Jeste li umorni od mijenjanja osigurača svaki put kada pregore? Koristite elektronski DC osigurač koji će zaštititi vaše uređaje priključene na napajanje. Ovaj "osigurač" se može resetirati jednostavnim isključivanjem i ponovnim uključivanjem. Ovaj osigurač koristi N-kanalni FET tranzistor sa efektom polja kao senzor struje. Tranzistor također isključuje liniju opterećenja uzemljenjem kada struja premaši maksimalnu dozvoljenu vrijednost.
Dijagram osigurača
Štampana ploča
Struja prekida (okidača) može se podesiti promjenjivim otpornikom P1 od 0 do 5 A. Ovo kolo može ispravno raditi s maksimalnom strujom opterećenja do 5 ampera. Nemojte ga preopteretiti ako ne želite da spalite dijelove. Pri dugotrajnoj velikoj struji tranzistor se može zagrijati, pa je potreban mali hladnjak.
Sada o kondenzatorima u osnovnom krugu - C1 i C2 tranzistora T2. U zavisnosti od njihovog kapaciteta, brzina odziva se menja. Na primjer, C1 će se isključiti polako (preskakanje kratkoročnih vrhova opterećenja), a C2 trenutno. Prilikom podešavanja, podesite otpornik P1 sve dok osigurač ne pregori. Resetiranje osigurača je jednostavno: isključite ga iz napajanja i kada se napajanje ponovo uključi, krug je spreman da ponovo zaštiti vaše uređaje. Uređaj je pogodan kao dodatak za bilo koji izvor istosmjerne struje (sa AC strujno kolo neće raditi) za izlazni napon do 25 V. Pri višim naponima morat ćete promijeniti vrijednosti nekih otpornika i instalirati više moćni tranzistori.
Jeste li umorni od mijenjanja osigurača svaki put kada pregore? Koristite elektronički DC osigurač koji će zaštititi vaše uređaje spojene na . Ovaj "osigurač" se može resetirati jednostavnim isključivanjem i ponovnim uključivanjem. Ovaj osigurač koristi N-kanalni FET tranzistor sa efektom polja kao senzor struje. Tranzistor također isključuje liniju opterećenja uzemljenjem kada struja premaši maksimalnu dozvoljenu vrijednost.
Dijagram osigurača
Štampana ploča
Struja prekida (okidača) može se podesiti promjenjivim otpornikom P1 od 0 do 5 A. Ovo kolo može ispravno raditi s maksimalnom strujom opterećenja do 5 ampera. Nemojte ga preopteretiti ako ne želite da spalite dijelove. Pri dugotrajnoj velikoj struji tranzistor se može zagrijati, pa je potreban mali hladnjak.
Sada o kondenzatorima u osnovnom krugu - C1 i C2 tranzistora T2. U zavisnosti od njihovog kapaciteta, brzina odziva se menja. Na primjer, C1 će se isključiti polako (preskakanje kratkoročnih vrhova opterećenja), a C2 trenutno. Prilikom podešavanja, podesite otpornik P1 sve dok osigurač ne pregori.
Resetiranje osigurača je jednostavno: isključite ga iz napajanja i kada se napajanje ponovo uključi, krug je spreman da ponovo zaštiti vaše uređaje. Uređaj je pogodan kao dodatak za bilo koji izvor istosmjerne struje (sa AC strujno kolo neće raditi) za izlazni napon do 25 V. Pri višim naponima morat ćete promijeniti vrijednosti nekih otpornika i instalirati više moćni tranzistori. A da biste zaštitili samo napajanje, možete to učiniti.
|
|
Šematski dijagram mikrokontrolerskog dozimetra sa LCD, baziranog na Geigerovom brojaču SBM-20 i PIC16F684.(autor Tonich od 06.08.2013.) nema zaštitu od preopterećenja i struje kratkog spoja. U dubinama interneta pronađen je jednostavan zaštitni krug - elektronski osigurač. Ovaj uređaj je povezan između opterećenja i napajanja.
Evo električnog dijagrama EP-a.
Kontakti X1 i X2 povezuju uređaj sa izvorom napajanja. Opterećenje je spojeno na kontakte X3, X4. Uređaj je elektronski ključ napravljen na tranzistorima VT1 ... VT3. Elektroničkim ključem upravlja strujni senzor montiran na otpornicima R1, R2 i potenciometru R4.
Kada struja opterećenja premaši onu koju je zadao potenciometar R4, pad napona na emiterskom spoju tranzistora VT3 dovodi do njegovog otvaranja i, kao rezultat, ranžiranja emiterskog spoja VT1. Napon na bazi VT1 u odnosu na njegov emiter ispada tako mali da je VT1 zaključan i struja ne teče kroz njega. Kao rezultat toga, krug VT1-R5 je prekinut, a napon na bazi VT2 postaje ispod svog radnog praga, tranzistor VT2 je zatvoren, a opterećenje je bez napona. Nakon otklanjanja kratkog spoja. (ili preopterećenja) procesi, počevši od VT3, odvijaju se obrnutim redoslijedom.
Prag prekidača na tranzistoru VT3 se postavlja potenciometrom R4. Ovo određuje maksimalnu dozvoljenu struju na kojoj će ED raditi.
