Fuente de alimentación con protección contra cortocircuitos. Fuente de alimentación ajustable con protección Protección de la fuente de alimentación contra cortocircuitos en un transistor de efecto de campo

Creo que todo radioaficionado que diseña habitualmente dispositivos electrónicos tiene en casa un suministro de energía regulado. La cosa es realmente conveniente y útil, sin la cual, una vez que la pruebas en acción, resulta difícil prescindir de ella. De hecho, si necesitamos verificar, por ejemplo, un LED, necesitaremos configurar con precisión su voltaje de funcionamiento, ya que si se excede significativamente el voltaje suministrado al LED, este último simplemente puede quemarse. También con los circuitos digitales, configuramos el voltaje de salida del multímetro a 5 voltios, o cualquier otro voltaje que necesitemos y seguimos adelante.

Muchos radioaficionados novatos ensamblan primero una fuente de alimentación regulada simple, sin ajustar la corriente de salida y sin protección contra cortocircuitos. Así fue conmigo, hace unos 5 años monté una fuente de alimentación simple con solo un voltaje de salida ajustable de 0,6 a 11 voltios. Su diagrama se muestra en la siguiente figura:

Pero hace unos meses decidí actualizar esta fuente de alimentación y agregarle un pequeño circuito de protección contra cortocircuitos. Encontré este diagrama en uno de los números de la revista Radio. Tras un examen más detenido, resultó que el circuito recuerda en muchos aspectos al diagrama de circuito anterior de la fuente de alimentación que ensamblé anteriormente. Si hay un cortocircuito en el circuito alimentado, el LED de cortocircuito se apaga, señalándolo, y la corriente de salida se vuelve igual a 30 miliamperios. Se decidió formar parte de este plan y complementarlo con el mío, que es lo que hice. El diagrama original de la revista Radio, que incluye un añadido, se muestra en la siguiente figura:

La siguiente imagen muestra la parte de este circuito que será necesario ensamblar.

El valor de algunas piezas, en particular las resistencias R1 y R2, debe volver a calcularse al alza. Si alguien todavía tiene dudas sobre dónde conectar los cables de salida de este circuito, le proporcionaré la siguiente figura:

También añadiré que en el circuito montado, independientemente de si es el primer circuito o el circuito del cargador de Radio, debes colocar en la salida una resistencia de 1 kOhm, entre más y menos. En el diagrama de la revista Radio esta es la resistencia R6. Todo lo que queda es grabar la placa y ensamblar todo en la caja de la fuente de alimentación. Tableros de espejos en el programa. Diseño de sprint No hay necesidad. Dibujo de la placa de circuito de protección contra cortocircuitos:

Hace aproximadamente un mes me encontré con un diagrama de un accesorio regulador de corriente de salida que podría usarse junto con esta fuente de alimentación. Lo tomé de este sitio. Luego monté este decodificador en una caja separada y decidí conectarlo según sea necesario para cargar baterías y acciones similares donde es importante monitorear la corriente de salida. Aquí está el diagrama del decodificador, el transistor KT3107 que contiene fue reemplazado por KT361.

Pero luego se me ocurrió la idea de combinar, por conveniencia, todo esto en un solo edificio. Abrí la caja de la fuente de alimentación y miré, no quedaba suficiente espacio, la resistencia variable no encajaba. El circuito regulador de corriente utiliza una potente resistencia variable, que tiene unas dimensiones bastante grandes. Así es como se ve:

Luego decidí simplemente conectar ambas cajas con tornillos, haciendo la conexión entre las placas con cables. También configuré el interruptor de palanca en dos posiciones: salida con corriente ajustable y no regulada. En el primer caso, la salida de la placa principal de la fuente de alimentación se conectó a la entrada del regulador de corriente, y la salida del regulador de corriente fue a las abrazaderas en la caja de la fuente de alimentación, y en el segundo caso, las abrazaderas estaban conectados directamente a la salida de la placa principal de la fuente de alimentación. Todo esto se cambió mediante un interruptor de palanca de seis pines en 2 posiciones. Aquí hay un dibujo de la placa de circuito impreso del regulador de corriente:

En la figura de la placa de circuito impreso, R3.1 y R3.3 indican el primer y tercer terminal de la resistencia variable, contando desde la izquierda. Si alguien quiere repetirlo, aquí hay un diagrama para conectar un interruptor de palanca para cambiar:

En el archivo se adjuntan placas de circuitos impresos de alimentación, circuitos de protección y circuitos de control de corriente. Material preparado por AKV.

