Ограничитель силы тока в нагрузке

Ограничитель силы тока – устройство, предназначенное для исключения возможного повышения силы тока в схеме выше заданного значения. Самым простым ограничителем является обыкновенный плавкий предохранитель. Конструктивно предохранитель представляет собой плавкую вставку, заключенную в изолятор – корпус. Если в схеме по тем или иным причинам повышается сила тока, потребляемая нагрузкой, плавкая вставка перегорает, и питание нагрузки прекращается.

Виды ограничителей

При всех преимуществах использования предохранителя он обладает одним серьезным недостатком –

низким быстродействием, что делает невозможным его применение в некоторых случаях. К недостаткам можно отнести и одноразовость предохранителя – при его перегорании придется искать и устанавливать предохранитель точно такой же, как и перегоревший.

Электронные ограничители

Гораздо более совершенными по сравнению с упомянутыми выше предохранителями являются электронные ограничители. Условно такие устройства можно разделить на два типа:

• восстанавливающиеся автоматически после устранения возникшей неисправности;
• восстанавливающиеся вручную. Например: в схеме ограничителя предусмотрена кнопка, нажатие которой приводи к ее перезапуску.

Отдельно стоит сказать о так называемых пассивных устройствах защиты. Такие устройства предназначены для световой и/или звуковой сигнализации о ситуациях превышения допустимого тока в нагрузке. В большинстве своем такие схемы сигнализации применяются совместно с электронными ограничителями.

Цены на ограничители силы тока

электронные ограничители силы тока

 

Простейшая схема на полевом транзисторе

Самым простым решением при необходимости ограничения постоянного тока в нагрузке является использование схемы на полевом транзисторе. Принципиальная схема этого устройства показана на рис.1:

Рис. 1 – Схема на полевом транзисторе

Ток нагрузки при использовании схемы представленной на рис.1 не может быть больше начального тока стока примененного транзистора. Следовательно, диапазон ограничения напрямую зависит от типа транзистора. Например, при использовании отечественного транзистора КП302 ограничение составит 30-50 мА.

Ограничитель на биполярном транзисторе

Основным недостатком схемы, описанной выше, является сложность изменения пределов ограничения. В более совершенных устройствах для исключения этого недостатка применяют дополнительный элемент, выполняющий функции датчика. Как правило, такой датчик представляет собой мощный резистор, который включается последовательно с нагрузкой. В момент, когда на резисторе падение напряжения достигнет определенной величины, автоматически произойдет ограничение силы тока. Схема такого устройства показана на рисунке 2.

Рис. 2 – Схема на биполярных транзисторах

Как можно заметить, основой схемы являются два биполярных транзистора структуры n – p – n . В качестве датчика используется резистор R 3 с сопротивлением 3,6 Ом.

Принцип действия устройства следующий: напряжение от источника поступает на резистор R 1, а через него и на базу транзистора VT 1. Транзистор открывается, и большая часть напряжения от источника поступает на выход устройства. При этом транзистор VT 2 находится в закрытом состоянии. В момент, когда на датчике (резистор R 3) падение напряжение достигнет порога открытия транзистора VT 2, он откроется, а транзистор VT 1 наоборот – начнет закрываться, ограничивая тем самым ток на выходе устройства. Светодиод HL 1 является индикатором срабатывания ограничителя.

Порог срабатывания зависит от сопротивления резистора R 3 и напряжения открытия транзистора VT 2. Для описанной схемы порог ограничения составляет: 0,7 В/ 3,6 Ом = 0,19 А.

Схема с ручной регулировкой

В некоторых случаях требуется устройство с возможностью ручного изменения величины ограничения тока в нагрузке, например, если речь идет о необходимости заряда автомобильных аккумуляторных батарей.

Схема регулируемого устройства показана на рисунке 3.

Рис. 3 – Схема с регулировкой ограничения тока

Технические характеристики устройства:

• напряжение на входе – до 40 В;
• напряжение на выходе – до 32 В;
• диапазон ограничения тока – 0,01…3 А.

Основной особенностью схемы является возможность как изменения величины ограничения тока в нагрузке, так и возможность регулировки напряжения на выходе. Ограничение тока устанавливается переменным резистором R 5, а напряжение на выходе – переменным резистором R 6. Диапазон ограничения тока определяется сопротивлением датчика тока – резистором R2 .

