Устройство защиты сильноточной аппаратуры

Рассказать в:

Предлагаемое устройство предназначено для защиты аппаратуры, потребляющей от источника постоянного напряжения значительный импульсный ток (УМЗЧ, трансиверы и т. п.). Устройство отключает нагрузку в случаях чрезмерного повышения или понижения напряжения питания. Пороги срабатывания защиты можно регулировать в широких пределах. Малые габариты устройства позволяют встроить его в питаемую нагрузку. Когда мощная низковольтная радиоаппаратура получает питание от случайных нештатных источников, в том числе автомобильных аккумуляторов, весьма актуальна ее защита от переполюсовки и недопустимого напряжения питания (слишком высокого или низкого). В первом случае можно применить классический прием - предохранитель и мощный диод, подключенный катодом к плюсовой, а анодом к минусовой шине питания. Для второго случая, разработано предлагаемое устройство, которое включается в линию питания нагрузки и может быть встроено в нагрузку. Схема устройства показана на рис. 1.
Устройство защиты сильноточной аппаратуры CVAVR AVR CodeVision cvavr.ru
Нагрузку коммутирует мощный ключевой р-канальный полевой транзистор IRF 4905 ( VT 1), которым управляют две микросхемы - параллельные стабилизаторы напряжения - КР142ЕН19 ( DA 1 и DA 2), работающие в режиме компаратора. Если напряжение на входе микросхемы КР142ЕН19 меньше порога ее переключения (2,5 В), то микросхема закрыта и потребляет ток около 1 мкА. В противном случае ток через микросхему резко возрастает (с крутизной примерно 2 А/В), поэтому его ограничивают внешними элементами так, чтобы он не превышал 100 мА. На микросхеме DA 1 собран узел, реагирующий на повышение напряжения питания, а на DA 2 - на понижение. Характеристика устройства показана на рис. 2.
Устройство защиты сильноточной аппаратуры CVAVR AVR CodeVision cvavr.ru
Рассмотрим плавное увеличение напряжения питания. Пока оно меньше 10 В, обе микросхемы закрыты и ток через резистор R 7 невелик. Напряжение на этом резисторе недостаточно для открывания транзистора VT 1, нагрузка отключена, светодиод HL 1 не горит. Когда напряжение питания возрастет до 10 В, напряжение на управляющем входе микросхемы DA 2 достигнет 2,5 В и микросхема откроется. Ток через нее возрастет, напряжение на резисторе R 7 увеличится, и транзистор откроется и подключит нагрузку. Благодаря малому сопротивлению канала открытого транзистора VT 1 (0,02 Ом) падение напряжения на нем будет невелико и почти все входное напряжение поступает на нагрузку. Светодиод HL 1 индицирует включенное состояние нагрузки. Когда напряжение питания достигнет 16 В, откроется микросхема DA 1, напряжение на ней не превысит 2 В, вследствие чего микросхема DA 2 закроется, транзистор VT 1 также закроется и отключит нагрузку. Светодиод HL 1 погаснет. При плавном уменьшении напряжения питания нагрузка будет включена при напряжении 15 В и отключена при 9 В. Таким образом, каждый порог переключения имеет гистерезис, что повышает надежность переключения и исключает многократную коммутацию нагрузки, когда нестабильное напряжение питания колеблется на пороговом уровне. Гистерезис верхнего порога осуществлен с помощью положительной обратной связи через резистор R 6, нижнего порога - через резистор R 8. Указанные выше пороги срабатывания могут быть изменены в широких пределах: верхний - подстроечным резистором R 1, нижний - R 4. Увеличение сопротивления резисторов R 6 уменьшает гистерезис верхнего порога, R 8 - нижнего. Для уменьшения влияния помех в цепь отрицательной обратной связи микросхем включены конденсаторы С1 и СЗ, но следует учесть, что они уменьшают быстродействие устройства. При токе нагрузки 10 А падение напряжения на открытом транзисторе VT 1 не превысит 0,2 В, а рассеиваемая мощность будет не более 2 Вт, поэтому транзистор можно использовать без теплоотвода. При токе 20 А рассеиваемая мощность может достичь 8 Вт, поэтому необходим небольшой теплоотвод или включение двух транзисторов параллельно. Напряжение питания с учетом пульсаций должно быть меньше предельно допустимого напряжения микросхем - 30 В.

Конструкция и детали. Транзистор IRF 4905 ( VT 1) - полевой с р-каналом в корпусе ТО-220 или IRF 4905 L в корпусе ТО-262, также можно использовать IRFU 5305 в корпусе ТО-251АА. Микросхему КР142ЕН19 ( DA 1 и DA 2) можно заменить зарубежным аналогом TL 431 CLR . Все конденсаторы - К10-17 или аналогичные импортные, постоянные резисторы - Р1-4, МЛТ, С2-33, подстроечные - СПЗ-19. Для этих деталей рассчитана плата, чертеж которой показан на рис. 3. Она изготовлена из односторонне фольгированного стеклотекстолита.
Устройство защиты сильноточной аппаратуры CVAVR AVR CodeVision cvavr.ru
Если необходимо уменьшить габаритные размеры устройства, то надо применить детали для поверхностного монтажа: транзистор VT 1 IRF 4905 S - в корпусе D 2- Pak или IRFR 5305 - в корпусе D - Pak , микросхемы DA 1 и DA 2 TL 431 CD - в корпусе SOP -8, подстроечные резисторы PVZ , постоянные резисторы и конденсаторы - типоразмера 1206. Чертеж печатной платы для таких деталей показан на рис. 4, фотография смонтированной платы - на рис. 5.
Устройство защиты сильноточной аппаратуры CVAVR AVR CodeVision cvavr.ru
Устройство защиты сильноточной аппаратуры CVAVR AVR CodeVision cvavr.ru
Устройство защиты сильноточной аппаратуры CVAVR AVR CodeVision cvavr.ru
Светодиод HL 1 можно применить любой маломощный видимого спектра излучения. Сопротивление резистора R 9 выбирают так, чтобы при максимальном напряжении питания нагрузки ток через светодиод не превысил максимально допустимого значения. Светодиод HL 1 и резистор R 9 установлены вне платы навесным монтажом. Эти элементы нужны только в том случае, если у нагрузки нет собственной индикации включенного состояния.

Налаживание сводится к установке порогов переключения подстроечными резисторами R 1 и R 4, требуемые значения гистерезисов устанавливают подбором резисторов R 6 и R 8.

И . Нечаев, г . Курск. Радио №11, 2006г.



Источник: http://cxema.my1.ru/publ/istochniki_pitanija/zashhita_ot_korotkogo_zamykanija_ehlektronnye_predokhraniteli/ustrojstvo_zashhity_silnotochnoj_apparatury/108-1-0-1663
Раздел: [защита от короткого замыкания (электронные предохранители)]

Сохрани статью в:

Оставь свой комментарий или вопрос:


Наше сообщество в VK, а ты с нами? Присоединяйся!!!
Тясячи схем в категориях:
-> Раздел:Электроника, схемы, описания
-> Вселенная, Земля и около орбитальная жизнь
-> Прочее
-> HITECH news технологии
-> Minecraft
-> Онлайн раздел РЫБОЛОВ
-> Интересные НОВОСТИ