Việc triển khai mạch bảo vệ không khó, đặc biệt vì nó rất quan trọng để bảo vệ tất cả các thiết bị của bạn khỏi bị đoản mạch và quá tải. Nếu thiết bị xảy ra đoản mạch vì bất kỳ lý do gì, điều này có thể dẫn đến những hậu quả không thể khắc phục được. Để bảo vệ bạn khỏi những chi phí không cần thiết và thiết bị không bị kiệt sức, chỉ cần thực hiện một sửa đổi nhỏ theo sơ đồ bên dưới là đủ.
Điều quan trọng cần lưu ý là toàn bộ mạch được xây dựng trên một cặp bóng bán dẫn bổ sung. Để hiểu rõ chúng ta hãy giải mã ý nghĩa của cụm từ. Các bóng bán dẫn có cùng tham số nhưng có hướng tiếp giáp p-n khác nhau được gọi là một cặp bổ sung.
Những thứ kia. tất cả các thông số về điện áp, dòng điện, công suất và các bóng bán dẫn khác đều hoàn toàn giống nhau. Sự khác biệt chỉ xuất hiện ở loại Transistor p-n-p hoặc n-p-n. Chúng tôi cũng sẽ cung cấp ví dụ về các cặp bổ sung để giúp bạn mua hàng dễ dàng hơn. Từ danh pháp tiếng Nga: KT361/KT315, KT3107/KT3102, KT814/KT815, KT816/KT817, KT818/KT819. BD139/BD140 hoàn hảo cho những sản phẩm nhập khẩu. Rơle phải được chọn cho điện áp hoạt động ít nhất là 12 V, 10-20 A.
Nguyên tắc hoạt động:
Khi vượt quá một ngưỡng nhất định (ngưỡng được đặt bằng một điện trở thay đổi, theo thực nghiệm), các công tắc của cặp bóng bán dẫn bổ sung sẽ đóng lại. Điện áp ở đầu ra của thiết bị biến mất và đèn LED sáng lên, cho biết hệ thống bảo vệ của thiết bị đã được kích hoạt.
Nút giữa bóng bán dẫn cho phép bạn thiết lập lại bảo vệ (ở trạng thái đứng yên, nó đóng, tức là nó hoạt động để mở). Bạn có thể thiết lập lại bảo vệ theo cách khác, chỉ cần tắt và bật thiết bị. Bảo vệ có liên quan đến nguồn điện hoặc sạc pin.
Các mạch vô tuyến nghiệp dư được trình bày dưới đây để bảo vệ nguồn điện hoặc bộ sạc có thể hoạt động cùng với hầu hết mọi nguồn - nguồn điện, xung và pin sạc. Việc triển khai mạch điện của những thiết kế này tương đối đơn giản và có thể được lặp lại ngay cả bởi một người mới làm quen với đài phát thanh nghiệp dư.
Phần năng lượng được làm bằng một bóng bán dẫn hiệu ứng trường mạnh mẽ. Nó không quá nóng trong quá trình hoạt động nên không cần sử dụng tản nhiệt. Thiết bị đồng thời cung cấp khả năng bảo vệ tuyệt vời chống quá áp, quá tải và ngắn mạch ở mạch đầu ra, dòng điện hoạt động có thể được chọn bằng cách chọn một điện trở shunt, trong trường hợp của chúng tôi là 8 Ampe, 6 điện trở mắc song song có công suất là 5 watt 0,1 Ohm được sử dụng. Một shunt cũng có thể được tạo ra từ điện trở có công suất 1-3 watt.
Việc bảo vệ có thể được điều chỉnh chính xác hơn bằng cách điều chỉnh điện trở của điện trở cắt. Trong trường hợp ngắn mạch và quá tải ở đầu ra, bộ phận bảo vệ sẽ hoạt động gần như ngay lập tức, tắt nguồn điện. Đèn LED sẽ cho biết chức năng bảo vệ đã được kích hoạt. Ngay cả khi đóng đầu ra trong 30-40 giây, công nhân hiện trường vẫn gần như lạnh. Loại của nó không quan trọng, hầu hết mọi công tắc nguồn có dòng điện 15-20 Amps và điện áp hoạt động 20-60 Volts đều phù hợp. Các bóng bán dẫn từ dòng IRFZ24, IRFZ40, IRFZ44, IRFZ46, IRFZ48 hoặc dòng mạnh hơn là hoàn hảo.
Phiên bản mạch này sẽ hữu ích cho những người đam mê ô tô như một biện pháp bảo vệ bộ sạc dành cho pin chì; nếu bạn đột ngột đảo ngược cực của kết nối thì sẽ không có gì xấu xảy ra với bộ sạc.
