電源電流保護装置。スキーム、説明

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電源電流保護装置。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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この記事で説明する電流保護ユニットは電源用に設計されており、その説明は [1] にあり、出力電圧および負荷電流計 [2] と連携して動作します。このユニットは、保護機能の実行に加えて、電源に負荷をかけずに電源の負荷電流計を使用して応答しきい値を設定および制御できるという点で、他の同様のデバイスとは異なります。

現在のほとんどの保護デバイスでは、段階的なスケールを備えた可変抵抗器または一連の抵抗器を備えたスイッチを使用して、応答しきい値を変更します。前者の場合、必要なしきい値を正確に設定することは困難ですが、後者の場合、可能な値の数はスイッチ位置の数によって制限されます。さらに、その接点は最大負荷電流に耐える必要があり、そのようなスイッチは非常に高価です。

この記事で紹介する保護デバイスを使用すると、抵抗の校正や選択を行わずに、負荷電流計の動作範囲全体にわたって保護しきい値をこのメータが提供する精度で設定できます。

保護デバイスは、負荷電流を制限するモードと、しきい値を超えたときに出力電圧をオフにするモード (トリガーモード) の 1 つのモードで動作します。その図を図に示します。 1. オペアンプ DAXNUMX 上に構築され、非反転増幅回路に従って接続されています。

米。 1. 保護装置の図 (クリックして拡大)

オペアンプの反転入力は、抵抗分圧器 R4 ～ R6 から基準電圧を受け取ります。電流測定ユニットのアンプの出力からの電圧は、保護装置の入力信号として使用されました [2]。無負荷の間、このアンプの出力の電圧、したがってオペアンプ DA1 の非反転入力の電圧はゼロになります。反転入力の電圧がゼロより高いため、このオペアンプの出力はゼロより低くなり、トランジスタ VT1 が閉じ、LED HL1 がオフになります。

負荷電流が発生すると、オペアンプの非反転入力の電圧が増加します。標準値を超えるとすぐに、オペアンプ出力の電圧がゼロを超えて上昇し、トランジスタ VT1 が開きます。後者が開くと、並列電圧レギュレータ DA1 の出力が分路されます ([5] の図 2)。電源の出力電圧とそれに伴って負荷電流も減少し、オペアンプ DA1 の非反転入力の電圧が標準電圧と等しくなるまで減少します。負荷電流は定常状態に制限されます。 HL1 LED は、電流制限モードへの移行を示します。

トリガーモードに切り替えるには、SB2 押しボタンスイッチの接点を閉じる必要があります。この場合、負荷電流が設定値を超えると、トランジスタ VT2 が開き、オペアンプ DA1 の反転入力に -8 V の電圧が供給され、オペアンプの出力には電圧が印加されます。約 +6 V に設定すると、トランジスタ VT1 が完全に開き、ソースの出力電圧はゼロに近くなります。このモードの LED は、保護が作動したことを示します。電源を動作モードに戻すには、保護を短時間電流制限モードに切り替えるだけで十分です。図に示されている抵抗器R4〜R6の値を使用して、その応答しきい値を20mAから2Aまで調整できます。この間隔を変更するには、前述の抵抗器が選択されます。

回路 R11C7 はオペアンプの自励を防止する役割を果たします。おそらく完全に除去することはできませんが、回路 R11C7 はオペアンプ出力の高周波 AC 電圧の振幅を大幅に低減します。生成が他のノードの動作に影響を与えるのを防ぐために、オペアンプ出力からの信号はフィルタ R1C2 を介してトランジスタ VT1 のベースに供給されます。 VT1 のエミッタ回路内の抵抗 R1 は、局所的な負の電流フィードバックを生成します。

トランジスタ VT1 ([5] の図 1) のコレクタ - エミッタセクションを 4,7 μF の容量を持つコンデンサで 63 V の電圧に分流することも、自励励起を排除するのに役立ちます。音源からの音響ノイズがないことによって間接的に示されます。そして、自己励起には、耳でよく知覚される特徴的な音が伴います。いずれの場合も、オシロスコープを使用して電流制限モードでの出力電圧リップルの範囲を監視し、補正回路を選択して出力電圧リップルを最小限に抑える必要があります。オペアンプの電源電圧を安定させる必要がある場合があります。

回路R11C7と抵抗R1の使用は必ずしも必要ではないことに注意してください。保護デバイスのコピーの 200 つでは、オペアンプ DA1 の出力における 100 kHz を超える周波数のリップルの振幅が 10 mV に達しましたが、保護デバイスをまったく取り付ける必要はありませんでした。基準はソース出力の脈動振幅です。電流制限モードで動作する場合、電流制限モードが 15 ～ XNUMX mV を超えない場合、そのようなモードはほとんどの場合緊急とみなされ、保護ユニットの動作は満足できるものと見なされます。

