단락 보호 기능이 있는 전원 공급 장치. 보호 기능이 있는 조정 가능한 전원 공급 장치 전계 효과 트랜지스터의 단락으로부터 전원 공급 장치 보호

나는 정기적으로 전자 장치를 설계하는 모든 라디오 아마추어가 집에 조정된 전원 공급 장치를 가지고 있다고 생각합니다. 이 기능은 정말 편리하고 유용합니다. 실제로 사용해 본 후에는 없이는 하기가 어려워집니다. 실제로, 예를 들어 LED를 확인해야 하는 경우 LED에 공급되는 전압이 크게 초과되면 후자가 단순히 소손될 수 있으므로 작동 전압을 정확하게 설정해야 합니다. 또한 디지털 회로를 사용하여 멀티미터의 출력 전압을 5V 또는 필요한 다른 전압으로 설정하고 계속 진행합니다.

많은 초보 무선 아마추어는 먼저 출력 전류를 조정하지 않고 단락 보호 없이 간단한 조정 전원 공급 장치를 조립합니다. 그래서 저는 약 5년 전에 출력 전압을 0.6V에서 11V까지만 조정할 수 있는 간단한 전원 공급 장치를 조립했습니다. 해당 다이어그램은 아래 그림에 나와 있습니다.

그러나 몇 달 전에 나는 이 전원 공급 장치를 업그레이드하고 회로에 작은 단락 보호 회로를 추가하기로 결정했습니다. 나는 라디오 잡지의 한 호에서 이 도표를 발견했습니다. 자세히 살펴보면 회로가 앞서 조립한 전원 공급 장치의 위 회로도와 여러 면에서 유사하다는 사실이 밝혀졌습니다. 전원 공급 회로에 단락이 발생하면 단락 LED가 꺼지고 이를 알리며 출력 전류는 30밀리암페어와 같아집니다. 이 계획에 참여하기로 결정하고 이를 내 계획으로 보완하기로 결정했습니다. 추가 사항이 포함된 Radio 잡지의 원본 다이어그램은 아래 그림에 나와 있습니다.

다음 그림은 조립해야 할 이 회로의 일부를 보여줍니다.

일부 부품, 특히 저항 R1 및 R2의 값을 위쪽으로 다시 계산해야 합니다. 이 회로의 출력 와이어를 어디에 연결해야 하는지 여전히 궁금한 사람이 있는 경우 다음 그림을 제공하겠습니다.

또한 조립된 회로에서 첫 번째 회로인지 라디오 매거진의 회로인지에 관계없이 출력에 플러스와 마이너스 사이에 1kOhm 저항을 배치해야 한다고 덧붙일 것입니다. Radio 잡지의 다이어그램에서 이는 저항 R6입니다. 남은 것은 보드를 에칭하고 전원 공급 장치 케이스에 모든 것을 함께 조립하는 것입니다. 프로그램의 미러 보드 스프린트 레이아웃필요 없음. 단락 보호 회로 기판 도면:

약 한 달 전에 저는 이 전원 공급 장치와 함께 사용할 수 있는 출력 전류 조정기 연결 다이어그램을 발견했습니다. 이 사이트에서 가져왔습니다. 그런 다음 이 셋톱박스를 별도의 케이스에 조립하고 필요에 따라 연결하여 배터리를 충전하고 출력 전류 모니터링이 중요한 유사한 작업을 수행하기로 결정했습니다. 다음은 셋톱 박스의 다이어그램입니다. 그 안의 트랜지스터 KT3107이 KT361로 대체되었습니다.

그러나 나중에 편의상 이 모든 것을 하나의 건물에 결합하자는 아이디어가 떠올랐습니다. 전원 케이스를 열어보니 공간이 부족하고 가변저항이 맞지 않네요. 전류 조정기 회로는 크기가 다소 큰 강력한 가변 저항을 사용합니다. 그 모습은 다음과 같습니다.