Nhờ phản ứng nhanh của bộ bảo vệ, nó có thể được sử dụng hoàn hảo cho các mạch xung; trong trường hợp đoản mạch, bộ bảo vệ sẽ hoạt động nhanh hơn nhiều so với việc các công tắc nguồn của bộ nguồn chuyển mạch sẽ bị cháy. Thiết kế này cũng thích hợp cho các bộ biến tần dạng xung, dùng để bảo vệ dòng điện.
MOSFET bảo vệ ngắn mạch |
Nếu bộ nguồn và bộ sạc của bạn sử dụng bóng bán dẫn hiệu ứng trường (MOSFET) để chuyển đổi tải thì bạn có thể dễ dàng thêm tính năng bảo vệ ngắn mạch hoặc quá tải cho mạch đó. Trong ví dụ này, chúng ta sẽ sử dụng RSD điện trở trong, tạo ra độ sụt điện áp tỷ lệ với dòng điện chạy qua MOSFET.
Có thể phát hiện điện áp đi qua điện trở bên trong bằng cách sử dụng bộ so sánh hoặc thậm chí là bóng bán dẫn chuyển mạch ở mức điện áp 0,5 V, tức là bạn có thể từ bỏ việc sử dụng điện trở cảm nhận dòng điện (shunt), thường tạo ra điện áp vượt mức. Bộ so sánh có thể được giám sát bằng vi điều khiển. Trong trường hợp đoản mạch hoặc quá tải, bạn có thể khởi động điều khiển PLC, báo động, dừng khẩn cấp theo chương trình). Cũng có thể kết nối đầu ra của bộ so sánh với cổng của bóng bán dẫn hiệu ứng trường, nếu khi xảy ra đoản mạch, bạn cần tắt ngay bóng bán dẫn hiệu ứng trường.
Cung cấp điện với hệ thống bảo vệ ngắn mạch |
Sơ đồ kết nối của bóng bán dẫn với nguồn điện được hiển thị trong Hình 1 và đặc tính dòng điện-điện áp của bóng bán dẫn đối với các điện trở khác nhau của điện trở R1 được hiển thị trong Hình 2. Đây là cách bảo vệ hoạt động. Nếu điện trở của điện trở bằng 0 (tức là nguồn được kết nối với cổng) và tải tiêu thụ dòng điện khoảng 0,25 A, thì điện áp rơi trên bóng bán dẫn hiệu ứng trường không vượt quá 1,5 V và thực tế là tất cả của điện áp chỉnh lưu sẽ chạy qua tải. Khi xuất hiện đoản mạch trong mạch tải, dòng điện qua bộ chỉnh lưu tăng mạnh và nếu không có bóng bán dẫn, dòng điện có thể đạt tới vài ampe. Transitor giới hạn dòng điện ngắn mạch ở mức 0,45...0,5 A, bất kể điện áp rơi trên nó. Trong trường hợp này, điện áp đầu ra sẽ bằng 0 và tất cả điện áp sẽ giảm trên bóng bán dẫn hiệu ứng trường. Do đó, trong trường hợp đoản mạch, công suất tiêu thụ từ nguồn điện trong ví dụ này sẽ tăng không quá hai lần, điều này trong hầu hết các trường hợp là khá chấp nhận được và sẽ không ảnh hưởng đến “sức khỏe” của các bộ phận nguồn điện.
Cơm. 2
Dòng điện ngắn mạch có thể giảm bằng cách tăng điện trở R1. Cần chọn điện trở sao cho dòng ngắn mạch xấp xỉ gấp đôi dòng tải lớn nhất.
Kiểu bảo vệ này đặc biệt thuận tiện cho các nguồn điện có bộ lọc RC làm mịn - khi đó bóng bán dẫn hiệu ứng trường được bật thay vì điện trở của bộ lọc (ví dụ như vậy được hiển thị trong Hình 3).
Vì trong thời gian ngắn mạch, gần như toàn bộ điện áp chỉnh lưu giảm trên bóng bán dẫn hiệu ứng trường nên nó có thể được sử dụng để truyền tín hiệu ánh sáng hoặc âm thanh. Ví dụ, đây là sơ đồ bật báo động bằng đèn - Hình 7. Khi mọi thứ đều ổn với tải, đèn LED HL2 màu xanh lá cây sẽ sáng lên. Trong trường hợp này, điện áp rơi trên bóng bán dẫn không đủ để thắp sáng đèn LED HL1. Nhưng ngay khi xuất hiện đoản mạch trong tải, đèn LED HL2 sẽ tắt nhưng đèn HL1 màu đỏ sẽ nhấp nháy.