Snažni otpornik R3 služi za ograničavanje struje kroz VT2. Kondenzator C1 potiskuje impulsni šum (mikro iskrenje) koji nastaje kada klizač klizi duž otpornog sloja potenciometra.
specifikacije:
Radni napon - 5…30V.
Opseg podešavanja radne struje je 0,1…3,5A.
Komponente:
R3 - 0,5 Ohm, moćan 10 W, preostali otpornici su 0,25 W.
R1 - 470 Ohm.
R2, R6 - 1 kOhm.
R5-110 Ohm.
R4 - rezni otpornik - 4,7 kOhm.
VT1-VT3 tranzistori BC 547B (KT 3102A)
VT2-tranzistor KT 805AM, KT 808AM, KT 819GM, 2N3055 treba ugraditi na radijator površine najmanje 100 sq.cm pomoću termalne paste.
Nakon sklapanja, priključio sam elektronski uređaj na izvor napajanja. Kao opterećenje koristio sam snažan žičani otpornik otpora od 3 oma. Postavite klizač potenciometra R4 na minimalni otpor i dovedite napon na ED od nule. Na voltmetru spojenom na izvor napajanja - 30 V, struja i napon opterećenja su nula. Postavite klizač R4 na maksimalni otpor. Pri struji od 3.8A ED je radio. Pošto sam htio povećati struju odziva, odlučio sam smanjiti otpor otpornika R3 na 0,3 Ohma. Uspjeli smo dovesti radnu struju na 6 A. Nisam je više pokušavao podesiti, jer Tranzistor KT805AM je dizajniran za struju od 5A. Nakon što se ED aktivira, ponovna aktivacija je moguća nakon 15 sekundi.
Elektronski osigurač se također može napraviti pomoću moćnog tranzistora s efektom polja, ali više o tome u sljedećem članku.
Štampana ploča u programu Layout 6.0
Osigurači su jednokratni i zahtijevaju obaveznu zamjenu ako pokvare zbog prenapona. Svaki od njih je dizajniran za određenu struju, ali u nedostatku odgovarajućeg elementa, instalira se onaj koji je najbliži vrijednosti. Takve radnje negativno utječu na rad opreme i smanjuju njenu pouzdanost. Stoga moderna kola koriste ograničavače struje, koji su elektronski osigurači. Ovi uređaji pružaju automatsku zaštitu i značajno povećavaju performanse uređaja.
Efikasnost strujnih limitera
Osigurači se već dugo koriste u gotovo svim strujnim krugovima. Često su pokvarili i zahtijevali su ručnu zamjenu. U njihovom nedostatku, praksa je bila korištenje domaćih uređaja u obliku raznih skakača, koji su bili vrlo nepouzdani i opasni u svakom pogledu.
Ovi najjednostavniji elementi zamijenjeni su elektronskim osiguračima koji djeluju kao ograničavači struje. Po svom djelovanju dijele se u dvije glavne kategorije. Prva grupa obnavlja strujni krug nakon što su uzroci nesreće otklonjeni. Rad uređaja druge grupe odvija se samo uz sudjelovanje stručnjaka. Osim toga, postoje pasivni zaštitni uređaji koji signaliziraju pojavu opasne situacije zvukom ili svjetlom.
U radioelektronskim uređajima zaštita od strujnih preopterećenja provodi se pomoću otpornih ili poluvodičkih strujnih senzora povezanih u krug. Ako napon padne ispod standardnog nivoa, aktivira se zaštitni uređaj koji isključuje opremu iz napajanja. Ovaj način zaštite pretpostavlja mogućnost promjene veličine struje pri kojoj se zaštita aktivira.
Dobra i efikasna zaštita je osigurana ograničenom količinom granične struje koja prolazi kroz opterećenje. Zadati nivo se ne može prekoračiti čak i ako postoji kratki spoj u strujnom kolu. Ograničavanje maksimalne struje provodi se pomoću posebnih uređaja - generatora stabilne struje.
Elektronski dijagrami osigurača
Prikazani dijagrami prikazuju najjednostavnije automatske mjere zaštite od strujnih preopterećenja. Dizajn ovih uređaja zasnovan je na uređajima koji imaju početnu struju koja se ne može prekoračiti. Potrebna vrijednost struje se postavlja odabirom određenog tranzistora.
Na dijagramu 1 koristi se element marke KP302A, koji ukazuje na maksimalnu vrijednost struje od 30-50 mA. Da biste povećali ovu vrijednost, potrebno je paralelno povezati nekoliko tranzistora.
Krug 2 radi koristeći konvencionalne bipolarne tranzistore s minimalnim omjerom prijenosa struje od 80-100. Put ulaznog napona počinje u otporniku R1, zatim prolazi kroz tranzistor VT1, otvarajući ga. Način zasićenja tranzistora uzrokuje da većina napona teče na izlaz. Ako struja ne prelazi vrijednost praga, u ovom slučaju tranzistor VT2 ostaje zatvoren i HL1 LED neće svijetliti. U krugu 2, otpornik R3 je strujni senzor.
