Mettre en place un circuit de protection n’est pas difficile, d’autant qu’il est très important pour protéger tous vos appareils des courts-circuits et des surcharges. Si un court-circuit se produit dans l'appareil pour une raison quelconque, cela peut entraîner des conséquences irréparables. Pour vous protéger des dépenses inutiles et de l'appareil du burn-out, il suffit d'apporter une petite modification selon le schéma ci-dessous.
Il est important de noter que l’ensemble du circuit est construit sur une paire complémentaire de transistors. Pour comprendre, décryptons le sens de la phrase. Les transistors avec les mêmes paramètres, mais des directions différentes des jonctions p-n sont appelés une paire complémentaire.
Ceux. tous les paramètres de tension, courant, puissance et autres transistors sont absolument les mêmes. La différence n'apparaît que dans le type de transistor p-n-p ou n-p-n. Nous vous fournirons également des exemples de paires complémentaires pour faciliter votre achat. De la nomenclature russe : KT361/KT315, KT3107/KT3102, KT814/KT815, KT816/KT817, KT818/KT819. Les BD139/BD140 sont parfaits pour les modèles importés. Le relais doit être sélectionné pour une tension de fonctionnement d'au moins 12 V, 10-20 A.
Principe de fonctionnement:
Lorsqu'un certain seuil est dépassé (le seuil est fixé par une résistance variable, expérimentalement), les interrupteurs de la paire complémentaire de transistors sont fermés. La tension à la sortie de l’appareil disparaît et la LED s’allume, indiquant que le système de protection de l’appareil s’est activé.
Le bouton entre le transistor permet de réinitialiser la protection (à l'arrêt, il est fermé, c'est-à-dire qu'il fonctionne pour s'ouvrir). Vous pouvez réinitialiser la protection d'une autre manière, en éteignant et en rallumant simplement l'appareil. La protection est pertinente pour les alimentations électriques ou les charges de batterie.
Les circuits radioamateurs présentés ci-dessous pour protéger les alimentations ou les chargeurs peuvent fonctionner avec presque toutes les sources - secteur, impulsions et batteries rechargeables. La mise en œuvre des circuits de ces conceptions est relativement simple et peut être répétée même par un radioamateur novice.
La partie puissance est constituée d’un puissant transistor à effet de champ. Il ne surchauffe pas pendant le fonctionnement, il n'est donc pas nécessaire d'utiliser un dissipateur thermique. L'appareil offre en même temps une excellente protection contre les surtensions, les surcharges et les courts-circuits dans le circuit de sortie, le courant de fonctionnement peut être sélectionné en sélectionnant une résistance shunt, dans notre cas il s'agit de 8 ampères, 6 résistances connectées en parallèle avec une puissance de 5 watts 0,1 Ohm sont utilisés. Un shunt peut également être réalisé à partir d'une résistance d'une puissance de 1 à 3 watts.
La protection peut être ajustée plus précisément en ajustant la résistance de la résistance d'ajustement. En cas de court-circuit et de surcharge à la sortie, la protection fonctionnera presque immédiatement, coupant l'alimentation électrique. La LED indiquera que la protection a été déclenchée. Même lorsque la sortie est fermée pendant 30 à 40 secondes, l'opérateur reste presque froid. Son type n'est pas critique, presque tous les interrupteurs de puissance avec un courant de 15 à 20 ampères et une tension de fonctionnement de 20 à 60 volts conviennent. Les transistors des séries IRFZ24, IRFZ40, IRFZ44, IRFZ46, IRFZ48 ou plus puissantes sont parfaits.
Cette version du circuit sera utile aux passionnés de voitures comme protection du chargeur pour batteries au plomb : si vous inversez brusquement la polarité de la connexion, rien de grave n'arrivera au chargeur.
Grâce à la réponse rapide de la protection, elle peut être parfaitement utilisée pour les circuits pulsés ; en cas de court-circuit, la protection fonctionnera beaucoup plus rapidement que les interrupteurs d'alimentation de l'alimentation à découpage ne grilleront. La conception convient également aux inverseurs d'impulsions, comme protection de courant.
Protection contre les courts-circuits MOSFET |
Si vos alimentations et chargeurs utilisent un transistor à effet de champ (MOSFET) pour commuter la charge, vous pouvez facilement ajouter une protection contre les courts-circuits ou les surcharges à un tel circuit. Dans cet exemple, nous utiliserons une résistance interne RSD, qui produit une chute de tension proportionnelle au courant circulant dans le MOSFET.