Cơm. 3
Điện trở R2 được chọn tùy thuộc vào giới hạn dòng ngắn mạch mong muốn theo khuyến nghị đã đưa ra ở trên.
Sơ đồ kết nối cho âm thanh báo động được hiển thị trong Hình. 4. Nó có thể được kết nối giữa cực máng và nguồn của bóng bán dẫn hoặc giữa cực máng và cổng, giống như đèn LED HL1.
Khi xuất hiện đủ điện áp trên thiết bị tín hiệu, bộ tạo AF, được chế tạo trên bóng bán dẫn không nối VT2, sẽ hoạt động và bạn sẽ nghe thấy âm thanh trong tai nghe BF1.
Transistor đơn nối có thể là KT117A-KT117G, điện thoại có thể có trở kháng thấp (có thể thay thế bằng đầu động công suất thấp).
Cơm. 4
Vẫn còn phải nói thêm rằng đối với các tải dòng điện thấp, bộ giới hạn dòng điện ngắn mạch sử dụng bóng bán dẫn hiệu ứng trường KP302V có thể được lắp vào nguồn điện. Khi chọn một bóng bán dẫn cho các khối khác, bạn nên tính đến công suất cho phép và điện áp nguồn thoát của nó.
Tất nhiên, tính năng tự động hóa như vậy cũng có thể được đưa vào nguồn điện ổn định không có bảo vệ ngắn mạch trong tải.
Một thiết kế bảo vệ cho bất kỳ loại nguồn điện nào được trình bày. Mạch bảo vệ này có thể hoạt động cùng với bất kỳ nguồn điện nào - nguồn điện, bộ chuyển mạch và pin DC. Việc tách sơ đồ của một bộ phận bảo vệ như vậy tương đối đơn giản và bao gồm một số thành phần.
Mạch bảo vệ nguồn điện
Bộ phận nguồn - một bóng bán dẫn hiệu ứng trường mạnh mẽ - không bị quá nóng trong quá trình hoạt động nên cũng không cần tản nhiệt. Mạch đồng thời bảo vệ chống quá tải điện, quá tải và ngắn mạch ở đầu ra, dòng điện hoạt động bảo vệ có thể được chọn bằng cách chọn điện trở của điện trở shunt, trong trường hợp của tôi dòng điện là 8 Ampe, 6 điện trở 5 watt 0,1 Ohm kết nối song song đã được sử dụng. Shunt cũng có thể được làm từ điện trở có công suất 1-3 watt.
Việc bảo vệ có thể được điều chỉnh chính xác hơn bằng cách chọn điện trở của điện trở cắt. Mạch bảo vệ nguồn điện, bộ điều chỉnh giới hạn dòng điện Mạch bảo vệ nguồn điện, bộ điều chỉnh giới hạn dòng điện
~~~Trong trường hợp đoản mạch và quá tải đầu ra của thiết bị, bộ phận bảo vệ sẽ hoạt động ngay lập tức, tắt nguồn điện. Đèn chỉ báo LED sẽ cho biết chức năng bảo vệ đã được kích hoạt. Ngay cả khi đầu ra bị đoản mạch trong vài chục giây, bóng bán dẫn hiệu ứng trường vẫn nguội
~~~Bóng bán dẫn hiệu ứng trường không quan trọng; bất kỳ công tắc nào có dòng điện 15-20 Amps trở lên và điện áp hoạt động 20-60 Volts đều phù hợp. Các khóa từ dòng IRFZ24, IRFZ40, IRFZ44, IRFZ46, IRFZ48 hoặc các dòng mạnh hơn - IRF3205, IRL3705, IRL2505 và các loại tương tự là lý tưởng.
~~~Mạch này cũng rất tốt để bảo vệ bộ sạc cho ắc quy ô tô; nếu cực kết nối đột ngột bị đảo ngược thì sẽ không có gì xấu xảy ra với bộ sạc; việc bảo vệ sẽ cứu thiết bị trong những tình huống như vậy.
~~~Nhờ hoạt động nhanh của bộ bảo vệ, nó có thể được sử dụng thành công cho các mạch xung, trong trường hợp đoản mạch, bộ bảo vệ sẽ hoạt động nhanh hơn các công tắc nguồn của bộ nguồn chuyển mạch có thời gian cháy hết. Mạch này cũng thích hợp cho các bộ biến tần xung, dùng để bảo vệ dòng điện. Nếu xảy ra tình trạng quá tải hoặc đoản mạch trong mạch thứ cấp của biến tần, các bóng bán dẫn nguồn của biến tần sẽ ngay lập tức bay ra ngoài và việc bảo vệ như vậy sẽ ngăn điều này xảy ra.
