Бүгін менің мақалам тек теориялық сипатта болады, дәлірек айтсақ, ол алдыңғы мақалалардағыдай аппараттық құралдарды қамтымайды, бірақ көңіліңізді қалдырмаңыз - оның пайдалылығы азайған жоқ. Электрондық компоненттерді қорғау мәселесі құрылғылардың сенімділігіне, олардың ресурсына, демек, маңызды бәсекелестік артықшылығыңызға тікелей әсер етеді - Өнімге ұзақ мерзімді кепілдік беру мүмкіндігі. Қорғауды жүзеге асыру тек менің сүйікті электр электроникасына ғана емес, сонымен қатар кез келген құрылғыға да қатысты, сондықтан сіз IoT қолөнер бұйымдарын жасап жатсаңыз және сізде қарапайым 100 мА болса да, сіз әлі де өзіңіздің компьютеріңіздің ақаусыз жұмысын қалай қамтамасыз ету керектігін түсінуіңіз керек. құрылғы.

Ағымдағы қорғаныс немесе қарсы қорғаныс қысқа тұйықталу(KZ) - ең көп тараған қорғаныс түрі, себебі ескермеушілік бұл мәселетура мағынасында жойқын зардаптарды тудырады. Мысалы, мен қысқа тұйықталудан қайғылы болған кернеу реттегішін қарауды ұсынамын:

Мұнда диагноз қарапайым - тұрақтандырғышта қате орын алды және тізбекте ультра жоғары токтар ағып кете бастады, жақсы жағдайда қорғаныс құрылғыны өшіруі керек еді, бірақ бірдеңе дұрыс болмады. Мақаланы оқығаннан кейін, мәселенің не болуы мүмкін екенін өзіңіз болжай алатын сияқтымын.

Жүктеменің өзіне келетін болсақ ... Егер сізде сіріңке қорапшасының өлшемі бар электронды құрылғы болса, мұндай токтар жоқ, онда сіз тұрақтандырғыш сияқты қайғылы бола алмайсыз деп ойламаңыз. Әрине, сіз 10-1000 долларға микросхемалардың бумаларын күйдіргіңіз келмейді ме? Егер солай болса, мен сізді қысқа тұйықталулармен жұмыс істеу принциптерімен және әдістерімен танысуға шақырамын!

Мақаланың мақсаты

Сонымен қатар, барлық шешімдер аппараттық негізде, яғни микроконтроллерлер мен басқа да бұрмалануларсыз болатынын айтқым келеді. Соңғы жылдары қажет және қажет емес жерде бағдарламалау сәнге айналды. Мен жиі arduino немесе микроконтроллер арқылы ADC кернеуін банальды өлшеу арқылы жүзеге асырылатын токтың «қорғауын» байқаймын, содан кейін құрылғылар әлі де істен шығады. Мен сізге дәл осылай жасамауға кеңес беремін! Мен бұл мәселе туралы толығырақ айтып беремін.

Қысқа тұйықталу токтары туралы аздап

Жай? Шын мәнінде бұл схемаболып табылады эквивалентті тізбеккез келген дерлік электрондық құрылғы, яғни оны жүктемеге беретін энергия көзі бар және ол қызады және басқа нәрсені жасайды немесе істемейді.

Біз көздің қуаты кернеудің тұрақты болуына, яғни кез келген жүктеме кезінде «салмауға» мүмкіндік беретінімен келісеміз. Қалыпты жұмыс кезінде тізбекте әрекет ететін ток мынаған тең болады:

Енді елестетіп көріңізші, Вася ағай шамға апаратын сымдарға кілт тастап, біздің жүктеме 100 есе азайды, яғни R орнына 0,01 * R болды және қарапайым есептеулердің көмегімен біз 100 есе көп ток аламыз. Егер шам 5А тұтынса, енді жүктемеден ток шамамен 500А алынады, бұл Вася ағайдың кілтін ерітуге жеткілікті. Енді шағын қорытынды...

Қысқа тұйықталу- тізбектегі токтың айтарлықтай өсуіне әкелетін жүктеме кедергісінің айтарлықтай төмендеуі.

Енді тағы бір жиі кездесетін жағдайды қарастырайық - ток арқылы. Мен оны синхронды бак топологиясы бар тұрақты ток / тұрақты түрлендіргіш мысалында көрсетемін, барлық MPPT контроллерлері, көптеген жарықдиодты драйверлер және тақталардағы қуатты тұрақты / тұрақты түрлендіргіштер дәл соған салынған. Түрлендіргіш схемасын қарастырамыз:

Диаграмма артық токтың екі нұсқасын көрсетеді: жасыл жол«классикалық» қысқа тұйықталу үшін, жүктеме кедергісі төмендеген кезде (мысалы, дәнекерлеуден кейінгі жолдар арасындағы «түйме») және сарғыш жол. Ток қашан қызғылт сары жолмен ағып кетуі мүмкін? Менің ойымша, көптеген адамдар ашық арна қарсылығын біледі өрістік эффект транзисторыөте аз, қазіргі төмен вольтты транзисторлар үшін ол 1-10 мОм құрайды. Енді PWM кілттерге бір уақытта келді деп елестетіп көріңіз жоғары деңгей, яғни екі кілт те ашық, «VCCIN - GND» көзі үшін бұл шамамен 2-20 мОм кедергісі бар жүктемені қосуға тең! Үлкен және құдіретті Ом заңын қолданып, 5В қоректендіргенде де 250А-дан жоғары ток мәнін алайық! Уайымдамаңыз, бірақ мұндай ток болмайды - компоненттер мен өткізгіштер қосулы баспа схемасыөртеніп, тізбекті үзіңіз.