La tension traversant la résistance interne peut être détectée à l'aide d'un comparateur ou même d'un transistor qui commute à un niveau de tension de 0,5 V, c'est-à-dire que vous pouvez abandonner l'utilisation d'une résistance de détection de courant (shunt), qui produit généralement une surtension. Le comparateur peut être surveillé à l'aide d'un microcontrôleur. En cas de court-circuit ou de surcharge, vous pouvez démarrer par programme le contrôle PWM, l'alarme, l'arrêt d'urgence). Il est également possible de connecter la sortie du comparateur à la grille du transistor à effet de champ si, lorsqu'un court-circuit se produit, vous devez immédiatement désactiver le transistor à effet de champ.
Alimentation avec système de protection contre les courts-circuits |
Le schéma de connexion du transistor à l'alimentation est illustré à la figure 1, et les caractéristiques courant-tension du transistor pour différentes résistances de la résistance R1 sont illustrées à la figure 2. C’est ainsi que fonctionne la protection. Si la résistance de la résistance est nulle (c'est-à-dire que la source est connectée à la grille) et que la charge consomme un courant d'environ 0,25 A, alors la chute de tension aux bornes du transistor à effet de champ ne dépasse pas 1,5 V, et pratiquement tout de la tension redressée sera aux bornes de la charge. Lorsqu'un court-circuit apparaît dans le circuit de charge, le courant traversant le redresseur augmente fortement et, en l'absence de transistor, peut atteindre plusieurs ampères. Le transistor limite le courant de court-circuit à 0,45...0,5 A, quelle que soit la chute de tension à ses bornes. Dans ce cas, la tension de sortie deviendra nulle et toute la tension chutera aux bornes du transistor à effet de champ. Ainsi, en cas de court-circuit, la puissance consommée par la source d'alimentation n'augmentera dans cet exemple pas plus de deux fois, ce qui dans la plupart des cas est tout à fait acceptable et n'affectera pas la « santé » des pièces d'alimentation.
Riz. 2
Le courant de court-circuit peut être réduit en augmentant la résistance R1. Il est nécessaire de sélectionner une résistance telle que le courant de court-circuit soit environ le double du courant de charge maximum.
Ce type de protection est particulièrement pratique pour les alimentations avec un filtre RC de lissage - alors le transistor à effet de champ est activé à la place de la résistance de filtre (un tel exemple est illustré sur la Fig. 3).
Étant donné que lors d'un court-circuit, presque toute la tension redressée chute aux bornes du transistor à effet de champ, celui-ci peut être utilisé pour la signalisation lumineuse ou sonore. Voici par exemple un schéma pour allumer l'alarme lumineuse - Fig. 7. Lorsque tout est en ordre avec la charge, la LED verte HL2 s'allume. Dans ce cas, la chute de tension aux bornes du transistor n’est pas suffisante pour allumer la LED HL1. Mais dès qu'un court-circuit apparaît dans la charge, la LED HL2 s'éteint, mais la HL1 rouge clignote.
Riz. 3
La résistance R2 est choisie en fonction de la limitation du courant de court-circuit souhaitée selon les préconisations faites ci-dessus.
Le schéma de connexion de l'alarme sonore est illustré à la Fig. 4. Il peut être connecté soit entre le drain et la source du transistor, soit entre le drain et la grille, comme la LED HL1.
Lorsqu'une tension suffisante apparaît sur le dispositif de signalisation, le générateur AF, réalisé sur un transistor unijonction VT2, entre en fonctionnement, et un son se fait entendre dans le casque BF1.
Le transistor unijonction peut être KT117A-KT117G, le téléphone peut être à faible impédance (peut être remplacé par une tête dynamique de faible puissance).
Riz. 4
Reste à ajouter que pour les charges à faible courant, un limiteur de courant de court-circuit utilisant un transistor à effet de champ KP302V peut être inséré dans l'alimentation. Lors du choix d'un transistor pour d'autres blocs, vous devez prendre en compte sa puissance admissible et sa tension drain-source.
Bien entendu, une telle automatisation peut également être introduite dans une alimentation stabilisée ne disposant pas de protection contre les courts-circuits dans la charge.
Une conception de protection pour tout type d’alimentation électrique est présentée. Ce circuit de protection peut fonctionner avec n'importe quelle alimentation : secteur, commutation et batteries CC. Le découplage schématique d'une telle unité de protection est relativement simple et se compose de plusieurs composants.
Circuit de protection de l'alimentation
La partie puissance - un puissant transistor à effet de champ - ne surchauffe pas pendant le fonctionnement, elle n'a donc pas non plus besoin de dissipateur thermique. Le circuit est à la fois une protection contre les surcharges de puissance, les surcharges et les courts-circuits en sortie, le courant de fonctionnement de la protection peut être sélectionné en sélectionnant la résistance de la résistance shunt, dans mon cas le courant est de 8 Ampères, 6 résistances de 5 des watts 0,1 Ohm connectés en parallèle ont été utilisés. Le shunt peut également être réalisé à partir de résistances d'une puissance de 1 à 3 watts.
