Schetchiksg.ru

Счетчик СГ
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Защита стабилизаторов питания по току

Устройства защиты стабилизаторов напряжения (5 схем, 24В, 0-27В)

Схемы устройств для защиты от перегрузки стабилизированного выпрямителя при коротком замыкании или по другой причине.

Перегрузка стабилизированного выпрямителя при коротком замыкании в нагрузке или по другой причине обычно приводит к выходу из строя регулирующего транзистора. Защитить стабилизатор от перегрузки можно с помощью защитного устройства.

Простое защитное устройство

Защитное устройство, входящее в стабилизатор блока питания, схема которого показана на рис. 1, обладает высоким быстродействием и хорошей «релейностью», т. е. малым влиянием на характеристики блока врабочем режиме и надежным закрыванием регулирующего транзистора V2 в режиме перегрузки. Защитное устройство состоит из тринистора V3, диодов V6, V7 и резисторов R2 и R3.

Рис. 1. Схема простого защитного устройства по линии питания +24В.

В рабочем режиме тринистор V3 закрыт и напряжение на базе транзистора V1 равно напряжению стабилизации цепочки стабилитронов V4, V5.

При перегрузке ток через резистор R2 и падение напряжения на нем достигают значений, достаточных для открывания тринистора V3 по цепи управляющего электрода. Открывшийся тринистор замыкает цепочку стабилитронов V4, V5, что приводит к закрыванию транзисторов V1 и V2.

Для того чтобы восстановить рабочий режим после устранения причины перегрузки, нужно нажать и отпустить кнопку S1. При этом тиристор закроется» а транзисторы V1 и V2 снова откроются. Резистор R3 и диоды V6, V7 защищают управляющий переход тринистора V3 от перегрузок по току и напряжению соответственно.

Стабилизатор обеспечивает коэффициент стабилизации около 30, защита срабатывает при токе, превышающем 2 А.

Транзистор V2 можно заменить на КТ802А, КТ805Б, а V1 — П307, П309, КТ601, КТ602 с любым буквенным индексом. Тринистор V3 может быть любым из серии КУ201, кроме КУ201А и КУ201Б.

Стабилизатор с защитой для блока питания

Стабилизатор блока питания, схема которого изображена на рис. 2 может быть защищен от перегрузок и коротких замыканий нагрузки добавлением всего двух элементов — тиристора V3 и резистора R5.

Рис. 2. Принципиальная схема стабилизатора для блока питания с защитой (0-27В).

Защитное устройство срабатывает, когда ток нагрузки превысит пороговое значение, определяемое сопротивлением резистора R5. В этот момент падение напряжения на резисторе R5 достигает напряжения открывания тиристора V3 (около 1 В), он открывается, и напряжение на базе транзистора V2 уменьшается почти до нуля. Поэтому транзистор V2, а затем и V4 закрывают, отключая цепь нагрузки.

Для возвращения стабилизатора в исходный режим нужно кратковременно нажать на кнопку S1. Резистор R3 служит для ограничения тока базы транзистора V4.

Резистор R5 наматывают медным проводом. Выходное сопротивление стабилизатора можно уменьшить, если R5 включить так, как показано на схеме штриховой линией. Если при включении стабилизатора будут наблюдаться ложные срабатывания, конденсатор С2 следует исключить из устройства.

Максимальный ток нагрузки — 2 А. Вместо транзистора П701А можно использовать КТ801А, КТ801Б. Транзистор V2 можно заменить на КТ803А, КТ805А, КТ805Б, П702, П702А.

Читайте так же:
Стабилизатор по току 12 вольт автомобиле

Стабилизатор с установкой порогового тока для защиты

Защитное устройство, изображенное на рис. 3, собрано на транзисторах V1 и V2 (в его состав входят также резисторы R1—R4, стабилитрон V3, переключатель S1 и лампа накаливания H1).

Требуемое значение тока срабатывания устанавливают переключателем S1. В рабочем режиме за счет базового тока, протекающего через резистор R1 (R2 или R3), транзистор V1 открыт и падение напряжения на нем невелико.

Рис. 3. Принципиальная схема стабилизатора с установкой порогового тока для защиты.