ソースが電流制限モードで動作することが予想されないが、トリガモードのみが必要な場合は、回路 R11C7 と抵抗 R1 も省略できます。この場合、トランジスタ VT2 のコレクタを DA2 のピン 1 に直接接続し、スイッチ SB2 をスイッチに置き換え、図に示すように抵抗 R9 を DA3 のピン 1 に接続するワイヤの切れ目に接続する必要があります。図の2. トリガー保護がオフになると、ソース [1] の出力電流は約 2,5 A に制限されます。

電源電流保護装置
米。 2.ピン9 DA3との抵抗R1の接続図

負荷電流がしきい値に等しい場合、オペアンプの入力電圧は等しいため、保護しきい値を決定するには、可変抵抗器 R5 のマイナス線に対する可変抵抗器 R2 のモーターの電圧を測定するだけで十分です。積み荷。これを行うには、メーター [1] で、オペアンプ DA10 の出力と抵抗 R1 の間の回路を切断し、ワイヤをスイッチ SBXNUMX の接点に接続する必要があります。保護電流はどの動作モードでも測定できます。

保護装置は、メーターに組み込まれた電圧コンバーターによって電力を供給されます [2]。その威力はこれで十分だ。もちろん、最良の選択肢は、コンバータの代わりに、対応する整流器と安定器を備えた電源トランスの追加の二次巻線を使用することです。

[1] と [2] で説明されているユニットから構築され、提案された保護デバイスを備えた電源には欠点がないわけではありません。まず、ネットワークに接続すると、出力に電圧パルスが現れますが、その振幅は設定された出力電圧を超えません。これは、電圧コンバータから保護ユニットへの電力供給の結果です。電源よりも遅れて開始されるため、保護ユニットの過渡現象は遅れて発生します。コンバータが起動した瞬間に、+1 V の電圧がオペアンプ DA6 の出力に一時的に現れ、トランジスタ VT1 が開き、パルスが発生します。

もう 1 つの欠点は、最初の欠点と同じ理由によるものですが、トリガー保護モードがオンになっている場合に発生します。電源を投入すると、設定した出力電圧を超えない振幅の電圧パルスが発生し、電源がオフになります。保護ユニットとメーターがネットワーク変圧器の追加巻線から電力を供給されている場合、これらの影響はより少ない程度で現れます。

これらの欠点の影響を排除するには、ユニットの出力電圧が確立されるまでトリガーモードをオンにせず、負荷を接続しないだけです。しかし、図に示されている回路は、それらを完全に取り除くのに役立ちます。 3. ユニットがネットワークに接続されると、コンデンサ C9 が放電され、負の電圧がダイオード VD1 を介してオペアンプ DA1 の非反転入力に供給されるため、出力にパルスは現れません。コンデンサが充電されると、その両端の電圧が徐々に増加します。オペアンプの入力電圧よりも大きくなると、ダイオード VD1 が閉じ、コンデンサ C9 が抵抗 R12 を介してコンバータの出力の合計電圧 (16 V) まで充電され、それ以上の電圧には影響を与えなくなります。デバイスの操作。ダイオード VD2 は、電源オフ時にコンデンサ C9 の放電を促進する働きがあります。 C9R12 回路の時定数は、ソースがネットワークにオンになった瞬間にトリガー保護が動作しない最小限になるように選択する必要があります。

電源電流保護装置
米。 3.回路図

保護ユニット用のプリント基板は開発されていませんでした。本機に電源[1]を取り付ける場合、可変抵抗器R11'([3]の図1)の代わりに、公称値3,6kΩの定抵抗器を取り付け、抵抗器R11''を除外してください。

保護ユニットには、MLT 抵抗と輸入された酸化物コンデンサが使用されています。可変抵抗器 - SP3-40。 KT3102E トランジスタは SS9014 に置き換えることができ、KR140UD708 オペアンプの代わりに輸入アナログまたは他の国産オペアンプ (KR1408UD1A など) を使用できます。スルーレートの低いオペアンプを優先する必要があります。

文学

Gerasimov E. ドットマトリックスプリンター用の PSU からの実験室用電源。 - ラジオ、2016 年、第 7 号、p. 24-26。
Gerasimov E. 電圧および電流計。 - ラジオ、2016 年、第 5 頁。 29-31。

著者：E。ゲラシモフ

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