Los transistores de conmutación de potencia modernos tienen resistencias de fuente de drenaje muy bajas cuando están encendidos, lo que garantiza una baja caída de voltaje cuando grandes corrientes pasan a través de esta estructura. Esta circunstancia permite el uso de tales transistores en fusibles electrónicos.

Por ejemplo, el transistor IRL2505 tiene una resistencia drenaje-fuente, con un voltaje fuente-compuerta de 10 V, solo 0,008 ohmios. Con una corriente de 10 A, la potencia P=I² R se liberará en el cristal de dicho transistor; P = 10 10 0,008 = 0,8 W. Esto sugiere que a una corriente determinada el transistor se puede instalar sin utilizar un radiador. Aunque siempre intento instalar al menos disipadores de calor pequeños. En muchos casos, esto permite proteger el transistor de una rotura térmica en situaciones de emergencia. Este transistor se utiliza en el circuito de protección descrito en el artículo “”. Si es necesario, puede utilizar radioelementos montados en la superficie y hacer el dispositivo en forma de un pequeño módulo. El diagrama del dispositivo se muestra en la Figura 1. Se calculó para una corriente de hasta 4A.

Diagrama de fusibles electrónicos.

En este circuito, se utiliza como clave un transistor de efecto de campo con un canal p IRF4905, que tiene una resistencia abierta de 0,02 ohmios, con un voltaje de puerta = 10 V.

En principio, este valor también limita la tensión de alimentación mínima de este circuito. Con una corriente de drenaje de 10A generará una potencia de 2 W, lo que conllevará la necesidad de instalar un pequeño disipador de calor. El voltaje máximo de puerta-fuente de este transistor es de 20 V, por lo tanto, para evitar la rotura de la estructura de puerta-fuente, se introduce en el circuito un diodo zener VD1, que se puede utilizar como cualquier diodo zener con un voltaje de estabilización de 12 voltios. Si el voltaje en la entrada del circuito es inferior a 20 V, entonces el diodo zener se puede quitar del circuito. Si instala un diodo zener, es posible que necesite ajustar el valor de la resistencia R8. R8 = (Arriba - Ust)/Ist; Donde Upit es el voltaje en la entrada del circuito, Ust es el voltaje de estabilización del diodo zener, Ist es la corriente del diodo zener. Por ejemplo, Upit = 35 V, Ust = 12 V, Ist = 0,005 A. R8 = (35-12)/0,005 = 4600 ohmios.

Convertidor de corriente-voltaje

La resistencia R2 se utiliza como sensor de corriente en el circuito, para reducir la potencia liberada por esta resistencia se elige que su valor sea solo una centésima de ohmio; Al utilizar elementos SMD, puede estar compuesto por 10 resistencias de 0,1 Ohm, tamaño 1206, con una potencia de 0,25 W. El uso de un sensor de corriente con una resistencia tan baja implicó el uso de un amplificador de señal de este sensor. El amplificador operacional DA1.1 del microcircuito LM358N se utiliza como amplificador.

La ganancia de este amplificador es igual a (R3 + R4)/R1 = 100. Así, con un sensor de corriente que tiene una resistencia de 0,01 ohmios, el coeficiente de conversión de este convertidor de corriente-tensión es igual a la unidad, es decir Un amperio de corriente de carga equivale a un voltaje de 1 V en la salida 7 DA1.1. Puedes ajustar el Kus con la resistencia R3. Con los valores indicados de las resistencias R5 y R6 se puede configurar la corriente máxima de protección dentro de.... Ahora contemos. R5 + R6 = 1 + 10 = 11 kOhmios. Encontremos la corriente que fluye a través de este divisor: I = U/R = 5A/11000Ohm = 0,00045A. Por lo tanto, el voltaje máximo que se puede configurar en el pin 2 de DA1 será igual a U = I x R = 0.00045A x 10000 Ohm = 4.5 V. Por lo tanto, la corriente máxima de protección será de aproximadamente 4.5A.

Comparador de voltaje

Se ensambla un comparador de voltaje en el segundo amplificador operacional, que forma parte de este MS. La entrada inversora de este comparador se alimenta con una tensión de referencia regulada por la resistencia R6 del estabilizador DA2. La entrada no inversora 3 de DA1.2 recibe voltaje amplificado del sensor de corriente. La carga del comparador es un circuito en serie, un LED optoacoplador y una resistencia de ajuste de amortiguación R7. La resistencia R7 establece la corriente que pasa por este circuito, aproximadamente 15 mA.