Бұл қатеэнергетикалық жүйеде және әсіресе энергетикалық электроникада өте жиі кездеседі. Ол әртүрлі себептерге байланысты болуы мүмкін, мысалы, басқару қатесі немесе ұзақ өтпелі кезеңдерге байланысты. Соңғы жағдайда тіпті конвертеріңіздегі «өлі уақыт» (өлі уақыт) да сақталмайды.

Менің ойымша, мәселе түсінікті және көпшілігіңізге таныс, енді немен күресу керек екені түсінікті және ҚАЛАЙ болатынын анықтау ғана қалады. Бұл келесі әңгіме болады.

Ток қорғанысының жұмыс істеу принципі

Токты өлшеңіз -> Рұқсат етілген токтың асып кеткенін біліңіз -> Жүктемені ажыратыңыз

Енді мен ғимараттарды қорғаудың барлық тізбегін тәртіппен өтуді және туындаған барлық техникалық мәселелерді шешуді ұсынамын. жақсы қорғаныс- бұл алдын ала болжанған қорғаныс және ол жұмыс істейді. Сондықтан біз модельдеусіз жасай алмаймыз, мен танымал және тегін қолданамын MultiSIM көк, оны Маузер белсенді түрде алға жылжытады. Сіз оны сол жерден жүктей аласыз - сілтеме. Сондай-ақ, мен осы мақаланың аясында мен схеманың күрделілігін зерттемеймін және осы кезеңде басыңызды қажетсіз заттармен толтырмаймын, тек нақты жабдықта бәрі біршама күрделірек болатынын біліңіз.

Ағымды өлшеу

1) ағымдағы шунт. Негіздердің негізі, бәрі бірдей ұлы және күшті Ом заңында «жұмыс істейді». Ең оңай, ең арзан, ең жылдам және әдетте ең жақсы әдіс, бірақ бірқатар кемшіліктері бар:

A) Гальваникалық оқшаулаудың болмауы. Сіз оны бөлек жүзеге асыруға тура келеді, мысалы, жоғары жылдамдықты оптокоуптерді пайдалану. Бұл іске асыру қиын емес, бірақ қосымша тақта кеңістігін, ажыратылған тұрақты ток / тұрақты токты және ақшаны қажет ететін және жалпы өлшемдерді қосатын басқа компоненттерді қажет етеді. Гальваникалық оқшаулау әрқашан қажет емес, әрине.

B) Жоғары ағындарда жаһандық жылынуды жылдамдатады. Бұрын жазғанымдай, мұның бәрі Ом заңы бойынша «жұмыс істейді», яғни ол атмосфераны қыздырып, қыздырады. Бұл тиімділіктің төмендеуіне және шунтты салқындату қажеттілігіне әкеледі. Бұл кемшілікті азайтудың жолы бар - шунттың кедергісін азайту. Өкінішке орай, оны шексіз қысқарту мүмкін емес және жалпы Мен оны 1 мОм-нан аз азайтуды ұсынбаймын, егер сізде әлі аз тәжірибе болса, себебі кедергілермен күресу қажет және ПХД жобалау кезеңіне қойылатын талаптар артып келеді.

Менің құрылғыларымда мен PA2512FKF7W0R002E шунттарын пайдаланғым келеді:

Токты өлшеу шунтта кернеудің төмендеуін өлшеу арқылы жүзеге асырылады, мысалы, 30А ток өткен кезде шунт төмендейді:

Яғни, шунтта 60 мВ төмендеген кезде, бұл біз шегіне жеттік дегенді білдіреді, ал егер төмендеу одан әрі арта түссе, онда біздің құрылғыны немесе жүктемені өшіру қажет болады. Енді шунтта қанша жылу бөлінетінін есептейік:

Көп емес, иә? Бұл сәтті ескеру керек, өйткені. менің шунтымның максималды қуаты 2 Вт және оны асыруға болмайды, сонымен қатар шунттарды балқытылатын дәнекермен дәнекерлеудің қажеті жоқ - оны дәнекерлеуге болады, мен мұны көрдім.

• Токтар өте жоғары емес және жоғары кернеулер болған кезде шунттарды пайдаланыңыз.
• Шунтта пайда болатын жылу мөлшерін бақылаңыз
• Максималды өнімділікті қажет ететін жерлерде шунттарды пайдаланыңыз
• Шунтты тек арнайы материалдардан пайдаланыңыз: константан, манганин және сол сияқты

A) арзан, мысалы, ACS712 және т.б. Плюстардың ішінде мен пайдаланудың қарапайымдылығын және гальваникалық оқшаулаудың болуын атап өте аламын, плюс осы жерде аяқталады. Негізгі кемшілігі - РЖ кедергісінің әсерінен өте тұрақсыз мінез-құлық. Кез келген тұрақты ток немесе күшті реактивті жүктеме кедергі болып табылады, яғни 90% жағдайда бұл сенсорлар пайдасыз, өйткені олар «жынды болып кетеді» және Марстағы ауа-райын көрсетеді. Бірақ олар мұны неге жасайды?

