Меню

Регулятор тока защиты блока питания

Регулятор тока защиты блока питания

Надёжная токовая защита для БП и ЗУ на IR2153 и электронном трансформаторе.

Автор: Blaze, cornage@bk.ru
Опубликовано 09.02.2016
Создано при помощи КотоРед.

На создание данной статьи меня спровоцировал опыт создания блоков питания и зарядных устройств на основе простых импульсных блоков питания, которыми являются как иип на IR2153, так и переделанный различными способами под блок питания электронный трансформатор. Данные источники питания являются простыми, нестабилизированными импульсными блоками питания без каких-либо защит. Не смотря на данные недостатки, такие источники питания довольно просты в изготовлении,не требуют сложной настройки, времени на создание такого блока питания требуется меньше чем на полный ШИМ БП с узлами стабилизации и защиты.

Обьединив такой блок питания и простейший ШИМ- регулятор на NE555, получам регулируемый блок питания как для экспирементов, так и для зарядки АКБ. Радости нашей нет предела до того момента, пока данный девайс не попробовать на искру, или по ошибке, размышляя над созданием очередного аппарата перепутать полярность заряжаемого АКБ. Окрикивая громким хлопком и орошая едким дымом помещение,в котором произошол данный конфуз, изобретение сообщает нам, что простой импульсный блок питания, который собран по упрощённо-ознакомительной схеме не может быть надёжным.

Тут пришла мысль о том, чтобы найти не просто ввести тот или инной узел защиты в конкретный экземпляр блока питания, а найти или создать универсальную быстродействующую схему, которую можно внедрять в любой вторичный источник питания.

Требования к узлу защиты:

-плата защиты должна занимать мало места

-работоспособной при больших токах нагрузки

-высокая скорость срабатывания

Одним из заинтересовавших вариантов была такая схема, найденная в интерете:

При замыкании выхода данной схемы, разряжается ёмкость затвора VT1 через диод VD1, что приводит к закрытию VT1 и ток через транзистор не протекает, блок питания остаётся целым и невредимым. Но что же произойдёт если на выход данной схемы подключить нагрузку, в 300вт, когда наш иип может выдать всего 200вт? Не смотря на то что у нас присутствует схема защиты, замученный блок питания снова взрывается.

Недостатки данной схемы:

1. Необходимо точно подбирать сопротивление шунта, чтобы максимально допустимый ток блока питания создал такое падение напряжения на выбранном шунте, при котором VT2, открываясь полностью закроет VT1.

2. В данной схеме может наступить момент, когда ток проходящий через шунт, приоткроет VT2, вследствии чего VT1 начнёт закрываться и останется в таком состоянии, что будет недозакрыт, а учитывая что через VT1 протекает немалый ток, то данный линейный режим вызовет его сильный перегрев, врезультате которого VT1 будет пробит.

В блоке питания на IR2153 однажды применял триггерную защиту, остался доволен её работой. Прицепим к схеме триггерной защёлки на комплиментарной паре транзисторов шунт в качестве датчика тока и n-канальный транзистор в роли ключевого элемента получаем такую схему:

После подачи питания на схему, транзистор Q3, через светодиод и R4 открывается, стабилитрон D3 ограничивает напряжение на затворе полевого транзистора. D4 защищает Q3 от выбросов высокого напряжения, при подключении индуктивной нагрузки (электродвигатель). На паре транзисторов Q1, Q2 собран аналог тиристора. Ток, протекающий через шунт R1, вызывает падение напряжения, которое с движка переменного резистора R10, и цепочку R2, С2, поступает на базу транзистора Q2. Величину напряжения с шунта, которое пропорционально току, протекающему через этот шунт можно регулировать прерменным резистором R10. В момент, когда напряжение на базе Q2 станет больше 0.5-0.7в транзистор Q2 начнёт открываться, тем самым открывая Q1, в свою очередь транзистор Q1открываясь, будет открывать Q2. Данный процесс происходит очень быстро, за доли секунды транзисторы откроют друг друга и останутся в таком устойчивом состоянии. Через открытый аналог тиристора затвро Q3, а также резистор R4 окажутся подключены к общему проводнику схемы, что приведёт к закрытию Q3 и свечение светодиода D1 сообщит о том что сработала защита. Снять защиту можно как отключив кратковременно питание, так и кратковременным нажатием на кнопку S1.