Operación del circuito

El esquema funciona de la siguiente manera. Por ejemplo, con una corriente de carga de 3A, se liberará un voltaje de 0,01 x 3 = 0,03V en el sensor de corriente. La salida del amplificador DA1.1 tendrá una tensión igual a 0,03V x 100 = 3V. Si en este caso, en la entrada 2 de DA1.2 hay un voltaje de referencia establecido por la resistencia R6, menos de tres voltios, entonces en la salida del comparador 1 aparecerá un voltaje cercano al voltaje de suministro del amplificador operacional, es decir cinco voltios. Como resultado, el LED del optoacoplador se iluminará. El tiristor del optoacoplador abrirá y unirá la puerta del transistor de efecto de campo con su fuente. El transistor se apagará y apagará la carga. Puedes devolver el circuito a su estado original con el botón SB1 o apagando y volviendo a encender la fuente de alimentación.

Este circuito es una fuente de alimentación de transistor simple equipada con protección contra cortocircuitos (cortocircuito). Su diagrama se muestra en la figura.

Parámetros principales:

• Voltaje de salida - 0..12V;
• La corriente de salida máxima es de 400 mA.

El esquema funciona de la siguiente manera. El voltaje de entrada de la red de 220 V se convierte mediante un transformador a 16-17 V y luego se rectifica mediante diodos VD1-VD4. El filtrado de las ondulaciones de tensión rectificadas se realiza mediante el condensador C1. A continuación, la tensión rectificada se suministra al diodo Zener VD6, que estabiliza la tensión en sus terminales a 12V. El resto de la tensión se extingue mediante la resistencia R2. A continuación, el voltaje se ajusta mediante la resistencia variable R3 al nivel requerido dentro de 0-12 V. A esto le sigue un amplificador de corriente en los transistores VT2 y VT3, que amplifica la corriente a un nivel de 400 mA. La carga del amplificador de corriente es la resistencia R5. El condensador C2 filtra adicionalmente la ondulación del voltaje de salida.

Así funciona la protección. En ausencia de un cortocircuito en la salida, el voltaje en los terminales VT1 es cercano a cero y el transistor está cerrado. El circuito R1-VD5 proporciona una polarización en su base a un nivel de 0,4-0,7 V (caída de voltaje a través de la unión p-n abierta del diodo). Esta polarización es suficiente para abrir el transistor a un cierto nivel de voltaje colector-emisor. Tan pronto como se produce un cortocircuito en la salida, el voltaje colector-emisor se vuelve diferente de cero e igual al voltaje en la salida de la unidad. El transistor VT1 se abre y la resistencia de su unión colectora se acerca a cero y, por lo tanto, en el diodo Zener. Por lo tanto, se suministra voltaje de entrada cero al amplificador de corriente; fluirá muy poca corriente a través de los transistores VT2, VT3 y no fallarán. La protección se apaga inmediatamente cuando se elimina el cortocircuito.

Detalles

El transformador puede ser cualquiera con una sección transversal del núcleo de 4 cm 2 o más. El devanado primario contiene 2200 vueltas de cable PEV-0,18, el devanado secundario contiene 150-170 vueltas de cable PEV-0,45. También funcionará un transformador de escaneo de cuadros ya preparado de televisores de tubo antiguos de la serie TVK110L2 o similar. Los diodos VD1-VD4 pueden ser D302-D305, D229Zh-D229L o cualquiera con una corriente de al menos 1 A y un voltaje inverso de al menos 55 V. Los transistores VT1, VT2 pueden ser cualquiera de baja frecuencia y baja potencia, por ejemplo , MP39-MP42. También puede utilizar transistores de silicio más modernos, por ejemplo, KT361, KT203, KT209, KT503, KT3107 y otros. Como VT3: germanio P213-P215 o silicio más moderno de alta potencia y baja frecuencia KT814, KT816, KT818 y otros. Al reemplazar VT1, puede resultar que la protección contra cortocircuitos no funcione. Luego debes conectar otro diodo (o dos, si es necesario) en serie con VD5. Si VT1 está hecho de silicio, entonces es mejor usar diodos de silicio, por ejemplo, KD209(A-B).

En conclusión, vale la pena señalar que en lugar de los transistores p-n-p indicados en el diagrama, se pueden usar transistores n-p-n con parámetros similares (no en lugar de cualquiera de los VT1-VT3, sino en lugar de todos). Luego deberá cambiar la polaridad de los diodos, el diodo zener, los condensadores y el puente de diodos. En consecuencia, en la salida la polaridad del voltaje será diferente.

