Схема защиты от кз для блока питания. Защита блока питания от короткого замыкания: схема и принцип работы

Основные элементы схемы:

• LM317 — регулируемый стабилизатор напряжения
• Q1 — транзистор защиты от КЗ
• R1 — токоизмерительный резистор
• R2 — резистор смещения транзистора Q1

При нормальной работе транзистор Q1 закрыт. При возникновении КЗ на выходе падение напряжения на R1 увеличивается, Q1 открывается и шунтирует выход LM317, ограничивая ток.

Расчет параметров схемы защиты от короткого замыкания

Для правильной работы схемы защиты необходимо рассчитать номиналы резисторов R1 и R2. Как это сделать?

Расчет резистора R1:

R1 определяет порог срабатывания защиты. Его сопротивление рассчитывается по формуле:

R1 = 0.6 / Imax

Где Imax — максимальный допустимый ток. Например, для Imax = 1A:

R1 = 0.6 / 1 = 0.6 Ом

Расчет резистора R2:

R2 задает ток базы транзистора Q1. Его номинал выбирается в диапазоне 1-10 кОм. Меньшие значения обеспечивают более быстрое срабатывание защиты.

Особенности реализации защиты от КЗ в импульсных блоках питания

В импульсных источниках питания защита от короткого замыкания имеет некоторые особенности:

• Часто интегрирована в специализированную микросхему ШИМ-контроллера
• Может работать по принципу ограничения максимальной длительности импульсов
• Иногда реализуется через отслеживание тока первичной обмотки трансформатора
• Может иметь режим автоматического перезапуска после устранения КЗ

Это позволяет эффективно защитить импульсный блок питания без существенного усложнения схемы.

Тестирование и отладка схемы защиты от короткого замыкания

После сборки схемы защиты от КЗ необходимо тщательно ее протестировать. Как это сделать правильно и безопасно?

1. Подключите к выходу блока питания резистивную нагрузку, рассчитанную на максимальный ток.
2. Плавно увеличивайте ток нагрузки, контролируя выходное напряжение.
3. При срабатывании защиты напряжение должно резко упасть.
4. Проверьте время срабатывания защиты — оно не должно превышать 1-2 мс.
5. Убедитесь, что после снятия КЗ блок питания восстанавливает работу.

Будьте осторожны при тестировании — не допускайте длительного протекания большого тока!

Альтернативные методы защиты блоков питания

Помимо электронной схемы защиты от КЗ, существуют и другие способы защитить блок питания:

• Плавкие предохранители — простой и надежный способ
• Самовосстанавливающиеся предохранители (позисторы)
• Тепловая защита на основе термопредохранителей
• Защита от перенапряжения на выходе (краун-бар)

Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки. Часто применяется комбинация нескольких видов защиты для повышения надежности.

Блок питания с защитой от короткого замыкания

Данная схема представляет собой простейший блок питания на транзисторах, оборудованный защитой от короткого замыкания (КЗ). Его схема представлена на рисунке .

Основные параметры:

• Выходное напряжение — 0..12В;
• Максимальный выходной ток — 400 мА.

Схема работает следующим образом. Входное напряжение сети 220В преобразуется трансформатором в 16-17В, затем выпрямляется диодами VD1-VD4. Фильтрация пульсаций выпрямленного напряжения осуществляется конденсатором С1. Далее выпрямленное напряжение поступает на стабилитрон VD6, который стабилизирует напряжение на своих выводах до 12В. Остаток напряжения гасится на резисторе R2. Далее осуществляется регулировка напряжения переменным резистором R3 до требуемого уровня в пределах 0-12В. Затем следует усилитель тока на транзисторах VT2 и VT3, который усиливает ток до уровня 400 мА. Нагрузкой усилителя тока служит резистор R5.