U slučaju pada napona, tranzistor VT1 će se zatvoriti, čime se ograničava protok struje kroz opterećenje. Element VT2 će, naprotiv, biti otvoren, a LED će se istovremeno uključiti. Ocjene elemenata prikazanih na dijagramu 2 odgovaraju struji kratkog spoja s naponom od 0,7 volti, otporom od 3,6 oma i strujom od 0,2 - 0,23 ampera.
Na dijagramu 3, elektronski osigurač koristi tranzistor sa efektom polja velike snage VT1 kao ključ. Zaštita radi na struji koja zavisi od odnosa otpornih elemenata. Važnu ulogu igra vrijednost otpora strujnog senzora, koji je serijski povezan s tranzistorom s efektom polja. Nakon što se zaštita aktivira, opterećenje se ponovo uključuje pritiskom na tipku SA1.
Strujni limiteri - stabilizatori
Stabilizatori se smatraju jednim od najefikasnijih ograničavača struje. Na primjer, koristeći uređaj na dijagramu 1, moguće je dobiti stabilan napon na izlazu, podesiv od 0 do 17 volti.
Za zaštitu od kratkih spojeva i prekomjerne struje koriste se posebni elementi u obliku tiristora VS1 i strujnog senzora na otporniku R2. Kada se struja u opterećenju poveća, tiristor se uključuje uz istovremeno ranžiranje upravljačkog kruga VT1. Nakon toga, vrijednost izlaznog napona postaje nula. Aktiviranje zaštite potvrđuje se paljenjem LED diode.
Nakon otklanjanja kvara, stabilizator se ponovo pokreće pritiskom na tipku SB1, a zatim otključavanjem tiristora. Postoje ograničavači struje opremljeni zaštitom i zvučnim indikatorima preopterećenja. Za upravljanje generatorom audio frekvencije koristi se poseban ključ na tranzistoru.
Glavni nedostatak osigurača kada se koriste za zaštitu elektronskih kola je njihova inercija, tj. dugo vrijeme odziva, tokom kojeg neki elementi kola imaju vremena da pokvare. Možete osigurati automatsku zaštitu uređaja i istovremeno povećati njegove performanse korištenjem elektronskih osigurača. Ovi uređaji se mogu podijeliti u dvije grupe:
Sa samoizlječenjem strujnog kruga nakon otklanjanja uzroka nesreće;
Sa ponovnim pokretanjem (posebno dugme, restart itd.).
Postoje i pasivni zaštitni uređaji: u hitnom režimu samo svjetlosnim ili zvučnim signalom ukazuju na prisutnost opasne situacije, bez isključivanja opterećenja.Za zaštitu radioelektronskih uređaja od strujnih preopterećenja obično se koriste otporni ili poluvodički senzori struje , spojen serijski na strujni krug. Čim pad napona na strujnom senzoru prijeđe unaprijed postavljeni nivo, aktivira se zaštitni uređaj koji odspaja opterećenje od izvora napajanja. Prednost ovog načina zaštite je što se veličina struje rada zaštite može lako mijenjati. Drugi način zaštite opterećenja je ograničavanje ograničenja struje kroz njega. Čak i ako postoji kratki spoj u krugu opterećenja, struja neće moći premašiti navedeni nivo i oštetiti opterećenje. Za ograničavanje maksimalne struje opterećenja koriste se generatori stabilne struje. Krug najjednostavnijeg graničnika struje prikazan je na slici 1.
Zapravo, ovo je stabilizator struje na tranzistoru s efektom polja. Struja opterećenja pri korištenju takvog limitera ne može premašiti početnu struju odvoda tranzistora s efektom polja. Veličina ove struje može se podesiti odabirom vrste tranzistora. Za tranzistor KP302V prikazan na dijagramu, maksimalna struja kroz opterećenje neće prelaziti 30...50 mA. Vrijednost ove struje može se povećati paralelnim povezivanjem nekoliko tranzistora. Graničnik struje opterećenja (slika 2) koristi bipolarne tranzistore sa koeficijentom prijenosa struje od najmanje 80...100.
Ulazni napon kroz otpornik R1 ide do baze tranzistora VT1 i otvara ga. Tranzistor radi u režimu zasićenja, tako da većina ulaznog napona ide na izlaz. Kada je struja manja od praga, tranzistor VT2 je zatvoren i HL1 LED ne svijetli. Otpornik R3 djeluje kao strujni senzor. Čim pad napona na njemu prijeđe prag otvaranja VT2, on će se otvoriti, LED HL1 će se uključiti, a tranzistor VT1 će se, naprotiv, "zatvoriti" i struja kroz opterećenje će biti ograničena. Kolo drugog graničnika struje prikazano je na sl.3.
U normalnom načinu rada, tranzistor VT2 je otvoren zbog protoka bazne struje kroz otpornik R1. Kako se struja povećava, napon između kolektora i emitera VT2 raste i, kada postane približno 0,6 V, tranzistor VT1 se otvara i zaobilazi krug baza-emiter VT2, uzrokujući njegovo zatvaranje. Ako dođe do kratkog spoja u opterećenju, struja kratkog spoja teče kroz krug: "+" izvora napajanja - kratko spojeno opterećenje Rn - otpornik R2 - spoj baza-emiter VT1 - izvor. Budući da je VT2 zatvoren, struja kratkog spoja je ograničena otpornikom R2. Nakon otklanjanja kratkog spoja, limiter se ne uključuje samostalno. Da biste to učinili, morate nakratko isključiti i ponovo spojiti opterećenje (kratko spojiti terminale baze i emitera VT1 jedan s drugim). U tom slučaju, VT1 će se zatvoriti, a VT2 će se otvoriti, a napon će biti doveden do opterećenja. Na sl. Slika 3b prikazuje dijagram zaštite potrošača od prenapona u niskonaponskim kolima.