La protection peut être ajustée plus précisément en sélectionnant la résistance de la résistance d'ajustement. Circuit de protection d'alimentation, régulateur de limite de courant Circuit de protection d'alimentation, régulateur de limite de courant
~~~En cas de court-circuit et de surcharge de la sortie de l'unité, la protection fonctionnera instantanément, coupant la source d'alimentation. Un indicateur LED indiquera que la protection a été déclenchée. Même si la sortie court-circuite pendant quelques dizaines de secondes, le transistor à effet de champ reste froid
~~~Le transistor à effet de champ n'est pas critique ; tout interrupteur avec un courant de 15 à 20 A ou plus et une tension de fonctionnement de 20 à 60 Volts fera l'affaire. Les clés de la gamme IRFZ24, IRFZ40, IRFZ44, IRFZ46, IRFZ48 ou plus puissantes - IRF3205, IRL3705, IRL2505 et similaires sont idéales.
~~~Ce circuit est également idéal pour protéger un chargeur de batterie de voiture ; si la polarité de la connexion est soudainement inversée, rien de grave n'arrivera au chargeur ; la protection sauvera l'appareil dans de telles situations.
~~~Grâce au fonctionnement rapide de la protection, elle peut être utilisée avec succès pour les circuits pulsés ; en cas de court-circuit, la protection fonctionnera plus rapidement que les interrupteurs d'alimentation de l'alimentation à découpage n'ont le temps de griller. Le circuit convient également aux inverseurs d'impulsions, comme protection de courant. En cas de surcharge ou de court-circuit dans le circuit secondaire de l'onduleur, les transistors de puissance de l'onduleur s'envolent instantanément et une telle protection empêchera que cela se produise.
commentaires
Protection de court circuit, l'inversion de polarité et la surcharge sont assemblées sur une carte séparée. Le transistor de puissance a été utilisé dans la série IRFZ44, mais si vous le souhaitez, il peut être remplacé par un IRF3205 plus puissant ou par tout autre interrupteur de puissance présentant des paramètres similaires. Vous pouvez utiliser des clés de la gamme IRFZ24, IRFZ40, IRFZ46, IRFZ48 et d'autres clés avec un courant supérieur à 20 ampères. Pendant le fonctionnement, le transistor à effet de champ reste glacé. il n’a donc pas besoin de dissipateur thermique.
Le deuxième transistor n'est pas non plus critique : dans mon cas, un transistor bipolaire haute tension de la série MJE13003 a été utilisé, mais il y a un large choix. Le courant de protection est sélectionné en fonction de la résistance shunt - dans mon cas, 6 résistances de 0,1 Ohm en parallèle, la protection est déclenchée à une charge de 6 à 7 ampères. Vous pouvez le régler plus précisément en faisant tourner la résistance variable, j'ai donc réglé le courant de fonctionnement à environ 5 ampères.
La puissance de l'alimentation est tout à fait correcte, le courant de sortie atteint 6 à 7 ampères, ce qui est largement suffisant pour charger une batterie de voiture.
J'ai choisi des résistances shunt d'une puissance de 5 watts, mais 2-3 watts sont également possibles.
Si tout est fait correctement, l'appareil commence à fonctionner immédiatement, fermez la sortie, la LED de protection doit s'allumer, qui s'allumera tant que les fils de sortie seront en mode court-circuit.
Si tout fonctionne comme il se doit, nous allons plus loin. Assemblage du circuit indicateur.
Le circuit est copié à partir d'un chargeur de tournevis à batterie. L'indicateur rouge indique qu'il y a une tension de sortie à la sortie de l'alimentation, l'indicateur vert indique le processus de charge. Avec cette disposition des composants, le voyant vert s'éteindra progressivement et finalement s'éteindra lorsque la tension sur la batterie sera de 12,2-12,4 Volts ; lorsque la batterie est déconnectée, le voyant ne s'allumera pas. 
Les transformateurs électroniques sont devenus à la mode assez récemment. Il s'agit essentiellement d'une alimentation à découpage conçue pour réduire le réseau 220 Volts à 12 Volts. De tels transformateurs sont utilisés pour alimenter des lampes halogènes de 12 volts. La puissance des véhicules électriques produits aujourd’hui est de 20 à 250 watts. Les conceptions de presque tous les systèmes de ce type sont similaires. Il s'agit d'un simple onduleur en demi-pont, assez instable en fonctionnement. Les circuits ne disposent pas de protection contre les courts-circuits à la sortie du transformateur d'impulsions. Un autre inconvénient du circuit est que la génération ne se produit que lorsqu'une charge d'une certaine taille est connectée à l'enroulement secondaire du transformateur. J'ai décidé d'écrire cet article parce que je crois que l'ET peut être utilisé dans les conceptions de radioamateur comme source d'alimentation si des solutions alternatives simples sont introduites dans le circuit ET. L'essence de la modification est de compléter le circuit avec une protection contre les courts-circuits et de forcer le véhicule électrique à s'allumer lorsque la tension secteur est appliquée et sans ampoule à la sortie. En fait, la conversion est assez simple et ne nécessite pas de compétences particulières en électronique. Le diagramme est présenté ci-dessous, avec les changements en rouge.