Bình luận
Bảo vệ ngắn mạch, đảo cực và quá tải được lắp ráp trên một bảng riêng biệt. Bóng bán dẫn điện đã được sử dụng trong dòng IRFZ44, nhưng nếu muốn, nó có thể được thay thế bằng IRF3205 mạnh hơn hoặc bằng bất kỳ công tắc nguồn nào khác có thông số tương tự. Bạn có thể sử dụng các phím thuộc dòng IRFZ24, IRFZ40, IRFZ46, IRFZ48 và các phím khác có dòng điện trên 20 Amps. Trong quá trình hoạt động, bóng bán dẫn hiệu ứng trường vẫn bị đóng băng. do đó nó không cần tản nhiệt.
Bóng bán dẫn thứ hai cũng không quan trọng; trong trường hợp của tôi, một bóng bán dẫn lưỡng cực điện áp cao thuộc dòng MJE13003 đã được sử dụng, nhưng có rất nhiều sự lựa chọn. Dòng bảo vệ được chọn dựa trên điện trở shunt - trong trường hợp của tôi, song song 6 điện trở 0,1 Ohm, bảo vệ được kích hoạt ở mức tải 6-7 Amps. Bạn có thể đặt nó chính xác hơn bằng cách xoay biến trở, vì vậy tôi đặt dòng điện hoạt động ở khoảng 5 Amps.
Công suất của bộ nguồn khá tốt, dòng điện đầu ra đạt 6-7 Amps, khá đủ để sạc ắc quy ô tô.
Tôi đã chọn điện trở shunt có công suất 5 watt, nhưng cũng có thể sử dụng 2-3 watt.
Nếu mọi thứ được thực hiện chính xác, thiết bị sẽ bắt đầu hoạt động ngay lập tức, đóng đầu ra, đèn LED bảo vệ sẽ sáng lên, đèn này sẽ sáng miễn là các dây đầu ra ở chế độ đoản mạch.
Nếu mọi thứ hoạt động như bình thường thì chúng ta sẽ tiếp tục. Lắp ráp mạch chỉ báo.
Mạch được sao chép từ bộ sạc tuốc nơ vít pin.Đèn báo màu đỏ cho biết có điện áp đầu ra ở đầu ra nguồn điện, đèn báo màu xanh lá cây hiển thị quá trình sạc. Với cách sắp xếp linh kiện này, đèn báo màu xanh sẽ tắt dần và tắt dần khi điện áp trên ắc quy đạt 12,2-12,4 Vôn, khi ngắt kết nối ắc quy, đèn báo sẽ không sáng. 
Máy biến áp điện tử bắt đầu trở thành mốt khá gần đây. Về cơ bản, nó là nguồn cung cấp năng lượng chuyển mạch được thiết kế để giảm mạng 220 Volt xuống còn 12 Volt. Những máy biến áp như vậy được sử dụng để cấp nguồn cho đèn halogen 12 Volt. Công suất của xe điện sản xuất ngày nay là 20-250 watt. Thiết kế của hầu hết các phương án thuộc loại này đều tương tự nhau. Đây là loại biến tần nửa cầu đơn giản, hoạt động khá không ổn định. Các mạch không có bảo vệ ngắn mạch ở đầu ra của máy biến áp xung. Một nhược điểm khác của mạch điện là việc phát điện chỉ xảy ra khi một tải có kích thước nhất định được nối vào cuộn thứ cấp của máy biến áp. Tôi quyết định viết bài này vì tôi tin rằng ET có thể được sử dụng trong các thiết kế vô tuyến nghiệp dư làm nguồn điện nếu một số giải pháp thay thế đơn giản được đưa vào mạch ET. Bản chất của việc sửa đổi là bổ sung tính năng bảo vệ ngắn mạch cho mạch và buộc xe điện bật khi có điện áp lưới và không có bóng đèn ở đầu ra. Trên thực tế, việc chuyển đổi khá đơn giản và không yêu cầu kỹ năng điện tử đặc biệt. Sơ đồ được hiển thị bên dưới, với những thay đổi màu đỏ.