При конструировании такого устройства стоит помнить, что на VT 4 выделяется достаточно большая мощность, поэтому для исключения вероятности перегрева элемента и выхода из строя он должен быть установлен на радиатор. Также отметим, что переменные резисторы R 5 и R 6 должны обладать линейной зависимостью регулировки для более удобного использования устройства.

Возможные аналоги используемых деталей :

• Транзисторы КТ815 – ВD139;
• Транзистор КТ814 – ВD140;
• Транзистор КТ803 – 2N5067.

Вместо заключения

Нельзя утверждать, что тот или иной способ ограничения тока лучше или хуже. Каждый имеет свои достоинства и недостатки. Более того, применение каждого целесообразно или вовсе недопустимо в определенном конкретном случае. Например, применение плавкого предохранителя в выходной цепи импульсного блока питания в большинстве своем нецелесообразно, поскольку предохранитель как элемент защиты обладает недостаточным быстродействием. Говоря более простым языком – предохранитель может сгореть после того, как вследствие перегрузки придут в негодность силовые элементы блока питания.

В общем, выбор в пользу того или иного ограничителя должен производиться с учетом схемотехнических, а порой и конструктивных особенностей источника входного напряжения и особенностей нагрузки.

Ограничитель тока в электрических и электронных сетях

Ограничитель тока (ОТ) — устройство, которое применяется в электрических или электронных схемах для снижения верхнего предела постоянного (DC) или переменного (АС) тока, поступающего к нагрузке. Этим обеспечивается своевременная надёжная защита схем генерации или электронных систем от вредных воздействий из-за короткого замыкания в сети или других негативных процессов, приводящих к резкому росту АС/DC.

Методы ограничения используются для контроля количества тока, протекающего в постоянной или переменной цепи. Устройство гарантирует, что в случае превышения его граничного размера защита надёжно и своевременно сработает. Токоограничивающие устройства могут применяться в различных модификациях в зависимости от чувствительности, нормативной токовой нагрузки, времени отклика и возможных причин возникновения короткого замыкания в сети.

Избыточный АС/DC может возникать во внутренней цепи из-за короткозамкнутых компонентов, таких как диоды, транзисторы, конденсаторы или трансформаторы, а также проблем внешнего характера при перегрузке сетевых объектов, в замыкающей цепи или перенапряжение на входных клеммах питания.

Типы ограничивающих устройств

Выбор защитных устройств зависит от нескольких факторов. Приборы бывают пассивные и активные, могут использоваться индивидуально или в виде комбинации. Обычно ограничитель соединяют последовательно с нагрузкой.

Виды ограничивающих устройств:

1. Предохранители и резисторы. Они используются для простого ограничения тока. Предохранитель обычно срабатывает, если его АС/DC превышает номинальный размер. Резисторы интегрированы в конструкцию схемы. Правильное значение сопротивления можно рассчитать и с использованием закона Ома I = V / R (где I — ток, V — напряжение и R — сопротивление). На рынке электротоваров имеется большое количество различных предохранителей, которые могут удовлетворить любые потребности для рассеивания мощности.
2. Автоматические выключатели. Они используются для отключения питания, как и предохранитель, но их реакция медленнее и может не срабатывать для особо чувствительных цепей дорогостоящего оборудования.
3. Термисторы. Термисторы отрицательных температурных коэффициентов (NTC) используются для ограничения начальных импульсных токов, которые протекают, когда устройство подключено к электросети. Термисторы имеют значительное сопротивление в холодном состоянии и низкое сопротивление при значительных температурах. NTC ограничивает пусковой ток мгновенно.
4. Транзисторы и диоды. Регулируемые блоки питания используют схемы ограничения, такие как интегральные схемы, транзисторы и диоды. Активные схемы подходят для чувствительных сетей и срабатывают, уменьшая нагрузку или выключают питание, на повреждённую короткозамкнутую цепь или на всю сеть.
5. Токоограничивающие диоды используются для ограничения или регулировки в широком диапазоне напряжений. Двухконтактное устройство ОТ состоит из затвора, закороченного на источник. Он поддерживает DC независимо от изменений напряжения.

Ограничитель тока нагрузки в электросетях

Системы распределения энергии имеют автоматические выключатели для выключения питания в случае неисправности. Они имеют определённые недостатки в обеспечении необходимой надёжности, так как не всегда могут отключать минимально необходимый аварийный участок сети для ремонта. Проблема возникает при реконструкции электроснабжения путём добавления новой мощности или перекрёстных соединений, которые должны иметь свои шины и выключатели, модернизированные для более высоких пределов тока короткого замыкания (ТКЗ).