Kada se ulazni napon poveća iznad nominalnog napona, zener dioda VD2 se probija, tranzistor VT1 se otvara, VT2 se zatvara, a opterećenje je zaštićeno od prenapona. Kao uređaj za zaštitu izvora napajanja možete koristiti elektronski osigurač (slika 4), spojen između izvora i opterećenja.
Kada je struja opterećenja manja od zadate radne struje, tranzistor VT2 je otvoren i pad napona na njemu je minimalan. Kako se struja opterećenja povećava, pad napona na VT2 se povećava, pa se napon koji se dovodi preko R4 do baze VT1 povećava i VT1 se otvara. Proces se odvija poput lavine zbog prisustva pozitivne povratne sprege kroz otpornik R4. Kao rezultat toga, VT1 zaobilazi VT2, potonji zatvara i isključuje opterećenje. Istovremeno, VD1 LED svijetli, signalizirajući preopterećenje. Vrijednosti otpornika prikazane na dijagramu odgovaraju naponu od 9 V i radnoj struji od 1 A. Ako je potrebno promijeniti parametre osigurača, potrebno je ponovo izračunati otpore R3 i R4. Elektronski osigurač (slika 5) sastoji se od snažnog sklopnog elementa na tranzistorima VT3-VT4, otpornika za mjerenje struje R2, tranzistorskog analoga dinistora VT1-VT2 i šant tranzistora VT5.
Kada je napajanje uključeno, struja koja teče kroz otpornik R1 i emiterski spoj VT4 otvara kompozitni tranzistor VT4-VT3. Preostali tranzistori ostaju zatvoreni. Opterećenje se napaja nazivnim naponom. Kada dođe do preopterećenja, pad napona na R2 postaje dovoljan da se otvori analogni dinistor. Nakon toga, tranzistor VT5 se otvara i zaobilazi emiterski spoj VT4. Kao rezultat toga, tranzistori VT3 i VT4 se zatvaraju, odvajajući opterećenje od izvora napajanja. Struja opterećenja naglo se smanjuje, ali analog dinistora ostaje otvoren. Osigurač može ostati u ovom stanju neograničeno. Kroz opterećenje teče rezidualna struja, određena otporom R1, tj. desetine puta manje od nominalnog. Pad napona na zatvorenom tranzistoru VT3 uključuje LED "Alarm" HL1. Da biste nastavili s radom uređaja u nominalnom načinu rada nakon uklanjanja preopterećenja, morate nakratko isključiti izvor napajanja ili isključiti opterećenje. Osigurač je sastavljen na štampanoj ploči, čiji je crtež prikazan na slici 6.
Uz nazivne komponente navedene na dijagramu, osigurač ima sljedeće karakteristike:
Nazivni napon napajanja - 12V;
Nazivna struja opterećenja - 1 A;
Radna struja - 1,2 A;
Preostali napon opterećenja - 1,2 V;
Pad napona na osiguraču je 0,75 V.
Elektronski osigurač (slika 7) sadrži snažan tranzistor VT2, koji je spojen na negativnu strujnu žicu, dva strujna stabilizatora na tranzistorima sa efektom polja (podesivi na VT1 i neregulisani na VT3) i element praga - tiristor VS1.
Upravljački napon na tiristor se napaja preko otpornika R2 sa strujnog senzora, koji igra otpornik R1 vrlo malog otpora (0,1 Ohm). Ovaj tip tiristora se uključuje kada je napon na kontrolnoj elektrodi (u odnosu na katodu) 0,5...0,6 V. U početnom stanju, struja od približno 8...15 mA teče kroz tranzistor VT3, koji ostaje stabilan. kada se promijeni izlazni napon napajanja. Ova struja teče kroz HL2 LED, koja signalizira rad uređaja, u osnovno kolo tranzistora VT2. Budući da je koeficijent prijenosa statičke struje VT2 nekoliko hiljada, on se otvara i može proći struju od nekoliko ampera u opterećenje. U ovom slučaju pad napona na tranzistoru ne prelazi 1 V. Struja opterećenja stvara pad napona na otporniku R1, što je napon otvaranja za tiristor. Osim toga, struja koja teče kroz tranzistor VT1 (koja se može mijenjati promjenjivim otpornikom R3) stvara pad napona na otporniku R2, koji također služi kao pad napona za VS1. Kada