Lista de radioelementos

Muchas unidades caseras tienen la desventaja de carecer de protección contra la polaridad inversa. Incluso una persona experimentada puede confundir sin darse cuenta la polaridad de la fuente de alimentación. Y existe una alta probabilidad de que después de esto el cargador quede inutilizable.

Este artículo discutirá 3 opciones para protección contra polaridad inversa, que funcionan perfectamente y no requieren ningún ajuste.

Opción 1

Esta protección es la más sencilla y se diferencia de otras similares en que no utiliza transistores ni microcircuitos. Relés, aislamiento de diodos: esos son todos sus componentes.

El esquema funciona de la siguiente manera. El menos en el circuito es común, por lo que se considerará el circuito positivo.

Si no hay ninguna batería conectada a la entrada, el relé está en estado abierto. Cuando se conecta la batería, el plus se suministra a través del diodo VD2 al devanado del relé, como resultado de lo cual el contacto del relé se cierra y la corriente de carga principal fluye hacia la batería.

Al mismo tiempo, el indicador LED verde se enciende indicando que la conexión es correcta.

Y si ahora quita la batería, habrá voltaje en la salida del circuito, ya que la corriente del cargador continuará fluyendo a través del diodo VD2 hasta el devanado del relé.

Si se invierte la polaridad de la conexión, el diodo VD2 se bloqueará y no se suministrará energía al devanado del relé. El relé no funcionará.

En este caso, se encenderá el LED rojo, que está mal conectado intencionalmente. Indicará que la polaridad de la conexión de la batería es incorrecta.

El diodo VD1 protege el circuito de la autoinducción que se produce cuando se apaga el relé.

Si dicha protección se introduce en , vale la pena llevar un relé de 12 V. La corriente permitida del relé depende únicamente de la potencia. . En promedio, vale la pena utilizar un relé de 15-20 A.

Este esquema todavía no tiene análogos en muchos aspectos. Protege simultáneamente contra inversión de energía y cortocircuito.

El principio de funcionamiento de este esquema es el siguiente. Durante el funcionamiento normal, el positivo de la fuente de alimentación a través del LED y la resistencia R9 abre el transistor de efecto de campo, y el negativo, a través de la unión abierta del "interruptor de campo", va a la salida del circuito a la batería.

Cuando ocurre una inversión de polaridad o un cortocircuito, la corriente en el circuito aumenta bruscamente, lo que resulta en una caída de voltaje a través del "interruptor de campo" y a través de la derivación. Esta caída de voltaje es suficiente para activar el transistor de baja potencia VT2. Al abrirse, este último cierra el transistor de efecto de campo, cerrando la puerta a tierra. Al mismo tiempo, el LED se enciende, ya que la alimentación la proporciona la unión abierta del transistor VT2.

Debido a su alta velocidad de respuesta, este circuito garantiza la protección para cualquier problema en la salida.

El circuito tiene un funcionamiento muy fiable y puede permanecer en estado protegido indefinidamente.

Se trata de un circuito especialmente sencillo, que difícilmente se puede llamar circuito, ya que sólo utiliza 2 componentes. Este es un potente diodo y fusible. Esta opción es bastante viable e incluso se utiliza a escala industrial.

La energía del cargador se suministra a la batería a través del fusible. El fusible se selecciona en función de la corriente de carga máxima. Por ejemplo, si la corriente es de 10 A, entonces se necesita un fusible de 12 a 15 A.

El diodo está conectado en paralelo y cerrado durante el funcionamiento normal. Pero si se invierte la polaridad, el diodo se abrirá y se producirá un cortocircuito.

Y el fusible es el eslabón débil de este circuito, que se quemará en el mismo momento. Después de esto tendrás que cambiarlo.

El diodo debe seleccionarse de acuerdo con la hoja de datos basándose en el hecho de que su corriente máxima a corto plazo era varias veces mayor que la corriente de combustión del fusible.

Este esquema no proporciona una protección del 100%, ya que ha habido casos en que el cargador se quemó más rápido que el fusible.

Línea de fondo

Desde el punto de vista de la eficiencia, el primer esquema es mejor que los demás. Pero desde el punto de vista de versatilidad y velocidad de respuesta, la mejor opción es el esquema 2. Bueno, la tercera opción se suele utilizar a escala industrial. Este tipo de protección se puede ver, por ejemplo, en la radio de cualquier coche.