Поэтому ток в базовой цепи транзистора V2 очень мал, стабилитрон V3, включенный в прямом направлении, и транзистор V2 закрыты.

С увеличением тока нагрузки стабилизатора падение напряжения на транзисторе V1 увеличивается. В некоторый момент стабилитрон V3 открывается, вслед за ним открывается транзистор V2, что приводит к закрыванию транзистора V1. Теперь на этом транзисторе падает почти все входное напряжение, и ток через нагрузку резко уменьшается до нескольких десятков миллиампер.

Лампа Н1 загорается, указывая на срабатывание предохранителя. В исходный режим его возвращают, кратковременно отключая от сети. Коэффициент стабилизации — около 20.

Транзисторы V1 и V7 установлены на теплоотводах с эффективной площадью теплового рассеяния около 250 см2 каждый. Стабилитроны V4 и V5 укреплены на медной теплоотводящей пластине размерами 150 X 40 X 4 мм. Налаживание электронного предохранителя сводится к подбору резисторов R1—R3 по требуемому току срабатывания.

Лампа H1 типа КМ60-75.

Электронно-механическое устройство защиты от перенагрузки

Электронно-механическое устройство защиты, схема которого изображена на рис. 4, срабатывает в два этапа — сначала выключает питание электронного устройства, затем полностью блокирует нагрузку контактами К1.1 электромеханического реле К1. Оно состоит из транзистора V3, нагруженного двухобмоточным электромагнитным реле К1, стабилитрона V2, диодов V1, V4 и резисторов R1 и R2.

Рис. 4. Электронно-механическое устройство защиты, принципиальная схема.

Каскад на транзисторе V3 сравнивает напряжение на резисторе R2, пропорциональное току нагрузки стабилизатора, с напряжением на стабилитроне V2, включенном в прямом направлении.

При перегрузке стабилизатора напряжение на резисторе R2 становится больше напряжения на стабилитроне, и транзистор V3 открывается. Благодаря действию положительной обратной связи между цепями коллектора и базы этого транзистора в системе транзистор V3 — реле К1 развивается блокинг-процесс.

Длительность импульса — около 30 мс (в случае применения реле РМУ, паспорт РС4.533.360СП). Во время импульса напряжение на коллекторе транзистора V3 резко уменьшается.

Это напряжение через диод V4 передается на базу регулирующего транзистора V5 (напряжение на базе транзистора становится положительным относительно эмиттера), транзистор закрывается, и ток через цепь нагрузки резко уменьшается.

Одновременно с открыванием транзистора V3 начинает увеличиваться ток через коллекторную обмотку реле К1, и через 10 мс оно срабатывает, самоблокируется и отключает цепь нагрузки контактами К1.1. Для восстановления рабочего режима на короткое время отключают напряжение сети. Защита срабатывает при токе 0,4 А, коэффициент стабилизации равен 50.

Защита от перенагрузки по току с использованием динисторного оптрона

В защитном устройстве, схема которого изображена на рис. 5, используют динисторный оптрон V6, что повышает быстродействие защиты. При токе нагрузки, меньшем порогового, электронный ключ на транзисторах V1—V3 открыт, индикаторная лампа H1 горит, а оптрон выключен (светодиод не горит, фототиристор закрыт).

Читайте так же:
Ограничение тока для импульсного стабилизатора

Рис. 5. Схема защиты от перенагрузки по току с использованием динисторного оптрона.

Как только ток нагрузки достигнет порогового значения, падение напряжения на резисторах R5, R6 возрастает настолько, что включится оптрон, через фототиристор которого на базу транзистора V1 поступит положительное напряжение, и электронный ключ закроется. В рабочее состояние устройство возвращают кратковременным нажатием на кнопку S1.

Напряжение на нагрузке возрастает медленно, со скоростью зарядки конденсатора C1. Это устраняет броски тока, вызывающие либо ложное срабатывание защиты» либо выход из строя деталей нагрузки при включении питания.

Порог срабатывания устанавливают резистором R5. Для транзисторов V2, V3 требуется теплоотвод площадью 100. 200 см2. Максимальный ток нагрузки 5 А, минимальный ток срабатывания 0,4 А.

Источник: Борноволоков Э. П., Фролов В. В. — Радиолюбительские схемы.