zbir ovih napona dostigne određenu vrijednost, tiristor se otvara. UTZ struja teče kroz tiristor i LED HL1. Napon na LED HL2 se smanjuje, gasi se, a tranzistor VT2 se zatvara, a opterećenje se isključuje iz napajanja. Zapaljeni HL1 signalizira nesreću. Struja opterećenja pri kojoj će se osigurač aktivirati može se podesiti promjenjivim otpornikom R3 u rasponu od nekoliko desetina miliampera do 5 A. Nakon otklanjanja kvara na opterećenju, osigurač se resetuje dugmetom SB1, koje, kada su kontakti zatvoreni , isključuje tiristor, zatvara se, a VT2 se otvara, a struja teče u opterećenje.Uređaj može koristiti konstantne otpornike - MLT, S2-33, varijabilne otpornike - SPO, SP, SP4. Otpornik R1 je napravljen od komada žice visokog otpora. LED diode - sve one male snage (AL307, AL341). HL1 je bolje uzeti crveno, HL2 - zeleno. Tranzistori sa efektom polja - KP303 ili slično sa početnom strujom odvoda od 10...15 mA i maksimalno dozvoljenim naponom ne manjim od izlaznog napona napajanja. Tranzistor VT2-KT829, KT827. Kada je struja opterećenja veća od 1 A, tranzistor se mora postaviti na radijator. Tiristor -2U107. Podešavanje uređaja se svodi na podešavanje maksimalne radne struje odabirom otpora R1 sa VT1 isključenim iz napajanja pozitivnog odvoda. Minimalna radna struja se bira spajanjem otpornika R3 druge vrijednosti. U ovom slučaju moguće je spojiti konstantni otpornik u seriju ili paralelno. Ako, kada osigurač iskoči, rezidualna struja i dalje teče kroz tranzistor VT2 (tranzistor se ne zatvara), preporučljivo je koristiti HL2 LED sa većim radnim naponom ili spojiti diodu KD102B, KD103B, KD105B, KD522B u seriju sa to. Ako napajanje ima stabilizator napona, osigurač treba spojiti ispred njega, a ne na izlazu jedinice.Stabilizator napona sa ugrađenom zaštitom (slika 8) omogućava vam da dobijete izlazni napon koji je podesiv od 0 do 17 V.
Za zaštitu stabilizatora od viška struje u opterećenju koristi se tiristor VS1 sa senzorom struje na otporniku R2. Kako se struja opterećenja povećava, tiristor se uključuje i zaobilazi upravljački krug tranzistora VT1, zbog čega izlazni napon pada na nulu. HL1 LED pokazuje da je zaštita aktivirana. Za ponovno pokretanje stabilizatora nakon otklanjanja uzroka preopterećenja, pritisnite tipku SB1 i isključite tiristor. Zaštitna struja, u zavisnosti od R otpora R2, može se podesiti od 20 mA do 1...2 A. Na primer, sa R2 = 36 Ohma, radna struja je 30 mA, sa R2 = 4 Ohma - 0,5 A Kao tranzistor VT1 možete koristiti KT815, KT801, KT807 itd., VT2 - P702, KT802...KT805 (sa radijatorom). Elektronski osigurač i istovremeno stabilizator napona prikazan je na slici 9.
Stabilizator napona je sastavljen na tranzistorima VT1 i VT2 prema tradicionalnom krugu, međutim, paralelno sa zener diodom VD1, relejna kaskada je povezana na tranzistori VT3...VT5 sa senzorom struje na otporniku Rx. Kada se struja opterećenja poveća, ova kaskada se pokreće i shuntuje zener diodu. Napon na izlazu stabilizatora pada na beznačajnu vrijednost. Da biste otključali zaštitno kolo, samo kratko pritisnite dugme SB1. Da biste povećali koeficijent stabilizacije, umjesto Zener diode VD1, možete uključiti integrirani stabilizator napona (tri terminala). Elektronski osigurači se mogu napraviti koristeći moćni tranzistor sa efektom polja kao ključ (slika 10).
Radna struja zaštite određena je omjerom otpornih elemenata i ovisi prije svega o vrijednosti otpora strujnog senzora Rs, serijski spojenog sa tranzistorom sa efektom polja VT1. Šema sklopa uređaja zasnovanog na tranzistoru sa efektom polja IRL serije prikazana je na slici 11.
