Схема защиты источника питания от короткого замыкания, звуковая сигнализация


Эта схема предназначена для защиты лабораторного блока питания от короткого замыкания на нагрузке. Схема не измеряет ток нагрузки, а только следит за тем, чтобы напряжение на выходе блока питания не упало до нуля. Ну, или почти до нуля, во всяком случае, опустилось ниже 1-0,5V.

Поэтому, данная схема защищает блок питания именно от короткого замыкания, а не от превышения допустимого выходного тока.

Принципиальная схема

Схема питается от точки до стабилизатора блока питания, то есть, прямо с выхода его выпрямителя.

Это напряжение, которое не должно быть менее 7V и более 37V поступает через ограничительный резистор R6 на стабилизатор на микросхеме А1. Который выдает на выходе 5V для питания данной схемы.

Схема модуля защиты блока питания от короткого замыкания, со звуковой сигнализацией

Рис. 1. Схема модуля защиты блока питания от короткого замыкания, со звуковой сигнализацией.

С выхода стабилизатора блока питания, то есть, прямо с его выходных клемм, напряжение поступает на резистор R1, которым можно установить порог срабатывания защиты.

Например, если минимальное выходное напряжение блока равно 5V, то можно установить так, что защита будет срабатывать при падении выходного напряжения. ну например, ниже 4,5V. Если же блока регулируется «от нуля», а это обычно от 0,6-1 V, то движок R1 нужно переместить в верхнее, по схеме, положение.

И так, пока все нормально, и на выходе блока питания нормальное напряжение, транзистор VТ1 открыт за счет поступления открывающего тока на его базу через резисторы R1 и R2.

Потому что транзистор VТ1 открыт напряжение на его коллекторе равно логическому нулю, и RS-триггер на элементах D1.1-D1.2 находится в исходном положении, когда на выходе D1.1 - ноль, а на выходе D1.2 - единица. Единица с выхода D1.2 поступает на вывод 9 логического элемента D1.3, и мультивибратор на элементах D1.3 и D1.4 блокирован.

На выходе D1.3 - ноль, транзистор VТ2 закрыт и зуммер BF1 выключен. Звуковой сигнализации нет.

А ноль с выхода D1.1 поступает на схему управления выключением стабилизатора лабораторного блока питания, и не выключает его. Схема управления стабилизатором здесь не показана, но за условие принято, что она выключает выход блока питания при подаче на неё управляющей логической единицы.

При этом открывается транзистор, который шунтирует стабилитрон, и этим устанавливает выходное напряжение близким к нулю Впрочем, схема управления отключением выхода блока питания может быть и другой. В любом случае, здесь она не приводится. Теперь, допустим, произошло короткое замыкание выхода блока питания.

При этом напряжение на его выходных клеммах упало ниже критического (заданного при налаживании резистором R1). Это приводит к тому, что транзистор VT1 закрывается. Теперь напряжение на его коллекторе велико, и соответствует уровню логической единицы.

Эта единица поступает на вывод 6 D1.2 и переключает RS-триггер D1.1-D1.2 в противоположное состояние. Теперь на выходе D1.1 -единица, а на выходе D1.2 - ноль.

Единица с выхода D1.1 поступает на схему управления блокировкой выхода блока питания и выключает выход блока питания А ноль с выхода D1.2 поступает на вывод 9 D1.3, и запускает мультивибратор на элементах D1.3-D1.4.

Теперь мультивибратор вырабатывает импульсы частотой около 1,5-2 Гц, которые поступают на базу транзистора VТ2. В его коллекторной цепи включен зуммер BF1.

В результате питания импульсами тока зуммер издает прерывистый звуковой сигнал, который предупреждает о наличии короткого замыкания на выходе блока питания.

Даже если короткое замыкание будет устранено, все равно блок питания будет заблокирован, а зуммер будет звучать. Чтобы разблокировать блок питания и выключить зуммер нужно нажать кнопку S1. Нажатие S1 подает логическую единицу на вывод 1 D1.1. Это возвращает RS-триггер в исходное положение, когда на выходе D1 1 - ноль, а на выходе D1.2 -единица.

Но, такое будет возможно только если короткое замыкание на входах блока питания устранено. Если же короткое замыкание еще имеется, то нажатием кнопки S1, и удержанием её в нажатом положении можно разблокировать выход блока питания, но это будет действовать только пока кнопку S1 удерживают нажатой.

И при этом будет продолжаться звучание зуммера, предупреждающего о том, что короткое замыкание выхода все еще имеет место быть. Если же короткое замыкание устранено, то после нажатия S1 звучание зуммера прекращается, а выход блока питания разблокируется.

Питание на схему поступает через стабилизатор на микросхеме А1, минуя штатный стабилизатор блока питания, то есть непосредственно с выхода его выпрямителя.

Сопротивление резистора R6 выбирают в зависимости от величины выходного напряжения выпрямителя блока питания, - чем больше это напряжение, тем больше должно быть и сопротивление этого резистора.

Конденсатор С2 должен быть на напряжение не ниже выходного напряжения выпрямителя блока питания. Кнопка S1 - без фиксации нажатого (замкнутого) состояния.

Если вместо неё или параллельно ей подключить выключатель, то можно будет переключать систему в чисто индикаторный режим, когда блокировка блока питания не происходит, но имеет место звуковая сигнализация коротко замкнутого состояния выхода блока питания.

После включения блока питания может возникать ситуация самоблокировки, вызванная тем, что напряжение питание схемы появляется раньше, чем напряжение не выходе блока питания. Выйти из этого положения можно просто нажав S1. Но, возможно, это придется делать каждый раз после включения блока питания.

Если это неприемлемо, можно параллельно кнопке S1 подключить конденсатор на 10 или более мкф, и тогда в момент включения питания схема будет устанавливаться в исходное, включенное состояние автоматически. А время на зарядку этого конденсатора через R4 компенсирует переходные процессы в блоке питания при его включении.

Детали и налаживание

Микросхему можно заменить любым аналогом CD4001 или К561ЛЕ5. Транзисторы VТ1 и VТ2 можно заменить практически любыми P-N-P маломощными. Интересно то, что если на месте VТ1 поставить германиевый транзистор, то нижний предел регулировки напряжения срабатывания опустится до 0,15-0,2V. Зуммер здесь используется на номинальное напряжение ЗV, но питается напряжением 5V.

Так получилось, потому что другого не было в наличии. Однако, он работоспособен в пределах до 6V и более (проверено практически). Но все же, с точки зрения надежности, желательно использовать зуммер на номинал 5V.

Его можно заменить практически любым, со встроенным генератором, способным работать при питании от 5V.

Если же зуммера нет, но есть электромагнитный звукоизлучатель или динамик, можно использовать и его. Нужно будет сопротивление R5 понизить до 20-30 кОм, а емкость конденсатора С1 до 0,01 мкФ. При этом, мультивибратор на элементах D1.3-D1.4 перейдет на работу на звуковой частоте.

И звучание будет, но оно будет не прерывающимся. Конденсатор С2 должен быть на напряжение не ниже выходного напряжения выпрямителя блока питания.

Конденсатор С2 на напряжение не ниже 5V (6V в данном случае). Налаживание состоит в регулировке резистором R1 напряжения срабатывания данной схемы. Подбором номиналов R5 и С1 можно изменить частоту прерывания звукового сигнала, если в этом есть необходимость.

Лыжин Р. РК-10-2019.


0 180 Защита и бесперебойное питание
защита питания питание источник питания блок питания
Оставить комментарий:

cashback