Простая защита от кз: Защита от КЗ для блока питания своими руками

Содержание

Защита от КЗ для блока питания своими руками

Иногда при наладке самодельных электронных устройств получается короткое замыкание, из за которого может выйти из строя блок питания. Поэтому у блока питания должна быть надежная защита от короткого замыкания, способная в нужный момент быстро отключить замкнувшую нагрузку и уберечь блок питания от поломки.

На этом рисунке изображена схема простого устройства предназначенного для надежной защиты блока питания от короткого замыкания.

Схема защиты блока питания от короткого замыканияСхема защиты блока питания от короткого замыкания

Скачать схему защиты блока питания от короткого замыкания Скачать

Принцип работы релейной защиты довольно простой. При подаче напряжения на схему в режиме ожидания загорается красный светодиод. После нажатии кнопки S1 ток поступает на обмотку реле, контакты переключаются и блокируют обмотку реле, таким образом схема переходит в рабочий режим, об этом сигнализирует загоревшийся зеленый светодиод, ток поступает на нагрузку. При возникновении короткого замыкания пропадает напряжение на обмотке реле, контакты его размыкаются, нагрузка автоматически отключается, загорается красный светодиод сигнализируя о срабатывании релейной защиты.

Схема предназначена для работы с постоянным выходным напряжением от 8 до 15 вольт, поэтому будет отлично работать с зарядным устройством из компьютерного блока питания, а также с любыми другими трансформаторными или импульсными блоками питания имеющими выходное напряжение в указанном диапазоне.

Данную схему можно считать универсальной, потому что её легко переделать под любое напряжение, достаточно всего лишь заменить реле под нужное вам напряжение, ну и конечно при необходимости подобрать резисторы R1 и R2 под установленные в схему светодиоды.

Печатная плата устройства защиты блока питания от короткого замыкания.

Печатная плата защиты блока питания от короткого замыканияПечатная плата защиты блока питания от короткого замыкания

Скачать печатную плату устройства защиты блока питания от короткого замыкания Скачать

Посмотрим, как работает готовое устройство защиты блока питания от короткого замыкания. В дежурном состоянии после подачи питания, горит красный светодиод, нагрузка отключена.

Защита от КЗ для блока питания

Нажимаем кнопку и устройство перейдет в рабочий режим.

Защита от КЗ для блока питания

Загорелся зеленый светодиод, сигнализируя о подаче питания на нагрузку, в качестве нагрузки я использую обыкновенную 12 вольтовую лампочку.

Защита от КЗ для блока питания

С помощью отвертки замыкаю между собой центральный контакт с цоколем лампочки, получается короткое замыкание, мгновенно срабатывает защита от КЗ, нагрузка отключается, загорается красный светодиод своим светом сообщая о коротком замыкании.

Защита от КЗ для блока питания

Радиодетали для сборки

  • Реле SRD-12VDC-SL-C, можно использовать аналогичное на другое напряжение
  • Резисторы R1, R2 1K сопротивление подбирайте для каждого светодиода
  • Светодиоды 5 мм 2 шт. красный и зеленый
  • Кнопка любая без фиксации с нормально разомкнутыми контактами

Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!

Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как сделать защиту от короткого замыкания для блока питания

Простая защита от короткого замыкания для блока питания схема своими руками |

Простейшая защита от короткого замыкания актуальна как для опытного, так и для начинающего радиолюбителя, так как от ошибок не застрахован никто. В этой статье приведено простую, но весьма оригинальную схему, которая поможет вам уберечь ваше устройство от не желательного выхода из строя. Самовосстанавливающийся предохранитель обесточивает схему, а светодиоды сигнализируют об аварийной ситуации, быстро, надёжно и просто.

Схема защиты от КЗ:

Схема, приведённая на рисунке №1, является весьма простой в настройке защитой для радиолюбительского блока питания или любой другой схемы.

Рисунок №1 – Схема защиты от коротко замыкания.

Работа схемы защиты от короткого замыкания:

Схема весьма простая, и понятная. Так как ток течёт по пути наименьшего сопротивления пока предохранитель FU1 цел, то подключена выходная нагрузка Rн рисунок №2 и через неё протекает ток. При этом постоянно горит светодиод VD4 (желательно зелёного цвета свечения).

Рисунок №2 – Работа схемы при целом предохранителе

Если же ток нагрузки, превышает максимальный ток допустимый для предохранителя, он срабатывает тем самым разрывая (шунтируя) цепь нагрузки рисунок №3. При этом загорается светодиод VD3 (красного цвета свечения) а VD4 гаснет. При этом не страдает и ваша нагрузка ни схема (конечно при условии своевременно срабатывания предохранителя).

Рисунок №3 – Сработал предохранитель

 

Диоды VD1,VD5 и стабилитрон VD2, защищают светодиоды от обратных токов. Резисторы R1,R2 ограничивают ток в схеме защиты. В качестве предохранителя FU1 я рекомендую использовать  самовосстанавливающийся предохранитель. А номиналы всех элементов схемы вы подбираете в зависимости от ваших потребностей.

P.S.: Я постарался наглядно показать и описать не хитрые советы. Надеюсь, что хоть что-то вам пригодятся. Но это далеко не всё что возможно выдумать, так что дерзайте, и штудируйте сайт https://bip-mip.com/ 

Простая защита от короткого замыкания всего на одном реле

Простейшая, надежная защита от короткого замыкания, без логической электроники, транзисторов и всего остального. Светодиоды используются только в качестве индикации.
Данное устройство можно применить в низковольтных схемах, где есть опасность замыкания контактов с выходным напряжением 6 — 18 В.
Простая защита от короткого замыкания всего на одном реле

Понадобится


  • Реле 12 В.
    Простая защита от короткого замыкания всего на одном реле
  • Два резистора 10 кОм.
    Простая защита от короткого замыкания всего на одном реле

  • Два светодиода разного цвета.
    Простая защита от короткого замыкания всего на одном реле
  • Кнопка без фиксации.