Читайте также:  Блок питания для dell inspiron 3542

Универсальная схема защиты была создана и проверена в работе, шунт R1 был составлен из двух резисторов 0.22 Ом 5Вт. Остался последний шаг — вводим в нвшу схему защиту от переполюсовки клемм АКБ.

Схема с защитой от переполюсовки :

Наша схема дополнилась диодом D2, резисторами R6, R5. Кнопка S1 была убрана из схемы по причине того, что при срабатывании защиты она не выводила схему из защиты, после доработки.

Токовая защита осталась без изменений, снять защиту можно отключив питание на 2-3 секунды. При подключении к выходу схемы АКБ, перепутав полярность, напряжение с АКБ через диод D2, резистор R6 поступает на базу Q2, срабатывает защита Q3 закрывается, светодиод D1 сигнализирует о срабатывании защиты.

На этой волне я заканчиваю поиски защиты для своих простых иип. Работой своих схем доволен, надеюсь они пригодятся и вам.

Источник



Лабораторный импульсный блок питания. Часть 6. Защита ИБП и регуляторы тока нагрузки

На схеме 12а рассмотрен вариант построения токовой защиты для включения силового ключа в разрыв минусовой цепи питания нагрузки.

Напряжение, снимаемое усилителем ошибки (ОУ) ШИР, выполненного на микросхеме DA1 (pin16), с резистора R4, служащего датчиком тока, протекающего через открытый канал ключа на транзиторе VT2, сравнивнивается с частью опорного напряжения, заданного переменным резистором Р1, на инверсном входе этого же ОУ (pin15). В случае превышения уровня напряжения на pin16 над уровнем напряжения на pin15, подача импульсов на затвор транзистора силового ключа прекращается, выход ЛБП обесточивается.
Схема 12 б так же контролирует значение тока по минусовой цепи питания, но силовой ключ коммутирует плюсовую шину питания.

На схеме 12в, г показан один и тот же вариант защиты линейного стабилизатора, работающего в связке с импульсным ключом.

Здесь ограничение тока обусловленно сложением падения напряжения на резисторе R1 токового датчика с падением напряжения на резисторе R2, входящего в состав задающего делителя R2/P1. Чем больший ток будет протекать через токовый датчик, тем большее падение напряжения будет происходить на R2. При этом выходное напряжение на выходе стабилизатора будет снижаться, ограничивая выходной ток ЛБП. Для коммутации токовых диапазонов необходимо применение, в качестве переключаемых датчиков тока, резисторов различных номиналов.

На схеме 12д плавная регулировка тока производится с помощью компаратора, сравнивающего падение напряжения на датчике с частью опорного напряжения.

Защита от КЗ силового «минусового» ключа, с использованием микросхем серии 38ХХ, показана на схеме 12ж.

Источник

Блок питания с регулировкой по току и напряжению



Настольный блок питания необходимый инструмент на рабочем столе каждого любителя электроники. Но такие устройства не дешевы. В этой статье мастер расскажет нам, как сделать блок питания с ограниченным бюджетом.

Блок питания работает на модуле понижающего преобразователя DC-DC XL4015. Этот модуль может обеспечивать регулируемое выходное напряжение от 1,25 В до 32 В и ток от 0 мА до 5 А.

Блок питания можно использовать для следующих целей:
1. Регулируемый источник питания
2. Зарядное устройство.
3. Светодиодный драйвер постоянного тока
4. Контроллер солнечного зарядного устройства.
Спецификация:
1. Диапазон входного напряжения: 5-36 В постоянного тока
2. Диапазон выходного напряжения: 1,25-32 В постоянного тока
3. Выходной ток: 0-5А Выходная мощность: 75 Вт
4. Пульсация на выходе: 50 мВ (макс.)
5. Встроенная защита от перегрева и короткого замыкания.