Osigurač je spojen između izvora napajanja (prekidača) i opterećenja. Radi na naponima od 5 do 20 V i strujama opterećenja do 40 A. Tranzistor sa efektom polja VT1 istovremeno funkcioniše kao elektronski prekidač i senzor struje. Komparator napona je izgrađen na DA1 čipu, a referentni izvor napona (2,5 V) je izgrađen na DA2 čipu. Za pokretanje uređaja koristite tipku SB1, kada se kratko zatvori, napon napajanja kroz diodu VD2 i otpornik R4 dovodi se do kapije tranzistora, otvara se i spaja opterećenje na izvor napajanja. Izlazni napon op-amp zavisi od odnosa napona na njegovim ulazima. Ako je struja opterećenja manja od struje aktiviranja osigurača, napon na neinvertirajućem ulazu je veći nego na invertnom ulazu, stoga na izlazu op-pojačala postoji napon manji od napona napajanja za oko 1,5 V .Tranzistor VT1 ostaje otvoren, na neinvertirajućem ulazu op-ampa postoji stabilan napon sa otpornog razdjelnika R2-R1. Glavni parametri korištenog tranzistora su: otpor kanala - 0,027 Ohm, maksimalna struja odvoda - 41 A, maksimalni napon drain-source - 55 V, i maksimalna disipacija snage - 110 W. Otpor kanala otvorenog tranzistora ovisi o naponu na njegovim terminalima i temperaturi kućišta. Kada je napon napajanja veći od 5...6 V, on se mijenja unutar 20...30%, što je sasvim prihvatljivo za takve uređaje. Sa povećanjem potrošnje struje, pad napona na tranzistoru VT1 raste. Kada pređe napon na otporniku R1, napon na izlazu op-pojačala će se smanjiti, tranzistor će početi da se zatvara, a napon na njemu će se povećati, što će dovesti do daljeg smanjenja napona na op-pojačalu. izlaz i tranzistor će se zatvoriti. Posljedično, kada struja opterećenja dostigne određenu vrijednost, uređaj naglo zatvara tranzistor i isključuje opterećenje. HL1 LED pokazuje da je uređaj isključen. Struja koju troši osigurač u ovom stanju (bez uzimanja u obzir struje kroz LED) jednaka je nekoliko miliampera. Da biste uključili opterećenje, morate ponovo kratko pritisnuti tipku SB1. Radna struja osigurača se postavlja podrezujućim otpornikom R1. Ako je napon napajanja stabilan, mikro krug DA2 i otpornik R3 mogu se eliminisati zamjenom potonjeg žičanim kratkospojnikom. Za stabilno isključivanje opterećenja pri niskoj radnoj struji (manje od 1 ... 1,5 A), otpor strujni senzor treba povećati uključivanjem otpornika otpora oko 0,1 Ohma u odvodni krug tranzistora VT1 (u otvorenom krugu u tački A). Uređaj može koristiti bilo koje op-pojačalo (DA1) koje radi na nultom naponu na oba ulaza pod uvjetima jednog napajanja. Konkretno, prikladni su domaći analozi mikrokola LM358 - KR1040UD1A, K1464UD1R u DIP-8 paketu i K1464UD1T u paketu SO-8. DA2 - bilo koji čip iz TL431 serije. Trimer otpornik - SPZ-19a, SPZ-28 ili slični uvozni. Fiksni otpornici - MLT, S2-33, R1-4, R1-12. Kondenzator C1 - K10-17V. Dugme SB1 - bilo koje manje veličine sa samopovratnim. Kada se koriste dijelovi za površinsku montažu: DA1 - LM358AM, DA2 - TL431CD (sl. 12a), otpornici P1-12 itd., uređaj se postavlja na štampanu ploču od jednostrane folijske fiberglasa dimenzija 20x25 mm ( Slika 12.b).
Podešavanje uređaja se svodi na podešavanje radne struje pomoću trim otpornika R1 (Sl. 11). Interval promjene ove struje može se podesiti izborom otpora R2. Kod izvora napajanja koji kratko mogu izdržati strujno preopterećenje (izlazni kratki spoj) koriste se pasivni zaštitni uređaji. U hitnom načinu rada o tome obavještavaju svjetlosnim ili zvučnim alarmom, a da sami ne isključuju opterećenje.Slika 13 prikazuje dijagram LED indikatora (VD2).
Kada je stabilizator preopterećen, pad napona na njemu naglo se povećava. Kada se dosegne probojni napon zener diode VD1, ona se otvara i LED VD2 svijetli. Stabilizacijski napon VD1 mora biti manji od minimalnog ulaznog napona stabilizatora i veći od maksimalnog pada napona na stabilizatoru u radnom režimu. Otpornik R1 ograničava struju kroz LED na maksimalno dozvoljeni nivo. Krug alarma preopterećenja na minijaturnoj sijalici sa žarnom niti prikazan je na slici 14.
Ako struja opterećenja ne prelazi maksimalno dozvoljenu, pad napona na stabilizatoru je mali, pa je tranzistor VT1 zatvoren i lampica HL1 ne svijetli. Kako se opterećenje povećava, pad napona na njemu se povećava, tranzistor se otvara i svjetlo se pali, signalizirajući preopterećenje. Žarulja HL1 je odabrana u skladu s dopuštenom strujom zener diode VD1 i tranzistora VT1. Zvučni alarm za prekomjernu potrošnju struje prikazan je na slici 15.
Diodni ispravljač VD1...VD4 napaja se transformatorom, čiji je sekundarni namotaj dizajniran za napon i struju potrebne za rad stabilizatora napona. Signalni uređaj je generator audio frekvencije HA1 na koji je priključen akustični emiter (dinamička glava) BA1. Radom generatora upravlja se ključem na tranzistoru VT1. Kada stabilizator radi, struja opterećenja prolazi kroz strujni senzor R1, stvarajući pad napona na njemu. Dok je struja mala (sa otporom R1 prikazanim na dijagramu - manje od 0,3 A), tranzistor VT1 je zatvoren. Kako se struja povećava, napon na otporniku raste. Kada dostigne 0,7 V, VT1 se otvara i ispravljeni napon se dovodi do alarmnog uređaja. Zaštitni krugovi elektroničke opreme naizmjenične struje obično su složeniji i manje uobičajeni. To je zbog činjenice da je pouzdanost rada poluvodičkih uređaja pri povećanim naponima mrežnog nivoa manja, jer slučajni skok mrežnog napona, na primjer, tokom prolaznih procesa, može lako probiti tranziciju čak i poluprovodnički uređaj najvišeg napona. Poluprovodnički osigurač (slika 16) je u stanju da zaštiti priključeno elektronsko kolo (Rn) od prekomerne struje.