Делаем простую защиту от короткого замыкания


Рассмотрим принципиальную схему устройства:
Простая защита от короткого замыкания всего на одном реле
Работает оно следующим образом: При подаче питания, реле остается в неизменном состоянии, горит только красный светодиод. На выходи нет никакого потенциала. Чтобы запустить работу, необходимо кратковременно нажать на кнопку. После этого реле сменит свое состояние, замкнет паралельно контакты кнопки и будет удерживаться в таком состоянии до КЗ. Красный свет потухнет и загорится зеленый. На выходе появится напряжение для питания нагрузки.
Если случится КЗ, общее напряжение цепи упадет до нуля. Контакты реле отпустятся и отключат нагрузку. Чтобы возобновить подачу напряжения на выходе, необходимо будет опять нажать на кнопку однократным нажатием.

Спаяем устройство на универсальной плате:

Простая защита от короткого замыкания всего на одном реле
Слева вход для источника питания, справа выход для нагрузки.
Простая защита от короткого замыкания всего на одном реле

Работа


Подключаем питание. Светится красный светодиод.
Простая защита от короткого замыкания всего на одном реле
В роли нагрузки используется небольшой электродвигатель на 12В. Нажимаем кнопку однократно: светодиод красный потух, загорелся зеленый.
Простая защита от короткого замыкания всего на одном реле
Если мотор был подключен, то он будет работать. Если сейчас замкнуть выходные контакты, то зеленый светодиод потухнет, загорится красный. Питание на выходе пропадет до тех пор, пока повторно не будет нажата тактовая кнопка.
Простая защита от короткого замыкания всего на одном реле

Вот и все! Невероятно простое и надежное в работе устройство. Оно также выключит нагрузку, если входящие питание от источника кратковременно пропадет. Эта функция тоже может быть весьма полезной.

Смотрите видео


Защита от переполюсовки и КЗ зарядного устройства, блока питания своими руками

Многие самодельные блоки имеют такой недостаток, как отсутствие защиты от переполюсовки питания. Даже опытный человек может по невнимательности перепутать полярность питания. И есть большая вероятность что после этого зарядное устройство придет в негодность.

В этой статье будет рассмотрено 3 варианта защит от переполюсовки, которые работают безотказно и не требуют никакой наладки.

Вариант 1

Как сделать защиту от переполюсовки для блока питания

Это защита наиболее простая и отличается от аналогичных тем, что в ней не используются никакие транзисторы или микросхемы. Реле, диодная развязка – вот и все ее компоненты.

Реле, диодная развязка

Работает схема следующим образом. Минус в схеме общий, поэтому будет рассмотрена плюсовая цепь.

Если на вход не подключен аккумулятор, то реле находится в разомкнутом состоянии. При подключении аккумулятора плюс поступает через диод VD2 на обмотку реле, вследствие чего контакт реле замыкается, и основной ток заряда протекает на аккумулятор.

Работает схема

Работает схема

Одновременно загорается зеленый светодиодный индикатор, свидетельствуя о том, что подключение правильное.

Работает схема

И если теперь убрать аккумулятор, то на выходе схемы будет напряжение, поскольку ток от зарядного устройства будет продолжать поступать через диод VD2 на обмотку реле.

Работает схема

Если перепутать полярность подключения, то диод VD2 окажется заперт и на обмотку реле не поступит питание. Реле не сработает.

Работает схема

В этом случае загорится красный светодиод, который нарочно подключен неправильным образом. Он будет свидетельствовать о том, что нарушена полярность подключения аккумулятора.

Работает схема

Диод VD1 защищает цепь от самоиндукции, которая возникает при отключении реле.

Работает схема

В случае внедрения такой защиты в зарядное устройство автомобильного аккумулятора, стоит взять реле на 12 В. Допустимый ток реле зависит только от мощности зарядника. В среднем стоит использовать реле на 15-20 А.

Как сделать защиту от переполюсовки для блока питания

Вариант 2

Вариант 2

Вариант 2

Эта схема до сих пор не имеет аналогов по многим параметрам. Она одновременно защищает и от переполюсовки питания, и от короткого замыкания.

Принцип работы этой схемы следующий. При нормальном режиме работы плюс от источника питания через светодиод и резистор R9 открывает полевой транзистор, и минус через открытый переход «полевика» поступает на выход схемы к аккумулятору.

Принцип работы

При переполюсовке или коротком замыкании ток в цепи резко возрастает, вследствие чего образуется падение напряжения на «полевике» и на шунте. Такое падение напряжение достаточно для срабатывания маломощного транзистора VT2. Открываясь, последний запирает полевой транзистор, замыкая затвор с массой. Одновременно загорается светодиод, поскольку питание для него обеспечивается открытым переходом транзистора VT2.

Принцип работы

Из-за высокой скорости реагирования эта схема гарантированно защитит зарядное устройство при любой проблеме на выходе.

Схема очень надежна в работе и способна оставаться в состоянии защиты бесконечно долгое время.

Вариант 3

Вариант 3

Вариант 3

Это особо простая схема, которую даже схемой трудно назвать, поскольку в ней использовано всего 2 компонента. Это мощный диод и предохранитель. Этот вариант вполне жизнеспособен и даже применяется в промышленных масштабах.

Питание с зарядного устройства через предохранитель поступает на аккумулятор. Предохранитель подбирается исходя из максимального тока зарядки. Например, если ток 10 А, то предохранитель нужен на 12-15 А.

Предохранитель

Диод подключен параллельно и закрыт при нормальной работе. Но если перепутать полярность, диод откроется и случится короткое замыкание.

Предохранитель

А предохранитель – это слабое звено в этой схеме, который сгорит в тот же миг. Его после этого придется менять.

Предохранитель

Диод следует подбирать по даташиту исходя из того, что его максимальный кратковременный ток был в несколько раз больше тока сгорания предохранителя.