그런 다음 두 케이스를 나사로 연결하여 보드를 와이어로 연결하기로 결정했습니다. 또한 토글 스위치를 조정 가능한 전류 출력과 조정되지 않은 출력의 두 위치로 설정했습니다. 첫 번째 경우에는 전원 공급 장치 메인 보드의 출력이 전류 조정기의 입력에 연결되고 전류 조정기의 출력은 전원 공급 장치 케이스의 클램프로 연결되었으며 두 번째 경우에는 클램프 전원 공급 장치의 메인 보드 출력에 직접 연결되었습니다. 이 모든 것은 2개의 위치에 있는 6핀 토글 스위치로 전환되었습니다. 다음은 전류 조정기 인쇄 회로 기판의 그림입니다.

인쇄회로기판 그림에서 R3.1, R3.3은 왼쪽부터 세어 가변저항기의 첫 번째 단자와 세 번째 단자를 나타낸다. 누구든지 반복하고 싶다면 전환용 토글 스위치를 연결하는 다이어그램이 있습니다.

아카이브에는 전원 공급 장치의 인쇄 회로 기판, 보호 회로 및 전류 제어 회로가 부착되어 있습니다. AKV에서 준비한 자료입니다.

최신 전력 스위칭 트랜지스터는 켜져 있을 때 드레인-소스 저항이 매우 낮으므로 큰 전류가 이 구조를 통과할 때 낮은 전압 강하를 보장합니다. 이러한 상황에서는 전자 퓨즈에 이러한 트랜지스터를 사용할 수 있습니다.

예를 들어, IRL2505 트랜지스터는 소스-게이트 전압이 10V, 단 0.008Ω인 드레인-소스 저항을 갖습니다. 10A의 전류에서 전력 P=I² R은 그러한 트랜지스터의 결정에서 방출됩니다. P = 10 10 0.008 = 0.8W. 이는 주어진 전류에서 라디에이터를 사용하지 않고도 트랜지스터를 설치할 수 있음을 의미합니다. 나는 항상 최소한 작은 방열판을 설치하려고 노력하지만. 대부분의 경우 이를 통해 비상 상황에서 트랜지스터를 열 파손으로부터 보호할 수 있습니다. 이 트랜지스터는 ""기사에 설명된 보호 회로에 사용됩니다. 필요한 경우 표면 장착형 무선 요소를 사용하여 장치를 작은 모듈 형태로 만들 수 있습니다. 장치 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다. 최대 4A의 전류에 대해 계산되었습니다.

전자 퓨즈 다이어그램

이 회로에서는 p 채널 IRF4905가 있는 전계 효과 트랜지스터가 키로 사용되며 개방 저항은 0.02Ω이고 게이트 전압은 10V입니다.

원칙적으로 이 값은 이 회로의 최소 공급 전압도 제한합니다. 10A의 드레인 전류로 2W의 전력을 생성하므로 작은 방열판을 설치해야 합니다. 이 트랜지스터의 최대 게이트-소스 전압은 20V이므로 게이트-소스 구조의 파손을 방지하기 위해 제너 다이오드 VD1이 회로에 도입되어 안정화 전압이 12V인 모든 제너 다이오드로 사용할 수 있습니다. 회로 입력의 전압이 20V 미만이면 회로에서 제너 다이오드를 제거할 수 있습니다. 제너 다이오드를 설치하는 경우 저항 R8의 값을 조정해야 할 수도 있습니다. R8 = (Upit - Ust)/Ist; Upit은 회로 입력의 전압이고, Ust는 제너 다이오드의 안정화 전압이고, Ist는 제너 다이오드 전류입니다. 예를 들어 Upit = 35V, Ust = 12V, Ist = 0.005A입니다. R8 = (35-12)/0.005 = 4600옴.

전류-전압 변환기

저항 R2는 이 저항에서 방출되는 전력을 줄이기 위해 회로에서 전류 센서로 사용되며 그 값은 100분의 1옴으로 선택됩니다. SMD 요소를 사용하는 경우 0.1Ω, 크기 1206, 0.25W 전력의 저항기 10개로 구성될 수 있습니다. 이렇게 낮은 저항을 갖는 전류 센서를 사용하려면 이 센서의 신호 증폭기를 사용해야 했습니다. LM358N 마이크로 회로의 DA1.1 연산 증폭기는 증폭기로 사용됩니다.

