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:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Электромеханическая повязка 28.01.2022 Ученые Китайского университета электронных наук и технологий и Уханьского университета представили повязку, влияющую на ранение механической силой и электрическим током, изменяя ее микросреду таким образом, чтобы способствовать заживлению. Повязка состоит из четырех слоев. Нижний составляет антибактериальный полимерный материал из политетрафлуоретена, который генерирует электростатическое поле при контакте с проникающей на глубину до 10 миллиметров раной и убивает бактерии (по крайней мере кишечную палочку) с эффективностью свыше 99,9 процента. Он покрыт слоем мягкого силикона Ecoflex для гибкости. Затем расположен слой метаматериала из сплава с памятью формы, призванный при нагревании кожей сокращаться и механически соединять края раны и направлять электрическое поле. Наконец, четвертым является еще один слой силиконового материала. Несмотря на многослойность, повязка оказалась очень тонкой - весь "сэндвич" не превышает 0, 2 миллиметра в толщину. Ученые разработали два варианта изделия - для длинных и круглых ран - которые отличались в основном формой слоя с электростатическим воздействием. Испытание эффективности повязки было проведено на семи лабораторных крысах, которым попытались лечить порезы (длиной 1 сантиметр) и круглые глубокие высеченные раны (диаметром 0,8 сантиметра). Испытуемых разделили на четыре группы: первых лечили вышеописанной четырехслойной повязкой, вторых - повязкой, в основе которой только сплав с памятью формы, третьих - повязкой, в основе которой только материал с электростатическим воздействием, а контрольным четвертым не накладывали. Каждые два дня повязку снимали и регистрировали процесс заживления ран. Благодаря гибкости повязки не препятствовали обычной подвижности животных. На второй день после травмы у леченной четырехслойной повязкой животные края пореза стянулись, рана покрылась небольшим струпом и, похоже, проходила стадии воспаления и формирования тканей. На четвертый день рана стала укорачиваться, полностью закрылась, а на шестой день была почти незаметной. Зато у крыс с двумя повязками на второй день струп только начинал образовываться, к четвертому дню медленно развивался, и только на шестой день рана перешла на стадии воспаления и формирования новых тканей. Результаты указывают, что повязка эффективна, и ее действие обусловлено, прежде всего, комбинированным эффектом обоих активных материалов. Механическое влияние стимулирует выработку фактора роста эндотелия сосудов (VEGF), а электрическое воздействие - трансформирующего фактора роста бета (TGF-бета) и эпидермального фактора роста (EGF).

Другие интересные новости:

▪ Ноутбуки с HDD исчезнут из магазинов Западной Европы

▪ Плазменный двигатель для работы в земной атмосфере

▪ Платы расширения STM32 Nucleo для работы с цифровым звуком

▪ Алмазные нанонити эффективнее Li-Ion батарей

▪ Гранаты вертолетам не страшны

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Афоризмы знаменитых людей. Подборка статей

▪ статья Мотоплуг. Чертеж, описание

▪ статья Кто первым достиг Южного полюса? Подробный ответ

▪ статья Шпатель. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Портативный сварочный аппарат. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Португальские пословицы и поговорки. Большая подборка

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026