Олар гальваникалық оқшауланған және жоғары токтарды өлшей алады ма? Иә. Сіз араласуды ұнатпайсыз ба? Сондай-ақ иә. Оларды қайда қою керек? Бұл дұрыс, төмен жауапкершілікті бақылау жүйесіне және батареялардан ток тұтынуды өлшеуге арналған. Менде оларды күн электр станциялары мен жел электр станцияларына арналған инверторларда аккумулятордан ағымдағы тұтынуды сапалы бағалау үшін бар, бұл батареялардың қызмет ету мерзімін ұзартуға мүмкіндік береді. Бұл сенсорлар келесідей көрінеді:

B) Қымбат. Оларда арзанның барлық артықшылықтары бар, бірақ олардың кемшіліктері жоқ. Мұндай LEM LTS 15-NP сенсорының мысалы:

Біз немен аяқталамыз:
1) Жоғары өнімділік;
2) Гальваникалық оқшаулау;
3) Пайдаланудың қарапайымдылығы;
4) Кернеуге байланыссыз үлкен өлшенетін токтар;
5) Жоғары дәлдікөлшемдер;
6) Тіпті «жаман» ЭМР жұмысқа араласпайды және араласпайды; дәлдігіне әсер етеді.

Бірақ оның кемшілігі неде? Жоғарыдағы сілтемені ашқандар оны анық көрді - бұл баға. $18 Карл! Тіпті 1000+ дана сериясы үшін баға 10 доллардан төмен түспейді, ал нақты сатып алу 12-13 долларды құрайды. Сіз мұны қан қысымына бірнеше долларға сала алмайсыз, бірақ қалағаныңызша ... Қорытындылау:

A) Бұл токты өлшеуге арналған принцип бойынша ең жақсы шешім, бірақ қымбат;
b) Бұл сенсорларды қатал ортада пайдаланыңыз;
в) Бұл сенсорларды сыни түйіндерде қолданыңыз;
г) Егер сіздің құрылғыңыз көп ақшаға тұрса, оларды пайдаланыңыз, мысалы, 5-10 кВт-тық UPS, онда ол міндетті түрде өзін ақтайды, өйткені құрылғының бағасы бірнеше мың долларды құрайды.

3) Ток трансформаторы. Көптеген құрылғылардағы стандартты шешім. Минус екі - жұмыс істемеңіз тұрақты токжәне сызықтық емес сипаттамаларға ие. Плюс - арзан, сенімді және сіз тек үлкен токтарды өлшей аласыз. Кәсіпорындарда РУ-0,4, 6, 10, 35 кВ-та автоматтандыру және қорғау жүйелері тоқ трансформаторларында салынған және онда мыңдаған ампер қалыпты құбылыс.

Шынымды айтсам, мен оларды қолданбауға тырысамын, өйткені мен оларды ұнатпаймын, бірақ әртүрлі басқару шкафтарында және басқа жүйелерде айнымалы токбәрібір, мен оны қойдым, өйткені олар бірнеше доллар тұрады және гальваникалық оқшаулауды қамтамасыз етеді, LEM сияқты 15-20 доллар емес және 50 Гц желіде өз міндеттерін тамаша орындайды. Олар әдетте келесідей көрінеді, бірақ оларды кез келген EFD өзектерінде де табуға болады:

Мүмкін, токты өлшеу әдістерімен аяқтауға болады. Мен негізгілері туралы айттым, бірақ, әрине, барлығы туралы емес. Өзіңіздің көкжиектеріңіз бен білімдеріңізді кеңейту үшін мен сізге кем дегенде Google-ге қосымша қарауға кеңес беремін әртүрлі сенсорларсол digikey бойынша.

Өлшенетін кернеудің төмендеуін күшейту

A) Амплитудасы 60 мВ сигналды өлшеу және салыстыру ыңғайсыз. ADC әдетте 3,3 В өлшеу диапазонына ие, яғни 12 бит тереңдігімен кванттау қадамын аламыз:

Бұл 0-30А сәйкес келетін 0-60 мВ диапазонында біз алмаймыз дегенді білдіреді. көп санықадамдар:

Өлшемнің бит тереңдігі тек келесідей болады:

Түсіну керек, бұл идеалдандырылған фигура және шын мәнінде олар бірнеше есе нашар болады, өйткені. ADC-де қате бар, әсіресе нөлге жақын. Әрине, біз қорғаныс үшін ADC қолданбаймыз, бірақ басқару жүйесін құру үшін сол шунтта токты өлшеуге тура келеді. Мұнда тапсырма нақты түсіндіру болды, бірақ бұл жер әлеуеті аймағында (әдетте 0В) өте тұрақсыз, тіпті рельстен рельске дейін жұмыс істейтін компараторларға да қатысты.

B) Егер амплитудасы 60 мВ болатын сигналды борт бойымен сүйреп апарғымыз келсе, онда 5-10 см өткеннен кейін кедергіге байланысты одан ештеңе қалмайды, ал қысқа тұйықталу кезінде бізге міндетті түрде қажет болмайды. оған сүйенеді, өйткені EMP одан әрі артады. Әрине, қорғаныс схемасын шунттың аяғына тікелей іліп қоюға болады, бірақ біз бірінші мәселеден құтылмаймыз.

Бұл мәселелерді шешу үшін бізге операциялық күшейткіш (op-amp) қажет. Мен оның қалай жұмыс істейтіні туралы айтпай-ақ қояйын - тақырып өте жақсы Google-ден алынған, бірақ біз маңызды параметрлер мен оп-амп таңдау туралы сөйлесеміз. Алдымен схеманы анықтайық. Мен мұнда ерекше жеңілдіктер болмайтынын айттым, сондықтан біз оп-ампты негативпен жабамыз кері байланыс(OOS) және белгілі күшейткіші бар күшейткішті алыңыз. Бұл әрекетМен MultiSIM-де имитациялаймын (суретті басуға болады):

Үйде модельдеу үшін файлды жүктеп алуға болады - .