Улучшение качества электроэнергии в сетях напрямую зависит от надёжности режима работы сетевого оборудования. Среди различных типов помех, влияющих на качество напряжения в сети (скачки, искажения гармоник и т. д. ), наиболее серьёзным препятствием являются падения напряжения, так как связанные с ним скачки фазового угла могут привести к поломке оборудования, к полной остановке производства, объектов ЖКХ, что со скоростью цепной реакции создаст угрозу жизнеобеспечения населения.

Общей причиной падения напряжения является ток короткого замыкания. При возникновении неисправности в распределительной сети на всех повреждённых шинах резко падает напряжение. Уровень зависит от точки подключения и электрического расстояния шины до места аварии.

Для снижения негативных процессов и отключения неисправных участков сети применяются следующие ограничители:

• Распределительный статический компенсатор;
• рекуператор динамического напряжения;
• конденсатор с контролируемым тиристором;
• полупроводниковый коммутатор статического переноса;
• твердотельный ограничитель тока неисправности.

Такие защитные устройства не всегда совершенны. Некоторые из них имеют недостаток из-за высокой стоимости, а другие могут ограничить ток повреждения менее чем в 5 раз от нормального тока, что недостаточно при перегрузках.

Точки применения токовых ограничителей в электросиловом оборудовании:

• До места срабатывания головного выключателя на аварийном фидере нагрузок потребителей с недопустимостью перерывов в электроснабжении;
• на оборудовании, рабочие характеристики которого перестают соответствовать предельному току короткого замыкания, возросшему в связи с аварийной ситуацией в системах электроснабжения.

Простым решением ОТ в электросетевом оборудовании является добавление сопротивления в схему. Это ограничивает скорость, с которой может увеличиваться ТКЗ до того, как выключатель разомкнут, но также ограничивает способность схемы удовлетворять быстроменяющийся потребительский спрос, поэтому добавление или удаление больших нагрузок вызывает нестабильную мощность.

Применение токозащиты в электронных схемах

Пусковой ток возникает в момент подачи выключателем напряжения. Это происходит потому, что разница эквивалентного последовательного сопротивления конденсатора и сопротивление линии составляет всего несколько милидолей и приводит к большому пусковому току. Четыре фактора, которые могут влиять на этот процесс:

1. Значение входного переменного тока.
2. Минимальное сопротивление, требуемое термистором NTC (при t = 0).
3. Постоянный DC.
4. Температура окружающей среды.

Ограничитель тока представляет собой устройство или группу устройств, используемых для защиты элементов схемы от пусковой нагрузки. Термисторы и резисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) — это 2 простых варианта защиты. Их основными недостатками являются длительное время охлаждения и большая рассеиваемая мощность. Токоограничивающий диод регулирует или ограничивает ток в широком диапазоне. Они состоят из JFET с затвором, закороченным на источник и функционирующим как двухконтактный ограничитель тока.

Они позволяют проходящему через них току подниматься до определённого значения и сравниться с заданной величиной. В отличие от диодов Зенера, они сохраняют постоянный ток, а не напряжение. Токоограничивающие диоды удерживают ток, протекающий через них, неизменным при любом изменении нагрузки.

Типы токоограничивающих диодов

Существует множество различных типов токоограничивающих диодов, классифицирующихся по:

• номинальному току регулятора;
• максимальному предельному напряжению;
• рабочему напряжению;
• потребляемой мощности.

Наиболее распространёнными значениями максимального используемого напряжения являются 1, 7 В, 2, 8 В, 3, 1 В, 3, 5 В и 3, 7 В и 4, 5 В. Номинальный ток регулятора может иметь диапазон от 0,31 мА до 10 мА, причём обычно используемый ток регулятора составляет 10 мА .

Схема ограничения постоянного тока

Большинство источников питания имеют отдельные контуры регулирования DC и напряжения для регулирования своих выходов либо в режиме постоянного напряжения (CV), либо в режиме постоянного тока (CC), которые включаются в управление зависимо от того, как сопротивление нагрузки соответствует выходному напряжению и текущим настройкам.

Таким образом, защита выполняется в основном путём ограничения токового значения. При этом можно применять простую схему для ограничителя источника с использованием двух диодов и резистора. В любом источнике питания всегда существует риск того, что на выходе произойдёт короткое замыкание. Соответственно, в этих условиях необходимо защитить его от повреждений. Существует ряд схем, которые можно применить для предохранения электропитания.