Защита работает так. При отсутствии КЗ на выходе напряжение на выводах VT1 близко к нулю и транзистор закрыт. Цепь R1-VD5 обеспечивает смещение на его базе на уровне 0,4-0,7 В (падение напряжения на открытом p-n переходе диода). Этого смещения достаточно для открытия транзистора при определённом уровне напряжения коллектор-эмиттер. Как только на выходе происходит короткое замыкание, напряжение коллектор-эмиттер становится отличным от нулевого и равным напряжению на выходе блока. Транзистор VT1 открывается, и сопротивление его коллекторного перехода становится близким к нулю, а, значит, и на стабилитроне. Таким образом, на усилитель тока поступает нулевое входное напряжение, через транзисторы VT2, VT3 будет протекать очень маленький ток, и они не выйдут из строя. Защита отключается сразу же при устранении КЗ.

Детали

Трансформатор может быть любой с площадью сечения сердечника 4 см² и более. Первичная обмотка содержит 2200 витков провода ПЭВ-0,18, вторичная — 150-170 витков провода ПЭВ-0,45. Подойдёт и готовый трансформатор кадровой развёртки от старых ламповых телевизоров серии ТВК110Л2 или подобный. Диоды VD1-VD4 могут быть Д302-Д305, Д229Ж-Д229Л или любые на ток не менее 1 А и обратное напряжение не менее 55 В. Транзисторы VT1, VT2 могут быть любые низкочастотные маломощные, например, МП39-МП42. Можно использовать и кремниевые более современные транзисторы, например, КТ361, КТ203, КТ209, КТ503, КТ3107 и другие. В качестве VT3 — германиевые П213-П215 или более современные кремниевые мощные низкочастотные КТ814, КТ816, КТ818 и другие. При замене VT1 может оказаться, что защита от КЗ не работает. Тогда следует последовательно с VD5 включить ещё один диод (или два, если потребуется). Если VT1 будет кремниевый, то и диоды лучше применять кремниевые, например, КД209(А-В).

В заключение стоит заметить, что вместо указанных на схеме p-n-p транзисторов можно применять и аналогичные по параметрам транзисторы n-p-n (не вместо какого-либо из VT1-VT3, а вместо всех из них). Тогда нужно будет поменять полярности включения диодов, стабилитрона, конденсаторов, диодного моста. На выходе, соответственно, полярность напряжения будет другая.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
VT1, VT2	Биполярный транзистор	МП42Б	2	МП39-МП42, КТ361, КТ203, КТ209, КТ503, КТ3107	Поиск в магазине Отрон	В блокнот
VT3	Биполярный транзистор	П213Б	1	П213-П215, КТ814, КТ816, КТ818	Поиск в магазине Отрон	В блокнот
VD1-VD4	Диод	Д242Б	4	Д302-Д305, Д229Ж-Д229Л	Поиск в магазине Отрон	В блокнот
VD5	Диод	КД226Б	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
VD6	Стабилитрон	Д814Д	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C1	Электролитический конденсатор	2000 мкФ, 25 В	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C2	Электролитический конденсатор	500 мкФ. 25 В	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R1	Резистор	10 кОм	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R2	Резистор	360 Ом	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R3	Переменный резистор	4.7 кОм	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R4, R5	Резистор	1 кОм	2		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
T1	Трансформатор		1	ТВК110Л2 или подобный	Поиск в магазине Отрон	В блокнот
FU1	Предохранитель	0. 25 А	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
SA1	Выключатель		1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
						Добавить все

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• Блок питания
• Защита КЗ

Защита блока питания от короткого замыкания

Портал QRZ.RU существует только за счет рекламы, поэтому мы были бы Вам благодарны если Вы внесете сайт в список исключений. Мы стараемся размещать только релевантную рекламу, которая будет интересна не только рекламодателям, но и нашим читателям. Отключив Adblock, вы поможете не только нам, но и себе. Спасибо.

Как добавить наш сайт в исключения AdBlock

QRZ. RU > Каталог схем и документации > Схемы наших читателей > Источники питания > Защита блока питания от короткого замыкания

class=»small»>

Для питания своих конструкций радиолюбители нередко используют простейшие блоки, состоящие из понижающего трансформатора и выпрямителя с конденсатором фильтра. И, конечно, в таких блоках нет никакой защиты от короткого замыкания (КЗ) в нагрузке, хотя оно подчас приводит к выходу из строя выпрямителя и даже трансформатора. Применять в таких блоках питания в качестве элемента защиты плавкий предохранитель не всегда удобно, да и, кроме того, быстродействие у него невысокое. Один из вариантов решения проблемы защиты от КЗ — включение последовательно с нагрузкой полевого транзистора средней мощности с встроенным каналом.

