Устройство защиты сильноточной аппаратуры. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки

 Комментарии к статье

Предлагаемое устройство предназначено для защиты аппаратуры, потребляющей от источника постоянного напряжения значительный импульсный ток (УМЗЧ, трансиверы и т. п.). Устройство отключает нагрузку в случаях чрезмерного повышения или понижения напряжения питания. Пороги срабатывания защиты можно регулировать в широких пределах. Малые габариты устройства позволяют встроить его в питаемую нагрузку.

Когда мощная низковольтная радиоаппаратура получает питание от случайных нештатных источников, в том числе автомобильных аккумуляторов, весьма актуальна ее защита от переполюсовки и недопустимого напряжения питания (слишком высокого или низкого). В первом случае можно применить классический прием - предохранитель и мощный диод, подключенный катодом к плюсовой, а анодом к минусовой шине питания. Для второго случая, разработано предлагаемое устройство, которое включается в линию питания нагрузки и может быть встроено в нагрузку. Схема устройства показана на рис. 1.

Нагрузку коммутирует мощный ключевой р-канальный полевой транзистор IRF4905 ( VT1), которым управляют две микросхемы - параллельные стабилизаторы напряжения - КР142ЕН19 ( DA1 и DA2), работающие в режиме компаратора. Если напряжение на входе микросхемы КР142ЕН19 меньше порога ее переключения (2,5 В), то микросхема закрыта и потребляет ток около 1 мкА. В противном случае ток через микросхему резко возрастает (с крутизной примерно 2 А/В), поэтому его ограничивают внешними элементами так, чтобы он не превышал 100 мА. На микросхеме DA1 собран узел, реагирующий на повышение напряжения питания, а на DA2 - на понижение. Характеристика устройства показана на рис. 2.

Рассмотрим плавное увеличение напряжения питания. Пока оно меньше 10 В, обе микросхемы закрыты и ток через резистор R7 невелик. Напряжение на этом резисторе недостаточно для открывания транзистора VT1, нагрузка отключена, светодиод HL1 не горит. Когда напряжение питания возрастет до 10 В, напряжение на управляющем входе микросхемы DA2 достигнет 2,5 В и микросхема откроется. Ток через нее возрастет, напряжение на резисторе R7 увеличится, и транзистор откроется и подключит нагрузку. Благодаря малому сопротивлению канала открытого транзистора VT1 (0,02 Ом) падение напряжения на нем будет невелико и почти все входное напряжение поступает на нагрузку. Светодиод HL1 индицирует включенное состояние нагрузки. Когда напряжение питания достигнет 16 В, откроется микросхема DA 1, напряжение на ней не превысит 2 В, вследствие чего микросхема DA 2 закроется, транзистор VT1 также закроется и отключит нагрузку. Светодиод HL1 погаснет.

При плавном уменьшении напряжения питания нагрузка будет включена при напряжении 15 В и отключена при 9 В. Таким образом, каждый порог переключения имеет гистерезис, что повышает надежность переключения и исключает многократную коммутацию нагрузки, когда нестабильное напряжение питания колеблется на пороговом уровне. Гистерезис верхнего порога осуществлен с помощью положительной обратной связи через резистор R6, нижнего порога - через резистор R8. Указанные вы­ше пороги срабатывания могут быть изменены в широких пределах: верхний - подстроечным резистором R1, нижний - R4. Увеличение сопротивления резисторов R 6 уменьшает гистерезис верхнего порога, R 8 - нижнего. Для уменьшения влияния помех в цепь отрицательной обратной связи микросхем включены конденсаторы С1 и С3, но следует учесть, что они уменьшают быстродействие устройства. При токе нагрузки 10 А падение напряжения на открытом транзисторе VT1 не превысит 0,2 В, а рассеиваемая мощность будет не более 2 Вт, поэтому транзистор можно использовать без теплоотвода. При токе 20 А рассеиваемая мощность может достичь 8 Вт, поэтому необходим небольшой теплоотвод или включение двух транзисторов параллельно. Напряжение питания с учетом пульсаций должно быть меньше предельно допустимого напряжения микросхем - 30 В.

Конструкция и детали

Транзистор IRF 4905 ( VT 1) - полевой с р-каналом в корпусе ТО-220 или IRF4905L в корпусе ТО-262, также можно использовать IRFU5305 в корпусе ТО-251АА. Микросхему КР142ЕН19 ( DA1 и DA2) можно заменить зарубежным аналогом TL 431 CLR. Все конденсаторы - К10-17 или аналогичные импортные, постоянные резисторы - Р1-4, МЛТ, С2-33, подстроечные - СПЗ-19. Для этих деталей рассчитана плата, чертеж которой показан на рис. 3. Она изготовлена из односторонне фольгированного стеклотекстолита.

Если необходимо уменьшить габаритные размеры устройства, то надо применить детали для поверхностного монтажа: транзистор VT 1 IRF 4905 S - в корпусе D 2- Pak или IRFR 5305 - в корпусе D - Pak, микросхемы DA1 и DA2 TL431CD - в корпусе SOP -8, подстроечные резисторы PVZ, постоянные резисторы и конденсаторы - типоразмера 1206. Чертеж печатной платы для таких деталей показан на рис. 4, фотография смонтированной платы - на рис. 5.

Светодиод HL1 можно применить любой маломощный видимого спектра излучения. Сопротивление резистора R 9 выбирают так, чтобы при максимальном напряжении питания нагрузки ток через светодиод не превысил максимально допустимого значения. Светодиод HL1 и резистор R9 установлены вне платы навесным монтажом. Эти элементы нужны только в том случае, если у нагрузки нет собственной индикации включенного состояния.

Налаживание сводится к установке порогов переключения подстроечными резисторами R1 и R4, требуемые значения гистерезисов устанавливают подбором резисторов R6 и R8.

Автор: И. Нечаев, г.Курск; Публикация: cxem.net

Смотрите другие статьи раздела Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Случайная новость из Архива Шум против шума 08.03.2000 Участок площадью 700 квадратных метров около парижского аэропорта Орли будет защищен от шума самолетов с помощью такого же шума, но в противоположной фазе. Микрофоны, установленные вокруг защищаемого участка на фонарных столбах высотой семь метров, будут улавливать шум, затем компьютер поменяет его фазу на 180 градусов, и этот измененный звук будет воспроизводиться сетью из 500 громкоговорителей. Два звука, противоположные по фазе, взаимно уничтожаются. Испытания системы проведены на другом аэродроме, и шум удалось ослабить в сто раз.

Другие интересные новости:

▪ Обнаружен новый вид черных дыр

▪ Телевизоры Philips на Android

▪ Сенсорная мышь Microsoft Multitouch

▪ Аккумулятор Lenmar Helix не даст телефону разрядиться

▪ Высокоэнтропийные сплавы для новых сверхпроводников

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Конспекты лекций, шпаргалки. Подборка статей

▪ статья Шестьдесят семейств. Крылатое выражение

▪ статья Какое особое состояние вещества обнаружено в курином глазе? Подробный ответ

▪ статья Зубянка пятилистная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Электронный предохранитель. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Веревочная цепь. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026