Мощный стабилизатор с защитой по току, 50 вольт 5 ампер

Для питания некоторых радиотехнических устройств требуется источник питания с повышенными требованиями к уровню минимальных выходных пульсаций и стабильности напряжения. Чтобы их обеспечить, блок питания приходится выполнять на дискретных элементах.

Приведенная на рис. 3.23 схема является универсальной и на ее основе можно сделать высококачественный источник питания на любое напряжение и ток в нагрузке. Блок питания собран на широко распространенном сдвоенном операционном усилителе (КР140УД20А) и одном силовом транзисторе VT1. При этом схема имеет защиту по току, которую можно регулировать в широких пределах. На операционном усилителе DA1.1 выполнен стабилизатор напряжения, а DA1.2 используется для обеспечения защиты по току. Микросхемы DA2, DA3 стабилизируют питание схемы управления, собранной на DA1, что позволяет улучшить параметры источника питания.

Работает схема стабилизации напряжения следующим образом. С выхода источника (Х2) снимается сигнал обратной связи по напряжению. Этот сигнал сравнивается с опорным напряжением, поступающим со стабилитрона VD1. На вход ОУ подается сигнал рассогласования (разность этих напряжений), который усиливается и поступает через резисторы R10. R11 на управление транзистором VT1.

Таким образом, выходное напряжение поддерживается на заданном уровне с точностью, определяемой коэффициентом усиления ОУ DA1.1. Нужное выходное напряжение устанавливается резистором R5. Для того, чтобы у источника питания имелась возможность устанавливать выходное напряжение более 15 В, общий провод схемы управления подключен к клемме «+» (X1). При этом для полного открывания силового транзистора (VT1) на выходе ОУ потребуется небольшое напряжение (на базе VT1 ибэ = +1,2 В). Такое построение схемы позволяет выполнять источники питания на любое напряжение, ограниченное только допустимой величиной напряжения коллектор-эмиттер (UK3) для конкретного типа силового транзистора (для КТ827А максимальное UK3 = 80 В).

В данной схеме силовой транзистор является составным и поэтому может иметь коэффициент усиления в диапазоне 750. 1700, что позволяет управлять им небольшим током — непосредственно с выхода ОУ DA1.1, что снижает число необходимых элементов и упрощает схему.

Читайте так же:
Импульсные схемы стабилизаторов постоянного тока

Схема защиты по току собрана на ОУ DA1.2. При протекании тока в нагрузке на резисторе R12 выделяется напряжение, которое через резистор R6 прикладывается к точке соединения R4, R8, где сравнивается с опорным уровнем. Пока эта разница отрицательна (что зависит от тока в нагрузке и величины сопротивления резистора R12) — эта часть схемы не оказывает влияния на работу стабилизатора напряжения. Как только напряжение в указанной точке станет положительным, на выходе ОУ DA1.2 появится отрицательное напряжение, которое через диод VD12 уменьшит напряжение на базе силового транзистора VT1, ограничивая выходной ток.

Уровень ограничения выходного тока регулируется с помощью резистора R6. Параллельно включенные диоды на входах операционных усилителей (VD3. VD6) обеспечивают защиту микросхемы от повреждения в случае включения ее без обратной связи через транзистор VT1 или при повреждении силового транзистора. В рабочем режиме напряжение на входах ОУ близко к нулю и диоды не оказывают влияния на работу устройства. Установленный в цепи отрицательной обратной связи конденсатор СЗ ограничивает полосу усиливаемых частот, что повышает устойчивость работы схемы, предотвращая самовозбуждение.

При использовании указанных на схемах элементов данные источники питания позволяют на выходе получать стабилизированное напряжение до 50 В при токе 1. 5 А.

Силовой транзистор устанавливается на радиатор, площадь которого зависит от тока в нагрузке и напряжения UK3. Для нормальной работы стабилизатора это напряжение должно быть не менее 3 В.