Диод

Такая схема не обеспечивает стопроцентную защиту, поскольку бывали случаи, когда зарядное устройство сгорало быстрее предохранителя.

Итог

С точки зрения КПД, первая схема лучше других. Но с точки зрения универсальности и скорости реагирования, лучший вариант – это схема 2. Ну а третий вариант часто применяется в промышленных масштабах. Такой вариант защиты можно увидеть, к примеру, на любой автомагнитоле.

автомагнитоле

Все схемы, кроме последней, имеют функцию самовосстановления, то есть работа восстановится, как только будет убрано короткое замыкание или изменится полярность подключения аккумулятора.

Как сделать защиту от переполюсовки для блока питания

Автор:  Эдуард Орлов –  

Прикрепленные файлы: СКАЧАТЬ.


 

Лабораторный блок питания с защитой от КЗ

Здравствуйте, друзья! Лабораторный блок питания является прибором первой необходимости для начинающего радиолюбителя и по этому я хочу представить вашему вниманию свою новую самоделку. Очень простой и надежный лабораторный блок питания с регулятором напряжения от 1,5 до 30 вольт, максимальной силой тока 5А и защитой от короткого замыкания с звуковой сигнализацией. Источником питания для приведенной ниже схемы может служить любой трансформатор или импульсный блок питания, например от ноутбука с выходным напряжением от 16 до 40 вольт и максимальной силой тока до 5А.

Схема лабораторного блока питания 1,5-30В 5А с защитой от КЗ

Схема лабораторного блока питания 1,5-30В 5А с защитой от КЗ

Скачать схему лабораторного блока питания 5А Скачать

Как работает блок питания?

Напряжение от источника питания проходя через диодный мост Br1 выпрямляется и поступает на регулятор напряжения состоящий из транзистора Т1, резистора R1 и переменного резистора Р1. На выходе из регулятора получается 12 вольт. Этим напряжением постоянно питается вентилятор, реле К1 и вольт амперметр V/A1.

В режиме ожидания от диодного моста Br1 через постоянно замкнутые контакты реле К1 подается напряжение на звуковой сигнализатор короткого замыкания в результате чего в бипере SP1 раздается постоянный звуковой сигнал, что свидетельствует о исправной системе защиты от короткого замыкания.

При кратковременном нажатии кнопки START S1 подается напряжение через резистор R2 на базу транзистора Т2 в результате, чего транзистор Т2 открывается и подает питание на обмотку реле К1, контакты реле К1 переключаются и происходит самоблокировка реле К1.  В момент срабатывания реле К1 отключается звуковой сигнализатор короткого замыкания, а в место него подключается регулятор напряжения на микросхеме LM338T. Далее напряжение через шунтирующий диод D2 поступает на выход блока питания. Регуляция напряжения на выходе из блока питания выполняется переменным резистором Р2. Контроль напряжения и силы тока осуществляется вольт амперметром V/A1. В случае короткого замыкания происходит падение напряжения на базе транзистора Т2, транзистор закрывается в следствии чего, контакты реле переключаются. Нагрузка отключается, а на звуковой сигнализатор короткого замыкания подается питание и раздается звуковой сигнал. После устранения короткого замыкания следует кратковременно нажать кнопку START S1 и блок питания снова перейдет в рабочий режим. И так может продолжаться до бесконечности.

Список радиодеталей для сборки лабораторного блока питания:

  • Источник питания любой подходящий трансформатор или импульсный блок питания от 16 до 40 вольт
  • Транзисторы Т1, Т2 TIP41C, КТ819Г и их аналоги
  • Микросхема LM338T на 5А или LM350T на 3А, LM317T на 1,5А все зависит от мощности источника питания
  • Микросхема NE555
  • Диодный мост Br1 любой не менее 6А можно заменить диодами.
  • Диоды любые D1 0,5А, D2 от 1,5А до 10А зависит от нагрузки возможно параллельное соединение диодов
  • Конденсаторы С1, С2, С4 100нф, С3 470мкф 35в, С5 1000мкф 50в
  • Резисторы R1, R4 1k, R2 5,1k, R3 270, R5 10k, R6 330, R7 150, R8 200
  • Переменные резисторы Р1 10К, Р2 5К
  • Реле SRD12VDC-SL-C  12В 10А
  • Кнопка START S1 без фиксации на замыкание
  • Вентилятор М1 от компьютера
  • Бипер SP1 от компьютера или маленький динамик
  • Вольт амперметр китайский универсальный с Alliexpress

Внимание: При сборке лабораторного блока питания не изменяйте номиналы конденсаторов С1, С4, С5 иначе не будет срабатывать система защиты от короткого замыкания!!!

Цоколевка применяемых транзисторов

Возможно вам это пригодиться…

Распиноавка регулятора напряжения LM338T, транзисторов MJE13009, TIP41C, КТ819Г

Все детали следует разместить на печатной плате изготовленной по лазерно-утюжной технологии.

Печатная плата лабораторного блока питания 1,5-30В 5А с защитой от КЗ

Печатная плата лабораторного блока питания 1,5-30В 5А с защитой от КЗ

Скачать печатную плату лабораторного блока питания 5А в формате lay Скачать

Как настроить блок питания?
Схема лабораторного блока очень простая, но все равно требуется небольшая настройка. Поставьте переменный резистор Р1 в среднее положение. Включите блок питания в сеть, подключите мультиметр параллельно вентилятору, резистором Р1 установите напряжение 12 вольт. Резистором R3 регулируется напряжение питания звукового сигнализатора короткого замыкания, смотрите по схеме напряжение на входе сигнализатора должно быть 12 вольт.

Тональность сигнализатора изменяется резистором R4 и конденсатором С2. Громкость регулируется подбором резистора R6. Порог срабатывания системы защиты от короткого замыкания подбирается резистором R2. Напряжение на выходе из блока питания изменяется переменным резистором Р2 его ручка выведена на лицевую панель блока питания.