V2 кернеу көзі біздің шунттың рөлін атқарады, дәлірек айтқанда, ол ондағы кернеудің төмендеуін имитациялайды. Түсінікті болу үшін мен 100 мВ құлдырау мәнін таңдадым, енді біз сигналды неғұрлым ыңғайлы кернеуге беру үшін күшейтуіміз керек, әдетте 1/2 және 2/3 В реф. Бұл ағымдағы диапазондағы кванттау қадамдарының үлкен санын алуға мүмкіндік береді + барлығы қаншалықты нашар екенін бағалау және ағымдағы көтерілу уақытын есептеу үшін өлшеулер үшін маржаны қалдырыңыз, бұл күрделі реактивті жүктемені басқару жүйелерінде маңызды. Бұл жағдайда пайда мынаған тең:

Осылайша, біз сигналды қажетті деңгейге дейін күшейте аламыз. Енді қандай параметрлерге назар аудару керектігін қарастырайық:

• Жердегі потенциалға (GND) жақын сигналдарды дұрыс өңдеу үшін оп-ампер рельстен рельске дейін болуы керек.
• Жоғары айналу жиілігі бар операциялық күшейткішті таңдаған жөн. Менің сүйікті OPA376 құрылғысында бұл параметр 2В/мкс-қа орнатылған, бұл бар болғаны 2мкс ішінде 3,3В VCC максималды операциялық күшейткіш шығысына жетуге мүмкіндік береді. Бұл жылдамдық кез келген түрлендіргішті немесе 200 кГц-ке дейінгі жиіліктегі жүктемені сақтау үшін жеткілікті. Оп-амперді таңдағанда бұл параметрлерді түсіну және қосу керек, әйтпесе $ 1 үшін күшейткіш жеткілікті болатын $ 10-ға оп-амп қоюға мүмкіндік бар.
• Оп-амп таңдаған өткізу қабілеттілігі жүктеменің максималды ауысу жиілігінен кемінде 10 есе көп болуы керек. Тағы да, «баға / өнімділік сипаттамалары» арақатынасында «алтын ортаны» іздеңіз, қалыпты жағдайда бәрі жақсы

Қауіпсіздік жүйесіне шынайылық қосу

MultiSIM үшін модельдеу файлын жүктеп алуға болады - .

Мұнда біз 2 мОм кедергісі бар R1 шунтымызды көріп отырмыз, мен 310 В қуат көзін (түзетілген желі) таңдадым және оның жүктемесі 10,2 Ом резистор болып табылады, ол Ом заңына сәйкес қайтадан ток береді:

Көріп отырғаныңыздай, шунтта бұрын есептелген 60 мВ төмендейді және біз оларды күшейту арқылы күшейтеміз:

Шығу кезінде біз аламыз күшейтілген сигналамплитудасы 3,1 В. Келісемін, оны қазірдің өзінде ADC-ге де, компараторға да қолдануға болады және ешқандай қорқынышсыз және тұрақтылықтың нашарлауынсыз 20-40 мм тақта арқылы сүйреп апаруға болады. Біз бұл сигналмен жұмысты жалғастырамыз.

Сигналдарды компаратормен салыстыру

Салыстырғыш- бұл кірісте 2 сигналды қабылдайтын схема және егер тікелей кірістегі (+) сигнал амплитудасы кері (-) сигналдан үлкен болса, онда шығыста журнал пайда болады. 1 (VCC). В әйтпесежурнал. 0 (GND).

• Жауап берудің кешігуі, шын мәнінде, өнімділіктің негізгі шектеушісі болып табылады. Жоғарыда келтірілген компаратор үшін бұл уақыт шамамен 880 нс құрайды, бұл жеткілікті жылдам және көптеген мәселелерде $ 2 бағасында біршама артық және сіз оңтайлы компараторды таңдай аласыз.
• Тағы да - мен сізге рельстен рельске компараторды пайдалануға кеңес беремін, әйтпесе шығыс 5В емес, аз болады. Тренажер сізге мұны тексеруге, рельстен рельс емес нәрсені таңдауға және тәжірибе жасауға көмектеседі. Компаратор сигналы әдетте драйвердің дабыл кірісіне (SD) беріледі және онда тұрақты TTL сигналы болғаны жақсы болар еді.
• Ашық дренажды және басқаларды емес, итеру-тарту шығысы бар компараторды таңдаңыз. Бұл ыңғайлы және біз шығару үшін өнімділік сипаттамаларын болжадық

Модельдеу үшін файлды MultiSIM - ішінде жүктеп алуға болады.

Бізге не қажет ... 30А-ден астам ток асып кеткен жағдайда, компаратордың шығысында журнал болуы үшін қажет. 0 (GND) болса, бұл сигнал драйвердің SD немесе EN кірісіне қолданылады және оны өшіреді. Қалыпты күйде шығыс журнал болуы керек. 1 (5V TTL) және қуат кілті драйверінің жұмысын қосыңыз (мысалы, «халық» IR2110 және одан да ертерек).

Біздің логикаға оралу:
1) Шунтта токты өлшеп, 56,4 мВ алдық;
2) Біз сигналымызды 50,78 коэффициентпен күшейттік және шығыста 2,88 В оп-амп алдық;
3) Салыстыратын компаратордың тікелей кірісіне анықтамалық сигналды қолданамыз. Біз оны R2-де бөлгіш арқылы орнатамыз және оны 3,1 В-қа орнатамыз - бұл шамамен 30А токқа сәйкес келеді. Бұл резистор қорғаныс шегін реттейді!
4) Енді оп-ампердің шығысындағы сигналды кері сигналға қолданамыз және екі сигналды салыстырамыз: 3,1В> 2,88В. Тікелей кірісте (+) кернеу кері кіріске (-) қарағанда жоғары, бұл ток асып кетпейді және шығыс лог болып табылады. 1 - драйверлер жұмыс істейді, бірақ біздің LED1 өшірулі.

