Электронный предохранитель

(Очень простая и полезная схема, особенно для начинающих любителей экспериментов)

Как известно, существует немало различных источников тока, у которых не предусмотрена зашита от аварийных токовых перегрузок, — это практически все гальванические элементы и батареи, большинство аккумуляторов и батарей из них. сетевые блоки питания, собранные по простейшей схеме, и т. д. Тем не менее зачастую подобные источники используют для питания нагрузки в течение длительного времени без присмотра оператора.
Если по той или иной причине происходит значительное увеличение тока, потребляемого нагрузкой, это, естественно, приведет к перегреванию такого источника и выходу его из строя, порой с весьма тяжелыми последствиями. Описываемое ниже устройство предназначено для автоматического отключения нагрузки от источника постоянного тока при возникновении перегрузки в ее цепи и для световой индикации аварийного состояния. Этот двуполюсник, подобно плавкому предохранителю, включают в разрыв плюсового провода нагрузочной цепи.

схема электронного предохранителя
Рис.1 Схема устройства (выход плюс, минус "общий")

Электронный предохранитель состоит из мощного составного коммутирующего элемента на транзисторах VT4VT3, токоизмерительного резистора R2, транзисторного аналога динистора VT1VT2 и шунтирующего транзисюра VT5.
При включении источника питания открывается составной транзистор VT4VT3 током, протекающим через резистор R1 и эмиттерный переход транзистора VT4. Остальные транзисторы остаются закрытыми. К нагрузке поступает номинальное напряжение, через нее протекает номинальный ток. При возникновении перегрузки падение напряжения на токоизмерительном резисторе становится достаточным для открывания аналога динистора. Вслед за ним открывается транзистор VT5 и шунтирует эмиттерный переход транзистора VT4. В результате этого закрываются транзисторы VT4 и VT3 отключая нагрузку от источника питания. Ток нагрузки резко уменьшается, но аналог динистора остается открытым.
В этом состоянии предохранитель может находиться неограниченно долго. Через нагрузку протекает остаточный ток, определяемый сопротивлением резистора R1, т.е. в десятки раз меньше номинального. Падение напряжения на закрытом транзисторе VT3 включает светодиод HL1 «Аварии».
Для того чтобы возобновить работу нагрузки в номинальном режиме после устранения причины, вызвавшей перегрузку, необходимо на короткое время либо выключить источник питания, либо отключить нагрузку.
При указанных на схеме типономиналах деталей предохранитель имеет следующие характеристики:

Номинальное напряжение питания, В 12
Номинальный ток нагрузки, А 1
Ток срабатывания, А 1,2
Остаточное напряжение на нагрузке после срабатывания предохранителя. В 1,2
Падение напряжения на предохранителe в номинальном режиме, мВ 750

Преимущество этого предохранителя, по сравнению с описанным в [1], — более надежное закрывание коммутирующего элемента (поскольку напряжение на открытом и насыщенном транзисторе VT5 существенно меньше, чем на открытом тринисторе VS1 в [1]. Кроме того, падение напряжения на коммушрующем элементе рассматриваемого предохранителя значительно меньше, чем у сравниваемого; это достигнуто использованием в нем транзисторов различной структуры [2].
Устройство легко размещается на печатной плате размерами 45x45 мм (рис. 2).

печатная плата устройства
Рис.2 Печатная плата

Транзистор VT3 лучше всего применять указанный на схеме. Попытки заменить его друг ими мощными транзисторами приводили к увеличению падения напряжения на предохранителе.
Включать предохранитель в защищаемую цепь необходимо в строго определенной полярности. Это требует нанесения соответствующей маркировки его выводов.

 

Радио 2003, 12