Настройка лабораторного блока питания

В процессе работы транзистор Т1, микросхема LM338T и диодный мост будут сильно нагреваться, поэтому их следует установить на радиатор, перед установкой обязательно изолировать от радиатора. Как это сделать читайте здесь: Как изолировать транзисторы от радиатора?

Установка транзисторов на радиатор

Для контроля напряжения и силы тока лучше всего установить вот такой универсальный вольт амперметр.

Универсальный вольт амперметр

Кстати, его надо откалибровать. С обратной стороны прибора находится два маленьких переменных резистора один отвечает за вольтаж, второй за ампераж. Делаем так, подключаем параллельно к выходу блока питания мультиметр, включаем в режим вольтметра и сравниваем показания приборов, если показания не соответствуют крутим переменный резистор в разные стороны, чтобы добиться наиболее точных показаний прибора. Чтобы откалибровать амперметр переключите мультиметр в режим амперметра. К блоку питания подключите лампочку последовательно с мультиметром и сверьте показания приборов.

Настройка вольт амперметра

Все компоненты лабораторного блока питания легко помещаются в корпусе от компьютерного блока питания.

Все компоненты лабораторного блока питания легко помещаются в корпусе от компьютерного блока питания

Так выглядит готовое устройство. Для чего я установил два выключателя и кнопку на крыше блока питания? Красный выключатель сеть, он отключает трансформатор от сети 220В. Синяя кнопка START предназначена для перевода блока питания в рабочий режим.

Черный выключатель линия, чтобы отключать потребители от блока питания без откручивания проводов от разъемов. Справа два разъема типа «Banana» для подключения потребителей. На передней панели находится переменный резистор Р2 для регулировки выходного напряжения. И очень важная деталь это универсальный вольт амперметр.

Лабораторный блок питания в корпусе от компьютерного блока питания

В своем лабораторном блоке питания я установил трансформатор на 1,5 ампера. Его мощности вполне хватает, чтобы зарядить небольшой 12 вольтовый аккумулятор от бесперебойника емкостью 7А, его я установил на аккумуляторный шуруповерт. Если вы хотите собрать мощное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками, тогда надо увеличить мощность лабораторного блока питания до 10 ампер.

Как увеличить мощность лабораторного блока питания до 10 ампер?

Чтобы увеличить мощность лабораторного блока питания достаточно параллельно микросхеме LM388T подключить мощный 12 амперный транзистор MJE13009. И соответственно заменить источник питания на более мощный трансформатор или импульсный блок питания. Схема будет выглядеть так.

Схема лабораторного блока питания 1,5-30В 10А с защитой от КЗ

Схема лабораторного блока питания 1,5-30В 10А с защитой от КЗ

Скачать схему лабораторного блока питания 10А Скачать

Печатная плата будет выглядеть так.

Печатная плата лабораторного блока питания 1,5-30В 10А с защитой от КЗ

Печатная плата лабораторного блока питания 1,5-30В 10А с защитой от КЗ

Скачать схему лабораторного блока питания 10А в формате lay Скачать

А для любителей чего либо измерять, я решил снять пару осциллограмм  в разных режимах работы блока питания.

На этой осциллограмме напряжение на выходе из блока питания снижено до 12 вольт.

Осциллограмма трансформаторного лабораторного блока питания. Напряжение на выходе 12 вольт.

Осциллограмма трансформаторного лабораторного блока питания. Напряжение на выходе 12 вольт.

А здесь максимальное напряжение на выходе из блока питания 25 вольт.

Осциллограмма трансформаторного лабораторного блока питания. Напряжение на выходе 25 вольт.

Осциллограмма трансформаторного лабораторного блока питания. Напряжение на выходе 25 вольт.

P. S. Все схемы и печатные платы в этой статье я разработал самостоятельно. И прежде чем написать я убедился в 100% работоспособности лабораторного блока питания во всех режимах. Если у вас, что то не получилось, проверьте все ли вы сделали правильно…

Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!

Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как работает лабораторный блок питания.

Простой маломощный БП с защитой от КЗ, на старой элементной базе

Блок питания появился на свет как некая гуманитарная помощь знакомому школьнику-семикласснику, для направления его внутренней энергии в хорошее, полезное русло. Таким стабилизированным и регулируемым источником можно запитывать несколько подаренных электро- и радио-конструкторов, первые несложные схемы, которые мы, я надеюсь, соберем. В дальнейшем, при необходимости БП можно будет усовершенствовать – используя корпус, измерители, радиатор, несложно будет собрать более мощный прибор с лучшими параметрами. Пространство внутри вполне это позволяет.

Итак. Блок питания собран по классической схеме, выпрямитель – источник слаботочного стабилизированного напряжения на стабилитроне, эмиттерный повторитель-регулятор на составном транзисторе. Узел защиты от КЗ собран на транзисторе V6, он закрывает регулирующий транзистор при замыкании выходных клемм, в таком состоянии прибор может находиться длительное время. Существует более подробное описание работы схемы, список элементов для замены приведенных.

Блок питания обеспечивает регулируемое стабилизированное напряжение 0,5…12 В с максимальным током 400 мА. Элементная база устройства – сугубо дискретные элементы, германиевые транзисторы старых серий. При определении со схемотехникой блока, все элементы мгновенно и без труда нашлись в коробках и банках, параметры тоже устроили. Решено было не противиться воле провидения.