При сборке схемы использованы детали: подстроечные резисторы R5 и R6 типа СПЗ-19а; постоянные резисторы R12 типа С5-16МВ на мощность не менее 5 Вт (мощность зависит от тока в нагрузке), остальные из серии МЛТ и С2-23 соответствующей мощности Конденсаторы CI, C2, СЗ типа К10-17, оксидные полярные конденсаторы С4. С9 типа К50-35 (К50-32). Микросхема сдвоенного операционного усилителя DA1 может быть заменена импортным аналогом μА747 или двумя микросхемами 140УД7; стабилизаторы напряжения: DA2 на 78L15, DA3 на 79L15. Параметры сетевого трансформатора Т1 зависят от необходимой мощности, поступающей в нагрузку. Во вторичной обмотке трансформатора после выпрямления на конденсаторе С6 должно обеспечиваться напряжение на 3. 5 В больше, чем требуется получить на выходе стабилизатора.

В заключение можно отметить, что если источник питания предполагается использовать в широком температурном диапазоне (-60. + 100°С), то для получения хороших технических характеристик необходимо применять дополнительные меры К их числу относится повышение стабильности опорных напряжений. Это можно осуществить за счет выбора стабилитронов VD1, VD2 с минимальным ТКН, а также стабилизации тока через них Обычно стабилизацию тока через стабилитрон выполняют при помощи полевого транзистора или же применением дополнительной микросхемы, работающей в режиме стабилизации тока через стабилитрон. Кроме того, стабилитроны обеспечивают наилучшую термостабильность напряжения в определенной точке своей характеристики. В паспорте на прецизионные стабилитроны обычно это значение тока указывается и именно его надо устанавливать подстроечными резисторами при настройке узла источника опорного напряжения, для чего в цепь стабилитрона временно включается миллиамперметр.

Читайте так же:
Схемы стабилизаторы тока крен

Простой стабилизатор напряжение LM317 с защитой от короткого замыкания

Автор статьи никогда не специализировался на конструировании стабилизаторов напряжения (СН) и блоков питания для питания радиоаппаратуры и наладки радиолюбительских конструкций.

Стабилизатор напряжения на lm317

После выхода из строя старенького СН, аналогичного описанному в [1], изготовленного еще в студенческие годы, работать стало тяжеловато. Посетив любимый радиорынок Караваевы дачи в надежде на что-то недорогое, несложное с достойными параметрами и минимумом деталей, автор остановился на КР142ЕН12А, импортный аналог LM317. Поскольку стабилизатор напряжения на ИМС КР142ЕН12А не имеет защиты от КЗ, пришлось немного доработать его.

Схема модернизированного СН показано на рисунке, внешний вид представлен на сайте. В стандартной схеме включения КР142ЕН12А при верхнем положении движка регулировочного резистора R5 (низкий потенциал) микросхеме имеет минимальное выходное напряжение 1,2 В. При высоком потенциале – максимальное 37В. Максимальный ток стабилизации 1,5 А.

Защита от КЗ работает следующим образом: при протекании тока нагрузки (в авторском варианте более 1,1 А) на резисторе R6 увеличивается падение напряжения, соответственно увеличивается ток светодиода оптрона U1, что ведет к открытию тиристора оптопары и транзистора VT1. При открытии транзистора на выводе 1 стабилизатора DA1 низкий потенциал, СН переходит в режим минимального выходного напряжения. Ток, протекающий через тиристор оптрона U1, достаточен для поддержания его в открытом состоянии.

Светодиоды VD1 (зеленого цвета свечения) и VD2 (красного цвета свечения) служат для индикации включения стабилизатора напряжения и режима защиты при КЗ соответственно. Кнопка SA1 служит для возврата СН в рабочий режим. Недостатком конструкции является неполное отключение выходного напряжения стабилизатора. Сэкономив на площади рассеивания радиатора DA1 посредством установки на радиатор небольшого кулера от процессора ПК, автор получил достойную замену вышедшей из строя конструкции.

Детали. В стабилизаторе применены резисторы МЛТ-0,25, резистор R6 – С5- 16В. Конденсаторы импортного производства. Светодиоды малогабаритные импортные. Оптрон U1 – АОУ103 с любым буквенным индексом.