Trên bảng ET, chúng ta có thể thấy hai máy biến áp - máy biến áp chính (nguồn) và máy biến áp hệ điều hành. Máy biến áp OS có 3 cuộn dây riêng biệt. Hai trong số đó là cuộn dây cơ bản của công tắc nguồn và gồm 3 vòng. Trên cùng một máy biến áp có một cuộn dây khác chỉ gồm một vòng. Cuộn dây này được mắc nối tiếp với cuộn dây nguồn của máy biến áp xung. Chính cuộn dây này cần phải được loại bỏ và thay thế bằng một dây nối. Tiếp theo, bạn cần tìm một điện trở có điện trở từ 3-8 Ohms (hoạt động bảo vệ ngắn mạch phụ thuộc vào giá trị của nó). Sau đó, chúng ta lấy một sợi dây có đường kính 0,4-0,6 mm và quấn hai vòng trên máy biến áp xung, sau đó bật 1 vòng trên máy biến áp OS. Chúng tôi chọn một điện trở OS có công suất từ 1 đến 10 watt, nó sẽ nóng lên và khá mạnh. Trong trường hợp của tôi, một điện trở quấn dây có điện trở 6,2 Ohm đã được sử dụng, nhưng tôi không khuyên bạn nên sử dụng chúng vì dây có một số độ tự cảm, có thể ảnh hưởng đến hoạt động tiếp theo của mạch, mặc dù tôi không thể nói về chắc chắn - thời gian sẽ trả lời.
Nếu xảy ra đoản mạch ở đầu ra, bộ phận bảo vệ sẽ ngay lập tức hoạt động. Thực tế là dòng điện trong cuộn thứ cấp của máy biến áp xung, cũng như trong cuộn dây của máy biến áp OS, sẽ giảm mạnh, điều này sẽ dẫn đến việc các bóng bán dẫn chính bị tắt. Để giảm nhiễu mạng, một cuộn cảm được lắp ở đầu vào nguồn được hàn từ một UPS khác. Sau cầu diode, nên lắp một tụ điện có điện áp tối thiểu 400 Volt, chọn điện dung theo tính toán 1 μF trên 1 watt.
Nhưng ngay cả sau khi sửa đổi, bạn không nên làm chập mạch cuộn dây đầu ra của máy biến áp quá 5 giây, vì các công tắc nguồn sẽ nóng lên và có thể bị hỏng. Nguồn điện chuyển mạch được chuyển đổi theo cách này sẽ bật mà không cần bất kỳ tải đầu ra nào. Trong trường hợp ngắn mạch ở đầu ra, việc phát điện bị gián đoạn nhưng mạch sẽ không bị hỏng. Một ET thông thường, khi đóng đầu ra, sẽ cháy ngay lập tức:
Tiếp tục thử nghiệm các khối máy biến áp điện tử để cấp nguồn cho đèn halogen, chẳng hạn, bạn có thể sửa đổi chính máy biến áp xung để có được điện áp lưỡng cực tăng lên để cấp nguồn cho bộ khuếch đại ô tô.
Máy biến áp trong UPS của đèn halogen được chế tạo trên một vòng ferit và từ hình dáng của vòng này, bạn có thể tạo ra số watt cần thiết. Tất cả các cuộn dây của nhà máy đã được tháo ra khỏi vòng và những cuộn dây mới được quấn vào vị trí của chúng. Máy biến áp đầu ra phải cung cấp điện áp lưỡng cực - 60 volt trên mỗi cánh tay.
Để cuộn dây máy biến áp, chúng tôi sử dụng dây từ máy biến áp sắt thông thường của Trung Quốc (có trong hộp giải mã Sega). Dây - 0,4 mm. Cuộn sơ cấp được quấn 14 dây, đầu tiên quấn 5 vòng quanh toàn bộ vòng, không được cắt dây! Sau khi cuộn dây 5 vòng, chúng ta vặn dây, xoắn dây và quấn thêm 5 vòng nữa, giải pháp này sẽ loại bỏ được việc phân pha khó khăn của cuộn dây. Cuộn dây sơ cấp đã sẵn sàng.
Thứ cấp cũng rung chuyển. Cuộn dây gồm 9 lõi giống nhau, một tay gồm 20 vòng, nó cũng được quấn quanh toàn bộ khung, sau đó ta gõ nhẹ và chúng ta quấn thêm 20 vòng nữa.
Để làm sạch lớp sơn bóng, tôi chỉ cần đốt các sợi dây bằng bật lửa, sau đó làm sạch chúng bằng dao bấm và lau các đầu bằng dung môi. Tôi phải nói - nó hoạt động rất tốt! Ở đầu ra tôi nhận được 65 volt cần thiết. Trong các bài viết tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét các tùy chọn thuộc loại này, đồng thời thêm bộ chỉnh lưu ở đầu ra, biến ET thành nguồn cung cấp năng lượng chuyển mạch chính thức có thể được sử dụng cho hầu hết mọi mục đích.