Главные факторы в конструкции нынешней, применительно к назначению – небольшая мощность, небольшое выходное напряжение, регулируемость, индикация напряжения, защита от КЗ. Кроме того должен быть удобный корпус, безопасное исполнение. Чтобы никаких накрученных проводков на вилку настольной лампы (в пол-голоса) и как только жив остался…

По сравнению с исходной схемой, стрелочный вольтметр заменен на цифровой китайский модуль-измеритель напряжения и тока – не капли не жалко, а ребенку радость. Кроме прочего в голове лучше уложится зависимость потребляемого тока от напряжения, будет видно как напряжение просаживается на относительно мощной нагрузке, напряжение на конкретной нагрузке можно установить с учетом этой просадки (по сравнению со шкалой под ручкой R8) и т.д. Словом, в учебно-наглядных целях. Единственный минус – пришлось озаботиться личным микро-БП для измерителя, впрочем, он допускает широкий диапазон напряжений для питания и удалось легко подобрать ему старый исправный сетевой адаптер-зарядку для мобильного телефона. При этом, индикаторной неоновой лампой с токоограничительным резистором можно смело манкировать – светящиеся цифры измерителя преотлично их заменят.

К делу.

Что было использовано для работы.

Набор инструмента для электромонтажа, набор некрупного слесарного инструмента.

Первым делом подобрал элементы, привел в порядок их выводы, проверил на тестере элементов. К слову, транзисторы вроде П213 тестер игнорирует, проверять его пришлось старым добрым способом – попереходно, тестером.


В транзисторе П213 металлический, прижимаемый к радиатору корпус соединен с выводом его коллектора – чтобы не изолировать от металлической коробки блока весь радиатор, изолировать пришлось сам транзистор. К счастью, нашлась специальная слюдяная прокладка, к несчастью, не оказалось специальных винтиков с изоляторами, пришлось выкручиваться. Момент удалось разрешить фланцем-изолятором. Выпилил его из нетолстого текстолита ювелирным лобзиком с крупнозубой (№0) пилкой. Как и при использовании всех слоистых пластиков, детали из текстолита следует красить (лакировать) – они весьма пористы и как следствие, гигроскопичны.

Собрал прибор навесным манером для проверки работоспособности. Собственно, элементов в схеме немного, значительная их часть крупные, установочные. Их выводы удобно использовать как контактные площадки. Кроме них конструкция внутренней части блока не предполагает дополнительных точек крепления. Все мелкие элементы сгруппированы в две части так, чтобы между ними было меньше соединительных проводов. Первая часть имеет опору – крупную оксидную емкость (С1), вторая – ножки регулирующего транзистора на радиаторе.


Короткие выводы элементов при соединении пайкой образуют жесткую пространственную конструкцию.

Убедившись в работоспособности макета, приступил к самому сложному – корпусу. Он был изготовлен из листового металла способом гнутья, частично пайки и состоит из двух П-образных частей. Нижняя – поддон и торцевые стенки сделаны из оцинкованной стали (легко паять), крышка – из тонкого алюминиевого листа (старый кровельный лист). Электрохимический ряд напряжений металлов вполне допускает их механическое соединение.


Нижняя часть (поддон) выгнут из простой прямоугольной заготовки. Торцевые стенки припаиваются к нему и усиливаются (также пайкой) пластинчатыми раскосами. Конструкция несколько сложная, зато дающая возможность без помех орудовать ювелирным лобзиком при изготовлении фигурных проемов под установочные элементы.


Разметку торцевых панелей делал на манер накернивания печатных плат – распечатал вычерченный в КАДе эскиз в формате 1:1, вырезал ему лепестки, обернул вокруг заготовки железки и закрепил (при необходимости) липкой лентой. Разметку прямоугольных проемов перенес слегка накернив их углы, круглых – их центры. Чертилкой или тонко отточенным карандашиком соединил прямоугольники, в центры ставил ножку циркуля-балеринки (для малых окружностей). Дополнительные загогулины вырисовывал по месту, примеряя к детали.


Ряд установочных элементов были разукомплектованы или имели небольшие дефекты, поломки, не лишающие впрочем, их работоспособности. Например, для изолированной клеммы «-» не удалось найти гайку-крепеж с мелкошаговой резьбой, пришлось применить пайку и импровизированный изолятор. Клемму общего провода, а здесь это «+» впаял в стенку насмерть.

Выпилив и подогнав проемы для всех установочных элементов, спаял нижнюю часть корпуса – поддон, торцевые стенки, раскосы (зачистить, нанести «кислоту паяльную» (хлористый цинк), лудить; после пайки хорошо промыть водой со щеткой, в воду можно добавить чуток соды).

Некоторые установочные элементы были не рассчитаны на установку в столь тонкую (0,5 мм) панель, пришлось укрепить их термоклеем. Его адгезия к стали здесь неважна, он работает этаким упором на сжатие. Пластиковые части предварительно покорябал острым ножом.


Колодка предохранителя тоже болталась, здесь пришлось выпилить из алюминия (он чуть толще) еще пару утолщительных шайб.

В качестве сетевого трансформатора применен кадровый ТВК-110ЛМ от старого лампового телевизора. Он положен набок, его внешняя обойма припаяна к площадке из оцинкованной стали. Площадка приклепана к поддону БП вытяжными заклепками.

Адаптер-зарядка от старого телефона (БП измерителя) несколько доработана – удалена штатная сетевая вилка, вместо нее наружу выведена пара проводов. Это безопаснее и уменьшает потребное для узла место.

Для установки С1 с обвесом пришлось сделать деталь-крепление. Для нижней площадки использовал выпиленную из окна для измерителя серединку, обойму согнул из узкой пластинки на трубке подходящего диаметра. Разрезная обойма припаяна только в двух точках. Это достаточно прочно и позволяет свободной ее части плотно обжать цилиндрическую деталь – конденсатор. Фиксировать можно пластиковыми ремешками для электромонтажа или даже стальным червячным хомутом (очень осторожно — большое усилие).

Площадка с закрепленным конденсатором приклепана к поддону вытяжными заклепками.



Радиатор с транзистором крепится при помощи двух коротких винтиков, железку пришлось немного поёрзать на бруске с пришпиленной наждачной шкуркой, чтобы выровнять её нижнюю, соприкасающуюся с поддоном часть. Так она стоит ровнее и плотнее. Под винты подложил кузовные (широкие) шайбы, в резьбу капнул лака для застопоривания.