Дело в том, что на вольт-амперной характеристике такого транзистора есть участок, на котором ток стока не зависит от напряжения между стоком и истоком. Поэтому на этом участке транзистор работает как стабилизатор (ограничитель) тока. Вольт-амперные характеристики транзистора для различных сопротивлений резистора R2 приводятся на рис. 7.1. Работает защита так. Если сопротивление резистора R2 равно нулю (т.е. исток соединен с затвором), а нагрузка потребляет ток около 0,25 А, то падение напряжения на полевом транзисторе не превышает 1,5 В, и на нагрузке будет практически все выпрямленное напряжение. При появлении же в цепи нагрузки замыкания ток через выпрямитель резко возрастает и при отсутствии транзистора может достичь нескольких ампер.

Транзистор ограничивает ток короткого замыкания на уровне 0,45…0,5 А независимо от падения напряжения на нем. В этом случае выходное напряжение станет равным нулю, а все напряжение упадет на полевом транзисторе.

Таким образом, в случае КЗ мощность, потребляемая от источника питания, увеличится в данном примере не более чем вдвое, что в большинстве случаев вполне допустимо и не отразится на «здоровье» деталей блока питания.

Уменьшить ток короткого замыкания можно увеличением сопротивления резистора R2. Нужно подобрать такой резистор, чтобы ток короткого замыкания был примерно вдвое больше максимального тока нагрузки. Подобный способ защиты особенно удобен для блоков питания со сглаживающим RC-фильтром. Поскольку во время КЗ на полевом транзисторе падает почти все выпрямленное напряжение, его можно использовать для световой или звуковой сигнализации. К примеру, схема включения световой сигнализации показана на рис. 7.2. Когда с нагрузкой все в порядке, горит светодиод HL2 зеленого цвета. При этом падения напряжения на транзисторе недостаточно для зажигания свето-диода HL1. Но стоит появиться КЗ в нагрузке, как светодиод HL2 гаснет, но зато вспыхивает HL1 красного свечения. Резистор R2 выбирают в зависимости от нужного ограничения тока КЗ по высказанным выше рекомендациям. Схема подключения звукового сигнализатора замыкания приведена на рис. 7.3. Его можно подключать либо между стоком и истоком транзистора, либо между стоком и затвором, как светодиод HL1.

При появлении на сигнализаторе достаточного напряжения вступает в действие генератор 34, выполненный на однопереходном транзисторе VT2, и в головном телефоне BF1 раздается звук. Однопереходный транзистор может быть КТ117А…КТ117Г, теле

фон — низкоомный (можно заменить динамической головкой небольшой мощности). Остается добавить, что для слаботочных нагрузок в блок питания можно ввести ограничитель тока КЗ на полевом транзисторе КП302В. При выборе транзистора для других блоков следует учитывать его допустимую мощность и напряжение сток-исток. Полное описание этого устройства приводится в [103].

Схема простой защиты от короткого замыкания

Содержание

Защита от короткого замыкания Цепь часто является желательной функцией для добавления к усилителям мощности или источникам питания как из соображений безопасности, так и из соображений защиты схем.

Типичным примером короткого замыкания является соединение положительной и отрицательной клемм батареи или источника питания с проводником с низким сопротивлением, например проводом. В этом случае батарея или блок питания могут загореться и даже взорваться.

Чтобы избежать короткого замыкания, используется схема защиты от короткого замыкания. Схема защиты от короткого замыкания отклонит поток тока или разорвет контакт между цепью и источником питания.

Итак, здесь мы собираемся изучить и разработать схему, чтобы избежать повреждения из-за короткого замыкания в ней.

Простая схема защиты от короткого замыкания с реле

Это очень простая схема защиты от короткого замыкания, которую мы сделали с помощью реле и некоторых других компонентов. Вы можете использовать эту схему с любым блоком питания или батареей с фиксированным напряжением.