이 증폭기의 이득은 (R3 + R4)/R1 = 100과 같습니다. 따라서 저항이 0.01Ω인 전류 센서의 경우 이 전류-전압 변환기의 변환 계수는 1과 같습니다. 1암페어의 부하 전류는 출력 7 DA1.1의 1V 전압과 같습니다. 저항 R3을 사용하여 Kus를 조정할 수 있습니다. 표시된 저항 R5 및 R6 값을 사용하면 최대 보호 전류를 다음 범위 내에서 설정할 수 있습니다.... 이제 세어 봅시다. R5 + R6 = 1 + 10 = 11kΩ. 이 분배기를 통해 흐르는 전류를 찾아보겠습니다. I = U/R = 5A/11000Ohm = 0.00045A. 따라서 DA1의 핀 2에 설정할 수 있는 최대 전압은 U = I x R = 0.00045A x 10000 Ohm = 4.5V와 같습니다. 따라서 최대 보호 전류는 약 4.5A가 됩니다.

전압 비교기

이 MS의 일부인 두 번째 연산 증폭기에는 전압 비교기가 조립되어 있습니다. 이 비교기의 반전 입력에는 안정기 DA2의 저항 R6에 의해 조정되는 기준 전압이 공급됩니다. DA1.2의 비반전 입력 3에는 전류 센서로부터 증폭된 전압이 공급됩니다. 비교기의 부하는 직렬 회로, 옵토커플러 LED 및 댐핑 조정 저항 R7입니다. 저항 R7은 이 회로를 통과하는 전류를 약 15mA로 설정합니다.

회로 동작

이 계획은 다음과 같이 작동합니다. 예를 들어, 부하 전류가 3A이면 전류 센서에서 0.01 x 3 = 0.03V의 전압이 방출됩니다. 증폭기 DA1.1의 출력은 0.03V x 100 = 3V와 동일한 전압을 갖습니다. 이 경우 DA1.2의 입력 2에 저항 R6에 의해 설정된 기준 전압이 3V 미만인 경우 비교기 1의 출력에서 ​​전압은 연산 증폭기의 공급 전압에 가깝게 나타납니다. 5볼트. 결과적으로 옵토커플러 LED가 켜집니다. 광 커플러 사이리스터는 소스를 사용하여 전계 효과 트랜지스터의 게이트를 열고 우회합니다. 트랜지스터가 꺼지고 부하가 꺼집니다. SB1 버튼을 사용하거나 전원 공급 장치를 껐다가 다시 켜면 회로를 원래 상태로 되돌릴 수 있습니다.

이 회로는 단락(단락) 보호 기능을 갖춘 간단한 트랜지스터 전원 장치입니다. 그 다이어그램이 그림에 나와 있습니다.

주요 매개변수:

• 출력 전압 - 0..12V;
• 최대 출력 전류는 400mA입니다.

이 계획은 다음과 같이 작동합니다. 220V 네트워크의 입력 전압은 변압기를 통해 16-17V로 변환된 다음 다이오드 VD1-VD4로 정류됩니다. 정류된 전압 리플의 필터링은 커패시터 C1에 의해 수행됩니다. 다음으로 정류된 전압이 제너 다이오드 VD6에 공급되어 단자의 전압이 12V로 안정화됩니다. 나머지 전압은 저항 R2에 의해 소멸됩니다. 다음으로, 전압은 가변 저항 R3에 의해 0-12V 내에서 필요한 레벨로 조정됩니다. 그 다음에는 전류를 400mA 수준으로 증폭시키는 트랜지스터 VT2 및 VT3의 전류 증폭기가 이어집니다. 전류 증폭기의 부하는 저항 R5입니다. 커패시터 C2는 추가로 출력 전압 리플을 필터링합니다.

