트랜지스터를 설치할 수 있음을 시사합니다. 나는 항상 최소한 작은 방열판을 넣으려고 노력하지만. 많은 경우에 이를 통해 비상 상황에서 열 고장으로부터 트랜지스터를 보호할 수 있습니다. 이 트랜지스터는 "" 기사에 설명된 보호 회로에 사용됩니다. 필요한 경우 표면 장착을 위해 무선 요소를 사용하고 장치를 작은 모듈처럼 보이게 할 수 있습니다. 장치 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다. 최대 4A의 전류에 대해 계산되었습니다.

전자 퓨즈 다이어그램

이 회로에서 p-채널 IRF4905가 있는 전계 효과 트랜지스터는 0.02 Ohm의 개방 저항과 10V의 게이트 전압을 갖는 키로 사용됩니다.

원칙적으로 이 회로의 최소 공급 전압도 이 값으로 제한됩니다. 드레인 전류가 10A이면 2W의 전력이 방출되므로 작은 방열판을 설치해야 합니다. 이 트랜지스터의 최대 게이트-소스 전압은 20V이므로 게이트-소스 구조의 고장을 방지하기 위해 VD1 제너 다이오드가 회로에 도입되어 안정화 전압이 12볼트인 모든 제너 다이오드로 사용할 수 있습니다. 회로 입력의 전압이 20V 미만이면 제너 다이오드를 회로에서 제거할 수 있습니다. 제너 다이오드를 설치하는 경우 저항 R8의 값을 수정해야 할 수도 있습니다. R8 \u003d (Upit - Ust) / Ist; 여기서 Upit은 회로의 입력 전압, Ust는 제너 다이오드의 안정화 전압, Ist는 제너 다이오드의 전류입니다. 예를 들어 Upit \u003d 35V, Ust \u003d 12V, Ist \u003d 0.005A입니다. R8 \u003d (35-12) / 0.005 \u003d 4600옴.

전류-전압 변환기

저항 R2는 이 저항에서 방출되는 전력을 줄이기 위해 회로의 전류 센서로 사용되며 그 값은 100분의 1옴으로 선택됩니다. SMD 소자를 사용할 때 0.25W의 전력으로 0.1 Ohm, 크기 1206의 저항 10개로 구성할 수 있습니다. 이러한 낮은 저항의 전류 센서를 사용하면 이 센서의 신호 증폭기가 사용됩니다. 증폭기는 LM358N 칩의 연산 증폭기 DA1.1을 사용하였다.

이 증폭기의 이득은 (R3 + R4)/R1 = 100과 같습니다. 부하 전류의 1암페어는 출력 7 DA1.1에서 1V의 전압과 같습니다. Kus는 저항 R3으로 수정할 수 있습니다. 저항 R5 및 R6의 지정된 값으로 최대 보호 전류는 .... 이제 계산해 보겠습니다. R5 + R6 \u003d 1 + 10 \u003d 11kOhm. 이 분배기를 통해 흐르는 전류를 찾자. I \u003d U / R \u003d 5A / 11000 Ohm \u003d 0.00045A. 따라서 DA1의 핀 2에 설정할 수 있는 최대 전압은 U = I x R = 0.00045A x 10000Ω = 4.5V가 됩니다. 따라서 최대 보호 전류는 약 4.5A가 됩니다.

전압 비교기

전압 비교기는 이 MS의 일부인 두 번째 연산 증폭기에 조립됩니다. 안정기 DA2에서 저항 R6에 의해 조정된 기준 전압은 이 비교기의 반전 입력에 적용됩니다. 전류 센서에서 증폭된 전압이 비반전 입력 3 DA1.2에 적용됩니다. 비교기의 부하는 직렬 회로, 광 커플러 LED 및 소광 조정 저항 R7입니다. 저항 R7은 이 회로를 통과하는 전류를 약 15mA로 설정합니다.

회로 작동

이 계획은 다음과 같이 작동합니다. 예를 들어, 3A의 부하 전류에서 0.01 x 3 = 0.03V의 전압이 전류 센서에서 해제됩니다. DA1.1 증폭기의 출력은 0.03V x 100 = 3V와 같은 전압을 갖습니다. 이 경우 입력 2 DA1.2에서 저항 R6에 의해 설정된 기준 전압이 3볼트 미만이면 비교기 1의 출력에서 ​​연산 증폭기의 공급 전압에 가까운 전압이 나타납니다. 5볼트. 결과적으로 광 커플러의 LED가 켜집니다. 광 커플러의 사이리스터는 소스와 함께 전계 효과 트랜지스터의 게이트를 열고 션트합니다. 트랜지스터가 닫히고 부하가 꺼집니다. SB1 버튼을 사용하거나 PSU를 껐다가 다시 켜서 회로를 원래 상태로 되돌릴 수 있습니다.