Используйте реле в соответствии с входным напряжением и нагрузкой, а также замените резистор R1 в соответствии с входным напряжением

Список деталей для схемы защиты от короткого замыкания с реле

1. Реле 5 В/6 В/9 В/12 В/24 В согласно вашим требованиям
2. Светодиод: красный, зеленый
3. Кнопочный переключатель
4. Разъем: 2 шт.
5. и несколько проводов

Каждая лаборатория должна быть оснащена необходимым оборудованием. Из всего, что я бы сказал, электропитание является наиболее важным, поскольку оно питает проекты. Батареи, адаптеры постоянного тока могут сделать Продолжить чтение….

Цепь защиты от короткого замыкания для переменного источника питания

Мы можем использовать ту же схему с некоторыми изменениями с нашей схемой переменного источника питания. Эта схема будет работать при входном напряжении от 7 до 35 вольт без каких-либо изменений.

В этой цепи используется регулятор напряжения 7805 и реле 5 вольт

Список деталей

1. Реле 3 В, если регулятор напряжения 7803
2. Реле 5 В, если регулятор напряжения 7805
3. Светодиод:- Красный, Зеленый
4. Переключатель.
5. И несколько проводов

Схема печатной платы для схемы защиты от короткого замыкания

Вы можете распечатать эту бумагу на бумаге формата A4 

Подробности смотрите в видео

Короткое замыкание | Перегрузка | Схема цепи защиты от перегрузки по току

Эта схема представляет собой модифицированную версию вышеуказанной схемы, которая не только защищает ваше устройство от короткого замыкания, но также защищает от перегрузки и перегрузки по току

Что такое перегрузка

увеличение текущей стоимости в течение относительно длительного периода времени. Например:-  Это происходит из-за чрезмерного тока, потребляемого двигателем, который может во много раз превышать номинальный ток. Это вызвано слишком большой нагрузкой на двигатель. Системы защищены С помощью этой схемы защиты от перегрузки  вы можете защитить свою цепь от перегрузки.

Что такое перегрузка по току

Термин «перегрузка по току» (иногда называемый коротким замыканием или замыканием на землю) описывает внезапное и быстрое увеличение тока за короткий период времени (доли секунды). Цепи и устройства защищены от перегрузки по току с помощью этой схемы защиты от перегрузки по току.

Схема цепи защиты от перегрузки и перегрузки по току

Схема простой защиты от перегрузки по току

Список запчастей

1. Реле 1 шт., используйте реле в соответствии с вашей схемой или устройством (вы можете использовать реле 5 В до 24 В в соответствии с вашими потребностями)
2. Транзистор Q1 BC547 1 шт.
3. Нажимной переключатель (Push To On)
4. Красный и зеленый светодиоды или двухцветный светодиод

Примечание. Если на входе 5 В, вы можете использовать реле 5 В, если на входе 12 В, вы должны использовать реле 12 В и реле 24 В для входа 24 В 9.0040

Как сделать схему защиты от перегрузки по току Смотреть видео

Регулируемый блок питания от 1,2 В до 37 В, 6 А, защита от короткого замыкания с использованием LM317 и TIP36 + PCB

Версия Original em Português, Clique Aqui!

Это регулируемая схема питания от 1,2В до 37В и 6 ампер тока, с защитой от короткого замыкания, оснащена регулируемыми цепями стабилизации положительного напряжения из трех выводов LM317 , плюс схема усилителя, использующая TIP36C , недорогой силовой транзистор.

Что делает этот блок питания особенным, так это реализация схемы защиты от короткого замыкания, для которой используется транзистор BD140 PNP.

Вас могут заинтересовать: 

• Импульсный источник питания 13,8 В, 10 А, с использованием микросхемы IR2153 и IRF840, с печатной платой
• Регулируемый источник питания, от 1,5 до 28 В, 7,5 А с ИС LT1083 + плата
0025 Симметричный регулируемый источник питания от 1,25 до 47 В, 10 А с защитой от короткого замыкания + плата
• Регулируемый импульсный источник питания, от 5,1 до 40 В, 2,5 А с использованием L4960 + плата
• Регулируемый источник питания от 1,25 до 57 В, 6 А с TIP36C + LM317HV + печатная плата
• Регулируемый источник питания от 1,25 до 33 В, 3 А с LM350 + печатная плата0026

Как работает схема

Резистор R1 , который является резистором, чувствительным к нагрузке, получает небольшой ток, протекающий через него. Пока ток в выходной цепи не достигает определенного тока, рассчитанного через R1 , схема ведет себя как обычный регулятор напряжения, потому что при малых « расчетных » токах нет падения напряжения на резисторе, чувствительном к нагрузке, поэтому транзистор Boosters TIP36C не срабатывает.