Енді біз токты > 30А мәніне дейін арттырамыз (R8 бұрап, қарсылықты азайтамыз) және нәтижеге қараймыз (басылатын сурет):

«Логикамыздың» тармақтарын қарастырайық:
1) Шунтта токты өлшеп, 68,9 мВ алдық;
2) Біз сигналымызды 50,78 коэффициентпен күшейттік және шығыста 3,4 В оп-амп алдық;
4) Енді оп-ампердің шығысындағы сигналды кері сигналға қолданамыз және екі сигналды салыстырамыз: 3,1 В< 3.4В. На прямом входу (+) напряжение НИЖЕ, чем на инверсном входе (-), значит ток превышен и на выходе лог. 0 - драйвера НЕ работают, а наш светодиод LED1 горит.

Неліктен аппараттық құрал?

Аппараттық қорғаныс жүйені бірнеше микросекундтар ішінде жылдамдықпен жүзеге асыруға мүмкіндік береді, ал егер бюджет рұқсат етсе, онда 100-200 ns шегінде, бұл кез келген тапсырма үшін әдетте жеткілікті. Сондай-ақ, аппараттық қорғаныс қандай да бір себептермен басқару микроконтроллері немесе DSP «қатып қалса» да, «қатып қалмайды» және құрылғыны сақтайды. Қорғаныс драйверді өшіреді, басқару схемасы тыныш қайта іске қосылады, жабдықты тексереді және қате береді, мысалы, Modbus-та немесе бәрі жақсы болса, іске қосылады.

Мұнда қуат түрлендіргіштерін құруға арналған мамандандырылған контроллерлерде аппараттық құралда PWM сигналының генерациясын өшіруге мүмкіндік беретін арнайы кірістер бар екенін атап өткен жөн. Мысалы, әрбір адамның сүйікті STM32-де бұл үшін BKIN кірісі бар.

Біз сондай-ақ CPLD сияқты нәрсе туралы көбірек айтуымыз керек. Шын мәнінде, бұл жоғары жылдамдықты логиканың жиынтығы және сенімділік тұрғысынан оны аппараттық шешіммен салыстыруға болады. Тақтаға шағын CPLD қою және онда тұрақты ток немесе басқару шкафтарының қандай да бір түрі туралы айтатын болсақ, онда аппараттық қорғанысты, өлі уақытты және басқа да ләззаттарды енгізу ақылға қонымды болар еді. CPLD мұндай шешімді өте икемді және ыңғайлы етуге мүмкіндік береді.

Эпилог

Мақаланың аппараттық құралсыз форматы мен үшін жаңалық және сауалнамада өз пікіріңізді білдіруді сұраймын.

Көптеген үй блоктарыэлектрмен жабдықтаудың кері полярлығынан қорғаудың болмауы сияқты кемшілігі бар. Тіпті тәжірибелі адам қуат көзінің полярлығын байқаусызда шатастыруы мүмкін. Осыдан кейін зарядтағыш жарамсыз болып қалу ықтималдығы жоғары.

Бұл мақала қамтылады Кері полярлықты қорғаудың 3 нұсқасыбұл мінсіз жұмыс істейді және ешқандай реттеуді қажет етпейді.

1 нұсқа

Бұл қорғаныс ең қарапайым және ұқсас қорғаныстардан ерекшеленеді, өйткені ол ешқандай транзисторларды немесе микросұлбаларды пайдаланбайды. Реле, диодты ажырату - бұл оның барлық компоненттері.

Схема келесідей жұмыс істейді. Тізбектегі минус ортақ, сондықтан оң тізбек қарастырылады.

Кіріске батарея қосылмаған болса, реле ашық күйде болады. Батарея қосылған кезде, плюс VD2 диод арқылы реле орамына ағады, нәтижесінде реле контактісі жабылады, ал негізгі заряд тогы аккумуляторға түседі.

Сонымен бірге жасыл жарық диоды жанады, бұл қосылымның дұрыстығын көрсетеді.

Ал енді аккумуляторды алып тастасақ, тізбектің шығысында кернеу болады, өйткені ток зарядтағыш VD2 диоды арқылы реле орамына өтуін жалғастырады.

Егер қосылымның полярлығын өзгертсеңіз, онда VD2 диоды құлыпталады және реле орамы қуат алмайды. Реле жұмыс істемейді.

Бұл жағдайда әдейі дұрыс емес жалғанған қызыл жарық диоды жанады. Ол аккумулятор қосылымының полярлығының кері екенін көрсетеді.

Диод VD1 тізбекті реле өшірілген кезде пайда болатын өзіндік индукциядан қорғайды.

Егер мұндай қорғау жүзеге асырылса , 12 В үшін реле қабылдаған жөн. Реленің рұқсат етілген тогы тек қуатқа байланысты . Орташа алғанда, 15-20 А реле пайдаланған жөн.

Бұл схеманың әлі де көп жағынан аналогтары жоқ. Ол бір уақытта электр қуатын өзгертуден және қысқа тұйықталудан қорғайды.

Бұл схеманың жұмыс істеу принципі келесідей. Қалыпты жұмыс кезінде қуат көзінен жарық диодты және R9 резисторы арқылы плюс өрістік транзисторды ашады, ал минус «далалық жұмысшының» ашық қосылысы арқылы батареяға тізбектің шығысына өтеді.