Todos los circuitos, excepto el último, tienen función de autorreparación, es decir, el funcionamiento se restablecerá en cuanto se elimine el cortocircuito o se cambie la polaridad de la conexión de la batería.

Archivos adjuntos:

Cómo hacer un Power Bank simple con tus propias manos: diagrama de un power bank casero

Se trata de una pequeña unidad universal de protección contra cortocircuitos diseñada para su uso en redes. Está especialmente diseñado para encajar en la mayoría de las fuentes de alimentación sin tener que rediseñar sus circuitos. El circuito, a pesar de la presencia de un microcircuito, es muy sencillo de entender. Guárdalo en tu computadora para verlo en un mejor tamaño.

Para soldar el circuito necesitarás:

1. 1 - amplificador operacional dual TL082
2. 2 - diodo 1n4148
3. 1 - transistor tip122 NPN
4. 1 - Transistor BC558 PNP BC557, BC556
5. 1 - resistencia 2700 ohmios
6. 1 - resistencia de 1000 ohmios
7. Resistencia de 1 a 10 kohmios
8. 1 - resistencia 22 kom
9. 1 - potenciómetro 10 kohm
10. 1 - condensador 470 uF
11. 1 - condensador 1 µF
12. 1 - interruptor normalmente cerrado
13. 1 - modelo de relé T74 "G5LA-14"

Conexión del circuito a la fuente de alimentación.

Aquí se conecta una resistencia de bajo valor en serie con la salida de la fuente de alimentación. Una vez que la corriente comience a fluir a través de él, habrá una pequeña caída de voltaje y usaremos esta caída de voltaje para determinar si la energía es el resultado de una sobrecarga o un cortocircuito. Este circuito se basa en un amplificador operacional (op-amp) incluido como comparador.

• Si el voltaje en la salida no inversora es mayor que en la salida inversora, entonces la salida se establece en un nivel "alto".
• Si el voltaje en la salida no inversora es menor que en la salida inversora, entonces la salida se establece en un nivel "bajo".

Es cierto que esto no tiene nada que ver con el nivel lógico de 5 voltios de los microcircuitos convencionales. Cuando el amplificador operacional está "alto", su salida estará muy cerca del potencial positivo del voltaje de suministro, por lo que si el suministro es de +12 V, el "alto" estará cerca de +12 V cuando el amplificador operacional esté "bajo". ", su salida será casi de tensión de alimentación negativa, por lo tanto, cercana a 0 V.

Cuando utilizamos amplificadores operacionales como comparadores, generalmente tenemos una señal de entrada y un voltaje de referencia para comparar esa señal de entrada. Entonces tenemos una resistencia con un voltaje variable que se determina según la corriente que circula por ella y el voltaje de referencia. Esta resistencia es la parte más importante del circuito. Está conectado en serie con la potencia de salida. Debe seleccionar una resistencia que tenga una caída de voltaje de aproximadamente 0,5 ~ 0,7 voltios cuando hay una sobrecarga de corriente que la atraviesa. La corriente de sobrecarga ocurre cuando el circuito de protección opera y cierra la salida de energía para evitar daños.

Puede seleccionar una resistencia utilizando la ley de Ohm. Lo primero que hay que determinar es la sobrecorriente de la fuente de alimentación. Para hacer esto, necesita conocer la corriente máxima permitida de la fuente de alimentación.

Digamos que su fuente de alimentación puede generar 3 amperios (el voltaje de la fuente de alimentación no importa). Entonces, tenemos P = 0,6 V / 3 A. P = 0,2 ohmios. Lo siguiente que debes hacer es calcular la disipación de potencia a través de esta resistencia usando la fórmula: P=V*I. Si utilizamos nuestro último ejemplo, obtenemos: P = 0,6 V * 3 A. P = 1,8 W - una resistencia de 3 o 5 W será más que suficiente.

Para que el circuito funcione, deberá aplicarle voltaje, que puede ser de 9 a 15 V. Para calibrar, aplique voltaje a la entrada inversora del amplificador operacional y gire el potenciómetro. Esta tensión aumentará o disminuirá según en qué dirección la gires. El valor debe ajustarse de acuerdo con la ganancia de la etapa de entrada de 0,6 voltios (alrededor de 2,2 a 3 voltios si la etapa de su amplificador es como la mía). Este procedimiento lleva algún tiempo y el mejor método de calibración es el método científico de empuje. Es posible que deba configurar el potenciómetro a un voltaje más alto para que la protección no se dispare durante los picos de carga. Descargue el archivo del proyecto.