Читайте также:  Лабораторные стабилизированные блоки питания регулируемые


Шаг второй: корпус
Сначала мастер спроектировал и напечатал на 3D-принтере детали корпуса и ручки потенциометра.


Затем напечатал детали. При печати использовал оранжевую и серую нити PLA 1,75 мм.
Настройки печати:
1. Скорость печати: 60 мм/с
2. Высота слоя: 0,2 мм (0,3 также подойдет)
3. Плотность заполнения: 25%
4. Температура экструдера: 200°C
5. Температура кровати: 65 °C

После печати передней и задней панелей прорисовал текст и символы перманентным маркером. Передняя часть ручки потенциометра окрашена в синий цвет акрилом.



Файлы для печати корпуса можно скачать здесь на вкладке «Thing Files».

Шаг третий: монтаж
Перед сборкой устройства подготавливает детали.
Припаивает красно-черный провод (20AWG) к разъему постоянного тока. Затем изолирует место пайки термоусадочной трубкой.
Припаивает красный провод к одной клемме держателя предохранителя.










Блок питания с регулировкой по току и напряжению



Шаг четвертый: сборка
После того, как схема будет правильно смонтирована можно собрать устройство. Прикручивает модуль XL4015 к дну коробки с помощью 4 коротких болтов M2.

Кронштейны крепления и потенциометры крепятся на лицевой панели. Разъем постоянного тока и держатели предохранителей крепятся к задней панели.
Стенки корпуса устанавливаются в пазы основания. Для фиксации используется клей.






В качестве зарядного устройства
Перед использованием этой функции нужно знать напряжение и текущее значение заряда аккумулятора.
Пример: зарядка аккумулятора 18650 3,7 В / 2600 мАч. Напряжение холостого хода составляет 4,2 В, а максимальный ток зарядки — 2600 мА (1С).

Устанавливаем аккумулятор 18650 в держатель. Подключаем к выходным клеммам устройства.
Регулируем потенциометром напряжение. Затем регулируем ток зарядки.

Источник

Блок питания с регулировкой напряжения и тока

Друзья, сегодня хочу рассказать вам о своей новой самоделке, это блок питания с регулировкой напряжения и тока о котором мечтают все без исключения начинающие и опытные радиолюбители. Устройство можно использовать, как в качестве лабораторного блока для питания различных самоделок, так и в качестве зарядного устройства для зарядки автомобильных аккумуляторов. Блок питания имеет стабилизированный регулятор напряжения и систему ограничения силы тока, защиту от переполюсовки клейм аккумулятора со световой индикацией, а также автоматический регулятор скорости вентилятора, изменяющий обороты в зависимости от нагрева радиатора. На этом рисунке изображена схема блока питания с регулировкой напряжения и тока рассчитанная на ток до 10А. К этой схеме можно подключать любой трансформатор или импульсный источник питания от 12 до 30В. Для тех кто любит по мощнее, в этой статье вы также найдете схему рассчитанную на ток до 25А. Не буду торопить события. Внимательно читайте статью до конца.

Регулируемый стабилизатор напряжения LM317 позволяет плавно регулировать напряжение в диапазоне от 1.2 до 30В. Регулировка напряжения выполняется переменным резистором Р1. Транзистор Т1 MJE13009 выполняет роль ключа пропускающего через себя большой ток.

Система ограничения силы тока выполнена на полевом транзисторе Т2 IRFP260, позволяет ограничивать ток от 0 до 10А, управление током осуществляется переменным резистором Р2, что позволяет использовать данный блок питания в качестве зарядного устройства для зарядки автомобильных аккумуляторов. Мощный резистор R6 с сопротивлением 0.1 Ом 20 Вт выполняет роль шунта. Купить его не проблема в Китае на Али Экспресс. Если не хочется долго ждать можно соединить несколько резисторов параллельно тогда получится один мощный резистор. Обратите внимание на то, что при параллельном соединении резисторов применяется специальная формула.

