大電流機器の保護装置。スキーム、説明

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大電流機器の保護装置。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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提案されたデバイスは、DC 電圧源 (UMZCH、トランシーバーなど) から大量のパルス電流を消費する機器を保護するように設計されています。供給電圧が過度に上昇または低下した場合、デバイスは負荷を切断します。保護しきい値は、広範囲にわたって調整できます。デバイスの寸法が小さいため、電力を供給される負荷に組み込むことができます。

ハイパワー低電圧無線機器が、車のバッテリーなど、ランダムな非標準電源から電力を供給されている場合、逆極性や許容できない電源電圧 (高すぎたり低すぎたり) からデバイスを保護することが非常に重要です。最初のケースでは、古典的なトリックを適用できます-ヒューズと強力なダイオードは、カソードがプラスに、アノードがマイナスの電源バスに接続されています。 1番目のケースでは、提案されたデバイスが開発されました。これは、負荷の電力線に含まれ、負荷に組み込むことができます。デバイスのスキームを図に示します。 XNUMX。

大電流機器の保護装置。デバイス図

負荷は、コンパレータモードで動作する4905つのマイクロ回路 - 並列電圧レギュレータ - KR1EN142（DA19およびDA1）によって制御される強力なキーpチャネル電界効果トランジスタIRF2（VT142）によって切り替えられます。 KR19EN2,5 マイクロ回路の入力電圧がスイッチングしきい値 (1 V) 未満の場合、マイクロ回路は閉じられ、約 2 μA の電流が消費されます。そうしないと、マイクロ回路を流れる電流が急激に増加するため（約100 A / Vの急勾配）、外部要素によって制限され、1 mAを超えないようになります。 DA2チップでは、供給電圧の増加に応答するノードが組み立てられ、DA2では減少に応答します。デバイスの特性を図に示します。 XNUMX.

大電流機器の保護装置。スケジュール

電源電圧の滑らかな上昇を考えてみましょう。 10 V 未満である限り、両方のマイクロ回路が閉じられ、抵抗 R7 を流れる電流は小さくなります。この抵抗の両端の電圧はトランジスタVT1を開くのに十分ではなく、負荷はオフで、HL1 LEDはオフです。電源電圧が 10 V に上昇すると、DA2 チップの制御入力の電圧が 2,5 V に達し、チップが開きます。それを流れる電流が増加し、抵抗R7の両端の電圧が増加し、トランジスタが開いて負荷を接続します。オープントランジスタ VT1 のチャネル抵抗が低い (0,02 オーム) ため、電圧降下が小さくなり、ほとんどすべての入力電圧が負荷に供給されます。 LED HL1 は負荷のオン状態を示します。電源電圧が16 Vに達すると、DA 1チップが開き、その電圧が2 Vを超えないため、DA 2チップが閉じ、VT1トランジスタも閉じて負荷を切断します。 HL1 LED が消灯します。

供給電圧が滑らかに低下すると、負荷は 15 V の電圧でオンになり、9 V でオフになります。したがって、各スイッチングしきい値にはヒステリシスがあり、スイッチングの信頼性が向上し、負荷の複数のスイッチングが不要になります。不安定な電源電圧が閾値レベルで変動する場合。上限閾値のヒステリシスは、抵抗器 R6 を介した正のフィードバックを使用して実行され、下限閾値は抵抗器 R8 を介して正のフィードバックを使用して実行されます。上記の応答しきい値は広い範囲で変更できます。上限は調整抵抗 R1 を使用し、下限は R4 を使用します。抵抗器 R 6 の抵抗値を増加すると、上限しきい値 R8 - 下限のヒステリシスが減少します。干渉の影響を軽減するために、マイクロ回路の負帰還回路にはコンデンサ C1 と C3 が含まれていますが、デバイスの速度が低下することに注意してください。負荷電流が 10 A の場合、オープントランジスタ VT1 の両端の電圧降下は 0,2 V を超えず、消費電力は 2 W を超えないため、トランジスタはヒートシンクなしで使用できます。 20 A では、消費電力が 8 W に達する可能性があるため、小型のヒートシンクまたは並列の 30 つのトランジスタが必要になります。リップルを考慮した供給電圧は、マイクロ回路の最大許容電圧 - XNUMX V 未満でなければなりません。

構造と詳細

トランジスタ IRF 4905 (VT 1) - TO-220 パッケージの p チャネルまたは TO-4905 パッケージの IRF262L を備えた電界効果。TO-5305AA パッケージの IRFU251 も使用できます。 KR142EN19 チップ (DA1 および DA2) は、外国のアナログ TL 431 CLR に置き換えることができます。すべてのコンデンサ - K10-17 または同様のインポートされた固定抵抗器 - P1-4、MLT、S2-33、チューニング - SPZ-19。これらの部品について、ボードが計算されます。その図を図3に示します。 XNUMX.片面ホイルグラスファイバーでできています。

大電流機器の保護装置。プリント基板と素子配置

デバイス全体の寸法を縮小する必要がある場合は、表面実装部品を使用する必要があります。トランジスタ VT 1 IRF 4905 S - D 2-Pak パッケージまたは IRFR 5305 - D - Pak パッケージ、DA1 DA2 TL431CD マイクロ回路 - SOP -8 パッケージ、PVZ トリマー、固定抵抗器およびコンデンサー - サイズ 1206。そのような部品のプリント基板の図を図に示します。 4、実装されたボードの写真 - 図。 5.

大電流機器の保護装置。プリント回路基板

大電流機器の保護装置。要素の位置

大電流機器の保護装置。装置の外観

LED HL1 は、低出力の可視放射スペクトルを適用できます。抵抗器R 9の抵抗値は、最大負荷供給電圧でLEDを流れる電流が最大許容値を超えないように選択されます。 LED HL1 と抵抗 R9 は面実装で基板の外側に取り付けます。これらの要素は、負荷に独自のオン表示がない場合にのみ必要です。

確率抵抗 R1 と R4 をトリミングすることでスイッチングしきい値を設定するだけで済み、ヒステリシスの必要な値は抵抗 R6 と R8 を選択することによって設定されます。

著者: I. Nechaev、クルスク。出版物: cxem.net

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