이것이 보호가 작동하는 방식입니다. 출력에 단락이 없으면 VT1 단자의 전압은 0에 가까워지고 트랜지스터는 닫힙니다. R1-VD5 회로는 베이스에서 0.4-0.7V(다이오드의 개방형 p-n 접합에 걸친 전압 강하) 수준의 바이어스를 제공합니다. 이 바이어스는 특정 컬렉터-이미터 전압 레벨에서 트랜지스터를 여는 데 충분합니다. 출력에서 단락이 발생하자마자 컬렉터-이미터 전압은 0이 아닌 장치 출력의 전압과 같아집니다. 트랜지스터 VT1이 열리고 컬렉터 접합의 저항이 0에 가까워 지므로 제너 다이오드에서 발생합니다. 따라서 전류 증폭기에는 제로 입력 전압이 공급되며 트랜지스터 VT2, VT3을 통해 전류가 거의 흐르지 않으며 실패하지 않습니다. 단락이 제거되면 보호 기능이 즉시 꺼집니다.

세부

변압기는 코어 단면적이 4cm 2 이상일 수 있습니다. 1차 권선에는 2200턴의 PEV-0.18 와이어가 포함되어 있고, 2차 권선에는 150-170턴의 PEV-0.45 와이어가 포함되어 있습니다. TVK110L2 시리즈 또는 이와 유사한 기존 진공관 TV의 기성 프레임 스캔 변압기도 작동합니다. 다이오드 VD1-VD4는 D302-D305, D229Zh-D229L 또는 전류가 1A 이상, 역 전압이 55V 이상일 수 있습니다. 트랜지스터 VT1, VT2는 저주파 저전력이 될 수 있습니다. , MP39-MP42. KT361, KT203, KT209, KT503, KT3107 등과 같은 최신 실리콘 트랜지스터를 사용할 수도 있습니다. VT3 - 게르마늄 P213-P215 이상 최신 실리콘 고전력 저주파 KT814, KT816, KT818 및 기타. VT1을 교체하면 단락 보호가 작동하지 않는 것으로 나타날 수 있습니다. 그런 다음 VD5와 직렬로 다른 다이오드(또는 필요한 경우 두 개)를 연결해야 합니다. VT1이 실리콘으로 만들어진 경우 KD209(A-B)와 같은 실리콘 다이오드를 사용하는 것이 좋습니다.

결론적으로 다이어그램에 표시된 p-n-p 트랜지스터 대신 유사한 매개 변수를 가진 n-p-n 트랜지스터를 사용할 수 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다 (VT1-VT3 대신이 아니라 모두 대신). 그런 다음 다이오드, 제너 다이오드, 커패시터 및 다이오드 브리지의 극성을 변경해야 합니다. 따라서 출력에서 ​​전압의 극성이 달라집니다.

방사성 원소 목록

많은 수제 장치에는 전원 역극성에 대한 보호 기능이 부족하다는 단점이 있습니다. 숙련된 사람이라도 전원 공급 장치의 극성을 무심코 혼동할 수 있습니다. 그리고 그 후에는 충전기를 사용할 수 없게 될 가능성이 높습니다.

이 기사에서는 논의할 것입니다. 역극성 보호를 위한 3가지 옵션, 완벽하게 작동하며 조정이 필요하지 않습니다.

옵션 1

이 보호는 가장 간단하며 트랜지스터나 마이크로 회로를 사용하지 않는다는 점에서 유사한 보호와 다릅니다. 릴레이, 다이오드 절연 - 이것이 모든 구성 요소입니다.

이 계획은 다음과 같이 작동합니다. 회로의 마이너스는 공통이므로 양극 회로를 고려합니다.

입력에 연결된 배터리가 없으면 릴레이는 열린 상태입니다. 배터리가 연결되면 다이오드 VD2를 통해 릴레이 권선에 플러스가 공급되어 릴레이 접점이 닫히고 주 충전 전류가 배터리로 흐릅니다.

동시에 녹색 LED 표시등이 켜져 연결이 정확하다는 것을 나타냅니다.

이제 배터리를 제거하면 충전기의 전류가 VD2 다이오드를 통해 릴레이 권선으로 계속 흐르기 때문에 회로 출력에 전압이 발생합니다.