Sur la carte ET, nous pouvons voir deux transformateurs : le transformateur principal (alimentation) et le transformateur OS. Le transformateur OS contient 3 enroulements séparés. Deux d'entre eux constituent les enroulements de base des interrupteurs de puissance et sont constitués de 3 tours. Sur le même transformateur, il y a un autre enroulement composé d'un seul tour. Cet enroulement est connecté en série à l'enroulement secteur du transformateur d'impulsions. C'est cet enroulement qui doit être retiré et remplacé par un cavalier. Ensuite, vous devez rechercher une résistance avec une résistance de 3 à 8 Ohms (le fonctionnement de la protection contre les courts-circuits dépend de sa valeur). Ensuite, nous prenons un fil d'un diamètre de 0,4 à 0,6 mm et enroulons deux tours sur le transformateur d'impulsions, puis 1 tour sur le transformateur OS. On sélectionne une résistance OS d'une puissance de 1 à 10 watts, elle va chauffer, et assez fortement. Dans mon cas, une résistance bobinée avec une résistance de 6,2 Ohms a été utilisée, mais je ne recommande pas de les utiliser, car le fil a une certaine inductance, ce qui peut affecter le fonctionnement ultérieur du circuit, bien que je ne puisse pas le dire. bien sûr – le temps nous le dira.
S'il y a un court-circuit à la sortie, la protection fonctionnera immédiatement. Le fait est que le courant dans l'enroulement secondaire du transformateur d'impulsions, ainsi que dans les enroulements du transformateur OS, diminuera fortement, ce qui entraînera la déconnexion des transistors clés. Pour atténuer le bruit du réseau, une self est installée à l'entrée d'alimentation, qui a été soudée à partir d'un autre UPS. Après le pont de diodes, il est conseillé d'installer un condensateur électrolytique avec une tension d'au moins 400 Volts ; sélectionner la capacité sur la base du calcul de 1 μF pour 1 watt.
Mais même après la modification, vous ne devez pas court-circuiter l'enroulement de sortie du transformateur pendant plus de 5 secondes, car les interrupteurs d'alimentation chaufferont et pourraient tomber en panne. Une alimentation à découpage convertie de cette manière s'allumera sans aucune charge de sortie. En cas de court-circuit en sortie, la génération est perturbée, mais le circuit ne sera pas endommagé. Un ET ordinaire, lorsque la sortie est fermée, brûle simplement instantanément :
En continuant à expérimenter avec des blocs de transformateurs électroniques pour alimenter les lampes halogènes, vous pouvez modifier le transformateur d'impulsions lui-même, par exemple, pour obtenir une tension bipolaire accrue pour alimenter un amplificateur de voiture.
Le transformateur de l'onduleur pour lampes halogènes est réalisé sur un anneau de ferrite et, grâce à l'apparence de cet anneau, vous pouvez extraire les watts requis. Tous les bobinages d'usine ont été retirés de l'anneau et de nouveaux ont été enroulés à leur place. Le transformateur de sortie doit fournir une tension bipolaire – 60 volts par bras.
Pour enrouler le transformateur, nous avons utilisé du fil provenant de transformateurs en fer ordinaires chinois (inclus dans le décodeur Sega). Fil - 0,4 mm. L'enroulement primaire est enroulé avec 14 fils, d'abord 5 tours autour de tout l'anneau, ne coupez pas le fil ! Après avoir enroulé 5 tours, nous faisons un taraud, tordons le fil et enroulons 5 autres. Cette solution éliminera le phasage difficile des enroulements. L'enroulement primaire est prêt.
Le secondaire tremble également. L'enroulement est constitué de 9 noyaux du même fil, un bras est constitué de 20 tours, il est également enroulé autour de tout le cadre, puis un robinet et nous enroulons encore 20 tours.
Pour nettoyer le vernis, j'ai simplement allumé le feu aux fils avec un briquet, puis je les ai nettoyés avec un couteau à ongles et j'ai essuyé les extrémités avec du solvant. Je dois dire : ça marche très bien ! A la sortie, j'ai reçu les 65 volts requis. Dans d'autres articles, nous examinerons des options de ce type et ajouterons également un redresseur à la sortie, transformant l'ET en une alimentation à découpage à part entière pouvant être utilisée dans presque tous les usages.