Osigurač se također može koristiti u DC krugovima, kao i za zaštitu izlaznih stupnjeva tranzistorskih pojačala. Da bi se smanjila rezidualna struja u isključenom stanju, u krugu se koristi pozistor R3. Kada je struja opterećenja manja od dozvoljene, tranzistor VT1 je zaključan, a VT2 je otvoren i u stanju zasićenja. Pad napona na tranzistoru VT2 je mali, a gotovo sav mrežni napon pada na Rn. Struja kroz opterećenje nije ograničena. Kada je preopterećen, napon na VT2 se primjetno povećava, što uzrokuje otvaranje tranzistora VT1 i povećava struju kolektora. U tom slučaju se tranzistor VT2 zatvara, a struja kroz osigurač se smanjuje. Na pozitor R3 se primjenjuje znatno veći napon, što uzrokuje njegovo zagrijavanje. Otpor pozistora naglo raste, VT2 se još više zatvara, a rezidualna struja kroz osigurač je značajno smanjena.Kondenzator C2 smanjuje osjetljivost uređaja na kratkotrajna impulsna preopterećenja. Diode VD5 i VD6 štite tranzistor VT2 od velikih strujnih impulsa kada uređaj radi na naizmjeničnu struju. Kolo stabilizatora-graničnika naizmjenične struje prikazano je na slici 17.
Struja opterećenja može se glatko podešavati potenciometrom R2 u rasponu od nekoliko miliampera do 8 A. Maksimalna struja opterećenja, ako je potrebno, može se značajno povećati ugradnjom tranzistora VT1 na radijator, opremanjem ventilatora i povećanjem broja polja. -efekt tranzistori spojeni paralelno. Graničnik struje mrežnog opterećenja prikazan je na slici 18.
Njegove karakteristike snage određuju samo tip korištenog tranzistora s efektom polja. Osnova kola je izvor struje na VT2, VT3, R3 i R4. Otpornik R3 osigurava otvaranje tranzistora sa efektom polja VT3, R4 je strujni. Kada pad napona na njemu prijeđe 0,55 V, tranzistor VT2 se otvara i zaobilazi kapiju tranzistora s efektom polja, prisiljavajući potonjeg da se zatvori. Upotreba tranzistora s efektom polja kao elementa za kontrolu snage omogućila je povećanje otpora otpornika R3 na 1 MOhm. Ovo je smanjilo kontrolnu struju (ne više od 0,4 mA) i, shodno tome, gubitak snage na otporniku R3 (ne više od 0,16 W). Strujni stabilizator na tranzistoru s efektom polja ima značajan nedostatak: povećan pad napona na otvorenom tranzistoru. Ovo je uzrokovano visokim naponom praga tranzistora s efektom polja. Obično leži unutar 2...4 V. Ovom naponu se dodaje pad na otporniku za podešavanje struje - 0,5 V. Kao rezultat, pri strujama ispod graničnog nivoa, približno 6 V pada na krugu limitera. konstantna struja od 1 A, na tranzistoru se oslobađa snaga do 6 W, što zahtijeva korištenje radijatora. Ako se otpor opterećenja značajno smanji, struja kroz njega bit će ograničena na određeni siguran nivo, a napon će biti znatno manji od napona napajanja. Kao rezultat toga, pad napona na tranzistoru VT3 će se povećati, kao i snaga koja se oslobađa na njemu. U granici (sa kratkim spojem u opterećenju) bit će više od 300 W, što je neprihvatljivo. Stoga je u krug dodan čvor na elementima VT1, VD1, R1, R2, C1, pretvarajući izvor struje u osigurač. Njegov nivo odziva je određen razdjelnikom R1-R2 i stabilizacijskim naponom zener diode VD1 (približno 25 V). Zener dioda pruža ključni način prebacivanja za tranzistor VT3, a kondenzator C1 osigurava vremensko kašnjenje odziva, čineći krug neosjetljivim na smetnje i strujne udare kada je napajanje uključeno ili smetnje od napajanog uređaja. Vrijeme odziva osigurača ovisi o kapacitetu kondenzatora. Sve dok napon na kolu ne prelazi 25 V, radi kao izvor struje. Tada se tranzistor VT1 otvara i zaobilazi kapiju tranzistora sa efektom polja. Kao rezultat toga, zatvara se i opterećenje je bez napona. Struja opterećenja je ograničena otpornicima R1, R3 i strujom curenja VT3 i u najgorem slučaju ne prelazi 1 mA. Kolo može ostati u ovom stanju koliko god se želi. Sam krug rasipa snagu ne veću od 0,4 W. Uređaj prikazan na slici 19 je dizajniran da brzo isključi potrošače energije iz mreže ako struja u strujnom kolu premašuje dozvoljenu vrijednost.