Размеры для развертки крышки вымерял по месту, начертил на отрихтованом листе, вырезал ножницами по металлу. Согнул, притупил острые кромки, разметил и просверлил массив вентиляционных отверстий. Сделал два ряда отверстий и в поддоне, под радиатором, чтобы организовать воздушный поток вокруг него.

Сверяясь с большим мультиметром подрегулировал показания измерительного блока прибора.

Собрал корпус БП, крышку к нижней части приклепал вытяжными заклепками – часто вскрывать ее нет нужды, но при необходимости, заклепки без труда высверливаются.

На дне блока «Моментом» приклеил резиновые ножки, сделал самые необходимые пояснительные надписи «промышленным» стойким лаковым фломастером.


Babay Mazay, июнь, 2020 г.

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

cxema.org — Схема защиты блока питания и зарядных устройств

Схема защиты блока питания и зарядных устройств

Представлена конструкция защиты для блока питания любого типа. Данная схема защиты может совместно работать с любыми блоками питания — сетевыми, импульсными и аккумуляторами постоянного тока.

Схематическая развязка такого блока защиты относительна проста и состоит из нескольких компонентов.

Схема защиты блока питания

Силовая часть — мощный полевой транзистор — в ходе работы не перегревается, следовательно в теплоотводе тоже не нуждается.

Схема одновременно является защитой от переполюсовки питания, перегруза и КЗ на выходе, ток срабатывания защиты можно подобрать подбором сопротивления резистора шунта, в моем случае ток составляет 8Ампер, использовано 6 резисторов 5 ватт 0,1 Ом параллельно подключенных.

Шунт можно сделать также из резисторов с мощностью 1-3 ватт.

Схема защиты блока питания, шунтСхема защиты блока питания, шунт

Более точно защиту можно настроить путем подбора сопротивления подстроечного резистора.

Схема защиты блока питания, регулятор ограничения токаСхема защиты блока питания, регулятор ограничения тока

При КЗ и перегрузе выхода блока, защита мгновенно сработает, отключив источник питания. О срабатывании защиты осведомит светодиодный индикатор. Даже при КЗ выхода на пару десятков секунд, полевой транзистор остается холодным.

Полевой транзистор не критичен, подойдут любые ключи с током 15-20 и выше Ампер и с рабочим напряжением 20-60 Вольт. Отлично подходят ключи из линейки IRFZ24, IRFZ40, IRFZ44, IRFZ46, IRFZ48 или более мощные — IRF3205, IRL3705, IRL2505 и им подобные.

Схема защиты блока питания, платаСхема защиты блока питания, плата

Схема защиты блока питания, платаСхема защиты блока питания, плата

Данная схема также отлично подходит в качестве защиты зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов, если вдруг перепутали полярность подключения, то с зарядным устройством ничего страшного не произойдет, защита спасет устройство в таких ситуациях.

Благодаря быстрой работе защиты, ее можно с успехом применить для импульсных схем, при КЗ защита сработает быстрее, чем успеют сгореть силовые ключи импульсного блока питания. Схематика подойдет также для импульсных инверторов, в качестве защиты по току. При перегрузе или кз во вторичной цепи инвертора, мигом вылетают силовые транзисторы инвертора, а такая защита не даст этому произойти.

С уважением — АКА КАСЬЯН

Схема защиты от короткого замыкания

Короткое замыкание — это непреднамеренное соединение между двумя клеммами, которые подают питание на нагрузку. Это может произойти как в цепи переменного тока, так и в цепи постоянного тока, если это источник переменного тока, то короткое замыкание может привести к отключению источника питания всей области, но есть предохранители и схемы защиты от перегрузки на многих уровнях, от электростанции до дома. А если это источник постоянного тока, например аккумулятор, он может нагреть аккумулятор, и аккумулятор очень быстро разрядится.В некоторых случаях аккумулятор может взорваться. Существует множество способов защиты цепи от короткого замыкания, и для защиты от перегрузки доступно множество типов предохранителей.

Мы собираемся разработать и изучить простую схему защиты от короткого замыкания низкого напряжения для постоянного напряжения . Схема разработана с целью безопасного запуска схемы микроконтроллера и защиты ее от повреждения из-за короткого замыкания в другой части схемы.

Необходимые компоненты

  • СК100Б Транзистор ПНП — 1 шт.
  • BC547B Транзистор NPN — 1 шт.
  • Резистор 1 кОм — 1 шт.
  • Резистор 10 кОм — 1 шт.
  • Резистор 330 Ом — 2 шт.
  • Резистор 470 Ом — 1 шт.
  • Источник питания 6 В постоянного тока — 1 шт.
  • Макетная плата — 1 шт.
  • Соединительные провода — согласно требованию

SK100B PNP Транзистор

SK100B PNP Transistor

Начиная с выемки транзистора — эмиттер, середина — база, а последняя — коллектор

  • Излучатель — E
  • База — B
  • Коллектор — C

BC547B Транзистор NPN

Схема защиты от короткого замыкания

Типичный пример короткого замыкания — это когда положительная и отрицательная клеммы батареи соединены вместе с проводом с низким сопротивлением, например, проводом.В этом состоянии аккумулятор может загореться и даже взорваться. Так часто бывает с мобильными батареями в мобильных устройствах.

Чтобы избежать этого состояния короткого замыкания, используется схема защиты от короткого замыкания . Схема защиты от короткого замыкания отклонит ток или прервет контакт между цепью и источником питания.

Иногда при использовании неисправной бытовой техники, такой как духовка, утюг и т. Д., Случается сбой в электросети с внезапной искрой.Причина этого в том, что где-то в неисправном приборе протекает избыточный ток. Это может привести к поражению электрическим током или возгоранию дома, если он не защищен. Поэтому во избежание такого повреждения используется предохранитель или автоматический выключатель . В таком состоянии автоматический выключатель или предохранитель отключает основное питание в доме. Цепь предохранителя-выключателя также представляет собой схему защиты от короткого замыкания , , в которой используется провод с низким сопротивлением, который плавится и отключает основной источник питания в доме всякий раз, когда через него проходит избыточный ток.