연결 극성이 바뀌면 VD2 다이오드가 잠기고 릴레이 권선에 전원이 공급되지 않습니다. 릴레이가 작동하지 않습니다.

이 경우 빨간색 LED가 점등되는데, 이는 의도적으로 잘못 연결한 것입니다. 이는 배터리 연결의 극성이 올바르지 않음을 나타냅니다.

다이오드 VD1은 릴레이가 꺼질 때 발생하는 자기 유도로부터 회로를 보호합니다.

그러한 보호가 도입되면 , 12V 릴레이를 사용하는 것이 좋습니다. 릴레이의 허용 전류는 전원에만 의존합니다. . 평균적으로 15-20A 릴레이를 사용하는 것이 좋습니다.

이 계획은 여러 측면에서 아직 유사점이 없습니다. 이는 전력 역전과 단락으로부터 동시에 보호합니다.

이 계획의 작동 원리는 다음과 같습니다. 정상 작동 중에 LED 및 저항 R9를 통한 전원의 플러스는 전계 효과 트랜지스터를 열고 "필드 스위치"의 개방 전환을 통한 마이너스는 회로 출력으로 배터리로 이동합니다.

극성 반전 또는 단락이 발생하면 회로의 전류가 급격히 증가하여 "필드 스위치"와 션트 전체에 걸쳐 전압 강하가 발생합니다. 이 전압 강하는 저전력 트랜지스터 VT2를 트리거하기에 충분합니다. 열리면 후자는 전계 효과 트랜지스터를 닫고 게이트를 접지로 닫습니다. 동시에 트랜지스터 VT2의 개방형 접합에 의해 전원이 공급되기 때문에 LED가 켜집니다.

높은 응답 속도로 인해 이 회로는 다음과 같은 보호 기능을 보장합니다. 출력에 문제가 있는 경우.

회로는 작동 시 매우 안정적이며 보호된 상태를 무기한으로 유지할 수 있습니다.

이것은 단지 2개의 부품만을 사용하기 때문에 회로라고 부르기도 어려울 만큼 매우 간단한 회로입니다. 이것은 강력한 다이오드와 퓨즈입니다. 이 옵션은 매우 실행 가능하며 산업 규모에서도 사용됩니다.

충전기의 전원은 퓨즈를 통해 배터리에 공급됩니다. 퓨즈는 최대 충전 전류를 기준으로 선택됩니다. 예를 들어 전류가 10A이면 12-15A 퓨즈가 필요합니다.

다이오드는 병렬로 연결되어 있으며 정상 작동 중에는 닫혀 있습니다. 그러나 극성이 바뀌면 다이오드가 열리고 단락이 발생합니다.

그리고 퓨즈는 이 회로의 약한 연결고리로서 동시에 소진될 것입니다. 이 후에는 변경해야 합니다.

다이오드는 최대 단기 전류가 퓨즈 연소 전류보다 몇 배 더 크다는 사실을 기반으로 데이터 시트에 따라 선택해야 합니다.

충전기가 퓨즈보다 빨리 소진되는 경우가 있었기 때문에 이 방식은 100% 보호를 제공하지 않습니다.

결론

효율성의 관점에서 보면 첫 번째 방식이 다른 방식보다 낫습니다. 그러나 다양성과 응답 속도의 관점에서 볼 때 가장 좋은 옵션은 구성표 2입니다. 음, 세 번째 옵션은 산업 규모에서 자주 사용됩니다. 이러한 유형의 보호는 예를 들어 모든 자동차 라디오에서 볼 수 있습니다.

마지막 회로를 제외한 모든 회로에는 자가 치유 기능이 있습니다. 즉, 단락이 제거되거나 배터리 연결 극성이 변경되면 작동이 복원됩니다.

첨부 파일:

자신의 손으로 간단한 보조 배터리 만드는 법: 집에서 만드는 보조 배터리 다이어그램

이것은 네트워크에 사용하도록 고안된 소형 범용 단락 보호 장치입니다. 이는 회로를 재설계하지 않고도 대부분의 전원 공급 장치에 맞도록 특별히 설계되었습니다. 마이크로 회로가 있음에도 불구하고 회로는 이해하기 매우 쉽습니다. 더 나은 크기로 보려면 컴퓨터에 저장하세요.