Одна из простейших схем включает в себя только два диода и дополнительный резистор. Схема использует резистор для измерения помех, размещённый последовательно с выходным транзистором. Два диода, расположенные между выходом схемы и базой транзистора, обеспечивают защиту. Когда цепь работает в нормальном рабочем диапазоне, на резисторе имеется небольшое напряжение. Это напряжение плюс базовое излучательное транзистора гораздо меньше, чем падение диодного перехода, необходимого для включения двух диодов. Однако по мере увеличения DC растёт напряжение на резисторе. Когда оно равно напряжению, необходимому для работы, они включаются, напряжение транзистора падает, тем самым ограничивая ток.

Цепь этого диодного ограничителя тока для источника питания проста. Значение последовательного резистора может быть рассчитано таким образом, чтобы напряжение на нём возрастало до 0, 6 вольта (напряжение включения для кремниевого диода) при достижении максимального тока. Однако всегда лучше убедиться, что есть некоторый запас защиты, и лучше ограничить его до достижения необходимого уровня.

Ограничитель с обратной связью

Такая же простая диодная форма ограничения тока может быть включена в цепи питания, которые используют обратную связь для определения фактического выходного напряжения и обеспечивают более точно регулируемый выход. Если точка измерения выходного напряжения принимается после последовательного токового резистора, то падение напряжения может быть исправлено на выходе.

Эта схема обеспечивает гораздо лучшее регулирование, чем регулятор прямого эмиттера, также может учитывать падение напряжения в резисторе с токовым пределом, если имеется достаточное падение напряжения на транзисторе в цепи источника питания. Выходное напряжение можно также отрегулировать, чтобы получить требуемое значение с помощью переменного резистора. Диодная форма ограничения тока может быть легко интегрирована в схему питания. Кроме того, это дешёво и удобно.

Области применения токоограничивающих диодов

Токоограничивающие диоды обеспечивают высокую производительность и простоту эксплуатации по сравнению с биполярными транзисторами в системах защиты. Они универсальны, имеют превосходную производительность в отношении динамического температурного дрейфа. Устройств, использующих диоды:

• схемы генератора сигналов;
• схемы синхронизации;
• зарядные устройства;
• управления светодиодами;
• замены удерживающих катушек в устройствах телефонной связи.

Токовые ограничивающие диоды выпускаются многими мировыми производителями полупроводников, такими как Calogic, Central Semiconductor, Diodes Inc., O. N. Semiconductor или Zetex. Рынок электроники имеет очень широкий выбор диодов, используемых диодных цепей или любых других устройств, которым может потребоваться ограничение предельного токового значения.

Схема ограничения тока | Мастер Винтик. Всё своими руками!

Добавил: Chip,Дата: 12 Мар 2015

Как ограничить ток через нагрузку?

Часто бывает возникает необходимость ввести в схему ограничение по току. Это один из методов защиты электронной нагрузки. При коротком замыкании в цепи нагрузки схемой защиты по току можно спасти источник питания от повреждения.

Схема простейшего ограничителя тока выполнена на полевом транзисторе, которая фактически называется стабилизатором тока. Ток нагрузки при использовании такого ограничитель не сможет превысить начальный ток стока полевого транзистора.

Величина тока задается подбором типа транзистора. Увеличить значения тока можно параллельным включением нескольких транзисторов.

В ограничителях тока нагрузки используются так же биполярные транзисторы. Принцип работы такого устройства на примере одной из схем с применением двух биполярных транзисторов. Входное напряжение через резистор R1 поступает на базу транзистора VT1, и открывает его. Транзистор переходит в режим насыщения, основная часть входного напряжения поступает на выход. При токе, меньшем порогового, транзистор VT2 закрыт, и светодиод не горит. Резистор R3 является датчиком тока. Как только падение напряжения на нем превысит порог открывания транзистора VT2, он откроется, включит светодиод, а транзистор VT1, наоборот, частично закроется, и ток через нагрузку ограничится.

Видео «Ограничение тока через нагрузку»

Источник:chipdip.ru

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ

П О П У Л Я Р Н О Е:

• Ветряная электростанция своими руками.

Самодельный Ветряк — (прототип ветряной электростанции)

 Я дома сделал некое подобие мини ветряной электростанции, и хочу поделиться её сборкой с вами.

Нужно для сборки: Подробнее…

• Делитель частоты на 10 для частотомера на 193ИЕ2.