Полярлықты өзгерту немесе қысқа тұйықталу жағдайында тізбектегі ток күрт артады, нәтижесінде «өріс» және шунтта кернеудің төмендеуі пайда болады. Бұл кернеудің төмендеуі іске қосу үшін жеткілікті төмен қуатты транзистор VT2. Ашу, соңғысы далалық транзисторды құлыптайды, қақпаны жермен жабады. Сонымен қатар, жарық диодты шам жанады, өйткені оған қуат VT2 транзисторының ашық түйісуімен қамтамасыз етіледі.

Жауап беру жылдамдығы жоғары болғандықтан, бұл схеманың қорғалуына кепілдік беріледі кез келген шығыс мәселесі үшін.

Схема жұмысында өте сенімді және қорғаныс күйінде шексіз қалуға қабілетті.

Бұл ерекше қарапайым тізбек, оны схема деп атауға болмайды, өйткені онда тек 2 компонент қолданылады. Бұл қуатты диод және сақтандырғыш. Бұл опция өте өміршең және тіпті өнеркәсіптік ауқымда қолданылады.

Зарядтағыштан сақтандырғыш арқылы қуат батареяға беріледі. Сақтандырғыш максималды зарядтау тогы негізінде таңдалады. Мысалы, егер ток 10 А болса, онда сақтандырғыш 12-15 А үшін қажет.

Диод параллель қосылған және қалыпты жұмыс кезінде жабық. Бірақ егер сіз полярлықты өзгертсеңіз, диод ашылады және қысқа тұйықталу пайда болады.

Ал сақтандырғыш - бұл тізбектегі әлсіз буын, ол бір сәтте жанып кетеді. Осыдан кейін оны өзгерту керек болады.

Диодты оның максималды қысқа мерзімді тогы сақтандырғыштың жану токынан бірнеше есе көп болатындығына негізделген деректер кестесіне сәйкес таңдау керек.

Мұндай схема жүз пайыздық қорғанысты қамтамасыз етпейді, өйткені зарядтағыш сақтандырғышқа қарағанда тезірек жанып кеткен жағдайлар болды.

Нәтиже

Тиімділік бойынша бірінші схема басқаларға қарағанда жақсы. Бірақ жан-жақтылық пен жауап беру тұрғысынан ең жақсы жол- бұл 2-схема. Үшінші нұсқа өнеркәсіптік ауқымда жиі қолданылады. Бұл қорғаныс опциясын, мысалы, кез келген автокөлік радиосынан көруге болады.

Соңғысынан басқа барлық тізбектерде өзін-өзі емдеу функциясы бар, яғни қысқа тұйықталу жойылғаннан немесе батарея қосылымының полярлығы өзгергеннен кейін жұмыс қалпына келтіріледі.

Тіркелген файлдар:

Қарапайым Power Bank-ті өз қолыңызбен қалай жасауға болады: үйде жасалған схема қуат банкі

Мүмкін емес пайдалы құрылғы, ол сынақтан өтіп жатқан құрылғылардың кез келгенін тексерген кезде үйіңізді қысқа тұйықталудан қорғайды. Электр құрылғысын қысқа тұйықталудың жоқтығын тексеру қажет болған кезде, мысалы, жөндеуден кейін. Ал желіңізге қауіп төндірмеу, өзіңізді сақтандыру және жағымсыз салдарға жол бермеу үшін бұл өте қарапайым құрылғы сізге көмектеседі.

Ол алады

• Розетка.
• Кілт қосқышы, үстіңгі.
• Қыздыру шамы 40 - 100 Вт, картриджі бар.
• Қос оқшаулаудағы екі ядролы сым 1 метр.
• Шанышқы жиналмалы.
• Өздігінен бұрап тұратын бұрандалар.

Қысқа тұйықталудан қорғайтын розетканы құрастыру

Төменде ұсынылған әуесқойлық радио тізбектеріқуат көздерін немесе зарядтағыштарды қорғау кез келген дерлік көзбен - желі, импульстік және қайта зарядталатын батареялармен бірге жұмыс істей алады. Бұл конструкциялардың схемасын іске асыру салыстырмалы түрде қарапайым және тіпті жаңадан бастаған радиоәуесқойлар да қайталай алады.

Қуат бөлігі қуатты өрістік транзисторда жасалған. Жұмыс кезінде ол қызып кетпейді, сондықтан радиаторды пайдалану мүмкін емес. Құрылғы бір уақытта кері айналудан, шамадан тыс жүктемеден және шығыс тізбегіндегі қысқа тұйықталудан тамаша қорғаныс болып табылады, жұмыс тогын шунтталатын резисторды таңдау арқылы таңдауға болады, біздің жағдайда ол 8 Ампер, 6 резистор қуатпен параллель қосылған. 5 ватт 0,1 Ом пайдаланылады. Шунтты 1-3 ватт резистордан да жасауға болады.

Дәлірек айтқанда, қорғанысты реттеу резисторының кедергісін реттеу арқылы дәл реттеуге болады. Шығу кезінде қысқа тұйықталу және шамадан тыс жүктеме болған жағдайда қорғаныс дереу жұмыс істейді, қуат көзін өшіреді. Жарық диодты шам қорғаныстың іске қосылғанын хабарлайды. Шығу 30-40 секундқа жабылған кезде де, дала жұмысшысы дерлік суық болып қалады. Оның түрі маңызды емес, 20-60 Вольт жұмыс кернеуі үшін 15-20 Ампер тогы бар кез келген дерлік қуат кілттері жұмыс істейді. IRFZ24, IRFZ40, IRFZ44, IRFZ46, IRFZ48 немесе одан да күшті сериялардың транзисторлары тамаша.