Общее сопротивление резисторов делится на количество резисторов. Как определить общее сопротивление, одинаковых резисторов? Надо просто взять сопротивление одного резистора и разделить на количество резисторов. Например, у меня есть 4 резистора, сопротивление каждого резистора 1 Ом и рассеиваемая мощность 10 Вт, следовательно общее сопротивление всех резисторов 1 Ом, если их соединить параллельно, то получится общее сопротивление четырех резисторов 0.25 Ом 40 Вт. Мощность всех резисторов суммируется. Таким образом можно сделать резистор любой мощности. На фотографиях и в видеоролике в моем блоке питания вы увидите сборку из 4 резисторов по 1 Ом 10 Вт с общим сопротивлением 0.25 Ом и мощностью 40 Вт. Сделал я так потому, что в тот момент у меня не было под рукой, да и в магазине тоже мощного резистора на 0.1 Ом 20 Вт. Но вот чудо, оказалось, что регулировка тока в данной схеме отлично работает даже с сопротивлением в 0.25 Ом. Мне стало интересно и я решил провести серию экспериментов с резисторами пришедшими через пару недель из Китая, с сопротивлением в 0.1 Ом, 0.25 Ом, 0.5 Ом, и пришел к выводу, что с любым из этих сопротивлений регулировка тока работает отлично. То есть, в данную схему можно поставить резисторы с любым сопротивлением в диапазоне от 0.1 Ом до 0.5 Ом, что делает эту схему доступной для сборки начинающим радиолюбителям. Ведь не всегда можно найти в магазине резисторы с нужным сопротивлением и мощностью. Ещё я пробовал заменить резистор куском нихромовой спирали от электроплитки, все тоже самое на работу регулировки тока это никак не повлияло, единственный минус в том, что спираль сильно нагревалась и её пришлось залить в бетон.

Читайте также:  Внешний диск с блоком питания или без

В схеме имеется встроенная защита от переполюсовки. При правильном подключении блока питания к аккумулятору загорается зеленый светодиод Led1. В случае не правильного подключения загорается красный светодиод Led2, сигнализирующий о ошибке подключения. Система корректно работает только при выключенном питании блока питания. То есть сначала подключаем аккумулятор, когда загорится зеленый светодиод включаем блок питания в сеть.

Автоматический регулятор оборотов вентилятора предназначен для уменьшения уровня шума возникающего в процессе работы блока питания. Стабилизатор напряжения L7812CV поддерживает постоянное напряжение 12В поступающее на делитель состоящий из терморезистора R8 установленного на радиаторе и подстроечного резистора Р3. Напряжение с делителя поступает на базу транзистора Т3. В процессе работы блока питания от большой нагрузки радиатор нагревается, сопротивление терморезистора R8 установленного в радиаторе становится меньше сопротивления подстроечного резистора Р3, напряжение на базе транзистора увеличивается и транзистор приоткрывается, тем самым увеличивая скорость вращения вентилятора. Настройка чувствительности регулятора осуществляется подстроечным резистором Р3.

В данной схеме регулируемого блока питания имеется возможность подключения разных моделей вольтметров и амперметров, стрелочных и электронных. С аналоговой классикой обозначенной на схеме буквами V вольтметр и A амперметр все понятно подключаем согласно схеме. Амперметр лучше покупать со встроенным шунтом, так гораздо компактней и дешевле. Класс точности вольтметра и амперметра с Али Экспресс должен быть 2.5 эти приборы работают нормально. А вот с китайскими электронными придется повозиться. На данный момент существует две модели китайских универсальных измерительных приборов (КУИП). Первая модель с синим проводом со встроенным шунтом более точная менее глючная, в последнее время её трудно найти на Али Экспресс. Вторая модель с желтым проводом и встроенным шунтом не точная и очень глючная с прыгающими показаниями амперметра от 0 до 0.25А на холостом ходу без нагрузки. Не понятно зачем её вообще продают? Если вы будете ставить электронный КУИП, тогда надо разорвать участок электрической цепи отмеченный на схеме красным крестиком. По другому в данной схеме электронный КУИП работать правильно не будет .

А эта схема для тех, кто любит мощные блоки питания. Как и обещал до 25А.

Источник