회로를 납땜하려면 다음이 필요합니다.

1. 1 - TL082 듀얼 연산 증폭기
2. 2 - 1n4148 다이오드
3. 1 - 팁122 NPN 트랜지스터
4. 1 - BC558 PNP 트랜지스터 BC557, BC556
5. 1 - 저항 2700옴
6. 1 - 1000옴 저항
7. 1 - 10kohm 저항기
8. 1 - 저항 22kom
9. 1 - 전위차계 10kohm
10. 1 - 커패시터 470uF
11. 1 - 커패시터 1μF
12. 1 - 상시 폐쇄 스위치
13. 1 - 릴레이 모델 T74 "G5LA-14"

회로를 전원 공급 장치에 연결

여기서는 낮은 값의 저항이 전원 공급 장치의 출력과 직렬로 연결됩니다. 전류가 흐르기 시작하면 작은 전압 강하가 발생하며 이 전압 강하를 사용하여 전력이 과부하 또는 단락의 결과인지 확인합니다. 이 회로는 비교기로 포함된 연산 증폭기(op-amp)를 기반으로 합니다.

• 비반전 출력의 전압이 반전 출력의 전압보다 높으면 출력은 "높음" 레벨로 설정됩니다.
• 비반전 출력의 전압이 반전 출력의 전압보다 낮으면 출력은 "낮음" 레벨로 설정됩니다.

사실, 이것은 기존 마이크로 회로의 논리적 5V 수준과는 아무런 관련이 없습니다. 연산 증폭기가 "하이"일 때 출력은 공급 전압의 양전위에 매우 가깝습니다. 따라서 공급이 +12V이면 연산 증폭기가 "로우"일 때 "하이"는 +12V에 가깝습니다. ", 출력은 거의 마이너스 공급 전압이므로 0V에 가깝습니다.

연산 증폭기를 비교기로 사용할 때 일반적으로 입력 신호와 해당 입력 신호를 비교하기 위한 기준 전압이 있습니다. 따라서 흐르는 전류와 기준 전압에 따라 결정되는 가변 전압을 갖는 저항기가 있습니다. 이 저항은 회로에서 가장 중요한 부분입니다. 출력 전원과 직렬로 연결됩니다. 통과하는 전류의 과부하가 있을 때 약 0.5~0.7V의 전압 강하를 갖는 저항기를 선택해야 합니다. 과부하 전류는 보호 회로가 작동하여 전원 출력을 닫아 손상을 방지할 때 발생합니다.

옴의 법칙을 사용하여 저항기를 선택할 수 있습니다. 가장 먼저 확인해야 할 것은 전원 공급 장치의 과전류입니다. 이렇게 하려면 전원 공급 장치의 최대 허용 전류를 알아야 합니다.

전원 공급 장치가 3A를 출력할 수 있다고 가정해 보겠습니다(전원 공급 장치의 전압은 중요하지 않음). 따라서 P = 0.6V / 3A를 얻었습니다. P = 0.2Ω입니다. 다음으로 해야 할 일은 P=V*I 공식을 사용하여 이 저항기의 전력 손실을 계산하는 것입니다. 마지막 예를 사용하면 P = 0.6V * 3A를 얻습니다. P = 1.8W - 3W 또는 5W 저항이면 충분합니다.

회로를 작동시키려면 9~15V의 전압을 적용해야 합니다. 보정하려면 연산 증폭기의 반전 입력에 전압을 적용하고 전위차계를 돌립니다. 이 장력은 돌리는 방향에 따라 증가하거나 감소합니다. 값은 0.6V의 입력단 게인에 따라 조정되어야 합니다(증폭기 단계가 나와 같은 경우 약 2.2~3V). 이 절차는 시간이 걸리며 가장 좋은 교정 방법은 과학적인 찌르기 방법입니다. 부하 피크 동안 보호 기능이 작동하지 않도록 전위차계를 더 높은 전압으로 설정해야 할 수도 있습니다. 프로젝트 파일을 다운로드합니다.