Наладка. После проверки правильности монтажа включают устройство. (На рис. 1 не показаны трансформатор и диодный мост.) Проверяют диапазон регулирования выходного напряжения, затем, подключив нагрузочное сопротивление (порядка 20 Ом), постепенно увеличивают выходное напряжение от 1,2В до максимума. Амперметром контролируют ток срабатывания защиты. Может понадобиться изменение сопротивления резистора R6, а резистор R7 может быть исключен из схемы. В зависимости от типов светодиодов VD1 и VD2 возможно придется подобрать сопротивления резисторов R1, R2.

Высоковольтный стабилизатор напряжения с защитой от короткого замыкания

Существует огромное количество схем низковольтных стабилизаторов напряжения. Совершенно иная ситуация с высоковольтными стабилизаторами. . Вот почему мы решили разработать этот простой регулятор, который может справиться с высоким напряжением. Эта схема может быть использована, например, в составе блока питания гибридного усилителя низкой частоты.

Собственно стабилизатор состоит всего из трех транзисторов. На четвертом транзисторе собран узел защиты от короткого замыкания на выходе.

Принципиальная схема высоковольтного стабилизатора напряжения

Читайте так же:
Схема источник тока с стабилизатором

Схема представляет собой линейный стабилизатор положительного напряжения. В качестве регулирующего элемента использован транзистор структуры PNP типа MJE350 (даташит см. Здесь). Это высоковольтный транзистор с рассеиваемой мощностью 20 вт. Использование в регуляторе транзистора проводимостью PNP позволило уменьшить падение напряжения на регулирующем элементе. Работа схемы очень проста. Когда выходное напряжение уменьшается, транзистор Т4 подтягивает эмиттер транзистора Е3 к более низкому потенциалу. Приэтом транзистор Т2 открывается сильнее и напряжение на выходе снова увеличивается. Резистор R4 ограничивает ток базы транзистора T2. Конденсаторы C1 и C2 улучшают общую стабильность схемы, предотвращая самовозбуждение на высоких частотах. Эти конденсаторы соединены последовательно чтобы снизить напряжение на каждом из них. Используйте конденсаторы, рассчитанные как минимум на напряжение 100 вольт.

Диод D1 защищает T2 от отрицательных напряжений, которые могут возникнуть при коротком замыкании входа или при подключении к выходу большой емкостной нагрузки.Для получения нудного опорного напряжения на базе T3 мы используем два стабилитрона на 39 В, соединенных последовательно.

Поскольку номиналы R6 и R7 одинаковы, выходное напряжение будет в два раза больше, что составляет около 155 В. T4 работает в качестве буфера для напряжения делителя R6 / R7. Это означает, что мы можем использовать резисторы более высокого сопротивления и ток базы транзистора T2 не повлияет на выходное напряжение делителя R6 / R7.

Узел ограничения выходного тока в случае короткого замыкания построен на транзисторе Т1 и его работа также осень. При увеличении выходного тока выше 30 мА, напряжение, падающее на R1 возрастает настолько, что открывается транзистор T1. Открывшись, T1 ограничивает напряжение эмиттер-база транзистораT2. Резистор R2 необходим для защиты T1 от быстрых скачков (пиков_ напряжения на R1. Резистор R3 необходим для запуска регулятора. Без R3 на выходе не было бы напряжения, и, следовательно, у транзистора Т2 не было бы тока базы. R3 слегка приоткрывает транзистор T2, немного, но достаточно для того, чтобы регулятор запустился.

Во нормальном режиме работы при падении напряжения на транзисторе Т2 около 15 В и токе около 30 мА нет необходимости в дополнительном охлаждении регулирующего транзистора T2. Температура перехода составляет около 70 ° C, что означает, что вы можете обжечь пальцы, если не будете осторожны! Чем ниже входное напряжение, тем больший ток может обеспечить этот стабилизатор.

Во случае короткого замыкания и входного напряжения 140 В ток составляет около 30 мА, а T2, конечно же, требует охлаждения. Поэтому лучше сразу установить регулирующий транзистор на радиатор, чтобы предотвратить его выход из строя в случае возникновения режима короткого замыкания. Чтобы увеличить выходное напряжение, вы должны увеличить сопротивление резистора R6. Если вы хотите использовать более высокое опорное напряжение, вы должны заменить T4 на MJE350.

Транзисторы для сборки стабилизатора можно недорого купить в Китае по следующим ссылкам:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию