Схема защиты от кз

  • Самодельный сварочный аппарат
  • Самодельный сварочный аппаратСварочный аппарат из телевизионных трансформаторов своими руками

    Давно уже не используются старые ламповые телевизоры. Мощные силовые трансформаторы, используемые в них могут пригодиться для изготовления блоков питания, зарядного, пускового устройств или соединив несколько трансформаторов можно даже собрать небольшой сварочный аппарат!

  • Простой светодиодный фонарик
  • Простой светодиодный фонарикСветодиодный фонарик своими руками и зарядное устройство к нему.

    Уже давно известно, что фонарики на светодиодах очень экономичны, малогабаритны и имеют более продолжительный срок службы. Светодиодный фонарик можно легко сделать своими руками или переделать имеющийся ламповый. Для этого нужны яркие светодиоды повышенной мощности.

    Светодиоды потребляют меньший ток, долговечней и надежней по сравнению с лампочкой. К тому же они не боятся ударов и тряски.

  • Зарядное устройство 12В на LM317
  • Два зарядных на LM317

Вариант 3

Это особо простая схема, которую даже схемой трудно назвать, поскольку в ней использовано всего 2 компонента. Это мощный диод и предохранитель. Этот вариант вполне жизнеспособен и даже применяется в промышленных масштабах.

Питание с зарядного устройства через предохранитель поступает на аккумулятор. Предохранитель подбирается исходя из максимального тока зарядки. Например, если ток 10 А, то предохранитель нужен на 12-15 А.

Диод подключен параллельно и закрыт при нормальной работе. Но если перепутать полярность, диод откроется и случится короткое замыкание.

А предохранитель – это слабое звено в этой схеме, который сгорит в тот же миг. Его после этого придется менять.

Диод следует подбирать по даташиту исходя из того, что его максимальный кратковременный ток был в несколько раз больше тока сгорания предохранителя.

Такая схема не обеспечивает стопроцентную защиту, поскольку бывали случаи, когда зарядное устройство сгорало быстрее предохранителя.

С точки зрения КПД, первая схема лучше других. Но с точки зрения универсальности и скорости реагирования, лучший вариант – это схема 2. Ну а третий вариант часто применяется в промышленных масштабах. Такой вариант защиты можно увидеть, к примеру, на любой автомагнитоле.

Все схемы, кроме последней, имеют функцию самовосстановления, то есть работа восстановится, как только будет убрано короткое замыкание или изменится полярность подключения аккумулятора.

Автор:  Эдуард Орлов –  

Прикрепленные файлы: СКАЧАТЬ.

Рекомендуем:

проверка устройстваКак сделать простой Повер Банк своими руками: схема самодельного power bank

размерыПростой Powerbank своими руками

Как сделать беспроводную зарядку для всех гаджетовКак сделать беспроводную зарядку для всех гаджетов

Автозарядка своими рукамиСхема импульсного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора своими руками

Зарядник получился неплохойЗарядник из адаптера от ноутбука

Аккумулятор из литий ионных батареек своими рукамиАккумулятор из литий ионных батареек своими руками: как правильно заряжать

тестируем получившееся устройствоКак зарядить телефон от другого

изготовление воротниковых зажимовСамонаводящиеся солнечные панели с управлением от мобильника – Этап 5: изготовление воротниковых зажимов

(Слишком) простое решение

Работают эти схемы довольно просто, рассмотрим первую, что слева на картинке ниже, которая с N-канальным мощным полевым транзистором.

Две схемы защиты зарядки и аккумулятора от переполюсовки

  • В случае, если аккумуляторная батарея не подключена, или подключена в неверной полярности — маломощный управляющий полевик Т2 остаётся закрыт (ноль через R2 или плюс от батареи на затворе относительно истока), а следовательно — и мощный не открывается (ноль на затворе Т1 благодаря R1). Тока нет.
  • При правильном подключении аккумулятора маленький полевик открывается (от аккумулятора минус на затворе p-канального МДП) и открывает большой (через открытый канал T2 на затвор Т1 поступает «+»). Цепь замкнута низким сопротивлением канала мощного полевого транзистора — аккумулятор подключен к зарядному устройству.

Собирать не советую

К сожалению, у обеих схем, как они изображены на картинке выше, есть серьёзные проблемы.