Для расширения верхнего предела частотомера предлагаю собрать простой делитель частоты на микросхеме 193ИЕ2. Коэффициент деления данного делителя = 10, максимальная входная частота для 193ИЕ2 — 200 мгц. Т.е. с описанными ранее частотомерами этот делитель позволит измерять частоту до 200 мгц с разрешением в 100 гц. Подробнее…

• Электронная сигарета

Самодельный батарейный блок для электронной сигареты

Электронная сигарета — это устройство, имитирующее процесс обычного курения, но избавляющее курильщика от вдыхания смол и других продуктов горения, а также она позволяет изменять дозировку никотина.
Электронная сигарета, представляет собой трубочку, чуть длиннее обычной сигареты, состоящую из батарейки, испарителя, управляющего процессом испарения микропроцессора и картриджей с ароматической жидкостью — обычно смесью никотина и пропиленгликоля. Кончик сигареты загорается во время затяжки, когда курильщик вдыхает «дым».

Подробнее…

Популярность: 24 483 просм.

Вы можете следить за комментариями к этой записи через RSS 2.0. Вы можете оставить свой комментарий, пинг пока закрыт.

Ограничитель силы тока в нагрузке — схемотехнические решения

Ограничитель силы тока – устройство, предназначенное для исключения возможного повышения силы тока в схеме выше заданного значения. Самым простым ограничителем является обыкновенный плавкий предохранитель. Конструктивно предохранитель представляет собой плавкую вставку, заключенную в изолятор корпус. Если в схеме по тем или иным причинам повышается сила тока, потребляемая нагрузкой, плавкая вставка перегорает, и питание нагрузки прекращается.

Виды ограничителей

При всех преимуществах использования предохранителя он обладает одним серьезным недостатком – низким быстродействием, что делает невозможным его применение в некоторых случаях. К недостаткам можно отнести и одноразовость предохранителя – при его перегорании придется искать и устанавливать предохранитель точно такой же, как и перегоревший.

Электронные ограничители

Гораздо более совершенными по сравнению с упомянутыми выше предохранителями являются электронные ограничители. Условно такие устройства можно разделить на два типа:

• восстанавливающиеся автоматически после устранения возникшей неисправности,
• восстанавливающиеся вручную. Например: в схеме ограничителя предусмотрена кнопка, нажатие которой приводи к ее перезапуску.

Отдельно стоит сказать о так называемых пассивных устройствах защиты. Такие устройства предназначены для световой и/или звуковой сигнализации о ситуациях превышения допустимого тока в нагрузке. В большинстве своем такие схемы сигнализации применяются совместно с электронными ограничителями.

Простейшая схема на полевом транзисторе

Самым простым решением при необходимости ограничения постоянного тока в нагрузке является использование схемы на полевом транзисторе. Принципиальная схема этого устройства показана на рис.1:

Рис. 1 Схема на полевом транзисторе

Ток нагрузки при использовании схемы представленной на рис.1 не может быть больше начального тока стока примененного транзистора. Следовательно, диапазон ограничения напрямую зависит от типа транзистора. Например, при использовании отечественного транзистора КП302 ограничение составит 30-50 мА.

Ограничитель на биполярном транзисторе

Основным недостатком схемы, описанной выше, является сложность изменения пределов ограничения. В более совершенных устройствах для исключения этого недостатка применяют дополнительный элемент, выполняющий функции датчика. Как правило, такой датчик представляет собой мощный резистор, который включается последовательно с нагрузкой. В момент, когда на резисторе падение напряжения достигнет определенной величины, автоматически произойдет ограничение силы тока. Схема такого устройства показана на рисунке 2.

Рис. 2 Схема на биполярных транзисторах

Как можно заметить, основой схемы являются два биполярных транзистора структуры n p n . В качестве датчика используется резистор R 3 с сопротивлением 3,6 Ом.

Принцип действия устройства следующий: напряжение от источника поступает на резистор R 1, а через него и на базу транзистора VT 1. Транзистор открывается, и большая часть напряжения от источника поступает на выход устройства. При этом транзистор VT 2 находится в закрытом состоянии. В момент, когда на датчике (резистор R 3) падение напряжение достигнет порога открытия транзистора VT 2, он откроется, а транзистор VT 1 наоборот начнет закрываться, ограничивая тем самым ток на выходе устройства. Светодиод HL 1 является индикатором срабатывания ограничителя.

Порог срабатывания зависит от сопротивления резистора R 3 и напряжения открытия транзистора VT 2. Для описанной схемы порог ограничения составляет: 0,7 В/ 3,6 Ом = 0,19 А.

Схема с ручной регулировкой

В некоторых случаях требуется устройство с возможностью ручного изменения величины ограничения тока в нагрузке, например, если речь идет о необходимости заряда автомобильных аккумуляторных батарей. Схема регулируемого устройства показана на рисунке 3.

Рис. 3 Схема с регулировкой ограничения тока

Технические характеристики устройства:

• напряжение на входе – до 40 В,
• напряжение на выходе – до 32 В,
• диапазон ограничения тока – 0,01…3 А.

Основной особенностью схемы является возможность как изменения величины ограничения тока в нагрузке, так и возможность регулировки напряжения на выходе. Ограничение тока устанавливается переменным резистором R 5, а напряжение на выходе – переменным резистором R 6. Диапазон ограничения тока определяется сопротивлением датчика тока – резистором R2 .

При конструировании такого устройства стоит помнить, что на VT 4 выделяется достаточно большая мощность, поэтому для исключения вероятности перегрева элемента и выхода из строя он должен быть установлен на радиатор. Также отметим, что переменные резисторы R 5 и R 6 должны обладать линейной зависимостью регулировки для более удобного использования устройства. Возможные аналоги используемых деталей :

• Транзисторы КТ815 ВD139,
• Транзистор КТ814 ВD140,
• Транзистор КТ803 2N5067.

Вместо заключения

Нельзя утверждать, что тот или иной способ ограничения тока лучше или хуже. Каждый имеет свои достоинства и недостатки. Более того, применение каждого целесообразно или вовсе недопустимо в определенном конкретном случае. Например, применение плавкого предохранителя в выходной цепи импульсного блока питания в большинстве своем нецелесообразно, поскольку предохранитель как элемент защиты обладает недостаточным быстродействием. Говоря более простым языком – предохранитель может сгореть после того, как вследствие перегрузки придут в негодность силовые элементы блока питания.

В общем, выбор в пользу того или иного ограничителя должен производиться с учетом схемотехнических, а порой и конструктивных особенностей источника входного напряжения и особенностей нагрузки.

ОГРАНИЧИТЕЛЬ ТОКА

ОГРАНИЧИТЕЛЬ ТОКА Недостаток плавких предохранителей, это их одноразовость и необходимость последующей ручной замены на другой, рассчитанный на тот же ток предохранитель. Когда под рукой нет подходящего, используют предохранители на другой ток или ставят самодельные предохранители или просто перемычки из провода, что негативно отражается на надежности работы аппаратуры. Обеспечить автоматическую защиту устройства и одновременно повысить быстродействие можно за счет использования электронного предохранителя. Часто мы пренебрегаем защитой, и в результате имеем немало сгоревших схем из-за неправильного подключения к БП, случайного замыкания, превышения тока нагрузки и т. д. Так что потратьте немного времени и дополните любой блок питания с напряжением 3 — 25 В этой защитой. Встроить его можно в БП или зарядное устройство. В ограничителе тока нагрузки стоят обычные биполярные транзисторы. Входное напряжение через резистор R1 поступает на базу транзистора VT1 и открывает его. Транзистор работает в режиме насыщения, поэтому входное напряжения поступает на выход источника питания. При токе меньше порогового транзистор VT2 закрыт, и светодиод не горит. Резистор R3 выполняет роль датчика тока. Как только падение напряжения на нем превысит порог открывания транзистора VT2, он откроется, включится светодиод, а транзистор VT1, начнет закрываться, и ток через нагрузку ограничится. При указанных на схеме номиналах элементов ток короткого замыкания равен (0,7 В)/(2 Ом)=0,35 А. Меняя номинал этого резистора — получим любое значение токоограничения. Например питая что-то очень слаботочное, ставим сопротивление 8 Ом, ток ограничения будет 0.7/8 =0.1А. Уже точно ничего не сгорит. Следует помнить, что этот резистор берётся для тока более пол-ампера, мощностью 1 — 2 Ватта. Если всё-таки без жучка никак, воспользуйтесь таблицей значений токов плавления для предохранителей из проволоки.      ФОРУМ    Схемы блоков питания

Снижение расхода топлива в авто Ремонт зарядного 6-12 В Солнечная министанция Самодельный ламповый Фонарики Police Генератор ВЧ и НЧ

РадиоКот :: Ограничитель сетевого напряжения

РадиоКот >Схемы >Аналоговые схемы >Бытовая техника >

Ограничитель сетевого напряжения

Все больше разнообразной аппаратуры окружает котов в быту, и эта аппаратура требует питания. И не какого-нибудь, а 220В +/- допуск в разумных пределах. К счастью, современная аппаратура к питанию намного менее переборчива, чем ламповые телевизоры прошлого века. Импульсные БП нормально терпят издевательства типа питания очень заниженным напряжением, некоторые вплоть до 80-90В. И чистый синус в розетке им тоже по большому счету, ни к чему. Хоть постоянкой корми. Но вот повышенное напряжение уже в 260-270В часто приводит к распуханию конденсаторов в первичных цепях или разрыву в клочья варисторов, предохранителей а иногда и диодных мостов за компанию с силовыми ключами. Если искать недорогое решение проблемы сохранения здоровья бытовых электроприборов, то в первую очередь взгляд падает на разнообразные стабилизаторы релейного типа или автотрансформаторные с сервоприводом подвижного контакта. Такие устройства относительно недороги, довольно мощны и обеспечивают хорошую стабилизацию, но они медлительны, как кот под валерианой. Особенно плохо они справляются со своей работой если в сети присутствуют частые но кратковременные провалы напряжения (например, кто-то из соседей занимается электросваркой). Тогда при понижении напряжения сети автоматика стабилизатора «подкручивает» транс, добавляя на выход напряжения, но как только напряжение в сети вернется в норму, реле, а тем более подвижный контакт ЛАТРа, не успевают достаточно быстро отреагировать и на выходе стабилизатора получается кратковременный но очень ощутительный всплеск напряжения до 350-400В, отрицательно сказывающийся на здоровье всего, что включено. С помощью предлагаемого устройства эту проблему можно решить, существенно повысив эксплуатационные характеристики «медленных» стабилизаторов сетевого напряжения.

Итак, схема:

Как только устройство включается в сеть, ток зарядки С1 открывает транзистор VT1, включенный в диагональ силового диодного моста Br2, благодаря чему подается питание на выход а также трансформатор, питающий всю схему. На выходе стабилизатора напряжения 7805 появляются стабильные 5В, через R2 в базу VT1 начинает протекать ток около 60 мА, обеспечивая поддержание силового транзистора в открытом состоянии.  Пока напряжение сети в норме, стабилитрон VD3 заперт, следовательно, заперт и транзистор VT2. Как только напряжение сети превысит разумные пределы, откроется VD3 а за ним и VT2, шунтируя переход Б-Э VT1. Силовой ключ начнет закрываться, напряжение на нагрузке падает. Как только напряжение упадет настолько, что VD3 закроется, силовой ключ опять откроется. Благодаря довольно медлительной обратной связи через трансформатор а также наличию конденсатора С4 схема обладает необходимым гистерезисом для работы силового транзистора практически в ключевом режиме. В линейный режим он попадает только при небольшом длительном превышении сетевого напряжения, но это не страшно, потому как мощность небольшая на нем будет рассеиваться в этом случае, да и не характерна такая ситуация, если данный ограничитель стоит после релейного стабилизатора. По результатам экспериментов работа схемы выглядит следующим образом: пока напряжение в сети не выше установленного предела, оно все целиком присутствует на нагрузке. Как только появляется небольшое превышение — начинают срезаться верхушки синусоиды. При более существенном превышении из синусоиды начинают выкусываться короткие прямоугольные фрагменты, по сути осуществляется диммирование нагрузки. Конечно, форма напряжения портится, что не допускает применение этого устройства как самостоятельного стабилизатора например для холодильника или электродвигателя, но как ограничитель аварийно высокого напряжения перед аппаратурой с импульным источником питания оно срабатывает отлично. 

О деталях. Описанный выше девайс можно собрать практически из металлолома, который без дела валяется по углам шкафа, куда лапы не доходят. Трансформатор 220/12 В, мощностью 5-10 Вт вполне достаточно. Диодный мост для питаня схемы Br1 может быть составлен из диодов КД105, 1N4001-4007 или взять подходящий. Силовой диодный мост Br2 берем с запасом, хорошо подходят мосты из компьютерных БП, на 2-5 А, 600-800В. Силовой транзистор VT1 должен с запасом выдерживать ток нагрузки и иметь большой запас по напряжению, дабы не быть пробитым экстремальным напряжением в сети. Такие можно добыть в строчной развертке мониторов и телевизоров. Из отечественных можно попробовать КТ840, КТ838, можно применить также и мощные полевики, правда при таком раскладе понадобится стабилизатор 7805 заменить на 7809 или 7812, повысив также напряжение вторички трансформатора, чтобы обеспечить надежное отпирание полевика.

Настройка ограничителя сводится к установке порогового напряжения, при котором начинает срабатывать ограничение напряжения. Для этого в схеме предусмотрен подстроечник Р1. Вначале настройки выкручиваем его на максимум сопротивления, на вход ограничителя с помощью ЛАТРа подаем напряжение, которое еще согласны терпеть приборы, например 250 В. Плавно вращая подстроечник находим положение при котором напряжение на нагрузке начнет ограничиваться. Все. Можно пихать ограничитель в релейный стаб и пользоваться. 

В моем варианте исполнения устройство обеспечивает питанием LCD телевизор, спутниковый ресивер, DVD плеер и еще некоторую мелочь, общей мощностью не более 200 Вт. Для такого применения хватило очень небольшого теплоотвода на силовой транзистор.

Внешний вид

  

 

Файлы:
Печатная плата

Все вопросы в Форум.

---

Как вам эта статья?	Заработало ли это устройство у вас?

Ограничители напряжения: Простейшие способы ограничения напряжений и защиты от кратковременных импульсных перенапряжений

 

В тех случаях, когда необходимо ограничить диапазон изменения какого-либо сигнала, используются устройства, называемые ограничителями. В подобных цепях находят широкое применение диоды различных видов (импульсные, универсальные, стабилитроны, ограничители и др.).

С помощью импульсных стабилитронов или ограничителей напряжения можно защитить входные (и выходные) цепи различных узлов аппаратуры от воздействия кратковременных импульсных помех и перенапряжений, проникающих в них из-за грозовых разрядов, коммутации индуктивных нагрузок, статических электрических разрядов и т.п. (рис. 3.2‑1…3.2‑4).

 

Рис. 3.2-1. Схема защиты диодного моста и трансформатора

 

Рис. 3.2-2. Схема защиты входной и выходной цепей транзисторного усилителя

 

Рис. 3.2-3. Схема защиты ОУ по цепям питания

 

Рис. 3.2-4. Схемы защиты ОУ по входным и выходным однополярным (а) и двуполярным (б, в) сигнальным цепям

 

Обыкновенные универсальные, выпрямительные или импульсные диоды также могут использоваться в схемах ограничения напряжения. Например, если необходимо ограничить уровень напряжения сигнала каким-либо конкретным значением, то подойдет простейшая схема представленная на рис. 3.2-5. Здесь напряжение ограничения составляет примерно 5,6 В. Оно складывается из значения опорного напряжения \(U_{оп} = {5 В}\) и падения напряжения на диоде при прямом смещении (для многих кремниевых диодов ~0,6 В).

 

Рис. 3.2-5. Простейший одноуровневый диодный ограничитель

 

Аналогично может быть построена схема и для двухуровневого ограничения (рис. 3.2-6).

 

Рис. 3.2-6. Двухуровневый диодный ограничитель

 

Такая и подобные схемы широко используются для защиты различных узлов электронной аппаратуры. Например, входные цепи цифровых микросхем КМОП часто выполняются по схеме приведенной на рис. 3.2-7.

 

Рис. 3.2-7. Типовая схема защиты входных узлов логических элементов КМОП

 

На рис. 3.2-8 показан последовательный диодный двусторонний ограничитель, в котором при входных напряжениях ±0,5 В напряжение на выходе практически равно нулю и отличается от нуля, если входное напряжение выходит за указанные рамки. Такой ограничитель позволяет подавить нежелательные сигналы малого уровня (фон, шумы).

 

Рис. 3.2-8. Последовательный двусторонний диодный ограничитель

 

На рис. 3.2-9 приведен еще один параллельный диодный двусторонний ограничитель, в котором напряжения ±0,5 В передаются на вход без ограничения, а напряжения, выходящие за эти рамки, ограничиваются.

 

Рис. 3.2-9. Параллельный диодный ограничитель по уровню ±0,5 В

 

Для получения уровней ограничения порядка ±0,1…0,3 В можно использовать германиевые диоды или диоды Шоттки, а при необходимости увеличения уровней ограничения до ±1 В , вместо одного диода включают последовательно два или более диодов. Для еще больших напряжений можно использовать стабисторы, светодиоды (в прямом включении), стабилитроны.

 

 

< Предыдущая		Следующая >