По мере увеличения тока в цепи напряжение на резисторе R1 увеличивается. Когда это напряжение достигает примерно 0,6 В , « напряжение отсечки транзистора », силовые транзисторы включаются и через них протекает ток, при этом порог определяется максимальным током, поддерживаемым силовыми транзисторами.

Однако мы реализовали схему защиты по току, которая состоит из схемы, оснащенной транзистором BD140 с резистором, который действует как резистор для измерения тока, который служит для поляризации транзистора и, в зависимости от обнаруженного значения, ограничивает выход. ток всей цепи по простой Закон Ома Формула, которая служит для установки этого порогового тока.

Формула 1-го закона Ома

1-го закона Ома утверждает, что разность потенциалов между двумя точками резистора пропорциональна электрическому току, протекающему в нем, и что отношение электрического потенциала к электрическому току всегда постоянно для омических резисторов. Формула следующая: В = R * I

• В — Напряжение или электрический потенциал
• R — Электрическое сопротивление
• I — Электрический ток

Зная Закон Ома , теперь мы можем рассчитать значения резисторов измерения нагрузки, которые активируют силовой каскад, и резисторов смещения защитных транзисторов, которые образуют цепь защиты от короткого замыкания.

Расчет нагрузочных резисторов

Сначала нам нужно узнать ток регулятора напряжения LM317 , который составляет 1,5 ампера по техпаспорту.

LM317 = 1.5А

Рассчитаем R1 . Мы знаем, что использование закона OHM , мы получаем следующее выражение:

• V = R * I
• V = напряжение отключения транзисторов Q2 и Q3 TIP36C 8888888888888888888888888888 гг. 0,6В . Это диапазон отсечки транзистора. Давайте назовем Q2 и Q3  из  Qeq

I = Это ток регулятора IC1 . Давайте установим рабочий ток IC1 равным 600 мА , что составляет 0,6 А . Этого тока достаточно для беспрепятственной работы микросхемы .

Then:

• R1 = Vbe_Qeq / I_CI1
• R1 = 0.6V / 0.6A
• R1 = 1 Ohm

Calculation of the protection circuit resistance

Аналогично нам нужно знать суммарный ток выбранного блока питания, чтобы в этом диапазоне был обрыв. Наш блок питания для 6 ампер .

Блок питания = 6A

Рассчитаем R2 . Мы знаем, что закон Ома дает нам следующее выражение:

• В = R * I
• В = Напряжение отсечки транзистора Q1 равно 0,6 В . «Это диапазон отсечки транзистора».
• I = Общий ток источника питания, который составляет 6A .

Тогда:

• R1 = VBE_Q1 / I_PS
• R1 = 0,6V / 6A
• R1 = 0,1 0. 1A
• R1 = 0,1 0.19.
• R1 = 0,1 0.1A
• R1 = 0,1 В. Q3 = 25A + 25A = 50A

  Однако общая мощность транзистора TIP36C равна 125W , значит работает при токе от 25А до 5В . Помните приведенную выше формулу: P = V * I ;

  • P = 5В * 25А = 125Вт .

  Для этой схемы с максимальным напряжением 37В и транзисторами с максимальной мощностью 125Вт , выглядим следующим образом: = > Iмакс. = 125 Вт / 37 В = > Iмакс. = 3.37A

• Как два транзистора вместе Imax = 6,74A

Следовательно, наша схема работает с двумя транзисторами TIP36C , чтобы получить 6 ампер на выходе.

На рис. 2 показана схема регулируемой цепи питания с защитой от короткого замыкания. Те, кто следят за нами, уже очень хорошо знают эту схему, разница как раз в реализации схемы защиты, как мы видим ниже.