많은 집에서 만든 블록전원 공급 장치의 역 극성에 대한 보호가 부족하다는 단점이 있습니다. 숙련된 사람이라도 실수로 전원 공급 장치의 극성을 혼동할 수 있습니다. 그리고 그 후에 충전기를 사용할 수 없게 될 확률이 높습니다.

이 기사에서 다룰 역극성 보호를 위한 3가지 옵션완벽하게 작동하고 조정이 필요하지 않습니다.

옵션 1

이 보호는 가장 간단하며 트랜지스터나 미세 회로를 사용하지 않는다는 점에서 유사한 보호와 다릅니다. 릴레이, 다이오드 디커플링 - 이것이 모든 구성 요소입니다.

이 계획은 다음과 같이 작동합니다. 회로의 마이너스는 공통이므로 플러스 회로가 고려됩니다.

입력에 연결된 배터리가 없으면 릴레이는 열린 상태입니다. 배터리가 연결되면 플러스가 VD2 다이오드를 통해 릴레이 권선으로 흐르고 결과적으로 릴레이 접점이 닫히고 주 충전 전류가 배터리로 흐릅니다.

동시에 녹색 LED가 켜져 연결이 올바르다는 것을 나타냅니다.

이제 배터리를 제거하면 회로의 출력에 전압이 있습니다. 충전기 VD2 다이오드를 통해 릴레이 권선으로 계속 흐릅니다.

연결의 극성을 바꾸면 다이오드 VD2가 잠기고 릴레이 권선에 전원이 공급되지 않습니다. 릴레이가 작동하지 않습니다.

이 경우 의도적으로 잘못된 방식으로 연결된 빨간색 LED가 켜집니다. 배터리 연결의 극성이 반대임을 나타냅니다.

다이오드 VD1은 릴레이가 꺼질 때 발생하는 자기 유도로부터 회로를 보호합니다.

그러한 보호가 다음에서 구현되는 경우 , 12V의 릴레이를 사용할 가치가 있습니다. 릴레이의 허용 전류는 전원에만 의존합니다 . 평균적으로 15-20A 릴레이를 사용하는 것이 좋습니다.

이 계획은 여전히 ​​많은 측면에서 유사점이 없습니다. 전력 역전으로부터 동시에 보호하고 단락.

이 회로의 동작 원리는 다음과 같다. 정상 작동에서 LED 및 저항 R9를 통한 전원의 플러스는 전계 효과 트랜지스터를 열고 "현장 작업자"의 개방 접합을 통한 마이너스는 회로의 출력으로 배터리로 이동합니다.

극성 반전 또는 단락이 발생하면 회로의 전류가 급격히 증가하여 "필드"와 션트에 전압 강하가 형성됩니다. 이러한 전압 강하는 저전력 트랜지스터 VT2를 트리거하기에 충분합니다. 열리면 후자는 전계 효과 트랜지스터를 잠그고 게이트를 접지로 닫습니다. 동시에 LED에 대한 전원이 트랜지스터 VT2의 개방 접합에 의해 제공되기 때문에 LED가 켜집니다.

응답 속도가 빠르기 때문에 이 회로는 모든 출력 문제에 대해.

회로는 작동 시 매우 안정적이며 무기한 보호 상태를 유지할 수 있습니다.

이것은 특별하다 간단한 회로, 2 개의 구성 요소 만 사용되기 때문에 거의 회로라고 할 수 없습니다. 이것은 강력한 다이오드와 퓨즈입니다. 이 옵션은 매우 실행 가능하며 산업 규모에서도 사용됩니다.

충전기에서 퓨즈를 통해 전원이 배터리에 공급됩니다. 퓨즈는 최대 충전 전류를 기준으로 선택됩니다. 예를 들어, 전류가 10A이면 퓨즈는 12-15A에 필요합니다.

다이오드는 병렬로 연결되고 정상 작동 중에는 닫힙니다. 그러나 극성을 바꾸면 다이오드가 열리고 단락이 발생합니다.

그리고 퓨즈는 이 회로의 약한 링크로, 동시에 타버릴 것입니다. 그 후에는 변경되어야 합니다.

다이오드는 최대 단기 전류가 퓨즈 연소 전류보다 몇 배 더 크다는 사실을 기반으로 데이터 시트에 따라 선택해야 합니다.

충전기가 퓨즈보다 빨리 소진 된 경우가 있기 때문에 이러한 계획은 100 % 보호를 제공하지 않습니다.