Итак, здесь мы собираемся изучить и спроектировать схему, чтобы избежать повреждения из-за короткого замыкания в ней.

Схема

Short Circuit Protection Block Diagram

Short-Circuit Protection Circuit Diagram

Работа цепи защиты от короткого замыкания

Выше показана простая схема защиты от короткого замыкания постоянного тока с низким энергопотреблением, которая состоит из двух транзисторных схем, одна из которых представляет собой транзисторную схему BC547 NPN, а другая — транзисторную схему SK100B PNP.Вход подается на схему с помощью источника питания 5 В постоянного тока, который может быть обеспечен либо батареей, либо трансформатором.

Short Circuit Protection Circuit in action

Работа схемы проста, когда горит зеленый светодиод D1, это означает, что схема работает нормально и риск повреждения отсутствует. Красный светодиод D2 должен гореть только при коротком замыкании.

При включении источника питания транзистор Q1 смещается и начинает проводить ток, а светодиод D1 загорается.В это время красный светодиод D2 не горит из-за отсутствия короткого замыкания.

Свечение зеленого светодиода D1 также указывает на то, что напряжение питания и выходное напряжение примерно равны.

В нашей схеме стимуляции мы сгенерировали «короткое замыкание» с помощью переключателя на выходе. Когда происходит «короткое замыкание», выходное напряжение падает до 0 В и Q1 перестает проводить, так как его базовое напряжение равно 0 В. Транзистор Q2 также перестает проводить, поскольку напряжение на его коллекторе также упало до 0 В.

Итак, теперь ток начинает течь через КРАСНЫЙ светодиод D2 и проходит через землю по короткому замыканию (через переключатель).Это приводит к тому, что красный светодиод D2 начинает проводить, поскольку он смещен в прямом направлении, и указывает, что было обнаружено короткое замыкание, и ток отводится через красный светодиод D2 вместо повреждения всей цепи.

.Цепь защиты от перегрузки по току

с использованием операционного усилителя

Цепи защиты

жизненно важны для успеха любой электронной конструкции. В наших предыдущих руководствах по схемам защиты мы разработали множество основных схем защиты, которые можно адаптировать к вашей схеме, а именно: защиту от перенапряжения, защиту от короткого замыкания, защиту от обратной полярности и т. Д. В дополнение к этому списку схем в этой статье мы научится спроектировать и построить простую схему для защиты от сверхтоков с использованием операционного усилителя .

Защита от перегрузки по току часто используется в цепях питания для ограничения выходного тока блока питания. Термин «перегрузка по току» — это состояние, при котором нагрузка потребляет ток, превышающий указанные возможности блока питания. Это может быть опасной ситуацией, так как перегрузка по току может привести к повреждению источника питания. Поэтому инженеры обычно используют схему защиты от перегрузки по току для отключения нагрузки от источника питания во время таких сценариев сбоя, таким образом защищая нагрузку и источник питания.

Защита от перегрузки по току с использованием операционного усилителя

Существует много типов схем защиты от перегрузки по току; сложность схемы зависит от того, насколько быстро схема защиты должна реагировать в случае перегрузки по току. В этом проекте мы построим простую схему защиты от перегрузки по току, используя операционный усилитель, который очень часто используется и может быть легко адаптирован для ваших проектов.

Схема, которую мы собираемся спроектировать, будет иметь регулируемое пороговое значение перегрузки по току , а также будет иметь функцию автоматического перезапуска при отказе .Поскольку это схема защиты от перегрузки по току на базе операционного усилителя, она будет иметь операционный усилитель в качестве блока управления. Для этого проекта используется операционный усилитель общего назначения LM358 . На изображении ниже показана схема контактов LM358.

LM358 Pin Diagram

Как видно на изображении выше, внутри одного корпуса микросхемы у нас будет два канала операционного усилителя. Однако в этом проекте используется только один канал. Операционный усилитель будет переключать (отключать) выходную нагрузку с помощью полевого МОП-транзистора. В этом проекте используется MOSFET IRF540N с каналом N.Рекомендуется использовать соответствующий радиатор MOSFET, если ток нагрузки превышает 500 мА. Однако в этом проекте MOSFET используется без радиатора. На изображении ниже представлена ​​распиновка IRF540N .

IRF540N Pin Diagram

Для питания операционного усилителя и схемы используется линейный стабилизатор напряжения LM7809 . Это линейный стабилизатор напряжения 9В 1А с широким диапазоном входного напряжения. Распиновку можно увидеть на изображении ниже

LM7809 linear Voltage Regulator Pinout

Необходимые материалы:

Список компонентов, необходимых для максимальной токовой защиты цепи , приведен ниже.

  1. Макет
  2. Требуется источник питания 12 В (минимум) или в соответствии с напряжением.
  3. LM358
  4. 100 мкФ 25 В
  5. IRF540N
  6. Радиатор (согласно требованиям приложения)
  7. горшок обрезной 50к.
  8. Резистор 1 кОм с допуском 1%
  9. Резистор 1Meg
  10. Резистор
  11. 100 кОм с допуском 1%.
  12. Резистор 1 Ом, 2 Вт (максимум 2 Вт при токе нагрузки 1,25 А)
  13. Провода для макета

Схема защиты от перегрузки по току

Простая схема защиты от перегрузки по току может быть спроектирована с использованием операционного усилителя для определения перегрузки по току, и в зависимости от результата мы можем управлять Mosfet для отключения / подключения нагрузки к источнику питания.Принципиальная схема для того же проста и ее можно увидеть на изображении ниже

.