Схеманың бұл нұсқасы автокөлік жүргізушілеріне қорғасын-қышқылды аккумуляторлар үшін зарядтағышты қорғау рөлінде пайдалы болады, егер сіз кенеттен қосылымның полярлығын шатастырсаңыз, зарядтағышқа жаман ештеңе болмайды.

Қорғаныстың жылдам әрекет етуіне байланысты оны импульстік тізбектер үшін тамаша қолдануға болады, қысқа тұйықталу кезінде қорғаныс импульстік PSU қуат қосқыштары жанып кетуінен әлдеқайда жылдам жұмыс істейді. Дизайн да қолайлы импульстік инверторлар, токты қорғау рөлінде.

Егер сіздің қуат көздеріңіз бен зарядтағыштарыңыз жүктемені ауыстыру үшін өріс эффектісі транзисторын (MOSFET) пайдаланса, онда мұндай тізбекке қысқа тұйықталу немесе шамадан тыс жүктемеден қорғауды оңай қосуға болады. В бұл мысалөтініш береміз ішкі қарсылық RSD, бұл кезде MOSFET арқылы өтетін токқа пропорционалды кернеудің төмендеуі бар.

Ішкі резистордан кейінгі кернеуді 0,5 В кернеу деңгейінде компаратор немесе тіпті транзисторды ауыстырып қосу арқылы анықтауға болады, яғни, әдетте артық болатын ток сезгіш кедергіні (шунт) пайдаланудан бас тартуға болады. Вольтаж. Компараторды микроконтроллердің көмегімен бақылауға болады. Қысқа тұйықталу немесе шамадан тыс жүктеме жағдайында PWM басқаруды, дабылды, авариялық тоқтатуды бағдарламалық түрде іске қосуға болады). Сондай-ақ компаратордың шығысын өрістік транзистордың қақпасына қосуға болады, егер қысқа тұйықталу кезінде далалық құрылғыны дереу өшіру қажет болса.

Қуат жақсы сигнал

Біз қосқан кезде шығыс кернеуі бірден жетпейді қалаған мән, және шамамен 0,02 секундтан кейін және ДК компоненттеріне төмен кернеудің берілуін болдырмау үшін, кейде «PWR_OK» немесе жай ғана «PG» деп аталатын арнайы «қуат жақсы» сигналы пайда болады, ол кернеулер кезінде қолданылады. +12В, +5В және +3,3В шығыстары дұрыс мәндер ауқымына жетеді. Бұл сигналды беру үшін (№ 8, сұр сым) қосылған ATX қуат қосқышында арнайы желі бөлінген.

Бұл сигналдың тағы бір тұтынушысы - PSU ішіндегі төмен кернеуден қорғау тізбегі (UVP), ол кейінірек талқыланады - егер ол PSU қосылған сәттен бастап белсенді болса, онда ол жай ғана компьютерді қосуға мүмкіндік бермейді, бірден PSU өшіріледі, өйткені кернеулер номиналдыдан төмен болады. Сондықтан бұл схема тек Power Good сигналымен қосылады.

Бұл сигнал бақылау тізбегі немесе PWM контроллері арқылы қамтамасыз етіледі (импульстік ен модуляциясы, барлық заманауи коммутациялық қуат көздерінде қолданылады, сондықтан олар өз атауын алды, Ағылшынша аббревиатура- Заманауи салқындатқыштардан таныс PWM - олардың айналу жылдамдығын басқару үшін оларға берілетін ток ұқсас түрде модуляцияланады.)

Қуат ATX12V спецификациясына сәйкес жақсы сигнал беру диаграммасы.
VAC - кіріс айнымалы кернеу, PS_ON # - жүйелік блоктағы қуат түймесі басылған кезде берілетін «қуат қосулы» сигналы. «O / P» - «жұмыс нүктесі» деген аббревиатура, яғни. жұмыс құны. Ал PWR_OK - Power Good сигналы. T1 - 500 мс-тен аз, T2 - 0,1 мс және 20 мс, T3 - 100 мс және 500 мс аралығында, T4 - 10 мс-ден аз немесе оған тең, T5 - 16 мс-тен үлкен немесе оған тең, T6 - 1 мс-тен үлкен немесе оған тең.

Төмен және асқын кернеуден қорғау (UVP/OVP)

Екі жағдайда да қорғаныс + 12В, + 5В және 3,3В шығыс кернеулерін бақылайтын және олардың біреуі жоғары (OVP - кернеуден қорғау) немесе төмен (UVP - кернеуден қорғау) болса, PSU-ны өшіретін бірдей схема арқылы жүзеге асырылады. белгілі бір мәнге ие, оны «триггер нүктесі» деп те атайды. Бұл қазіргі уақытта іс жүзінде барлығында бар қорғаныстың негізгі түрлері, сонымен қатар ATX12V стандарты OVP талап етеді.

Біраз мәселе, OVP және UVP екеуі де әдетте жол нүктелері кернеу деңгейінен тым алыс болатындай конфигурацияланады және OVP жағдайында бұл ATX12V стандартына тікелей сәйкес келеді:

Анау. Сіз 15,6 В OVP кезінде +12 В немесе 7 В кезінде + 5 В болатын PSU жасай аласыз және ол әлі де ATX12V стандартымен үйлесімді болады.

Бұл болады ұзақ уақытқорғаныс іске қосусыз 12 В орнына 15 В беріңіз, бұл ДК компоненттерінің істен шығуына әкелуі мүмкін.