결과

효율성 측면에서 첫 번째 계획이 다른 계획보다 낫습니다. 그러나 다양성과 반응성 면에서 가장 좋은 방법- 이것은 계획 2입니다. 음, 세 번째 옵션은 종종 산업적 규모에서 사용됩니다. 이 보호 옵션은 예를 들어 모든 자동차 라디오에서 볼 수 있습니다.

마지막 회로를 제외한 모든 회로에는 자가 치유 기능이 있습니다. 즉, 단락이 제거되거나 배터리 연결의 극성이 변경되는 즉시 작업이 복원됩니다.

첨부 파일:

자신의 손으로 간단한 전원 은행을 만드는 방법 : 수제 전원 은행 다이어그램

아무도 실수로부터 자유롭지 않기 때문에 가장 간단한 단락 보호는 숙련된 무선 아마추어와 초보 무선 아마추어 모두에게 적합합니다. 이 문서는 원치 않는 오류로부터 장치를 보호하는 데 도움이 되는 간단하지만 매우 독창적인 구성표를 제공합니다. 자체 재설정 퓨즈는 회로의 전원을 차단하고 LED는 신속하고 안정적이며 간단하게 비상 상황을 알립니다.

단락 보호 체계:

그림 1에 표시된 회로는 아마추어 무선 전원 공급 장치 또는 기타 회로에 대해 구성하기 매우 쉬운 보호 기능입니다.

그림 1 - 단락 보호 회로.

단락 보호 회로의 작동:

이 계획은 매우 간단하고 이해하기 쉽습니다. 퓨즈 FU1이 손상되지 않은 동안 전류는 최소 저항 경로를 따라 흐르기 때문에 출력 부하 R1이 연결되고(그림 2) 전류가 이를 통해 흐릅니다. 동시에 VD4 LED는 계속 켜져 있습니다(바람직하게는 채색불타는 듯한 빛깔).

그림 2 - 전체 퓨즈가 있는 회로의 작동

부하 전류가 퓨즈에 허용되는 최대 전류를 초과하면 퓨즈가 작동하여 부하 회로를 차단(분로)합니다(그림 3). 이 경우 VD3 LED가 켜지고(빨간색 발광) VD4가 꺼집니다. 동시에 부하도 회로도 문제가 되지 않습니다(물론 퓨즈가 적시에 끊어지는 경우).

그림 3 - 퓨즈가 트립됨

다이오드 VD1, VD5 및 제너 다이오드 VD2는 역전류로부터 LED를 보호합니다. 저항 R1, R2는 보호 회로의 전류를 제한합니다. FU1 퓨즈의 경우 재설정 가능한 퓨즈 사용을 권장합니다. 그리고 필요에 따라 선택한 회로의 모든 요소 값.

트랜지스터와 전원 공급 장치의 연결 다이어그램은 그림 1에 표시되어 있고 저항 R1의 다양한 저항에 대한 트랜지스터의 전류-전압 특성은 그림 2에 나와 있습니다. 이것이 보호가 작동하는 방식입니다. 저항의 저항이 0이고(즉, 소스가 게이트에 연결됨) 부하가 약 0.25A의 전류를 소비하는 경우 전계 효과 트랜지스터의 전압 강하는 1.5V를 초과하지 않으며 실질적으로 모든 정류된 전압이 부하에 가해집니다. 부하 회로에 단락이 나타나면 정류기를 통과하는 전류가 급격히 증가하고 트랜지스터가 없는 경우 수 암페어에 도달할 수 있습니다. 트랜지스터는 전압 강하에 관계없이 단락 전류를 0.45...0.5A로 제한합니다. 이 경우 출력 전압은 0이 되고 전체 전압은 FET에서 떨어집니다. 따라서 단락이 발생하면 전원 공급 장치에서 소비되는 전력이 다음과 같이 증가합니다. 이 예두 번 이하, 대부분의 경우 상당히 수용 가능하며 전원 공급 장치 부품의 "상태"에 영향을 미치지 않습니다.

쌀. 2

저항 R1의 저항을 높여 단락 전류를 줄일 수 있습니다. 단락 전류가 최대 부하 전류의 약 2배가 되도록 저항을 선택해야 합니다.
이 보호 방법은 평활 RC 필터가 있는 전원 공급 장치에 특히 편리합니다. 그러면 필터 저항 대신 전계 효과 트랜지스터가 켜집니다(예: 그림 3 참조).
정류된 거의 모든 전압은 단락 중에 전계 효과 트랜지스터에서 떨어지므로 빛 또는 소리 신호에 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 다음은 광 신호를 켜는 다이어그램입니다. 그림 7. 부하와 함께 모든 것이 정상이면 녹색 LED HL2가 켜집니다. 이 경우 트랜지스터 양단의 전압 강하는 HL1 LED를 켜기에 충분하지 않습니다. 그러나 부하에 단락이 발생하자마자 HL2 LED는 꺼지지만 HL1은 빨간색으로 깜박입니다.