 Overcurrent Protection Circuit Diagram using Op-amp

Рабочая цепь защиты от сверхтока

Как вы можете видеть на принципиальной схеме, полевой МОП-транзистор IRF540N используется для управления нагрузкой в ​​состоянии ВКЛ или ВЫКЛ во время нормального состояния и состояния перегрузки . Но перед отключением нагрузки важно определить ток нагрузки. Для этого используется шунтирующий резистор R1 , который представляет собой шунтирующий резистор 1 Ом и мощностью 2 Вт.Этот метод измерения тока называется Shunt Resistor Current Sensing , вы также можете проверить другие методы измерения тока, которые также можно использовать для обнаружения перегрузки по току.

Во включенном состоянии полевого МОП-транзистора ток нагрузки протекает через сток полевого МОП-транзистора к истоку и, наконец, к земле через шунтирующий резистор. В зависимости от тока нагрузки шунтирующий резистор создает падение напряжения, которое можно рассчитать по закону Ом . Поэтому предположим, что при протекании тока 1 А (ток нагрузки) падение напряжения на шунтирующем резисторе составляет 1 В, как V = I x R (V = 1 A x 1 Ом).Итак, если это падение напряжения сравнивается с заранее заданным напряжением с помощью операционного усилителя, мы можем обнаружить перегрузку по току и изменить состояние полевого МОП-транзистора, чтобы отключить нагрузку.

Операционный усилитель обычно используется для выполнения математических операций, таких как сложение, вычитание, умножение и т. Д. Поэтому в этой схеме операционный усилитель LM358 настроен как компаратор. Согласно схеме, компаратор сравнивает два значения. Первый из них является падение напряжения через шунт, а другой представляет собой предопределенное напряжение (опорное напряжение), используя переменный резистор или потенциометр RV1.RV1 действует как делитель напряжения. Падение напряжения на шунтирующем резисторе определяется инвертирующим выводом компаратора и сравнивается с опорным напряжением, подключенным к неинвертирующему выводу операционного усилителя.

В связи с этим, если считанным напряжением меньше, чем опорное напряжение, компаратор будет производить положительное напряжение на выходе, которая близка к VCC компаратора. Но, если считанное напряжение больше, чем опорное напряжение, компаратор будет производить отрицательное напряжение питания через выход (отрицательное питание подключено через GND, поэтому 0В в данном случае).Этого напряжения достаточно для включения или выключения MOSFET.

Работа с переходным откликом / проблемой стабильности

Но когда высокая нагрузка будет отключена от источника питания, переходные изменения создадут линейную область на компараторе, и это создаст петлю, в которой компаратор не сможет правильно включить или выключить нагрузку, и операционный усилитель станет нестабильный . Например, предположим, что 1А устанавливается с помощью потенциометра для переключения полевого МОП-транзистора в состояние ВЫКЛ.Поэтому переменный резистор настроен на выход 1 В. В ситуации, когда компаратор обнаруживает, что падение напряжения на шунтирующем резисторе составляет 1,01 В (это напряжение зависит от точности операционного усилителя или компаратора и других факторов), компаратор отключит нагрузку. Переходных изменения возникают, когда высокая нагрузка внезапно отключена от блока питания, и это кратковременное повышение опорного напряжения, который приглашает плохие результаты через компаратор и заставляет его работать в линейной области.

Лучший способ для решения этой проблемы заключается в использовании стабильного питания через компаратор, где переходные изменения не влияют на входном напряжение компаратора и источник опорного напряжения. Мало того, в компараторе необходимо добавить дополнительный гистерезис метода. В этой схеме это выполняется линейным регулятором LM7809 и резистором гистерезиса R4, резистором 100 кОм. LM7809 обеспечивает надлежащее напряжение на компараторе, так что переходные изменения в линии питания не влияют на компаратор.C1, конденсатор емкостью 100 мкФ используется для фильтрации выходного напряжения.

Гистерезисный резистор R4 подает небольшую часть входа на выход операционного усилителя, что создает разрыв напряжения между нижним порогом (0,99 В) и верхним порогом (1,01 В), при котором компаратор меняет свое выходное состояние. Компаратор не изменяет состояние немедленно, если достигается пороговая точка, вместо этого, чтобы изменить состояние с высокого на низкий, измеренный уровень напряжения должен быть ниже, чем нижний порог (например, 0.97 В вместо 0,99 В) или чтобы изменить состояние с низкого на высокое, измеренное напряжение должно быть выше верхнего порога (1,03 вместо 1,01). Это повысит стабильность компаратора и уменьшит количество ложных срабатываний. Помимо этого резистора, R2 и R3 используются для управления затвором. R3 — это понижающий резистор затвора полевого МОП-транзистора.

Тестирование цепи защиты от сверхтока

Схема построена на макетной плате и протестирована с использованием лабораторного источника питания вместе с переменной нагрузкой постоянного тока.

Overcurrent Protection Circuit using Op-Amp - Testing

Схема проверена, и было замечено, что выход успешно отключился при различных значениях, установленных переменным резистором. Видео, представленное в нижней части этой страницы, показывает полную демонстрацию тестирования максимальной токовой защиты в действии.

Советы по проектированию защиты от сверхтоков

  • RC демпферная цепь на выходе может улучшить EMI.
  • Радиатор большего размера и специальный МОП-транзистор могут быть использованы для требуемого приложения.
  • Хорошо сконструированная печатная плата повысит стабильность схемы.
  • Мощность шунтирующего резистора необходимо регулировать в соответствии с степенным законом (P = I 2 R) в зависимости от тока нагрузки.
  • Очень маломощный резистор в миллиомах можно использовать для небольшого корпуса, но падение напряжения будет меньше. Для компенсации падения напряжения можно использовать дополнительный усилитель с соответствующим усилением.
  • Для решения проблем, связанных с точным измерением тока, рекомендуется использовать специальный усилитель измерения тока.

Надеюсь, вы поняли руководство и получили из него что-то полезное. Если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте их в комментариях или используйте форумы для других технических вопросов.

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о