U poređenju sa osiguračima i elektromehaničkim osiguračima, elektronski osigurači imaju znatno veću radnu brzinu. Osim toga, ovaj uređaj se može lako i precizno konfigurirati za rad na bilo kojoj struji u rasponu od 0,1...10 A. Zaštitni uređaj se napaja direktno iz mreže pomoću kola bez transformatora pomoću elemenata R7...R9, SZ, C4, VD3... .VD5. Prebacivanje opterećenja vrši se elektronskim prekidačem - trijakom VS1. Da bi se otvorio, kratki impulsi se šalju na kontrolnu elektrodu kroz transformator T2. Ove impulse generiše autooscilator na jednospojnom tranzistoru VT1. Za otvaranje triaka potrebna je struja kroz kontrolnu elektrodu do 100 mA. Ova struja se daje u pulsnom modu. Kondenzator C2 se puni iz izvora napajanja preko otpornika R2. Čim napon na njemu dostigne prag otvaranja tranzistora VT1, kondenzator C2 se isprazni kroz prijelaz emiter-baza 1 VT1 - namotaj 1 T2. Ovaj proces se ponavlja sa frekvencijom određenom ocenama R2 i C2 (približno 1,5...2 kHz). Budući da je brzina ponavljanja impulsa autooscilatora mnogo veća od mrežnog (50 Hz), trijak se otvara gotovo na početku svakog poluperioda mrežnog napona. Senzor struje u krugu opterećenja je strujni transformator T1. Kada struja opterećenja teče R n također prolazi kroz primarni namotaj T1. U sekundarnom namotu (3-4) oslobađa se povećan napon, proporcionalan struji opterećenja. Ovaj napon se ispravlja diodnim mostom VD1 i preko otpornika R5 dovodi do kontrolne elektrode tiristora VS2. Ako ovaj napon dostigne radni prag VS2, on se otvara i kratko spaja C2 kroz diodu VD2, tako da autooscilator prestaje da radi. Kada nestanu impulsi koji pokreću VS1, opterećenje se isključuje. U isto vrijeme svijetli indikator HL1. Osetljivost odziva kola može se glatko podesiti pomoću otpornika R3. Kondenzator C1 sprečava aktiviranje zaštite prilikom kratkotrajnih smetnji u mreži.Kolo može ostati u isključenom stanju dugo vremena, a da biste ga vratili u prvobitno stanje morate pritisnuti dugme SB1. A pomoću dugmeta SB2, ako je potrebno, opterećenje se može isključiti ručno. Strujni transformator T1 je domaće izrade. Za namotavanje je prikladno koristiti okvir i magnetni krug iz bilo kojeg transformatora koji se koristi u starim kućnim telefonima. Pogodno je magnetno jezgro od željeza ili ferita M2000NM standardne veličine W5x5. Namotaj 3-4 je izrađen od PEL žice Ø 0,08 mm i sadrži 3000...3400 zavoja. Posljednji namotaj je namotan 1-2 žicom PEL-2 Ø 0,82...1,0 mm - 30...46 zavoja. Impulsni transformator T2. izrađeno unutar blindiranog magnetnog jezgra veličine B14 od ferita magnetske permeabilnosti M2000HM. U središtu jezgre potrebno je osigurati razmak od 0,1...0,2 mm, koji će spriječiti njegovo magnetiziranje tokom rada. Namotaj 1 sadrži 80 zavoja, 2 - 40 zavoja PELSHO žice Ø 0,1...0,12 mm. U krugu se koriste kondenzatori C1 i SZ tipa K50-35 za 25 V, C2 i C4 - K73-17 za radni napon od najmanje 63 V i 400 V, respektivno, rezni otpornik R3 je tipa SPZ-19a, preostali otpornici su bilo koje vrste. Dugmad SB1, SB2 i LED HL1 pogodni su za sve minijaturne. Postavljanje kruga počinje provjerom rada autooscilatora na tranzistoru VT1. Da biste to učinili, prikladno je napajati ne iz mreže, već koristiti vanjski izvor istosmjernog napona od 15...20 V, povezujući ga na točke a i b. Kada autogenerator radi, treba da postoji napon na kondenzatoru C2, čiji je oblik prikazan na slici 20.
Ako takvih impulsa nema, možda će biti potrebno odabrati otpor R2. Treba detektovati rad tiristora VS2 kada se pritisne dugme SB2. Ako HL1 LED ne svijetli nakon otpuštanja tipke, smanjite otpor R4 da povećate struju potrebnu da VS2 ostane otvoren. Možete provjeriti rad uređaja u cjelini spajanjem lampe i voltmetra na XS1 utičnice. Prije svega, morate biti sigurni da se triac VS1 potpuno otvara (mjereći napon na lampi). Ako to nije slučaj, potrebno je zamijeniti terminale bilo kojeg od namotaja transformatora T2. Elektronički krug osigurača može se pojednostaviti uklanjanjem strujnog transformatora T1 i zamjenom njegovog namota 1-2 otpornikom otpora od 0,2...0,3 Ohm i diodom. Otpor ovog otpornika je podešen na potrebnu struju zaštite. Ali u ovom slučaju, zaštitni krug će raditi na jednom poluvalu mrežnog napona, što će smanjiti njegove performanse kada se opterećenje isključi.Pri korištenju kola treba uzeti u obzir da neki potrošači npr. lampe, prekidački izvori napajanja, elektromotori itd. proizvode udarnu struju u trenutku uključivanja. U tom slučaju se mora povećati prag za aktiviranje zaštite ili, što je mnogo bolje, preduzeti mjere za smanjenje ovog bacanja.
Radiomir br. 3,4,5 2012