쌀. 삼

저항 R2는 위의 권장 사항에 따라 원하는 단락 전류 제한에 따라 선택됩니다.
사운드 신호 장치의 연결 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다. 4. 트랜지스터의 드레인과 소스 사이 또는 HL1 LED와 같이 드레인과 게이트 사이에 연결할 수 있습니다.
신호 장치에 충분한 전압이 나타나면 단접합 트랜지스터 VT2에서 만들어진 AF 발생기가 작동하고 BF1 헤드폰에서 소리가 들립니다.
단접합 트랜지스터는 KT117A-KT117G가 될 수 있으며 전화는 저저항입니다(저전력 다이내믹 헤드로 교체 가능).

쌀. 4

저전류 부하의 경우 KP302V 전계 효과 트랜지스터의 단락 전류 제한기를 전원 공급 장치에 도입할 수 있습니다. 다른 블록용 트랜지스터를 선택할 때는 허용 전력과 드레인-소스 전압을 고려해야 합니다.
물론 이러한 자동화는 부하의 단락에 대한 보호 기능이 없는 안정화된 전원 공급 장치에도 도입될 수 있습니다.

대다수인 초보 무선 아마추어는 조정된 전원 공급 장치를 조립하기 위해 더 간단한 회로를 선택합니다. 나는 또한 값 비싼 부품을 얻고 복잡한 PSU를 설정할 수 없을 것이므로 그러한 계획을 만들기로 결정했습니다.

모든 디자인 케이스의 가장 기본입니다. 여기서 나는 운 좋게도 미래의 전원 공급 장치가 배치될 컴퓨터에서 작동하지 않는 ATX PSU를 얻었습니다.

나는 220V 네트워크를 위해 뒤쪽에 커넥터를 남겨두고 쿨러 대신 일반 소켓을 나사로 조였습니다. 왜냐하면 그들은 항상 내 질량에 충분하지 않기 때문입니다. 전자 기기. 요컨대, 그것은 불필요하지 않을 것입니다.

전원 공급 장치의 인쇄 회로 기판은 가장 간단하며 초보자도 쉽게 만들 수 있습니다. 극단적 인 경우 에칭이 아닌 커터로 트랙을자를 수 있습니다. 에 의한 보호를 위해 최대 전류-그리고 이것은 아마추어 무선 전원 공급 장치에 있어야하며 LED에 과부하 표시가있는 전자 퓨즈 회로를 선택했습니다.

전원 공급 장치의 전면 패널은 플라스틱, 텍스타일 라이트 또는 합판으로 만들어졌습니다. 다이얼 표시기가 부착됩니다-전압계 및 전류계 (나중에 이것이 훨씬 더 좋고 편리하다는 것이 분명해짐에 따라 디지털 표시), 전압 조정기 및 보호 모드를 켜고 전환하는 버튼. 0.1과 1A를 선택했지만 모든 값에 대해 전류 보호 저항을 계산할 수 있습니다.

전원 공급 장치의 전면 패널에는 PSU 출력 와이어를 연결하기 위한 두 개의 터미널도 있습니다.

그것은 이미 전원 공급 장치와 유사한 것으로 밝혀졌습니다. 케이스에 맞도록 변압기를 선택합니다. 따라서 라디오 시장에서 구입하려면 먼저 상자의 치수를 측정하십시오.

우리는 자체 접착 필름으로 몸을 붙이거나 바니시로 칠합니다.

PSU가 네트워크에 연결되면 녹색 LED가 켜지고 빨간색 LED는 전류 과부하에 대한 보호 작동을 나타냅니다.

여기에 다이얼 표시기의 션트를 계산하는 방법이 나와 있습니다. 그리고 볼트와 암페어의 새로운 값을 저울에 올리려면 케이스를 열고 이전 값 위에 새로운 값이 적힌 종이 조각을 조심스럽게 붙여야 합니다.

그게 다야. 즉석 재료로 만든 우수한 단순 전원 공급 장치가 완전히 준비되었습니다. 몇 달 동안 작업하면서 높은 신뢰성과 작동 용이성을 보여주었습니다. in_sane 제공.

보호 기능이 있는 간단한 전원 공급 장치에 대해 토론하십시오.