Екінші жағынан, ATX12V стандарты шығыс кернеулерінің номиналды мәннен 5% -дан аспауы керек екенін нақты анықтайды, бірақ сонымен бірге OVP PSU өндірушісі арқылы 30% ауытқуда жұмыс істейтін етіп конфигурациялай алады. +12В және +3,3В желілері және 40% -да + 5В желісі бойынша.

Өндірушілер триггер нүктелерінің мәндерін бір немесе басқа бақылау чипі немесе PWM контроллері арқылы таңдайды, өйткені бұл нүктелердің мәндері белгілі бір микросұлбаның сипаттамаларымен қатаң кодталған.

Мысал ретінде нарықта әлі де бар кейбіреулерінде қолданылатын танымал PS223 бақылау чипін алайық. Бұл IC-де OVP және UVP режимдері үшін келесі іске қосу нүктелері бар:

Басқа IC триггер нүктелерінің басқа жиынын қамтамасыз етеді.

Тағы бір рет OVP және UVP конфигурацияланған қалыпты кернеу мәндерінен қаншалықты алыс екенін еске саламыз. Олардың жұмыс істеуі үшін электрмен жабдықтау өте қиын жағдайда болуы керек. Іс жүзінде OVP / UVP-ден басқа қорғаныс түрлері жоқ арзан PSU OVP / UVP жұмыс істемей тұрып сәтсіздікке ұшырайды.

Асқын токтан қорғау (OCP)

Бұл технология жағдайында (ағылшын аббревиатурасы OCP - Over Current Protection) толығырақ қарастырылуы керек бір мәселе бар. Авторы халықаралық стандарт IEC 60950-1 компьютерлік жабдықта ешқандай өткізгіш 240 вольт-амперден аспауы керек, бұл тұрақты ток жағдайында 240 ватт береді. ATX12V спецификациясы барлық тізбектердегі асқын токтан қорғау талаптарын қамтиды. Ең көп жүктелген 12 В тізбегі жағдайында біз максималды рұқсат етілген токты 20 Ампер аламыз. Әрине, мұндай шектеу қуаты 300 Вт-тан асатын PSU өндіруге мүмкіндік бермейді және оны айналып өту үшін +12 В шығыс тізбегі әрқайсысында екі немесе одан да көп желіге бөліне бастады. өз схемасыартық ток қорғанысы. Тиісінше, +12В контактілері бар барлық қуат көзінің шығыстары желілер санына сәйкес бірнеше топқа бөлінеді, кейбір жағдайларда олар тіпті қолданылады. түсті кодтаужүктемені сызықтар бойымен барабар бөлу үшін.

Дегенмен, жарияланған екі +12В желісі бар көптеген арзан PSU-да іс жүзінде тек бір токтан қорғау тізбегі пайдаланылады және ішіндегі барлық +12В сымдар бір шығысқа қосылады. Мұндай схеманың адекватты жұмысын жүзеге асыру үшін ток жүктемесін қорғау 20А-да емес, мысалы, 40А-да жұмыс істейді, ал бір сымдағы максималды ток шектеуі нақты жүйеде + 12В жүктеме әрқашан бірнеше тұтынушыларға және одан әрі бөлінеді Көбірексымдар.

Сонымен қатар, кейде белгілі бір қоректендіру көзі әрбір + 12 В желі үшін жеке ток қорғанысын пайдаланатынын, оны бөлшектеу және ток күшін өлшеу үшін қолданылатын шунттардың саны мен қосылуын (кейбір жағдайларда шунттар саны) қарау арқылы анықтауға болады. сызықтар санынан асып кетуі мүмкін, өйткені бір жолдағы токты өлшеу үшін бірнеше шунтты қолдануға болады).

тағы біреуі қызықты нүктебұл, артық/төмен кернеуден қорғаудан айырмашылығы, рұқсат етілген ток деңгейін PSU өндірушісі сол немесе басқа номиналды резисторларды басқару микросхемасының шығыстарына дәнекерлеу арқылы реттейді. Ал арзан қуат көздерінде, ATX12V стандартының талаптарына қарамастан, бұл қорғанысты тек + 3,3 В және + 5 В желілеріне орнатуға болады немесе мүлде болмайды.

Қызып кетуден қорғау (OTP)

Оның аты айтып тұрғандай (OTP - Over Temperature Protection), оның корпусының ішіндегі температура белгілі бір мәнге жетсе, қызып кетуден қорғаныс қуат көзін өшіреді. Барлық қуат көздері онымен жабдықталмаған.

Қуат көздерінде термистордың радиаторға бекітілгенін көруге болады (бірақ кейбір қуат көздерінде ол тікелей схемаға дәнекерленген болуы мүмкін). Бұл термистор желдеткіш жылдамдығын басқару тізбегіне қосылған, ол термиялық қорғаныс үшін пайдаланылмайды. Термиялық қорғаныспен жабдықталған PSU-да әдетте екі термистор қолданылады - біреуі желдеткішті басқару үшін, екіншісі термиялық қорғаныстың өзі үшін.

Қысқа тұйықталудан қорғау (SCP)

Қысқа тұйықталудан қорғау (SCP) осы технологиялардың ішіндегі ең көнесі болуы мүмкін, өйткені оны бақылау чипін пайдаланбай-ақ бірнеше транзисторлармен жүзеге асыру өте оңай. Бұл қорғаныс міндетті түрде кез келген ПМУ-да болады және ықтимал өртті болдырмау үшін кез келген шығыс тізбектерінде қысқа тұйықталу болған жағдайда оны өшіреді.