  1. Не предусмотрена защита затворов от перенапряжения. Да, аккумулятор всего лишь на 12 Вольт — всё вроде бы хорошо, да и зарядное устройство скорее всего много большего напряжения не выдаст. Но если при отключенном аккумуляторе коснуться минусовой клеммы в схеме 1 или плюсовой в схеме 2 (весьма вероятное событие, не правда ли?) — с высокой вероятностью затвор маломощного транзистора будет пробит: ёмкость затвора мала, сопротивление в 10кОм и выходная ёмкость мощного полевика не защитят от броска напряжения в сотни вольт, который может быть спровоцирован, скажем, заряженной до нескольких киловольт (от трения о брюки хозяина) ёмкостью тельца кошки, а уж тем более — человека (погладившего своего любимца, или просто вставшего с дивана) 😉
  2. Нету «антизвонных» резисторов в цепях затворов. Такое ещё дозволительно, если маломощный полевой транзистор управляется от какой-нибудь быстродействующей логики. Во всех остальных случаях рекомендуется включать резистор (в данном случае, где-нибудь в несколько сотен Ом) в цепь затвора во избежание возникновения паразитной генерации. Генерация может возникнуть при переходных процессах, когда транзистор работает в линейном режиме. В этом случае возможны всяческие «чудеса» в работе схемы, которые порою не отследить даже на хорошем осциллографе, т.к. и частота весьма высока, и при подключении щупа генерация может срываться…
  3. Во второй схеме, что на мощном p-канальном МДП транзисторе, казалось бы, присутствует очень удобная возможность измерять напряжение на батарее без влияния падения напряжения на канале полевого транзистора. Увы, эта возможность может выйти боком: при неподключенной батарее обратная связь разорвана и преобразователь зарядного устройства может пойти в разнос.

Предлагаю

  1. Использовать маломощный биполярный транзистор в качестве управляющего, если, конечно, речь не идёт о зарядке каких-нибудь сверх-миниатюрных аккумуляторов, где каждые 100мкА на счету.
  2. Защитить мощный полевик от возбуда и пробоя затвора, пусть даже пробой и не шибко вероятен для мощников в этих схемах.

Защита зарядного устройства аккумуляторов

  • R1, R2, R4 = 10 кОм
  • R3 = 470 Ом
  • VD1 — стабилитрон на 15 Вольт
  • VT1 — IRFP150N или любой другой подходящий мощный МДП транзистор
  • VT2 и VD2 — маленькие 😉

Схему вполне можно переделать на p-канальном полевом транзисторе и npn биполяре по аналогии. Но если, конечно, нету необходимости измерять с точностью до единиц милливольт напряжение на батарее уже имеющимся зарядным, которое меряет это напряжение относительно своего минусового вывода, т.е. можно пренебречь падением на открытом канале n-канального МДП транзистора (сопротивление лишь несколько миллиОм!), тогда я настоятельно рекомендовал бы запользовать n-канальный мощный полевой транзистор. Т.к. будет он либо раза в 3 лучше, либо раза в 3 дешевле при похожих параметрах, нежели его p-канальный собрат.

Так же допустимо использование МДП транзисторов в качестве управляющих, как в оригинале, но при соблюдении необходимых мер защиты. Правда, я лично не совсем понимаю, зачем это может быть нужно, потому и не нарисовал.

Внимание

: данная схема не защищает зарядное устройство от подачи напряжения на выходы при правильно подключенном аккумуляторе и отсутствии напряжения питания зарядного устройства. Для организации такой защиты, из-за наличия структурного диода, шунтирующего канал полевого транзистора, потребуется применить ещё один мощный ключ.

>>> Карта сайта

Влияние температуры p-n-перехода

Как известно, оптические характеристики светодиода существенно меняются в зависимости от температуры. Количество излучаемого света уменьшается с ростом температуры p-n-перехода, а при некоторых технологиях от температуры зависит и длина волны излучения. При отсутствии надлежащего регулирования управляющего тока и температуры p-n-перехода эффективность светодиода может быстро упасть, что приведет к снижению яркости и сокращению срока службы.

Еще одна характеристика светодиода, связанная с температурой p-n-перехода, — это прямое падение напряжения (Vf). Если для задания управляющего тока используется простой резистор цепи смещения, Vf падает с ростом температуры, и управляющий ток растет. Это может приводить к тепловому «убеганию», особенно в мощных светодиодах, и к отказу компонента. Распространена практика регулирования температуры p-n-перехода путем монтирования светодиода на плакированных печатных платах, обеспечивающих быстрый отвод тепла.

Переходные процессы и броски тока от сети электропитания также могут сокращать срок службы светодиода, а многие схемы управления светодиодами подвержены выходу из строя под действием постоянных напряжений ненадлежащего уровня и полярности. Возможно также повреждение выходов схем управления светодиодами из-за короткого замыкания. В большинстве схем управления светодиодами имеется встроенная защита, в том числе тепловая, и функции обнаружения обрыва и короткого замыкания. Однако для защиты интегральных схем и других чувствительных электронных компонентов от перегрузки по току могут потребоваться дополнительные устройства.

Рис. 1. Координированная схема: а) на базе устройств с ПТКС PolySwitch и металлоксидных варисторов для защиты импульсных источников питания; б) на базе устройств PolyZen, PolySwitch и антистатических устройств для защиты входов и выходов схемы управления светодиодами

Защита от повреждения вследствие перегрузки по току

При нормальных значениях рабочего тока сопротивление устройства с ПТКС малo. В случае перегрузки по току самовосстанавливающийся предохранитель типа PolySwitch переходит в состояние с высоким сопротивлением, что помогает защитить элементы схемы за счет ограничения тока, протекающего в условиях неисправности, до низкого уровня, соответствующего установившемуся состоянию. После выключения и повторного включения питания цепи устройство с ПТКС «сбрасывается» и восстанавливает протекание тока, возвращая цепь к нормальной работе. Хотя полимерные элементы с ПТКС не могут предотвратить неисправность, они быстро реагируют на ее возникновение, ограничивая ток до безопасного уровня, чтобы предотвратить побочный ущерб для расположенных далее по цепи компонентов. Вдобавок малые размеры этих устройств облегчают их применение в малогабаритных конструкциях.

Координированная схема для защиты импульсных источников питания, а также входов и выходов схемы управления светодиодами показана на рис. 1. Как можно видеть в левой части рисунка, последовательно с входом для источника питания можно включить устройство с ПТКС (например, PolySwitch) для защиты от повреждения вследствие короткого замыкания, перегрузки цепей или ненадлежащей эксплуатации. Металлоксидный варистор, включенный параллельно входу, защищает от перегрузки по напряжению в светодиодном модуле.

Устройство с ПТКС может также размещаться за металлоксидным варистором. Многие производители оборудования предпочитают схемы защиты, которые сочетают в себе сбрасываемые устройства с ПТКС и расположенные перед ними отказоустойчивые защитные элементы. Например, на рис. 1 элемент R1 — это балластное сопротивление, используемое в сочетании со схемой защиты.

Некоторые схемы управления светодиодами подвержены выходу из строя под действием постоянных напряжений ненадлежащего уровня и полярности. Выходы могут быть повреждены непреднамеренным коротким замыканием. Порты питания могут выводиться из строя переходными перенапряжениями, в том числе импульсными электростатическими разрядами.

В правой части рис. 1 изображена координированная схема для защиты схемы управления светодиодами и светодиодной матрицы. Устройство PolyZen, расположенное на входе схемы управления, сочетает в себе простоту традиционного ограничительного диода с отсутствием необходимости в значительном отводе тепла. Этот разработанный компанией Tyco Electronics уникальный компактный полупроводниковый стабилитрон с полимерной защитой обеспечивает подавление переходных перенапряжений и защиту от обратного смещения и перегрузки по току.

Рис. 2. Координированная схема защиты для источников питания 2 класса

Как можно видеть на рис. 1, устройство с ПТКС типа PolySwitch, установленное на выходе схемы управления светодиодом, помогает защитить ее от повреждения непреднамеренным коротким замыканием или другими аномалиями нагрузки. Чтобы извлечь максимум возможностей из применения PolySwitch, его термически соединяют с плакированной печатной платой или радиатором светодиодов. Во избежание повреждения светодиодов электростатическими разрядами можно включать параллельно с ними антистатические устройства — например, конденсаторы малой емкости (обычно 0,25 пФ), а также другие малогабаритные устройства защиты от статического электричества.

Другие статьи по данной теме:

  • «КОМПЭЛ» — официальный дистрибьютор Eaglerise
  • Cеминар «Источники питания для светодиодной техники. Экономические и технические вопросы»
  • Источники питания LED-светильников для наружного и архитектурно-декоративного освещения
  • Светодиодный драйвер с низкими пульсациями на микросхемах Power Integrations
  • Эффективное решение для мощных светодиодных светильников уличного освещения
  • Построение обратноходового светодиодного драйвера на контроллере IRS2983S от International Rectifier
  • Новый номер журнала «Полупроводниковая светотехника»
  • На 2-й Научно-практической конференции «Силовая Электроника — ключевая технология Российской промышленности XXI века» состоится обсуждение источников питания для светодиодов

Назад Защита светодиодов от перегрева, или Терморезисторы с положительным ТКС как ограничители тока через светодиоды

Вперёд Драйвер с широким входным диапазоном для промышленной автоматики на микросхеме от Supertex

Сообщить об ошибке

Если Вы заметили какие-либо неточности в статье (отсутствующие рисунки, таблицы, недостоверную информацию и т.п.), просьба сообщить нам об этом. Пожалуйста укажите ссылку на страницу и описание проблемы.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: