Схема защиты зу от переполюсовки и кз: Защита зарядного устройства от короткого замыкания и переполюсовки

Содержание

Защита ЗУ от переполюсовки аккумулятора. — Защита — Схемы разных устройств — Схемы

 Схема 100% рабочая!!!  

   После того как один знакомый сжег своё зарядное устройство из-за неправильно подключённого аккумулятора, мне предстояло собрать схему защиты от подобных косяков. В интернете нашлось много разнообразных схем, но остановился я на этой:

    Источником этой схемы является сайт РадиоКот. После сборки схема заработала без нареканий.

   Скажу сразу, что эта схема защищает от КЗ и от переполюсовки аккумулятора. При нормальном режиме, напряжение через светодиод и резистор R4 отпирает Т1 и всё напряжение с входа поступает на выход.  При коротком замыкании или переполюсовке, ток импульсно резко возрастает. Падение напряжения на переходе полевика и на шунте резко увеличивается, что приводит к открытию Т2, который в свою очередь шунтирует затвор и исток. Добавочное отрицательное напряжение по отношению к истоку (падение на шунте) прикрывает VT1. Далее происходит лавинный процесс закрытия VT1. Светодиод засвечивается через открытый VT2. Схема может находиться в данном состоянии сколь угодно долго, до устранения замыкания. 

   Почитав разные форумы и комментарии, решил попробовать немного доработать эту схему. В разных публикациях рекомендуют разные доработки, но в основном вот так:

   Итак, рекомендуют добавить стабилитрон ZD1, резистор R5 и конденсатор C2.

 Стабилитрон рекомендуется установить для защиты затвора от превышения максимально допустимого напряжения.

  Резистор рекомендуется установить для лучшей защиты полевого транзистора, так как в таком виде транзистор будет всегда закрыт и будет открываться только при наличии положительного напряжения на плюсовой клемме.

  Конденсатор рекомендуется установить для защиты схемы от ложного срабатывания.

   По результатам моего “шаманства” над схемой могу сказать следующее:

    1.Стабилитрон действительно нужен, особенно если данная защита будет использоваться в трансформаторных ЗУ или БП. Например, максимальное напряжение Вашего ЗУ 18 В, а максимальное напряжение затвора 20 В. Казалось бы все ОК!, но это не так. Так как в трансформаторах есть такое явление как самоиндукция, то из-за неё в момент отключения трансформатора от сети, на вторичных обмотках будет скачок напряжения, существенно превышающий действующее напряжение.  Именно этот скачок может пробить Ваш полевик. Поэтому стабилитрон надо подобрать на несколько вольт меньше  чем максимальное напряжение затвора используемого Вами полевого транзистора.

    2.Резистор 5, как было сказано выше, держит полевика закрытым при отсутствии положительного напряжения на плюсовой клемме. Но если установить этот резистор, то светодиод всегда будет немного светится, а при срабатывании защиты засветится ярко. От сопротивления этого резистора будет зависеть яркость постоянного свечения светодиода.

    3.Конденсатор С2 рекомендовали установить для того чтобы схема не срабатывала когда не надо. В моём случае всё получилось наоборот. После установки этого конденсатора, схема начала вести себя неадекватно: светодиод подсвечивался (значит транзистор Т2 приоткрывался), полевик начинал сильно греется (так как Т2 приоткрывался то Т1 призакрывался что вызывало увеличение сопротивления перехода).

  После всех этих проделок, от R5 и С2 я отказался. Оставил только стабилитрон.

    И так пройдёмся по некоторым деталям.

  R1 – он же шунт. От сопротивления этого резистора зависит ток срабатывания защиты. Я использовал 10 параллельно соединённых резисторов 0,1 Ом 1 Вт. В итоге получился резистор общим сопротивлением 0,01 Ом и мощностью 10 Вт. Находил информацию, что при сопротивлении 0,1 Ом защита сработает на 4-х Амперах, при 0,05 Ом ток срабатывания – 7..8 А. Но этого сам  не проверял. Можно также использовать готовый шунт от старого тестера.

  Т1 — полевой транзистор. Его параметры зависят от ваших потребностей. Выбирать надо с запасом и по току, и по напряжению. Например, мне нужна была защита для использования в ЗУ с максимальным напряжением 22В и током 10 А. Выбран был транзистор STP30N05(30А, 50В, 0.045 Ω). После неких манипуляций он был удачно спален (температурный пробой). На замену пришел RFP70N06 (70А,60В, 0.014Ω). Можно применить любой из серии IRFZ44,46,48 или им подобные.

Транзистор

Максимальное напряжение С-И Вольт

Максимальный ток С-И

Ампер

Максимальная

Мощность

Ватт

Сопротивление открытого канала

Ом

IRF3205

55

110

200

0,008

STP75NF75

75

70

300

0,011

IRF1010E

60

81

170

0,012

SUB85N06

60

85

250

0,0052

SUP75N05(06)

55

75

158

0,007

IRFZ48N

55

64

140

0,016

BUZ100

50

60

250

0,018

IRL3705N

55

89

170

0,01

IRF2807

75

71

150

0,013

IRL2505

55

104

200

0,008

  При выборе транзистора рекомендовал бы обращать внимание на сопротивление открытого канала. Чем оно меньше тем будет меньший нагрев транзистора. В даташите обозначается так RDS(on)  —  Static Drain-to-Source On-Resistance

  Также не забываем обращать внимание на максимальное напряжение затвора, в даташите оно обозначается так VGS  —  Gate-to-Source  Voltage.

  При срабатывании защиты, полевой транзистор не нагревается. Но в нормальном режиме, через транзистор проходит не малый ток (в моем случае до 10 А),  который и нагревает транзистора. По результатам испытаний оказалось что при прохождении тока до 4А транзистор без радиатора был еле тёплый. При прохождении тока больше 4А начинался нагрев полевика (). Даже если нагрев был такой что пальцами можно было удержатся, то через 3 часа зарядки аккумулятора током 6А транзистор нагревался очень сильно. Вывод однозначный – радиатор необходим (не большой, но надо).

  Стабилитрон. С ним мы уже разобрались чуть выше. В моём случае максимальное напряжение затвора транзистора составляло 20 В. Стабилитрон я установил на 18 В.

  Транзистор Т2. Не критичен и может быть установлен любой подходящий по параметрам. Например: BC 174, BC 182, BC 190, BC 546, 2SD767 и т. д.

  Резистор R4. Встречал описание, в котором говорится, что если установить R4 — подстроечный номиналом 10кОм, то можно в узких пределах регулировать ток срабатывания защиты. Не знаю как там у них, но мне точная регулировка не была нужна. Но все равно решил попробовать. И зачем спрашивал я себя после этого. Как регулируется ток срабатывания я не увидел, но увидел, как красиво вылетает полевой транзистор, если установить сопротивление на R4 меньше 1кОм (случайно отвертка соскользнула). Очень не советую ставить этот резистор меньше 1кОм.

   Диод D1. Также не критичен и может быть установлен практически любой. Я установил 1N4148. Встречал форумы, где говорят, что не видят смысла в установке этого диода, но я его не исключал из схемы. Я себе объясняю применение этого диода так: При подаче входного напряжения, на затворе Т1 присутствует положительное напряжение, которое накапливается на емкости затвора. Из-за этой ёмкости, даже после отключения питания, транзистор остается открытым некоторое время. Время, которое транзистор остается открытым зависит от емкости его затвора, чем больше ёмкость — тем дольше он открыт. Допустим, диод D1 отсутствует. Мы к включенному ЗУ подключаем аккумулятор со случайно перепутанной полярностью. Если по какой-то причине транзистор Т2 не откроется, то будет пшик, так как на момент подключения, транзистор Т1 останется открытым из-за накопленного положительного напряжения на затворе. А вот если б диод присутствовал, то напряжение с затвора через диод  ушло б на минусовую клемму аккумулятора.

   После сборки, готовую защиту хотел уже устанавливать в корпус ЗУ, но вдруг подумал: А что если защита сработает  тогда, когда никого рядом не будет, или кто-то будет, но так что ЗУ не попадет в поле зрения и не увидит светящийся светодиод???  Решение – надо установить бузер. Бузер был применён на 12В 8мА. Изначально установил его параллельно светодиоду, но мне это не совсем понравилось, и я чуточку добавил деталей. Если защиту планируется вами применять в регулируемом БП или ЗУ с выходным напряжением от нуля, то бузер лучше установить на 5В. При этом последовательно с бузером необходимо подключить резистор, сопротивление которого надо будет подобрать.

   После всего этого плата с защитой отправилась в ЗУ, где и до сих пор живёт-поживает. В результате, схема получилась вот такая:

  И на конец несколько фото:

Срабатывание при КЗ.

Срабатывание при переполюсовке.

Просто плата.

Плата в корпусе ЗУ.

Плата в корпусе ЗУ. Ближе.

В архиве есть схема, эта статья и печатка. Скачать

   Напоследок хотелось бы сказать что много кто пишет что эта схема не работает, работает неправильно или ещё что-то. У меня заработала и работает вполне нормально. 

    Всем удачи в повторении!!!

Схема защиты блока питания и зарядных устройств

Представлена конструкция защиты для блока питания любого типа. Данная схема защиты может совместно работать с любыми блоками питания — сетевыми, импульсными и аккумуляторами постоянного тока. Схематическая развязка такого блока защиты относительна проста и состоит из нескольких компонентов. 

Схема защиты блока питания

 Силовая часть — мощный полевой транзистор — в ходе работы не перегревается, следовательно в теплоотводе тоже не нуждается. Схема одновременно является защитой от переплюсовки питания, перегруза и КЗ на выходе, ток срабатывания защиты можно подобрать подбором сопротивления резистора шунта, в моем случае ток составляет 8 Ампер, использовано 6 резисторов 5 ватт 0,1 Ом параллельно подключенных. Шунт можно сделать также из резисторов с мощностью 1-3 ватт.

Более точно защиту можно настроить путем подбора сопротивления подстроечного резистора. Схема защиты блока питания, регулятор ограничения тока Схема защиты блока питания, регулятор ограничения тока

 ~~~При КЗ и перегрузе выхода блока, защита мгновенно сработает, отключив источник питания. О срабатывании защиты осведомит светодиодный индикатор. Даже при КЗ выхода на пару десятков секунд, полевой транзистор остается холодным

~~~Полевой транзистор не критичен, подойдут любые ключи с током 15-20 и выше Ампер и с рабочим напряжением 20-60 Вольт. Отлично подходят ключи из линейки IRFZ24, IRFZ40, IRFZ44, IRFZ46, IRFZ48 или более мощные — IRF3205, IRL3705, IRL2505 и им подобные.

~~~Данная схема также отлично подходит в качестве защиты зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов, если вдруг перепутали полярность подключения, то с зарядным устройством ничего страшного не произойдет, защита спасет устройство в таких ситуациях.

~~~Благодаря быстрой работе защиты, ее можно с успехом применить для импульсных схем, при КЗ защита сработает быстрее, чем успеют сгореть силовые ключи импульсного блока питания. Схематика подойдет также для импульсных инверторов, в качестве защиты по току. При перегрузе или кз во вторичной цепи инвертора, мигом вылетают силовые транзисторы инвертора, а такая защита не даст этому произойти.

Комментарии
Защита от короткого замыкания, переплюсовки полярноси и перегруза собрана на отдельной плате. Силовой транзистор использован серии IRFZ44, но при желании можно заменить на более мощный IRF3205 или на любой другой силовой ключ, который имеет близкие параметры. Можно использовать ключи из линейки IRFZ24, IRFZ40, IRFZ46, IRFZ48 и другие ключи с током более 20 Ампер. В ходе работы полевой транзистор остается ледяным,. поэтому в теплоотводе не нуждается.

Мощность блока питания довольно приличная, выходной ток доходит до 6-7 Ампер, что вполне достаточно для зарядки автомобильного аккумулятора.

Резисторы шунта выбрал с мощностью 5 ватт, но можно и на 2-3 ватт.

Если все сделано правильно, то блок начинает работать сразу, замыкайте выход, должен загореться светодиодный индикатор защиты, который будет гореть до тех пор, пока выходные провода находятся в режиме КЗ.

Собираем схему индикатора.

Зарядное устройство на LM317 с защитой от переполюсовки и КЗ

Зарядное устройство на LM317 с защитой от переполюсовки и КЗ

Эдуард Орлов Просмотров 1 853

Одно из самых простых зарядных устройств является зарядное на LM317. С помощью микросхемы стабилизатора LM317, нескольких транзисторов и десятка резисторов получается надежное зарядное с током заряда до 1,5А с защитой от КЗ и переполюсовки. Такое зарядное подходит для малоемких аккумуляторов, например для мототехники
Схема зарядного устройства на LM317 с защитой от переполюсовки и КЗ

Данная схема зарядного на LM317 запитана от трансформатора с напряжением вторички 18В. После диодного моста стоит фильтр на C2C3. Дальше на LM317 собран стабилизатор напряжения рассчитанный на выходное напряжение 14,4В, которое точно выставляется резистором R4. Если нужно другое напряжение, то можете воспользоваться онлайн калькулятором LM317.
Стабилизация тока собранна на транзисторе Q1 и жестко определяется падением напряжения на резисторе R8.  Рассчитывается токовый резистор по формуле R8=0,6В/Iзар., где Iзар.- ток заряда. В моем случае расчет на 1,2А, что бы оставить некий запас прочности для китайской LM317
В правой части схемы представлена защита от коротких замыканий и переполюсовки. Эта схема уже используется во многих самоделках и зарекомендовала себя как самая лучшая.

Как же работает защита от КЗ и переполюсовки. Когда аккумулятор подключен правильной полярностью, ток проходящий через светодиод LED1 и резистор R3 открывает полевой транзистор Q3 и начинается процес зарядки. Когда АКБ не правильно подключен, ток через R9  возрастает и открывает транзистор Q2, закрывающий транзистор Q3 и обеспечивающий питание для светодиода Led1. Так же схема ведет себя при коротком замыкании. Кстати еще один плюс схемы в том, что с ней зарядное устройство на LM317 можно использовать как блок питания.

Теперь о сборке и работе. Первым делом была изготовлена печатная плата для зарядного на LM317.

Скачать печатную плату

Как изготовить печатную плату своими руками, можно посмотреть в статье Как изготовить печатную плату.

Далее все было распаяно и припаяно. В итоге получилась такая аккуратная плата зарядного
Теперь перейду к практике. Первым делом подключаю схему к лабораторному блоку питания и подаю на зарядное  18В. Никаких бабахов нет и можно с помощью переменного резистора выставить напряжение окончания заряда.

В моем случае это 14,41В, но позже я  выставлю 14,44В, надо было брать многооборотный резистор
Далее, что бы показать работу защиты от КЗ подключу зарядное к шунту амперметра, и как видно ток КЗ около нуля, светодиод сигнализирует об ошибке
Теперь нарочно подключу зарядное неправильной полярностью и схема опять отработала как надо, ток на амперметре нуль и светодиод говорит об ошибке

Наверно хватит издеваться и пора подзарядить аккумулятор. Подключаю правильной полярностью и ток пошел.

Судя по амперметру максимальный ток с шунтом 0,51Ом около 1,15А. Так вышло из-за того, что:
1. Напряжение открытия транзистора Q1 не 600мВ как расчетное, а 580мВ
2.Точность резистора имеет погрешность 5% и в данном случае чуть больше чем 0,51 Ом.
Но поскольку это зарядное, а не высокоточный прибор, этими погрешностями можно пренебречь.

Спустя какое то время, я не замерял точно, ток упал почти до нуля и напряжение заряда поднялось до своих 14,4В, и после небольшой подкрутки переменного резистора, выставил ровно 14,44В.
На этом можно считать эксперимент завершенным и зарядка нормально функционирует. Один небольшой недостаток, это то что схема работает в линейном режиме и на LM317 выделяется много тепла. Радиатор, что на фото не достаточный по размерам и сильно подогрелся за часы заряда, но LM317 не лопнула от перегрева, что только порадовало.
Ну на этом все, всем удачи с повторением. Подписывайтесь на обновления в группе, кнопки вверху сайта, и всегда будете в курсе последних обновлений

Хотите такое же устройство?
Напишите мне на внутреннюю почту Вконтакте.

С ув. Эдуард

Защиты от короткого замыкания для любого бп. Защита от короткого замыкания схема

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:

Минмиум деталей

Плата защиты должна занимать мало места

Работоспособной при больших токах нагрузки

Отсутствие реле

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.

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.

Приятных вам экспирементов!

ID: 2237

Как вам эта статья?

В качестве устройства электронной защиты источников питания можно использовать предлагаемый электронный предохранитель, включаемый между источниками и нагрузкой. Схема работает следующим образом. Когда ток нагрузки не превышает заранее установленного тока срабатывания, транзистор VT2 открыт, и падение напряжения на нем минимально. При увеличении тока нагрузки свыше заданного, увеличивается падение напряжения на транзисторе VT2, в связи с чем увеличивается напряжение, поступающее через R4 на базу VT1. Транзистор VT1 начинает открываться.

Процесс происходит лавинообразно благодаря наличию положительной обратной связи через резистор R4. В результате VT2 закрывается, и через нагрузку ток не протекает. Одновременно загорается сигнал о перегрузке. Приведенные на схеме номиналы резисторов соответствуют напряжению 9 В и току срабатывания 1 А. При необходимости изменить параметры предохранителя необходимо пересчитать величины сопротивлений R3 и R4.

Для питания собираемых конструкций радиолюбители нередко используют простейшие блоки, состоящие из понижающего трансформатора и выпрямителя с конденсатором фильтра. И, конечно, в таких блоках нет никакой защиты от короткого замыкания (КЗ) в нагрузке, хотя оно подчас приводит к выходу из строя выпрямителя и даже трансформатора. Применять в таких блоках питания в качестве элемента защиты плавкий предохранитель не всегда удобно, да и, кроме того, быстродействие у него невысокое. Один из вариантов решения проблемы защиты от КЗ — включение последовательно с нагрузкой полевого транзистора средней мощности с встроенным каналом. Дело в том, что на вольт-амперной характеристике такого транзистора есть участок, на котором ток стока не зависит от напряжения между стоком и истоком. Поэтому на этом участке транзистор работает как стабилизатор (ограничитель) тока.



Рис.1

Схема подключения транзистора к блоку питания приведена на рис.1, а вольт-амперные характеристики транзистора для различных сопротивлений резистора R1 — на рис.2. Работает защита так. Если сопротивление резистора равно нулю (т. е. исток соединен с затвором), а нагрузка потребляет ток около 0,25 А, то падение напряжения на полевом транзисторе не превышает 1,5 В, и практически на нагрузке будет все выпрямленное напряжение. При появлении же в цепи нагрузки КЗ ток через выпрямитель резко возрастает и при отсутствии транзистора может достичь нескольких ампер. Транзистор ограничивает ток короткого замыкания на уровне 0,45…0,5 А независимо от падения напряжения на нем. В этом случае выходное напряжение станет равным нулю, а все напряжение упадет на полевом транзисторе. Таким образом, в случае КЗ мощность, потребляемая от источника питания, увеличится в данном примере не более чем вдвое, что в большинстве случаев вполне допустимо и не отразится на «здоровье» деталей блока питания.

О. СИДОРОВИЧ, г. Львов, Украина

Отличительная особенность предлагаемого устройства — малое падение напряжения в номинальном режиме. Кроме того, после устранения аварийной ситуации оно автоматически восстанавливает свою работоспособность.

Устройство предназначено для защиты от замыкания в нагрузке и перегрузки по току. Его включают между источником питания и нагрузкой. Преимущество предлагаемого устройства по сравнению с описанным, например, в — малое падение напряжения в номинальном режиме, а также автоматический возврат в рабочее состояние после устранения причины аварии. Последнее особенно важно при кратковременных перегрузках.

Основные технические параметры

Напряжение питания, В……….12

Номинальный ток, А…………..1

Ток срабатывания защиты, А……1,2

Падение напряжения при номинальном токе, не более, В………………….0,6

Устройство содержит транзисторный коммутатор, узлы защиты и запуска. Основной элемент — коммутатор, выполненный на транзисторе VT5 (рис. 1).


Л. МОРОХИН, с. Макарова Московской обл.

Предлагаемое устройство целесообразно использовать совместно с регулируемым стабилизатором напряжения, не имеющим специальных узлов защиты.

Устройство предназначено для защиты регулирующего элемента стабилизатора напряжения от токовой и температурной перегрузок. Защита срабатывает при:

Превышении током нагрузки допустимого (установленного) значения;

Замыкании на выходе стабилизатора;

Превышении допустимой рассеиваемой мощности регулирующим элементом (нагрева его корпуса выше 50…70″С).

Датчик температуры — терморезистор RK1 (рис. 1), смонтированный непосредственно на регулирующем элементе стабилизатора. При увеличении напряжения на нем открывает транзистор, который, в свою очередь, включает тринистор VS1.


Кнопки SB1 и SB2 позволяют отключать и подключать нагрузку к источнику питания, что необходимо в процессе налаживания питаемого устройства. Если защита срабатывает в результате перегрева регулирующего элемента, нагрузка не будет подключена до тех пор, пока не уменьшится его температура, о чем судят по выключению светодиода HL1.

И. АЛЕКСАНДРОВ, г. Курск

При налаживании различной радиоэлектронной аппаратуры желательно пользоваться блоком питания с встроенной и регулируемой электронной защитой по току нагрузки. Если имеющийся в вашем распоряжении блок не имеет такой защиты, ее можно выполнить в виде приставки, включаемой между выходными гнездами блока и нагрузкой. Таким образом, приставка-предохранитель в случае превышения заданного максимального тока нагрузки мгновенно отключит ее от блока питания.

Электронный предохранитель (см. рисунок) содержит мощный транзистор VT2, который включен в минусовый провод питания, два стабилизатора тока на полевых транзисторах — один регулируемый (на VT1), в другой — нерегулируемый (на VT3), и чувствительный элемент — тринистор VS1. Управляющее напряжение на тринистор поступает с датчика тока, в роли которого выступает резистор R1 весьма малого сопротивления (0,1 Ома), и с резистора R2. Данный тип тринистора включается при напряжении на управляющем электроде (относительно катода) 0,5…0,6 В.

Ток нагрузки создает падение напряжения на резисторе R1, которое для тринистора является открывающим. Кроме того, ток, протекающий через транзистор VT1 (его можно изменять переменным резистором R3), создает падение напряжения на резисторе R2, которое также будет открывающим для тринистора. Когда сумма этих напряжений достигнет определенного значения, тринистор откроется, напряжение на нем уменьшится до 0,7…0,8 В. Зажжется светодиод HL1 и просигнализирует об аварии. В то же время напряжение на светодиоде HL2 уменьшится настолько, что он погаснет. Транзистор VT2 закроется, и нагрузка окажется отключенной от блока питания.

Для защиты электродвигателей от перегрузок до последнего времени обычно применяют предохранители в сочетании с магнитными пускателями. Предохранители надежно защищают устройство от перегрузки по току, но нередко являются первопричиной другого вида повреждений — обрыва фазы.
Защиту от чрезмерно большого тока обеспечивают и тепловые реле магнитных пускателей, которые включают в цепь питания электродвигателя. Однако такое защитное устройство требует подстройки при изменении внешней температуры и подбора нагревательных элементов в соответствии с мощностью защищаемого электродвигателя.

Описываемое ниже автоматическое устройство позволяет защитить электродвигатель как от перегрузки по току, так и от обрыва фазы. Оно регистрирует ток в каждом фазном проводнике и сравнивает наибольшее из измеренных значений с установленным порогом срабатывания.


Схема защиты от переполюсовки. Схема предназначена для защиты от переполюсовки различных электронных устройств. Напряжение срабатывания реле должно быть меньше или равно рабочему напряжению устройства.


Добрый день. В этой заметке я хочу предложить вашему вниманию блок питания дополнительного усилителя мощности для портативной радиостанции «Веда-ЧМ» . Выходное напряжение блока питания 24В, номинальный ток нагрузки – 3,5А, порог тока срабатывания защиты от короткого замыкания – 5,5А, ток короткого замыкания – 0,06А.

Общий вид комплекта показан на фото 1.

Схема блока питания представлена на рисунке 1.

Силовой трансформатор блока – перемотанный сетевой трансформатор от старого телевизора ТС-90-1, в качестве первичной обмотки — используются все витки сетевой обмотки трансформатора. Новая вторичная обмотка содержит 2×65 витков провода ПЭТВ-2 диаметром 1,25мм. При отсутствии провода данного диаметра, можно на каждой из катушек намотать по 130 витков проводом диаметром 0,9мм. При этом катушки потом соединяют синфазно параллельно при сохранении схемы мостового выпрямителя. Если эти катушки соединить последовательно, то от двух диодов можно избавиться (Рис.2).

Схема стабилизатора собрана навесным монтажом (1 на фото 2). Конденсаторы С3 и С4 у меня находятся в корпусе усилителя мощности. Цифрой два обозначен дополнительный регулируемый стабилизатор напряжения для питания «Веда-ЧМ», собранного на микросхеме КРЕН12А. Меняя напряжение питания самой радиостанции, можно менять в некоторых пределах выходную мощность излучения усилителя. Схему этого стабилизатора можно найти в рубрике «Блоки питания» — «Стабилизатор напряжения на КР142ЕН12А». Индикатор перегрузки работает следующим образом. Напряжение на конденсаторах фильтра выпрямителя С1и С2 примерно равно 37 вольт, учитывая, что выходное напряжение – 24В, напряжение между точками 1 и 2 будет находиться в районе13 вольт, которого не хватит для пробоя стабилитронов VD5, VD6, так как их суммарное напряжение стабилизации равно 15В. При «коротыше» напряжение между этими точками возрастет, через стабилитроны потечет ток и светодиод HL1 загорится, а светодиод HL2 – погаснет. Обратите внимание на то, что на «земле» находятся коллектора мощных транзисторов, что, ну просто очень удобно, размещая транзисторы непосредственно на корпусе изделия. Блок питания и усилитель мощности висят на стене чердака под антенной, что значительно уменьшает потери мощности в кабеле. До свидания. К.В.Ю.

Данная схема представляет собой простейший блок питания на транзисторах, оборудованный защитой от короткого замыкания (КЗ). Его схема представлена на рисунке.

Основные параметры:

  • Выходное напряжение — 0..12В;
  • Максимальный выходной ток — 400 мА.

Схема работает следующим образом. Входное напряжение сети 220В преобразуется трансформатором в 16-17В, затем выпрямляется диодами VD1-VD4. Фильтрация пульсаций выпрямленного напряжения осуществляется конденсатором С1. Далее выпрямленное напряжение поступает на стабилитрон VD6, который стабилизирует напряжение на своих выводах до 12В. Остаток напряжения гасится на резисторе R2. Далее осуществляется регулировка напряжения переменным резистором R3 до требуемого уровня в пределах 0-12В. Затем следует усилитель тока на транзисторах VT2 и VT3, который усиливает ток до уровня 400 мА. Нагрузкой усилителя тока служит резистор R5. Конденсатор С2 дополнительно фильтрует пульсации выходного напряжения.

Защита работает так. При отсутствии КЗ на выходе напряжение на выводах VT1 близко к нулю и транзистор закрыт. Цепь R1-VD5 обеспечивает смещение на его базе на уровне 0,4-0,7 В (падение напряжения на открытом p-n переходе диода). Этого смещения достаточно для открытия транзистора при определённом уровне напряжения коллектор-эмиттер. Как только на выходе происходит короткое замыкание, напряжение коллектор-эмиттер становится отличным от нулевого и равным напряжению на выходе блока. Транзистор VT1 открывается, и сопротивление его коллекторного перехода становится близким к нулю, а, значит, и на стабилитроне. Таким образом, на усилитель тока поступает нулевое входное напряжение, через транзисторы VT2, VT3 будет протекать очень маленький ток, и они не выйдут из строя. Защита отключается сразу же при устранении КЗ.

Детали

Трансформатор может быть любой с площадью сечения сердечника 4 см 2 и более. Первичная обмотка содержит 2200 витков провода ПЭВ-0,18, вторичная — 150-170 витков провода ПЭВ-0,45. Подойдёт и готовый трансформатор кадровой развёртки от старых ламповых телевизоров серии ТВК110Л2 или подобный. Диоды VD1-VD4 могут быть Д302-Д305, Д229Ж-Д229Л или любые на ток не менее 1 А и обратное напряжение не менее 55 В. Транзисторы VT1, VT2 могут быть любые низкочастотные маломощные, например, МП39-МП42. Можно использовать и кремниевые более современные транзисторы, например, КТ361, КТ203, КТ209, КТ503, КТ3107 и другие. В качестве VT3 — германиевые П213-П215 или более современные кремниевые мощные низкочастотные КТ814, КТ816, КТ818 и другие. При замене VT1 может оказаться, что защита от КЗ не работает. Тогда следует последовательно с VD5 включить ещё один диод (или два, если потребуется). Если VT1 будет кремниевый, то и диоды лучше применять кремниевые, например, КД209(А-В).

В заключение стоит заметить, что вместо указанных на схеме p-n-p транзисторов можно применять и аналогичные по параметрам транзисторы n-p-n (не вместо какого-либо из VT1-VT3, а вместо всех из них). Тогда нужно будет поменять полярности включения диодов, стабилитрона, конденсаторов, диодного моста. На выходе, соответственно, полярность напряжения будет другая.

Список радиоэлементов
Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот
VT1, VT2 Биполярный транзистор

МП42Б

2 МП39-МП42, КТ361, КТ203, КТ209, КТ503, КТ3107 Поиск в Fivel В блокнот
VT3 Биполярный транзистор

П213Б

1 П213-П215, КТ814, КТ816, КТ818 Поиск в Fivel В блокнот
VD1-VD4 Диод

Д242Б

4 Д302-Д305, Д229Ж-Д229Л Поиск в Fivel В блокнот
VD5 Диод

КД226Б

1 Поиск в Fivel В блокнот
VD6 Стабилитрон

Д814Д

1

Многие самодельные блоки имеют такой недостаток, как отсутствие защиты от переполюсовки питания. Даже опытный человек может по невнимательности перепутать полярность питания. И есть большая вероятность что после этого зарядное устройство придет в негодность.

В этой статье будет рассмотрено 3 варианта защит от переполюсовки , которые работают безотказно и не требуют никакой наладки.

Вариант 1

Это защита наиболее простая и отличается от аналогичных тем, что в ней не используются никакие транзисторы или микросхемы. Реле, диодная развязка – вот и все ее компоненты.


Работает схема следующим образом. Минус в схеме общий, поэтому будет рассмотрена плюсовая цепь.

Если на вход не подключен аккумулятор, то реле находится в разомкнутом состоянии. При подключении аккумулятора плюс поступает через диод VD2 на обмотку реле, вследствие чего контакт реле замыкается, и основной ток заряда протекает на аккумулятор.



Одновременно загорается зеленый светодиодный индикатор, свидетельствуя о том, что подключение правильное.


И если теперь убрать аккумулятор, то на выходе схемы будет напряжение, поскольку ток от зарядного устройства будет продолжать поступать через диод VD2 на обмотку реле.


Если перепутать полярность подключения, то диод VD2 окажется заперт и на обмотку реле не поступит питание. Реле не сработает.


В этом случае загорится красный светодиод, который нарочно подключен неправильным образом. Он будет свидетельствовать о том, что нарушена полярность подключения аккумулятора.


Диод VD1 защищает цепь от самоиндукции, которая возникает при отключении реле.


В случае внедрения такой защиты в зарядное устройство автомобильного аккумулятора, стоит взять реле на 12 В. Допустимый ток реле зависит только от мощности зарядника. В среднем стоит использовать реле на 15-20 А.




Эта схема до сих пор не имеет аналогов по многим параметрам. Она одновременно защищает и от переполюсовки питания, и от короткого замыкания.

Принцип работы этой схемы следующий. При нормальном режиме работы плюс от источника питания через светодиод и резистор R9 открывает полевой транзистор, и минус через открытый переход «полевика» поступает на выход схемы к аккумулятору.


При переполюсовке или коротком замыкании ток в цепи резко возрастает, вследствие чего образуется падение напряжения на «полевике» и на шунте. Такое падение напряжение достаточно для срабатывания маломощного транзистора VT2. Открываясь, последний запирает полевой транзистор, замыкая затвор с массой. Одновременно загорается светодиод, поскольку питание для него обеспечивается открытым переходом транзистора VT2.


Из-за высокой скорости реагирования эта схема гарантированно защитит зарядное устройство при любой проблеме на выходе.

Схема очень надежна в работе и способна оставаться в состоянии защиты бесконечно долгое время.



Это особо простая схема, которую даже схемой трудно назвать, поскольку в ней использовано всего 2 компонента. Это мощный диод и предохранитель. Этот вариант вполне жизнеспособен и даже применяется в промышленных масштабах.

Питание с зарядного устройства через предохранитель поступает на аккумулятор. Предохранитель подбирается исходя из максимального тока зарядки. Например, если ток 10 А, то предохранитель нужен на 12-15 А.

Диод подключен параллельно и закрыт при нормальной работе. Но если перепутать полярность, диод откроется и случится короткое замыкание.

А предохранитель – это слабое звено в этой схеме, который сгорит в тот же миг. Его после этого придется менять.

Диод следует подбирать по даташиту исходя из того, что его максимальный кратковременный ток был в несколько раз больше тока сгорания предохранителя.


Такая схема не обеспечивает стопроцентную защиту, поскольку бывали случаи, когда зарядное устройство сгорало быстрее предохранителя.

Итог

С точки зрения КПД, первая схема лучше других. Но с точки зрения универсальности и скорости реагирования, лучший вариант – это схема 2. Ну а третий вариант часто применяется в промышленных масштабах. Такой вариант защиты можно увидеть, к примеру, на любой автомагнитоле.


Все схемы, кроме последней, имеют функцию самовосстановления, то есть работа восстановится, как только будет убрано короткое замыкание или изменится полярность подключения аккумулятора.


Прикрепленные файлы:

ООО «НИП» — Модуль автоматического зарядного устройства ЗУ 12В-20А

Модуль автоматического зарядного устройства ЗУ 12В-20А

Модуль зарядного устройства ЗУ 12В-20А представляет собой импульсный источник питания, построенный по полумостовой схеме, со стабилизацией выходного тока и напряжения на основе ШИМ-модуляции.

Модуль разработан с целью построения многоканальных зарядных устройств, применяемых на СТО, гаражных комплексах и др. ЗУ 12В-20А предназначено для зарядки любого типа аккумуляторных батарей (в том числе гелевых) с номинальным напряжением 12 В. В начальный момент заряд происходит со стабилизацией тока, который устанавливается переменным резистором в пределах 4…20 А. По мере заряда напряжение на аккумуляторе приближается к номинальному, ток заряда начинает падать и ЗУ переходит в режим стабилизации напряжения. Таким образом происходит 100% заряд аккумулятора. Аккумулятор можно оставить с включенным ЗУ на неопределенно долгое время, не опасаясь перезаряда. Минимальная емкость заряжаемых аккумуляторов ограничена формулой оптимального зарядного тока – 0,1*Q (где Q – емкость аккумуляторной батареи). Максимальная емкость заряжаемых аккумуляторов, в принципе, ничем не ограничена, но при величине более 200 А·ч время заряда будет пропорционально возрастать.


Технические характеристики:

Номинальная мощность ЗУ, Вт300
Диапазон напряжения сети, В198…242
Диапазон регулировки выходного тока, А4..20
Минимальная емкость заряжаемых аккумуляторов (при токе заряда 0,1*Q), А·ч45
Максимальная емкость заряжаемых аккумуляторов (при токе заряда 0,1*Q), А·ч190
Автоматическая стабилизация выходного напряжения«12 В»
Защита от перегрузкиесть
Защита от КЗстаб. тока
Защита от переполюсовкиесть
Защита от перегреваесть
Габариты модуля (ДхШхВ), мм190х100х70
Вес, кг0,6

На модуле в качестве датчика тока установлен стандартный шунт (75 мВ-20 А), к которому подключается стандартный амперметр на 20 А. При работе модуля обязателен принудительный обдув вдоль ребер радиатора с обеих сторон модуля. Защита от переполюсовки реализована на основе самовосстанавливающихся предохранителей – когда обратный ток превысит 25 А предохранитель нагреется и разорвет цепь. Предохранитель сам восстановится через 5-10 минут после того как обратное напряжение будет снято. Во избежание выхода устройства из строя частые переполюсовки нежелательны.

Устройство защиты от переполюсовки для зарядного устройства.

Простая схема защиты АКБ и зарядного устройства от переполюсовки

Захотел я собрать какой-нибудь зарядник для аккумуляторов. И самым первым, что я подумал собрать — это зашита от переполюсовки на реле. Приведённая ниже простая схема для защиты зарядного и АКБ под силам любому, даже начинающему радиолюбителю.

Но при поисках в интернете нужной схемы, не нашел ничего похожего. А до этого год назад видел. По памяти нарисовал схему и готов поделится с вами.

Это устройство нужно для защиты вашего аккумулятора и зарядки от поломки, не давая перепутать клеммы местами, сохранит вас от многих проблем.

Вот схема устройства от переполюсовки для зарядных устройств на реле.

Элементы:

R1 = 510
Rel2 = 12В (Любое на 12В 10-15А, снял с бывшего UPS для компьютера, можно с авто)

VD1-3= 1N4007 (или подобные).

Хотя VD3 не обязательно ставить, можно поставить перемычку вместо него. VD1 от самоиндукции катушки реле.

Работает устройство так. Когда у вы подключаете аккумулятор, оставшийся в нем заряд проходит через реле и замыкает контакты, тем самым подавая ток от зарядника на аккумулятор.

Если же вы подключите не правильно провода на аккумулятор, то VD2 не даст пройти электричеству не реле и зарядка не начнется. А вместо зарядки загорится светодиод, сигнализируя о том, что не правильно подключена зарядка.

Вот устройство защиты от переполюсовки для зарядного устройства на печатной плате.

Печатка устройства защиты от переполюсовки для зарядного устройства.

Вы можете по этой ссылке скачать печатку Sprint-Layout 5.0 устройства защиты от переполюсовки для зарядного устройства

Источник:malmon.ru



ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ

П О П У Л Я Р Н О Е:
  • Зарядное стабильное устройство для аккумулятора на L200.
  • Зарядное на L200

    Подробнее…

  • Зарядное устройство для аккумуляторных батарей.

  • Электронное зарядное устройство с сигнализатором уров­ня зарядки аккумуляторных батарей обеспечивает визуальный контроль за состоянием процесса зарядки в ее крайних состояни­ях, что позволяет продлить срок эксплуатации аккумуляторов. За­рядное устройство подает световой сигнал как при напряжении на аккумуляторе ниже установленного, так и при напряжении выше предельно допустимого. Работает зарядное устройство от сети пе­ременного тока напряжением 220 или 127 В частотой 50 Гц в усло­виях умеренно холодного климата при температуре окружающей среды от +5 до +35°С, относительной влажности воздуха до 85 % при температуре +22°С и пониженном атмосферном давлении до 200 мм рт.ст.

      Подробнее…

  • Подробнее о заряде и разряде аккумулятора автомобиля
  • Аккумулятор автомобиля (АКкумуляторная Батарея) – это одна из наиболее важных деталей автомобиля. Аккумулятор обеспечивает электроэнергией: электрические лампы в фарах, подсветки панели приборов и салона, электронной системы зажигания автомобиля,  топливного насоса, автомагнитолы и других узлов автомобиля, а также самый потребляемый источник нагрузки — стартер при запуске двигателя. Нормальная работа всех узлов автомобиля возможна только с правильно эксплуатируемым аккумулятором. Он должен быть вовремя обслужен и заряжен.

    Подробнее…


Популярность: 19 277 просм.

Блоки питания своими руками с защитой от кз. Простая защита от короткого замыкания для блока питания схема своими руками

Данная схема представляет собой простейший блок питания на транзисторах, оборудованный защитой от короткого замыкания (КЗ). Его схема представлена на рисунке.

Основные параметры:

  • Выходное напряжение — 0..12В;
  • Максимальный выходной ток — 400 мА.

Схема работает следующим образом. Входное напряжение сети 220В преобразуется трансформатором в 16-17В, затем выпрямляется диодами VD1-VD4. Фильтрация пульсаций выпрямленного напряжения осуществляется конденсатором С1. Далее выпрямленное напряжение поступает на стабилитрон VD6, который стабилизирует напряжение на своих выводах до 12В. Остаток напряжения гасится на резисторе R2. Далее осуществляется регулировка напряжения переменным резистором R3 до требуемого уровня в пределах 0-12В. Затем следует усилитель тока на транзисторах VT2 и VT3, который усиливает ток до уровня 400 мА. Нагрузкой усилителя тока служит резистор R5. Конденсатор С2 дополнительно фильтрует пульсации выходного напряжения.

Защита работает так. При отсутствии КЗ на выходе напряжение на выводах VT1 близко к нулю и транзистор закрыт. Цепь R1-VD5 обеспечивает смещение на его базе на уровне 0,4-0,7 В (падение напряжения на открытом p-n переходе диода). Этого смещения достаточно для открытия транзистора при определённом уровне напряжения коллектор-эмиттер. Как только на выходе происходит короткое замыкание, напряжение коллектор-эмиттер становится отличным от нулевого и равным напряжению на выходе блока. Транзистор VT1 открывается, и сопротивление его коллекторного перехода становится близким к нулю, а, значит, и на стабилитроне. Таким образом, на усилитель тока поступает нулевое входное напряжение, через транзисторы VT2, VT3 будет протекать очень маленький ток, и они не выйдут из строя. Защита отключается сразу же при устранении КЗ.

Детали

Трансформатор может быть любой с площадью сечения сердечника 4 см 2 и более. Первичная обмотка содержит 2200 витков провода ПЭВ-0,18, вторичная — 150-170 витков провода ПЭВ-0,45. Подойдёт и готовый трансформатор кадровой развёртки от старых ламповых телевизоров серии ТВК110Л2 или подобный. Диоды VD1-VD4 могут быть Д302-Д305, Д229Ж-Д229Л или любые на ток не менее 1 А и обратное напряжение не менее 55 В. Транзисторы VT1, VT2 могут быть любые низкочастотные маломощные, например, МП39-МП42. Можно использовать и кремниевые более современные транзисторы, например, КТ361, КТ203, КТ209, КТ503, КТ3107 и другие. В качестве VT3 — германиевые П213-П215 или более современные кремниевые мощные низкочастотные КТ814, КТ816, КТ818 и другие. При замене VT1 может оказаться, что защита от КЗ не работает. Тогда следует последовательно с VD5 включить ещё один диод (или два, если потребуется). Если VT1 будет кремниевый, то и диоды лучше применять кремниевые, например, КД209(А-В).

В заключение стоит заметить, что вместо указанных на схеме p-n-p транзисторов можно применять и аналогичные по параметрам транзисторы n-p-n (не вместо какого-либо из VT1-VT3, а вместо всех из них). Тогда нужно будет поменять полярности включения диодов, стабилитрона, конденсаторов, диодного моста. На выходе, соответственно, полярность напряжения будет другая.

Список радиоэлементов
Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот
VT1, VT2 Биполярный транзистор

МП42Б

2 МП39-МП42, КТ361, КТ203, КТ209, КТ503, КТ3107 В блокнот
VT3 Биполярный транзистор

П213Б

1 П213-П215, КТ814, КТ816, КТ818 В блокнот
VD1-VD4 Диод

Д242Б

4 Д302-Д305, Д229Ж-Д229Л В блокнот
VD5 Диод

КД226Б

1 В блокнот
VD6 Стабилитрон

Д814Д

1 В блокнот
C1 2000 мкФ, 25 В 1 В блокнот
C2 Электролитический конденсатор 500 мкФ. 25 В 1 В блокнот
R1 Резистор

10 кОм

1 В блокнот
R2 Резистор

360 Ом

1 В блокнот
R3 Переменный резистор 4.7 кОм 1 В блокнот
R4, R5 Резистор

Когда мы включаем , напряжения на выходе не сразу достигают нужного значения, а примерно через 0.02 секунды, и чтобы исключить подачу пониженного напряжения на компоненты ПК, существует специальный сигнал «power good», также иногда называемый «PWR_OK» или просто «PG», который подаётся, когда напряжения на выходах +12В, +5В и +3.3В достигают диапазона корректных значений. Для подачи этого сигнала выделена специальная линия на ATX разъёме питания, подключаемого к (№8, серый провод).

Ещё одним потребителем этого сигнала является схема защиты от подачи пониженного напряжения (UVP) внутри БП, о которой ещё пойдёт речь – если она будет активна с момента включения на БП, то она просто не даст компьютеру включиться, сразу отключая БП, поскольку напряжения будут заведомо ниже номинальных. Поэтому эта схема включается только с подачей сигнала Power Good.

Этот сигнал подаётся схемой мониторинга или ШИМ-контроллером (широтно-импульсная модуляция, применяемая во всех современных импульсных БП, из-за чего они и получили своё название, английская аббревиатура – PWM, знакомая по современным кулерам – для управления их частотой вращения подаваемый на них ток модулируется подобным образом.)

Диаграмма подачи сигнала Power Good согласно спецификации ATX12V.
VAC — входящее переменное напряжение, PS_ON# — сигнал «power on», который подаётся при нажатии кнопки включения на системном блоке.»O/P» — сокращение для «operating point», т.е. рабочее значение. И PWR_OK — это и есть сигнал Power Good. T1 меньше чем 500 мс, T2 находится между 0.1 мс и 20 мс, T3 находится между 100 мс and 500 мс, T4 меньше или равно 10 мс, T5 больше или равно 16 мс и T6 больше или равно 1 мс.

Защита в обоих случаях реализована при помощи одной и той же схемы, мониторящей выходные напряжения +12В, +5В и 3.3В и отключающей БП в случае если одно из них окажется выше (OVP — Over Voltage Protection) или ниже (UVP — Under Voltage Protection) определённого значения, которое также называют «точкой срабатывания». Это основные типы защиты, которые в настоящее время присутствуют фактически во всех , более того, стандарт ATX12V требует наличия OVP.

Некоторую проблему составляет то, что и OVP, и UVP обычно сконфигурированы так, что точки срабатывания находятся слишком далеко от номинального значения напряжения и в случае с OVP это является прямым соответствием стандарту ATX12V:

Выход Минимум Обычно Максимум
+12 V 13.4 V 15.0 V 15.6 V
+5 V 5.74 V 6.3 V 7.0 V
+3.3 V 3.76 V 4.2 V 4.3 V

Т.е. можно сделать БП с точкой срабатывания OVP по +12В на 15.6В, или +5В на 7В и он всё ещё будет совместим со стандартом ATX12V.

Такой будет длительное время выдавать, допустим, 15В вместо 12В без срабатывания защиты, что может привести к выходу из строя компонентов ПК.

С другой стороны, стандарт ATX12V чётко оговаривает, что выходные напряжения не должны отклоняться более чем на 5% от номинального значения, но при этом OVP может быть конфигурирована производителем БП на срабатывание при отклонении в 30% по линиям +12В и +3.3В и в 40% — по линии +5В.

Производители выбирают значения точек срабатывания используя ту или иную микросхему мониторинга или ШИМ-контроллера, потому что значения этих точек жёстко заданы спецификациями той или иной конкретной микросхемы.

Как пример возьмём популярную микросхему мониторинга PS223 , которая используется в некоторых , которые до сих присутствуют на рынке. Эта микросхема имеет следующие точки срабатывания для режимов OVP и UVP:

Выход Минимум Обычно Максимум
+12 V 13.1 V 13.8 V 14.5 V
+5 V 5.7 V 6.1 V 6.5 V
+3.3 V 3.7 V 3.9 V 4.1 V

Выход Минимум Обычно Максимум
+12 V 8.5 V 9.0 V 9.5 V
+5 V 3.3 V 3.5 V 3.7 V
+3.3 V 2.0 V 2.2 V 2.4 V

Другие микросхемы предоставляют другой набор точек срабатывания.

И ещё раз напоминаем вам, насколько далеко от нормальных значений напряжения обычно сконфигурированы OVP и UVP. Для того, чтобы они сработали, блок питания должен оказаться в весьма сложной ситуации. На практике, дешёвые БП, не имеющие кроме OVP/UVP других типов защиты, выходят из строя раньше, чем срабатывает OVP/UVP.

В случае с этой технологией (англоязычная аббревиатура OCP — Over Current Protection) есть один вопрос, который следовало бы рассмотреть более подробно. По международному стандарту IEC 60950-1 в компьютерном оборудовании ни по одному проводнику не должно передаваться более 240 Вольт-ампер, что в случае с постоянным током даёт 240 Ватт. Спецификация ATX12V включает в себя требование о защите от превышения по току во всех цепях. В случае с наиболее нагруженной цепью 12Вольт мы получаем максимально допустимый ток в 20Ампер. Естественно, такое ограничение не позволяет изготовить БП мощностью более 300Ватт, и для того, чтобы его обойти, выходную цепь +12В стали разбивать на две или более линий, каждая из которых имела собственную схему защиты от перегрузки по току. Соответственно, все выводы БП, имеющие +12В контакты, разбиваются на несколько групп по количеству линий, в некоторых случая на них даже наносится цветовая маркировка, чтобы адекватно распределять нагрузку по линиям.

Однако во многих дешёвых БП с заявленными двумя линиями +12В на практике используется только одна схема защиты по току, а все +12В провода внутри подключаются к одному выходу. Для того, чтобы реализовать адекватную работу такой схемы, защита от нагрузки по току срабатывает не при 20А, а при, например, 40А, и ограничение максимального тока по одному проводу достигается тем, что в реальной системе нагрузка в +12В всегда распределена по нескольким потребителям и ещё большему количеству проводов.

Более того, иногда разобраться, используется ли в данном конкретном БП отдельная защита по току для каждой линии +12В можно, только разобрав его и посмотрев на количество и подключение шунтов, используемых для измерения силы тока (в некоторых случаях количество шунтов может превышать количество линий, поскольку для измерения силы тока на одной линии могут использоваться несколько шунтов).


Различные типы шунтов для измерения силы тока.

Ещё одним интересным моментом является то, что в отличие от защиты от повышенного/пониженного напряжения допустимый уровень тока регулируется производителем БП, путём подпаивания резисторов того или иного номинала к выходам управляющей микросхемы. А на дешёвых БП, несмотря на требования стандарта ATX12V, эта защита может быть установлена только на линии +3.3В и +5В, либо отсутствовать вовсе.

Как следует из её названия (OTP — Over Temperature Protection), защита от перегрева выключает блок питания, если температура внутри его корпуса достигает определённого значения. Ей оснащены далеко не все блоки питания.

В блоках питания можно увидеть термистор, прикреплённый к радиатору (хотя в некоторых БП он может быть припаян прямо к печатной плате). Этот термистор соединён с цепью управления скоростью вращения вентилятора, он не используется для защиты от перегрева. В БП, оборудованных защитой от перегрева, обычно используется два термистора – один для управления вентилятором, другой, собственно для защиты от перегрева.

Защита от короткого замыкания (SCP — Short Circuit Protection) – вероятно, самая старая из подобных технологий, потому что её очень легко реализовать при помощи пары транзисторов, не задействуя микросхему мониторинга. Эта защита обязательно присутствует в любом БП и отключает его в случае короткого замыкания в любой из выходных цепей, во избежание возможного пожара.

Многие самодельные блоки имеют такой недостаток, как отсутствие защиты от переполюсовки питания. Даже опытный человек может по невнимательности перепутать полярность питания. И есть большая вероятность что после этого зарядное устройство придет в негодность.

В этой статье будет рассмотрено 3 варианта защит от переполюсовки , которые работают безотказно и не требуют никакой наладки.

Вариант 1

Это защита наиболее простая и отличается от аналогичных тем, что в ней не используются никакие транзисторы или микросхемы. Реле, диодная развязка – вот и все ее компоненты.

Работает схема следующим образом. Минус в схеме общий, поэтому будет рассмотрена плюсовая цепь.

Если на вход не подключен аккумулятор, то реле находится в разомкнутом состоянии. При подключении аккумулятора плюс поступает через диод VD2 на обмотку реле, вследствие чего контакт реле замыкается, и основной ток заряда протекает на аккумулятор.

Одновременно загорается зеленый светодиодный индикатор, свидетельствуя о том, что подключение правильное.

И если теперь убрать аккумулятор, то на выходе схемы будет напряжение, поскольку ток от зарядного устройства будет продолжать поступать через диод VD2 на обмотку реле.

Если перепутать полярность подключения, то диод VD2 окажется заперт и на обмотку реле не поступит питание. Реле не сработает.

В этом случае загорится красный светодиод, который нарочно подключен неправильным образом. Он будет свидетельствовать о том, что нарушена полярность подключения аккумулятора.

Диод VD1 защищает цепь от самоиндукции, которая возникает при отключении реле.

В случае внедрения такой защиты в , стоит взять реле на 12 В. Допустимый ток реле зависит только от мощности . В среднем стоит использовать реле на 15-20 А.

Эта схема до сих пор не имеет аналогов по многим параметрам. Она одновременно защищает и от переполюсовки питания, и от короткого замыкания.

Принцип работы этой схемы следующий. При нормальном режиме работы плюс от источника питания через светодиод и резистор R9 открывает полевой транзистор, и минус через открытый переход «полевика» поступает на выход схемы к аккумулятору.

При переполюсовке или коротком замыкании ток в цепи резко возрастает, вследствие чего образуется падение напряжения на «полевике» и на шунте. Такое падение напряжение достаточно для срабатывания маломощного транзистора VT2. Открываясь, последний запирает полевой транзистор, замыкая затвор с массой. Одновременно загорается светодиод, поскольку питание для него обеспечивается открытым переходом транзистора VT2.

Из-за высокой скорости реагирования эта схема гарантированно защитит при любой проблеме на выходе.

Схема очень надежна в работе и способна оставаться в состоянии защиты бесконечно долгое время.

Это особо простая схема, которую даже схемой трудно назвать, поскольку в ней использовано всего 2 компонента. Это мощный диод и предохранитель. Этот вариант вполне жизнеспособен и даже применяется в промышленных масштабах.

Питание с зарядного устройства через предохранитель поступает на аккумулятор. Предохранитель подбирается исходя из максимального тока зарядки. Например, если ток 10 А, то предохранитель нужен на 12-15 А.

Диод подключен параллельно и закрыт при нормальной работе. Но если перепутать полярность, диод откроется и случится короткое замыкание.

А предохранитель – это слабое звено в этой схеме, который сгорит в тот же миг. Его после этого придется менять.

Диод следует подбирать по даташиту исходя из того, что его максимальный кратковременный ток был в несколько раз больше тока сгорания предохранителя.

Такая схема не обеспечивает стопроцентную защиту, поскольку бывали случаи, когда зарядное устройство сгорало быстрее предохранителя.

Итог

С точки зрения КПД, первая схема лучше других. Но с точки зрения универсальности и скорости реагирования, лучший вариант – это схема 2. Ну а третий вариант часто применяется в промышленных масштабах. Такой вариант защиты можно увидеть, к примеру, на любой автомагнитоле.

Все схемы, кроме последней, имеют функцию самовосстановления, то есть работа восстановится, как только будет убрано короткое замыкание или изменится полярность подключения аккумулятора.

Прикрепленные файлы:

Как сделать простой Повер Банк своими руками: схема самодельного power bank

Короткие замыкания происходят в любых электроустановках, вне зависимости от их сложности. Даже если электропроводка новая, светильники и розетки исправны, а электрооборудование выпущено известными на весь мир производителями, от коротких замыканий не застрахован никто. И от них нужно защищаться.

Устройства защиты от аварийных режимов в сети

Предохранители – самые простые устройства защиты. Раньше для ликвидации аварийных режимов в бытовых электропроводках применяли только их. В некоторых устройствах предохранители применяются и по сей день. Причина – они обладают высоким быстродействием и незаменимы для защиты полупроводниковых устройств.

После срабатывания предохранитель либо заменяется на новый, либо внутри него меняется плавкая вставка. Вставки для одного и того же корпуса предохранителя выпускаются на разные номиналы токов. Но необходимость держать на объекте или в квартире запас плавких вставок для оперативной замены является недостатком предохранителей.

Самым распространенным предохранителем в советское время была «пробка».

Предохранитель — «пробка»

На смену им пришли автоматические пробки типа ПАР , выпускавшиеся на токи 10, 16 и 25 А. Они вворачивались на место пробок, были многоразового использования и имели два защитных элемента, называемых расцепителями. Один защищал от коротких замыканий и срабатывал мгновенно, второй – от перегрузок и срабатывал с выдержкой времени.

Такие же расцепители имеют и все автоматические выключатели , пришедшие на смену предохранителям. Мгновенный расцепитель называют электромагнитным , потому что в основу его работу положен принцип втягивания штока катушки при превышении номинального тока. Шток ударяет по защелке и пружина размыкает контактную систему выключателя.

Расцепитель, действующий с выдержкой по времени называют тепловым. Работает он по принципу терморегулятора в утюге или электронагревателе. Биметаллическая пластина при прохождении по ней тока нагревается и медленно изгибается в сторону. Чем больше ток через нее, тем быстрее происходит изгиб. Затем она действует на ту же защелку, и автомат отключается. Если воздействие тока прекратилось, пластина остывает, возвращается в исходное положение, и отключения не происходит.

В старых электрощитах еще сохранились автоматические выключатели в карболитовом корпусе типов А-63, А3161, или более современные АЕ1030. Но все они уже не удовлетворяют современным требованиям.


Они изношены, и их механическая часть либо заржавела, либо утратила быстродействие. И не в каждом из них есть мгновенная защита от короткого замыкания. В некоторых аппаратах устанавливался только тепловой расцепитель. Да и скорость срабатывания электромагнитного расцепителя у автоматов этих серий ниже, чем у модульных.

Поэтому такие защитные устройства нужно менять на современные, пока они своим бездействием не натворили дел.

Принципы построения защиты

В многоквартирных домах автоматы установлены в щитке на лестничной площадке. Для защиты квартир этого достаточно. Но если Вы при замене электропроводки установили у себя персональный щиток, то в нем на каждую группу потребителей лучше установить персональный автомат. Тому есть несколько причин.

  1. При замене розетки вам не понадобится отключать свет в квартире и пользоваться фонариком.
  2. Для защиты некоторых потребителей вы снизите номинальный ток автомата, что сделает их защиту чувствительнее.
  3. При повреждениях в электропроводке можно оперативно отключить аварийный участок и оставить в работе остальное.

В частных домах в качестве вводных используются двухполюсные выключатели. Это необходимо для случая ошибочного переключения на подстанции или линии, в результате которого фаза окажется на месте нуля. Использование двух однополюсных выключателей для этой цели недопустимо, так как может отключится тот, что в нуле, а фаза останется.

Нецелесообразно использование трехполюсного выключателя в качестве эквивалента трех однополюсных. Снятие планки, объединяющей три полюса не поможет. Внутри выключателя есть тяги, отключающие оставшиеся полюса при срабатывании одного из них.

При применении УЗО обязательно защитить эту же линию и автоматическим выключателем. УЗО защищает от токов утечки, но не защищает от коротких замыканий и перегрузок. Функции защиты от утечки и аварийных режимов работы совмещены в дифференциальном автомате.


Выбор автоматических выключателей

При замене старого автоматического выключателя новый устанавливайте на тот же номинальный ток. По требованиям Энергосбыта номинальный ток выключателя принимается, исходя из максимально разрешенной нагрузки.

Распределительная сеть устроена таким образом, что с приближением к источнику электроснабжения номинальные токи аппаратов защиты увеличиваются. Если ваша квартира включена через однофазный автоматический выключатель на 16 А, то все квартиры в подъезде могут быть подключены к трехфазному автомату на 40 А и равномерно распределены по фазам. В случае, если при коротком замыкании ваш автомат не отключится, через некоторое время от перегрузки сработает защита у подъездного. Каждое последующее защитное устройство резервирует предыдущее. Поэтому не стоит завышать значение номинального тока автоматического выключателя. Он может не сработать (не хватит тока) или отключится вместе с группой потребителей.

Современные модульные автоматические выключатели выпускаются с характеристиками «В», «С» и «D» . Отличаются они кратностью токов срабатывания отсечки.

Будьте внимательны с применением автоматов с характеристиками «D» и «В».

И помните: если короткое замыкание не отключить, оно приведет к пожару. Позаботьтесь об исправности защиты, и живите спокойно.

Практически каждый начинающий радиолюбитель стремится вначале своего творчества сконструировать сетевой блок питания, чтобы впоследствии использовать его для питания различных экспериментальных устройств. И конечно, хотелось бы, чтобы этот блок питания «подсказывал» об опасности выхода из строя отдельных узлов при ошибках или неисправностях монтажа.

На сегодняшний день существует множество схем, в том числе и с индикацией короткого замыкания на выходе. Подобным индикатором в большинстве случаев обычно служит лампа накаливания, включенная в разрыв нагрузки. Но подобным включением мы увеличиваем входное сопротивление источника питания или, проще говоря, ограничиваем ток, что в большинстве случаев, конечно, допустимо, но совсем не желательно.

Схема, изображенная на рис.1, не только сигнализирует о коротком замыкании, абсолютно не влияя на выходное сопротивление устройства, но и автоматически отключает нагрузку при закорачивании выхода. Кроме того, светодиод HL1 напоминает, что устройство включено в сеть, a HL2 светится при перегорании плавкого предохранителя FU1, указывая на необходимость его замены.

Электрическая принципиальная схема самодельного блока питания с защитой от коротких замыканий

Рассмотрим работу самодельного блока питания . Переменное напряжение, снимаемое со вторичной обмотки Т1, выпрямляется диодами VD1…VD4, собранными по мостовой схеме. Конденсатеры С1 и С2 препятствуют проникновению в сети высокочастотных помех, а оксидный конденсатор С3 сглаживает пульсации напряжения, поступающего на вход компенсационного стабилизатора, собранного на VD6, VT2, VT3 и обеспечивающего на выходе стабильное напряжение 9 В.

Напряжение стабилизации можно изменить, подбирая стабилитрон VD6, например, при КС156А оно составит 5 В, при Д814А — 6 В, при ДВ14Б — В В, при ДВ14Г -10 В, при ДВ14Д -12 В. При желании выходное напряжение можно сделать регулируемым, для этого между анодом и катодом VD6 включают переменный резистор сопротивлением 3-5 кОм, а базу VT2 подключают к движку этого резистора.

Рассмотрим работу защитного устройстваблока питания . Узел защиты от КЗ в нагрузке состоит из германиевого п-р-п транзистора VT1, электромагнитного реле К1, резистора R3 и диода VD5. Последний в данном случае выполняет функцию стабистора, поддерживающего на базе VT1 неизменное напряжение около 0,6 — 0,7 В относительно общего.

В обычном режиме работы стабилизатора транзистор узла защиты надежно закрыт, так как напряжение на его базе относительно эмиттера отрицательное. При возникновении короткого замыкания эмиттер VT1, как и эмиттер регулирующего VT3, оказывается соединенным с общим минусовым проводом выпрямителя.

Другими словами, напряжение на его базе относительно эмиттера становится положительным, вследствие чего VT1 открывается, срабатывает К1 и своими контактами отключает нагрузку, светится светодиод HL3. После устранения короткого замыкания напряжение смещения на эмиттерном переходе VT1 снова становится отрицательным и он закрывается, реле К1 обесточивается, подключая нагрузку к выходу стабилизатора.

Детали для изготовления блока питания. Электромагнитное реле любое с возможно меньшим напряжением срабатывания. В любом случае должно соблюдаться одно непременное условие: вторичная обмотка Т1 должна выдавать напряжение, равное сумме напряжений стабилизации и срабатывания реле, т.е. если напряжение стабилизации, как в данном случае 9 В, а U сраб реле 6 В, то на вторичной обмотке должно быть не менее 15 В, но и не превышать допустимое на коллекторе-эмиттере применяемого транзистора. В качестве Т1 на опытном образце автор использовал ТВК-110Л2. Печатная плата устройства изображена на рис.2.

Печатная плата блока питания

Схема защиты от обратной полярности

с использованием диода ИЛИ МОП-транзистора с P-каналом

Батареи являются наиболее удобным источником питания для подачи напряжения на электронную схему. Есть много других способов включения электронных устройств, таких как адаптер, солнечная батарея и т. Д., Но наиболее распространенным источником питания постоянного тока является аккумулятор. Как правило, все устройства поставляются со схемой защиты от обратной полярности , но если у вас есть какое-либо устройство с батарейным питанием, которое не имеет защиты от обратной полярности, вы всегда должны быть осторожны при замене батареи, иначе это может взорвать устройство.

Итак, в этой ситуации Схема защиты от обратной полярности была бы полезным дополнением к схеме. Существует несколько простых методов защиты схемы от подключения с обратной полярностью, например, использование диода или диодного моста или использование полевого МОП-транзистора с каналом P в качестве переключателя на ВЫСОКОЙ стороне.

Защита от обратной полярности с помощью диода

Использование диода — самый простой и дешевый метод защиты от обратной полярности, но он имеет проблему утечки мощности .Когда входное напряжение питания высокое, небольшое падение напряжения может не иметь значения, особенно при низком токе. Но в случае низковольтной операционной системы недопустимо даже небольшое падение напряжения.

Как мы знаем, падение напряжения на диоде общего назначения составляет 0,7 В, поэтому мы можем ограничить это падение напряжения с помощью диода Шоттки, потому что его падение напряжения составляет от 0,3 до 0,4 В, и он также может выдерживать большие токовые нагрузки. Имейте в виду, выбирая диод Шоттки, потому что многие диоды Шоттки имеют высокую утечку обратного тока, поэтому убедитесь, что вы выберете диод с низким обратным током (менее 100 мкА).

При 4 А потери мощности на диоде Шоттки в цепи будут:

4 x 0,4 Вт = 1,6 Вт

А в обычном диоде:

4 x 0,7 = 2,8 Вт.

Вы даже можете использовать мостовой выпрямитель для защиты от обратной полярности, независимо от полярности. Но мостовой выпрямитель состоит из четырех диодов, следовательно, количество потерь энергии будет вдвое больше, чем в приведенной выше схеме с одним диодом.

Защита от обратной полярности с использованием полевого МОП-транзистора с каналом P

Использование полевого МОП-транзистора с каналом P для защиты от обратной полярности более надежно, чем другие методы, из-за низкого падения напряжения и высоких токов.Схема состоит из P-канального MOSFET, стабилитрона и понижающего резистора. Если напряжение питания меньше, чем напряжение затвор-исток (Vgs) P-канального MOSFET, вам понадобится только MOSFET без диода или резистора. Вам просто нужно подключить клемму затвора полевого МОП-транзистора к земле.

Теперь, если напряжение питания больше, чем Vgs, вам нужно понизить напряжение между выводом затвора и истоком. Компоненты, необходимые для изготовления аппаратной части схемы, упомянуты ниже.

Необходимые материалы
  • FQP47P06 МОП-транзистор с P-каналом
  • Резистор (100кОм)
  • Стабилитрон 9,1 В
  • Макет
  • Соединительные провода

Принципиальная схема

Работа схемы защиты от обратной полярности с использованием P-канального полевого МОП-транзистора

Теперь, когда вы подключаете батарею в соответствии с принципиальной схемой с правильной полярностью, это приводит к включению транзистора и пропусканию тока через него.Если батарея подключена в обратном направлении или с обратной полярностью, то транзистор выключается, и ваша схема становится защищенной.

Эта схема защиты более эффективна, чем другие. Давайте проанализируем схему , когда батарея подключена правильно. , МОП-транзистор с P-каналом включится, потому что напряжение между затвором и истоком отрицательное. Формула для определения напряжения между затвором и истоком:

  Vgs = (Vg - Vs)  

Когда батарея подключена неправильно , напряжение на клемме затвора будет положительным, и мы знаем, что P-Channel MOSFET включается только тогда, когда напряжение на клемме затвора отрицательное (минимум -2.0 В для этого полевого МОП-транзистора или меньше). Таким образом, всякий раз, когда батарея подключается в обратном направлении, цепь будет защищена полевым МОП-транзистором.

Теперь давайте поговорим о потере мощности в схеме , когда транзистор включен, сопротивление между стоком и истоком почти ничтожно, но для большей точности вы можете просмотреть данные P-Channel MOSFET. Для P-канального МОП-транзистора FQP47P06 статическое сопротивление сток-исток во включенном состоянии (R DS (ON) ) составляет 0,026 Ом (макс.).Итак, мы можем рассчитать потери мощности в цепи, как показано ниже:

  Потери мощности = I  2  R  

Предположим, что ток, протекающий через транзистор, составляет 1 А. Значит потеря мощности будет

  Потери мощности = I  2  R = (1A)  2  * 0,026 Ом = 0,026 Вт  

Следовательно, потери мощности примерно в 27 раз меньше, чем в схеме с одним диодом. Вот почему использование P-канального MOSFET для защиты от обратной полярности намного лучше, чем другие методы.Он немного дороже диода, но делает схему защиты более безопасной и эффективной.

Мы также использовали стабилитрон и резистор в цепи для защиты от превышения напряжения затвор-исток. Добавив резистор и стабилитрон на 9,1 В, мы можем ограничить напряжение затвор-исток максимум до отрицательного значения 9,1 В, поэтому транзистор остается безопасным.

Что такое защита от обратного напряжения?

Что такое защита от обратного напряжения

Цепи защиты от обратного напряжения предотвращают повреждение источников питания и электронных схем в случае подачи обратного напряжения на входные или выходные клеммы.Защита от обратного напряжения реализована на входе источника питания или на плате заказных резервных источников питания с несколькими выходами. Это важно в большинстве электронных приложений, таких как ноутбуки, компьютеры, схемы CMOS и т. Д.

Защита гарантирует, что компоненты не будут повреждены при случайной замене разъемов источника питания. Существуют различные методы, различающиеся работой, эффективностью и сложностью. В то время как некоторые, такие как диод или автоматический выключатель, обеспечивают только защиту от обратного напряжения, другие, такие как защитные ИС, обеспечивают защиту от обратного напряжения, перегрузки по току и перенапряжения.

Чтобы заблокировать отрицательное напряжение, разработчики обычно размещают силовой диод или P-канальный MOSFET последовательно с источником питания. Одним из недостатков последовательного диода является то, что он занимает место на плате и имеет большое рассеивание мощности при высоких токах нагрузки.

С другой стороны, полевой МОП-транзистор рассеивает меньше энергии, даже если он требует дополнительной схемы управления, что увеличивает стоимость. Оба решения влияют на работу с низким энергопотреблением, особенно на последовательный диод. Кроме того, решения могут не подходить при очень высоких токах нагрузки.

Защита от обратного напряжения с помощью диода


Диод включен последовательно с нагрузкой и позволяет мощности достигать нагрузки только при прямом смещении. Если напряжение меняется на противоположное, оно блокирует напряжение, и обратная мощность не достигает нагрузки. Использование диода — самый простой метод и его преимущество в низкой стоимости.

Недостатки использования диода: прямое падение напряжения, которое может быть значительным при низком напряжении, большое рассеивание мощности при высоких токах нагрузки и низкий КПД.Иногда используется диод Шоттки из-за его быстрого отклика и низкого падения напряжения прямого смещения.


Рисунок 1: Диод, включенный последовательно с нагрузкой. Изображение предоставлено.

Использование MOSFET для защиты от обратного напряжения


Для лучшей защиты используются полевые МОП-транзисторы, преимущество которых заключается в очень низком сопротивлении. Этот метод предполагает использование полевого МОП-транзистора P-типа на стороне питания на пути питания или полевого МОП-транзистора нижнего уровня на пути заземления.


Рисунок 2: Защита с использованием PMOSFET Image Credit

В каждой из схем полевого МОП-транзистора основной диод транзистора смещен в прямом направлении во время нормальной работы.Когда питание подключено правильно, напряжение затвора полевого транзистора принимается низким для PMOS и высоким, если это NMOS, так что канал закорачивает диод.

Когда напряжение питания меняется на противоположное, напряжение затвора PMOSFET высокое, и это препятствует его включению, а значит, не позволяет обратному напряжению достигать нагрузки. Для NMOSFET напряжение затвора низкое.

Использование автоматических выключателей для защиты от обратного напряжения


Выключатели используются в приложениях с высокой мощностью от 500 Вт до нескольких киловатт.При таких высоких токах использование диодов или даже диодов Шоттки нецелесообразно из-за большого рассеяния мощности и неэффективности. Электронные автоматические выключатели используются вместе с силовым шунтирующим диодом.

При нормальной полярности и включенном автоматическом выключателе ток течет от клеммы заземления к клемме –48. При изменении полярности диод отключения питания будет проводить и создавать короткое замыкание, которое отключает автоматический выключатель.

Схема дорогая, громоздкая и требует ручной переустановки автоматического выключателя, поэтому не подходит для удаленной установки.Кроме того, точность автоматического выключателя может быть недостаточной в приложениях, требующих точного ограничения тока.


Рисунок 3: Использование автоматического выключателя для защиты от обратного напряжения Image Credit

Использование контроллера ORing


В этом методе ИС регулятора напряжения используется вместе с силовым полевым МОП-транзистором, чтобы обеспечить простую и эффективную защиту от обратной полярности. Контроллер работает автоматически, и до тех пор, пока полярность правильная, микросхема смещена должным образом, так что она включает полевой транзистор.Когда полярность изменена, IC не имеет правильного смещения и не будет работать, чтобы включить полевой транзистор с обратным смещением. Полевой транзистор остается выключенным и предотвращает поступление обратной мощности на нагрузку.


Рисунок 4: Защита от обратной полярности с помощью контроллера ORing Image Credit

Цепи защиты от перенапряжения и обратного напряжения


ИС защиты, такие как LTC 4365, предназначены для защиты чувствительных цепей от обратной полярности, перегрузки по току и перенапряжения.ИС блокирует нежелательный ток или напряжение и пропускает только безопасное напряжение.

HOPE: зарядное устройство USB, часть 1

Зарядное устройство действует как восходящее устройство USB , которое подает питание на заряжаемое нижестоящее устройство . Чтобы зарядное устройство было функциональным и надежным, оно должно иметь:

  • Обеспечьте разъемы физического питания. Выход должен быть розеткой USB-A, а вход должен иметь возможность подключаться к проводам от держателя батареи

    .
  • Мы хотим преобразовать источник постоянного тока с 3 батареями AA в источник постоянного тока 5 В.Выходная нагрузка неизвестна и может изменяться со временем.

  • Указывает нисходящему устройству, что это «выделенный порт зарядки (DCP)». В противном случае ваше устройство будет заряжаться медленно.

  • Защищает себя и находящееся ниже устройство (устройство заряжается) от переходных процессов высокого напряжения и обратной полярности напряжения. Первое может произойти при запуске автомобиля и во время нормальной работы, а второе — при замене аккумулятора или из-за ошибки пользователя.

  • Защищает вход и выход от короткого замыкания.

  • Минимизируйте стоимость. Всегда оптимально разработать более дешевый продукт, соблюдая баланс между качеством и стоимостью.

Ниже приводится краткое изложение общих технических характеристик и требований к конструкции.

  • Входное напряжение от 3,6 В до 4,8 В (3 AA).

  • Выход 1x USB-порт для зарядки, совместимый с USB-зарядкой аккумулятора 1.2

  • Зеленый светодиод, показывающий, что зарядное устройство включено

  • Некоторая форма схемы защиты, как упомянуто в «Большой картине». Подробнее об этом позже в лаборатории.

  • Относительно небольшой форм-фактор и возможность механического подключения к отсеку для батареек 3 AA.

  • Минимальная стоимость



Имея в виду общие характеристики, пора «построить» схему.К счастью, схематическая диаграмма высокого уровня, соответствующая общим спецификациям, уже создана для вас, но части, необходимые для ее реализации, еще не выбраны. Ваша работа:

  • Узнайте, что есть в наличии: ищите дистрибьюторов запчастей, таких как DigiKey и Mouser. Не стесняйтесь также использовать онлайн-поисковые системы, такие как Octopart
  • .
  • Подберите детали в соответствии с перечисленными ниже деталями. Для всех выбранных деталей обязательно сверьтесь с их техническими данными!
  • Создайте спецификацию материалов.Спецификация — это электронная таблица или таблица с количеством, стоимостью *, номером детали производителя, номером детали дистрибьютора, стоимостью и другой информацией о деталях, которые вы решите использовать. Для этой спецификации используйте категории информации, упомянутые в предыдущем предложении. Вот шаблон, который вам следует использовать!

* Столбец «Значение» в таблицах данных обычно относится к пассивным значениям , таким как сопротивление резистора или емкость конденсатора. Не стесняйтесь оставить это поле пустым для других типов компонентов или используйте его, как хотите.

Пример ведомости материалов (BOM)

Общие сведения о USB

Розетка USB Type-A имеет 4 контакта:

Штифт Имя Для чего?
1 VBUS Положите сюда ~ 5В
2 D- Обнаружение зарядного устройства
3 D + Обнаружение зарядного устройства
4 ЗЕМЛЯ Положите сюда землю


Как искать на DigiKey

  1. Давайте рассмотрим шаги, необходимые для сужения области поиска при запуске с нуля.Сначала перейдите на сайт DigiKey.

  2. Какой компонент мы ищем? Разъем USB-A, который представляет собой тип разъема. Это означает, что нам нужно перейти в раздел Connectors, Interconnects и найти правильную категорию. Нажмите на категорию, и вы перейдете к списку всех частей в этой категории.

  3. Теперь мы на странице результатов. Должно быть около 3000 товаров на выбор и 19 категорий для фильтрации выбора (это много).Поэтому, прежде чем он станет слишком подавляющим, давайте разберемся с ним и посмотрим, что нас действительно волнует. Оказывается, нас действительно интересуют только две категории: тип разъема и пол.

  4. Выберите правильный тип разъема и фильтр пола (Подсказка: если вы не уверены, посмотрите выше еще раз, чтобы узнать, какой тип детали мы ищем). Также не забудьте проверить опцию «В наличии» в разделе «Состояние запаса». Теперь нажмите «Применить фильтры».

Примечание. Из-за глобальной нехватки запчастей мы будем снисходительно относиться к отсутствующим на складе запчастям для этой лаборатории.Конечно, для вашего проекта вам следует выбирать только те детали, которые есть в наличии.

  1. Теперь мы должны были сузить область поиска примерно до 275 результатов, но как выбрать последний компонент? Помните, что одна из наших спецификаций — минимальная стоимость. Отсюда мы можем найти столбец «Цена за единицу в долларах США», и если вы нажмете стрелку вверх под ним, он отсортирует все результаты по стоимости.

  2. Теперь у вас должен быть выбран последний разъем USB-A. Щелкните его номер детали DigiKey для получения дополнительной информации о компоненте и заполните соответствующие столбцы в спецификации.



Пассивная зарядка через USB

Прочтите раздел 4.4 «Выделенный порт для зарядки» в спецификации зарядки аккумулятора USB, версия 1.2. Обязательно обратите внимание на третий абзац в части 4.4.1 «Требуемые рабочие диапазоны».
Ответьте на следующие вопросы:

  1. Каков допустимый диапазон выходных напряжений (VBUS) зарядного устройства?

  2. В третьем абзаце части 4.4.1, какую линию тока должна пересекать кривая нагрузки?

  3. Какое значение имеет I_DEVCHG?

    • Следовательно, какой ток должно обеспечивать зарядное устройство без выключения, если оно должно поддерживать напряжение более 2 В? Подсказка: посмотрите Таблицу 5-2 или Рисунок 4-2
  4. Как зарядное устройство должно соединять контакты D + и D-, чтобы указать, что это зарядный порт? Подсказка: посмотрите на первое предложение раздела 4.4.3.

Регулятор переключения

Импульсный стабилизатор был выбран в качестве метода преобразования напряжения. Ваша задача — найти соответствующий импульсный регулятор для этого приложения.

  • Выходное напряжение : 5В. Должен быть настроен на выход 5 В. Это означает, что регулируемые типы выходов в порядке, пока реализована необходимая сеть обратной связи для выхода 5 В.
  • Выходной ток : должен безопасно выходить 0.5А, что является минимальным зарядным током USB. Мы запускаем конвертер на пределе своих возможностей; обычно требуется некоторое снижение номинальных характеристик, чтобы максимальный выходной ток составлял , по крайней мере, 2x 0,5 А или 1 А.
  • Входное напряжение : от 3,6 до 4,8 В. Регуляторы переключения будут иметь определенный входной диапазон.
  • Частота переключения : выше 100 кГц

Защита от обратной полярности

Есть много способов защитить цепь от обратного включения.Одна из рекомендаций — использовать диод Шоттки. Диод Шоттки — это особый тип диода с низким прямым напряжением , что важно для минимизации потерь энергии (помните, P = IV, и идеальный диод имел бы V = 0).

При выборе защитного диода важно учитывать тип диода , выходной ток и обратное напряжение постоянного тока.


Есть много способов защитить цепь от обратного включения. Другая рекомендация — использовать PMOS, так как мы находимся в условиях ограниченного заряда батареи, и потеря мощности в диоде (поскольку диоды имеют падение напряжения) может быть очень пагубной для срока службы батареи.

Как это работает: https://hackaday.com/2011/12/06/reverse-voltage-protection-with-a-p-fet/

При выборе PMOS он должен иметь номинальное значение Vgs для напряжения батареи и аналогично для Vds.

Имейте в виду, что, хотя есть и другие решения, которые мы перечислили здесь, более сложные конструкции, скорее всего, будут стоить дороже, и что ваше время не является бесплатным!



Предохранитель

Для защиты импульсного регулятора от больших скачков переходного напряжения мы рекомендуем использовать полифузор , то есть самовосстанавливающийся предохранитель.

  • Current Hold : 2A. Это максимальный ток, при котором предохранитель не сработает.
  • Текущее отключение : менее 4 А. Это минимальный ток, при котором предохранитель обязательно сработает.
  • Номинальное напряжение : Минимальное входное напряжение для зарядного устройства


Пассивные

Как мы уже говорили в лекции, многие ИС будут иметь сопутствующие пассивы, связанные с этим компонентом. Обычно это находится в разделе «Application Circuit» спецификации IC.Некоторые спецификации могут даже включать рекомендуемые пассивные компоненты (включая номера деталей) для использования. Чтобы ответить на приведенные ниже вопросы, просмотрите и просмотрите всю таблицу для выбранного вами регулятора.

В зависимости от ваших ответов на вышеуказанный вопрос (в основном, выбранный вами регулятор и USB-соединение между D + и D-) вам понадобятся некоторые пассивные компоненты, такие как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности. За каждый компонент:

  • Какие значения вам нужны?
  • В каком форм-факторе?
  • С какими допусками компонентов?
  • С какими компонентными паразитами (типа ESR)?

После того, как на все эти вопросы будут даны ответы для каждого необходимого пассивного умения, пожалуйста, добавьте пассивы в свою спецификацию.


Теперь, когда вы заблокировали свою систему и выбрали части, вы готовы приступить к рисованию схемы. Откройте KiCad и нарисуйте схему зарядного устройства USB.

Многие части, в том числе R, C и L, имеют разновидности _Small , которые просто представляют собой более компактные символы меньшего размера и могут помочь придать вашей схеме более аккуратный вид.

Вы можете свободно использовать эти ресурсы для стандартных обозначений компонентов и общих обозначений компонентов

При проектировании любой схемы рекомендуется начинать с основных компонентов / субмодуля в схеме.В случае нашего зарядного устройства для телефона, что является основным подмодулем / компонентом?

Условные обозначения на схеме

Вы могли заметить, что в библиотеках символов KiCad может не быть всех частей, которые вы хотите использовать. Для каждого отсутствующего символа вы можете выбрать один из трех вариантов, описанных ниже.

Для этой лаборатории используйте опцию A для ИС регулятора и опцию B для розетки USB-A.

А . Создайте символ самостоятельно из таблицы данных (это поможет открыть таблицу компонентов и подготовить ее к работе перед запуском).Просмотрите слайды из лекции.

ПОДСКАЗКА : мы настоятельно рекомендуем пройти через ту слайд-колоду выше для этой лаборатории

Б . Загрузите, импортируйте и проверьте символ из онлайн-сервиса

  1. Перейдите на сайт DigiKey и загрузите библиотеку DigiKey.

  2. В KiCad перейдите в приложение «Редактор символов» и нажмите «Настройки» → «Управление библиотеками символов» → вкладка «Глобальные библиотеки» → «Значок папки» (Добавить существующую библиотеку в таблицу) и перейдите в место, где была загружена библиотека DigiKey.Зайдите в папку digikey-symbols и выберите все файлы .lib.

  3. После добавления библиотеки найдите нужную библиотеку, содержащую разъем USB-A.

  4. ЧРЕЗВЫЧАЙНО важно , чтобы вы убедились, что символ разъема USB-A соответствует спецификации

    • Часто библиотеки компонентов, загруженные из Интернета, неверны, и ваша задача как дизайнера — проверить, соответствует ли символ тому, что вы хотите.

Проверка

Обязательно сохраните схему и спецификацию материалов для будущих лабораторных работ.

Для фактического выезда:

  • Опишите, как вы превратили предоставленные спецификации проекта и схему в схему KiCAD.
  • Покажите свою спецификацию инструктору и пройдите через процесс выбора детали. Инструктор может попросить взглянуть на таблицы данных, поэтому подготовьте их в своей спецификации
  • .
  • Сравните созданное вами обозначение детали и импортированное в соответствующие таблицы данных.Приходилось ли вам создавать эти символы, если мы не просили вас об этом прямо?
  • Необязательно: Сделайте схему похожей на блок-схему, используя метод блокировки одностраничной схемы, о котором говорилось в лекции по абстракции дизайна. Пошаговое руководство, как отдельные компоненты выполняют функции блока абстрактной версии.

Следующие шаги

После завершения схемы вы должны быть почти готовы продолжить макет платы. Назначьте посадочные места в соответствии с выбранными частями.

Не можете найти нужную площадь? Вы можете создать собственный или импортировать его из Интернета. (обратите внимание, что на данный момент на странице есть неработающие ссылки на изображения)

Обратите внимание, что мы не приводили никаких соображений по поводу макета. Хотя, возможно, есть некоторые вещи, о которых вы уже можете начать думать, например, о том, что эта плата будет работать в паре с 3 батареями AA.

Вы можете перейти к созданию макета, но учтите, что вам может потребоваться , чтобы что-то изменить на следующей неделе!


Помогите! На моем аккумуляторе инвертирована полярность.

В настоящее время большая часть оборудования, которое можно купить на рынке, может быть повреждена полярностью из-за плохой техники проектирования.

Виновник: плохая конструкция оборудования

В дизайне есть область, в которой производители часто бывают виноваты. Это постоянная тенденция в их дизайне. Кажется, что 12-вольтовое и 24-вольтовое электронное оборудование более подвержено повреждениям. Это немного иронично, потому что большая часть оборудования разработана с той или иной защитой от обратной полярности.Обычно это диод и предохранитель.

Это теория: если произойдет обратная полярность, разработанный диод проведет и закоротит источник питания, чтобы заземлить и вызвать срабатывание предохранителя. Это защищает ваше оборудование. Это должно работать хорошо, если оборудование было спроектировано должным образом.

К сожалению, существует тревожное количество 12-вольтового и 24-вольтового электронного оборудования с этим конструктивным недостатком. Они делают медные следы на печатной плате очень маленькими.К сожалению, это затем пропускает через диод большой ток, чтобы сломать предохранитель, который затем испаряет след питания печатной платы. Как только это произойдет, вам нужно будет заменить всю плату или отремонтировать. В любом случае это потребует дорогостоящего ремонта.

Может ли батарея поменять полярность?

Да, может, но только двумя способами. Во-первых, если вы заправляете его впервые. Если вы используете старое зарядное устройство, вы можете закоротить клеммы.Вы могли подключить зарядное устройство в обратном направлении и в конечном итоге зарядить аккумулятор в обратном направлении. Вы не увидите искры, потому что батарея действительно набирает напряжение, пока вы ее заряжаете. Короткого не хватит, чтобы создать искру

Вы также можете поменять полярность батареи после ее активации. Это редко, но возможно. Для того, чтобы это произошло, вам нужно будет выполнить последовательность ошибок, которые в конечном итоге приведут к обратной полярности.

Единственный способ полностью разрядить аккумулятор — это не заметить короткого замыкания, которое в конечном итоге приведет к снижению заряда аккумулятора.Через некоторое время аккумулятор полностью разрядится. Но для того, чтобы иметь отрицательный заряд, вам нужно будет подключить его назад и зарядить снова. Таким образом, для положительно заряженной батареи единственный способ полностью изменить сам себя — это полностью разрядить, а затем зарядить в обратном направлении.

Но может ли 12-вольтовая батарея поменять полярность?

Да, такое бывает. Если элементы батареи не сбалансированы, некоторые элементы разрядятся раньше других. По мере разряда они начнут менять полярность.Теперь, если есть внешний фактор, который не позволяет току течь, например, когда батареи соединены последовательно, а затем одна выходит из строя, батарея начнет менять полярность на некоторых или на всех своих элементах. На самом деле все не так плохо при установке, если нет внешних ошибок или ошибок, которые приводят к обратной зарядке.

Чтобы поддерживать аккумулятор в отличном состоянии, вам понадобится профессиональный специалист по обслуживанию аккумуляторов промышленного уровня, такой как этот от NOCO.

Комментарии будут одобрены перед появлением.

Что произойдет с аккумулятором при обратной полярности подключения?

Зарядка и разрядка батареи при неправильном или неправильном подключении

Мы знаем, что вторичная батарея (также известная как аккумулятор) — это устройство, которое преобразует химическую энергию в электрическую и накапливает ее для дальнейшего использования. Химические реакции во вторичных элементах обратимы при правильной полярности подключения батареи вместо обратной полярности.

Другими словами, химические компоненты в батарее можно поменять местами (к исходной и прежней форме), изменив направление протекания тока в батарее. Протекание тока в режиме разряда (питание от батареи к подключенным устройствам) противоположно в случае зарядки (внешний источник обеспечивает энергию) аккумуляторной батареи.

В батареях есть внутренние пластины (свинцово-кислотные, щелочные и т. Д.), Известные как катод (положительный «+») и анод (отрицательный «-»). Например, положительная пластина изготовлена ​​из пероксида свинца (PbO 2 ), а отрицательная пластина — из губчатого свинца (Pb).Легкая серная кислота (H 2 SO 4 ) используется в качестве электролитического раствора в батарее для правильной химической реакции.

Комбинированная химическая реакция в аккумуляторе может быть записана следующим образом во время зарядки и разрядки (или разрядки и заряженного элемента) свинцово-кислотного аккумулятора:

Положительная пластина Отрицательная пластина Разряд электролита Положительная пластина Отрицательная пластина Вода

PbO 2 + Pb + 2H 2 SO 4 ⇋ PbSO 4 + PbSO 4 + 2H 2 O

Примечание:

  • PbO 2 + Pb + 2H 2 SO 9010 Заряженный элемент
  • PbSO 4 + PbSO 4 + 2H 2 O = Элемент разряжен
  • Полное уравнение (слева направо) = разряд i.е. действие разряда
  • Полное уравнение (справа налево) = заряд, т. е. действие зарядки

При использовании аккумулятора как для зарядки, так и для разрядки необходимо подключить положительную клемму источника к положительной клемме аккумулятора, а отрицательный источник — к отрицательная клемма аккумуляторной батареи. ОК, понятно, но что будет, если неправильно вставить батарейки? Хорошо, давайте узнаем полярность и обратную полярность в батареях.

Что такое полярность и обратная полярность в батарее?
Полярность батареи

Полярность означает наличие противоположных физических свойств в разных точках.В случае батареи один полюс или пластина, имеющая больше электронов, называется анодом или отрицательной (-) клеммой. Другой, имеющий меньшее количество электронов, известен как катод или положительный (+) вывод.

Если мы соединим эти обе клеммы через проводник, имеющий сопротивление, ток начнет течь из-за разности потенциалов в обеих точках. Другими словами, электроны (электронный ток начнет течь от клеммы -Ve к клемме + Ve. Электрический (обычный) ток течет в противоположном направлении i.е. от положительного электрода к отрицательному.

Обратная полярность батареи

Обратная полярность батареи — это случай, когда источник (для зарядки) или кабели нагрузки подключены неправильно, т. Е. Источник или нагрузка Отрицательный к положительному полюсу батареи и источник или нагрузка Положительный к отрицательному полюсу аккумулятора . Из-за неправильного подключения в цепи может протекать ток, что может привести к серьезным травмам и повреждению оборудования.

Довольно основного, теперь переходим к пункту i.е. что произойдет с аккумулятором, если его неправильно зарядить? или что происходит при зарядке аккумулятора с обратной полярностью зарядным устройством?

Есть три следующих сценария:

  • Подключение аккумулятора к зарядному устройству с обратной полярностью
  • Подключение аккумулятора к нагрузке с обратной полярностью
  • Подключение аккумулятора к другому аккумулятору с обратной полярностью

Давайте обсудим один за другим в деталях.

Подключение аккумулятора к зарядному устройству с обратной полярностью

Если случайно, случайно или намеренно зарядное устройство аккумулятора (или солнечная панель, инвертор и т. Д.) Подключилось неправильно i.е. отрицательный и положительный заряд зарядного устройства, подключенные к положительной и отрицательной клеммам аккумулятора соответственно, может произойти следующее:

  • Ток, протекающий к аккумулятору через зарядное устройство, может сжечь электронные компоненты внутри зарядного устройства (если не предусмотрена обратная защита производителем). Короче говоря, это может частично или полностью повредить схему зарядного устройства. Если номинальная мощность зарядного устройства меньше емкости аккумулятора, это приведет к перегрузке цепи и может отключить автоматический выключатель, чтобы прервать работу схемы.Если мощность зарядного устройства превышает емкость аккумулятора, это может привести к перегреву аккумулятора и возгоранию с выбросом.
  • Это может привести к разрядке аккумулятора искрой или необратимому повреждению аккумулятора. Другими словами, при подключении батареи с обратной полярностью источник постоянного тока будет утаскивать электроны с отрицательной клеммы батареи и подталкивать их к положительной клемме. Это постепенно разряжает батарею, как и в случае с конденсатором.
  • Тепло, выделяемое батареей при обратной полярности, может вызвать образование газообразного водорода (воспламеняемого), который может взорвать корпус батареи.Треснувший корпус аккумулятора может стать источником кислоты, которая может расплавить чувствительные устройства и вызвать серьезные травмы.

По этим причинам надевайте резиновые перчатки и очки для надлежащей защиты при работе с аккумуляторами.

Кроме того, есть исключительный случай, когда аккумулятор может быть подключен неправильно.

Батарея может быть подключена не к тем клеммам, когда она полностью разряжена. Поскольку полностью разряженный аккумулятор, имеющий разность потенциалов 0 вольт, действует как пустой сосуд (разряженный аккумулятор).В этом случае положительный вывод аккумуляторной батареи может быть подключен к отрицательному выводу источника, а отрицательный вывод аккумулятора может быть подключен к положительному выводу источника.

Это не всегда так и не работает со всеми батареями из-за различных паст / материалов и техники, используемых в батареях. В старых батареях он может работать годами, но некоторые из протестированных экспериментов показали меньшую эффективность и емкость, быструю разрядку и малый срок службы батареи. Аккумулятор, заряженный с обратной полярностью, должен иметь взаимозаменяемую маркировку i.е. батарея (+) должна быть помечена как (-) и наоборот. Чтобы изменить действие, как и раньше, полностью разрядите аккумулятор (заряженный в обратном направлении) и подключите его к правым клеммам (то есть отрицательным к отрицательным и положительным к положительным клеммам зарядного устройства и аккумулятора соответственно).

Опять же, надевайте резиновые перчатки и очки и используйте другие меры безопасности для надлежащей защиты при игре с батареями.

Подключение аккумулятора к нагрузке с обратной полярностью

Тот же случай i.е. батарея подключена неправильно, но вместо зарядного устройства загружайте бытовую технику. Это может привести к следующим явлениям:

  • Некоторая нагрузка может работать некорректно (например, светодиоды или диоды), которая работает только в одном направлении, или ей требуется правильное подключение источника постоянного тока для полноценной работы в качестве анода (-) к аноду ( -) и катод (+) к клеммам катода (+)).
  • В автомобилях и автомобилях автомобильный аккумулятор с обратной полярностью может повредить ЭБУ (блок управления двигателем (электронная плата управления) в автомобилях с автоматической коробкой передач), электронные датчики и генератор переменного тока, замена которых на новые требует незначительных затрат.
  • Это может также привести к повреждению других компонентов и систем проводки автомобиля. Если повезет, то хотя бы предохранители и реле могут вообще перегореть из-за образования обратного тока.
  • Часы постоянного тока и аналоговые двигатели в качестве нагрузки, подключенной к батарее, могут начать вращаться в обратном направлении.

В настоящее время современные производители автомобилей устанавливают в систему защиту от обратной полярности, так как ею легко управлять, а не бесполезными и многочисленными обращениями в службу поддержки и техническим обслуживанием.Но нормально ли и приятно ли это попробовать? Нисколько.

Кроме того, на положительном проводе для однонаправленного источника питания может быть установлен предохранитель или обычный диод (произойдет падение напряжения на диоде до 0,7 В), который действует как защита от обратного тока.

Подключение аккумулятора к другому аккумулятору с обратной полярностью

Если аккумулятор в первом автомобиле неправильно подключен к аккумулятору, установленному в другом автомобиле, для зарядки второго аккумулятора через первый, он может взорваться и загореться или навсегда повредить аккумулятор (и).Обычные батареи, такие как свинцово-кислотные, могут нагреваться и оплавлять внутренние и внешние части батареи. Воспламеняющийся газ, такой как водород, может треснуть корпус батареи при разведке.

В случае неправильного подключения батарей вместо правильного последовательного соединения обе батареи будут противостоять друг другу, поэтому результат будет одинаково заряжен на обеих, т.е. они быстро сгладят друг друга.

Он также может расплавить соединительный кабель и изоляцию между двумя батареями, так как он не рассчитан на большой ток из-за неправильного подключения.

Меры предосторожности:

  • Пожалуйста, надевайте защитные стеклянные и резиновые перчатки и используйте другие меры безопасности при работе с батареями и связанным с ними опасным оборудованием.
  • Используйте правильные цветовые коды проводки в соответствии с вашими региональными кодами для подключения батарей.
  • Автор не несет ответственности за какие-либо убытки, травмы или повреждения в результате отображения или использования этой информации, или если вы попробуете какую-либо схему в неправильном формате. Так пожалуйста! Будьте осторожны, потому что все дело в электричестве, а электричество слишком опасно.

Теперь ваша очередь, пожалуйста, поделитесь своими впечатлениями и опытом в реальном времени с подключением батарей с обратной полярностью в любом аспекте. Мы действительно хотим знать, как вас учили по этой теме.

Связанные сообщения:

Руководство по проектированию — PMOS MOSFET для схемы защиты от обратной полярности напряжения

Если источник питания схемы перевернут, например, подключите положительный провод к земле, а отрицательный провод к Vcc схемы. Могут произойти две плохие вещи: либо схема, которую мы разработали, может сгореть вместе со всеми дорогостоящими компонентами в ней, либо сам источник питания может выйти из строя.Все становится еще опаснее, если схема питается от батареи. Изменение полярности батареи — худшее, что может произойти в цепи, потому что это не только повредит цепь, но также может вызвать дым и пожар, что делает ее потенциальной угрозой.

Но возможна человеческая ошибка, и поэтому разработчик несет ответственность за то, чтобы его схема могла безопасно обрабатывать условия обратной полярности. Вот почему почти все схемы имеют дополнительную цепь безопасности на входной стороне, называемую схемой защиты от обратной полярности .В этой статье мы обсудим схему защиты от обратной полярности MOSFET , которая очень эффективна для защиты схемы от повреждений, связанных с обратной полярностью. Схема также может действовать как схема защиты полярности батареи , , поэтому то же руководство по проектированию можно использовать для защиты ваших цепей, даже если она питается от внешнего адаптера постоянного тока или батареи.

Защита цепей от обратной полярности

Есть несколько вариантов защиты цепи от обратной полярности.В большинстве случаев устройства с батарейным питанием используют специальные типы батарейных разъемов, которые не позволяют подключать батарейный разъем в обратном порядке. Это механически возможная защита аккумулятора от обратной полярности. Другой вариант — использовать диод Шоттки в шине питания, но это самый неэффективный способ защиты цепи от обратной полярности.

Использование диода Шоттки для защиты от полярности и его недостатки

На изображении ниже диод Шоттки используется последовательно с шиной питания, которая будет смещена в обратном направлении в условиях обратной полярности и отключит цепь.Мы также ранее обсуждали это в разделе «Применение диодов» в предыдущей статье.

Левое изображение соответствует правильному соединению полярности, а правое изображение — состоянию обратной полярности. При подключении с обратной полярностью диод Шоттки блокирует прохождение тока.

Но схема выше неэффективна из-за постоянного протекания тока нагрузки через диод Шоттки. Кроме того, напряжение на выходе диода Шоттки меньше входного напряжения из-за прямого падения напряжения на диоде.Таким образом, используя описанный выше метод, он защитит схему от защиты от обратной полярности, но не эффективно.

Надлежащий способ сделать схему защиты от обратной полярности — использовать простой МОП-транзистор с МОП-транзистором или МОП-транзистор с МОП-транзистором. Рекомендуется использовать PMOS, потому что PMOS отключает положительные шины, и в цепи не будет никакого напряжения, а вероятность вредных последствий меньше, если схема работает при высоких напряжениях постоянного тока.

PMOS MOSFET для защиты от обратного напряжения

Полевой транзистор (FET) — это тип транзистора, который использует электрическое поле для управления прохождением тока через него.Полевые транзисторы — это устройства с тремя выводами: исток, затвор и сток. Полевые транзисторы управляют потоком тока путем приложения напряжения к затвору, которое, в свою очередь, изменяет проводимость между стоком и истоком. Это основная вещь, которая используется в P-MOSFET в качестве переключателя защиты от обратной полярности.

На рисунке ниже показана схема защиты от обратной полярности PMOS .

PMOS используется как выключатель питания, который подключает или отключает нагрузку от источника питания.Во время правильного подключения источника питания MOSFET включается из-за правильного VGS (напряжения затвора в источник). Но в ситуации обратной полярности напряжение затвора в источник слишком низкое для включения полевого МОП-транзистора и отсоединяет нагрузку от входного источника питания.

Резистор 100R — это резистор затвора полевого МОП-транзистора , подключенный к стабилитрону. Стабилитрон защищает затвор от перенапряжения.

Фактическое моделирование в Orcad PSPICE

В приведенной выше схеме есть все необходимые компоненты для защиты от обратной полярности.V1 — это источник с идеальной полярностью. МОП-транзистор с каналом P смещается от резистора 100R и стабилитрона 6,8 В 1N4099. Нагрузка — резистор 10R.

Моделирование показывает, что схема работает правильно при правильной полярности источника питания. Стабилитрон защищает затвор от перенапряжения, и нагрузка достигает 1,3 А при 13,9 В.

На изображении выше источник перевернут. Нагрузка полностью отключена, и схема действует как предохранитель от обратной полярности.Вы также можете посмотреть видео ниже, в котором объясняется работа схемы с симуляцией:

Выбор MOSFET для защиты от обратной полярности

Рекомендуется использовать PMOS вместо NMOS. Это связано с тем, что PMOS используется в положительной шине цепи, а не в отрицательной шине. Следовательно, PMOS отключает положительные шины, и в цепи не будет положительного напряжения. Но NMOS используется в отрицательных шинах, поэтому отключение отрицательной шины не приводит к отключению цепи от положительной шины аккумулятора.Следовательно, в случае высокого напряжения постоянного тока отсоединение положительной шины намного безопаснее, чем отсоединение отрицательной шины, и вероятность возникновения вредных последствий, таких как короткое замыкание, поражение электрическим током и т. Д., Меньше.

Выбор компонентов — важная часть этой схемы. Основным компонентом является полевой МОП-транзистор с каналом P.

МОП-транзистор имеет следующие характеристики, которые имеют решающее значение для схемы.

  1. Сопротивление дренажного источника (RDS)
  2. Ток утечки
  3. Напряжение сток в источник

Сопротивление дренажному источнику (RDS):

RDS — сопротивление сток к источнику.Используйте очень низкое RDS (сопротивление от стока к источнику) для низкого тепловыделения и очень низкого падения напряжения на выходе. Более высокое значение RDS приведет к более высокому тепловыделению.

Ток утечки:

Это максимальный ток, который проходит через полевой МОП-транзистор. Поэтому, если для цепи нагрузки требуется ток 2 А, выберите полевой МОП-транзистор, который выдержит этот ток. В таком случае хорошим выбором будет Mosfet с током стока 3А. Выберите этот параметр больше, чем необходимо на самом деле.

Напряжение сток-источник:

Напряжение сток-исток полевого МОП-транзистора должно быть выше, чем напряжение в цепи. Если для схемы требуется максимум 30 В, для безопасной работы требуется полевой МОП-транзистор с напряжением сток-исток 50 В. Всегда выбирайте этот параметр больше фактического требуемого.

При обратной полярности полевой МОП-транзистор будет отключен из-за недостаточного напряжения Vgs, и это не повлияет на цепь нагрузки, а также на МОП-транзистор.Вышеуказанные параметры необходимы при нормальных условиях и требуют тщательного выбора.

Выбор напряжения стабилитрона:

Каждый полевой МОП-транзистор имеет Vgs (напряжение затвор-исток). Если напряжение затвор-исток превышает максимальное значение, это может повредить затвор полевого МОП-транзистора. Поэтому выбирайте напряжение стабилитрона, которое не будет превышать напряжение затвора полевого МОП-транзистора. Для напряжения Vgs 10 В будет достаточно стабилитрона 9,1 В. Убедитесь, что напряжение затвора не должно превышать максимальное номинальное напряжение.

Резистор 100R в цепи:

Значение резистора должно быть выбрано таким образом, чтобы оно не было достаточно высоким, чтобы не перегревать стабилитрон, но достаточно низким, чтобы обеспечить адекватный ток смещения стабилитрона и быстро разрядить затвор, если напряжение питания внезапно изменится на противоположное. Следовательно, здесь есть компромисс между временем разряда затвора и смещением стабилитрона. В большинстве случаев подойдет 100R-330R, если есть вероятность появления внезапного обратного напряжения в цепи.Но если нет вероятности внезапного обратного напряжения во время непрерывной работы схемы, можно использовать любое значение резистора от 1 кОм до 50 кОм.

Номер детали Предложение:

Самые популярные полевые МОП-транзисторы, которые используются для широкого диапазона схем, связанных с защитой от обратной полярности.

  1. IRF9530
  2. IRF 9540
  3. Si2323 (низковольтные операции с низким током)
  4. ILRML6401 (низковольтные и слаботочные операции)

Недостатки схемы защиты от обратной полярности полевого МОП-транзистора

Основным недостатком этой схемы является рассеивание мощности через полевой МОП-транзистор.Однако эту проблему можно решить, используя полевой МОП-транзистор с каналом P, сопротивление которого измеряется в миллиомах.

Что означает обратная полярность в зарядном устройстве? Узнай здесь!

Что означает обратная полярность в зарядном устройстве?

Чтобы сэкономить деньги и продлить срок службы аккумулятора, вы можете положиться на надежное зарядное устройство. Однако во время зарядки вы можете перепутать кабели и вместо этого расположить неправильные кабели на неподходящих клеммах. Это может привести к нарушению полярности.

Прежде чем мы ответим на вопрос «Что означает обратная полярность в зарядном устройстве», нам необходимо определить обратную полярность и изучить ее взаимосвязь с зарядным устройством.

Что такое полярность?

Полярность — это состояние системы, когда она проявляет противоположные физические свойства в разных точках, например электрические и магнитные свойства. Этот термин обычно используется в магнетизме, электричестве и в электронной сигнализации.

Во время образования электрического тока между двумя полюсами или точками один из полюсов имеет большее количество электронов, а второй — меньше.

Первый полюс с большим количеством электронов будет иметь отрицательную полярность, тогда как второй полюс с меньшим количеством электронов будет иметь положительную полярность.

Электрический ток возникает, когда вы соединяете оба полюса проводом, например медным проводом. Электроны будут течь от отрицательной клеммы к положительной.

Это вызывает электрический ток, который течет в противоположном направлении от положительной клеммы к отрицательной.

Красный кабель используется для положительного соединения, а черный кабель используется для отрицательного соединения.

Батарея обратной полярности

Обратная полярность может возникнуть при неправильном подключении клемм и кабелей. При изменении полярности ток течет в неправильном направлении. В этой ситуации прикосновение к устройству может привести к поражению электрическим током или повреждению устройства.

Итак, что означает обратная полярность в зарядном устройстве?

При зарядке аккумулятора мы можем случайно перепутать кабели и подключить их к неправильным клеммам.Это называется обратной полярностью. Переключение полюсов происходит, когда отрицательный кабель соединяется с положительным, а положительный — с отрицательным. Когда это произойдет, это может привести к повреждению аккумулятора и других связанных с ним электрических компонентов.

Влияние обратной полярности на аккумулятор

Обратная полярность имеет следующие эффекты:

1. Повреждение аккумулятора

Если вы случайно подсоедините не те кабели к клеммам, это изменит полярность батареи и может разрядить батарею.

Кроме того, полностью разряженный автомобильный аккумулятор может считаться пустым сосудом. На этом этапе полярность автомобильного аккумулятора МОЖЕТ быть изменена путем подключения кабелей к неправильным клеммам. Известно, что в некоторых случаях батареи могут годами оставаться в таком состоянии.

Однако, когда это происходит, может возникнуть опасность. Любой дополнительный нагрев, вызванный процессом обратной полярности, может привести к выделению из батареи газообразного водорода. В редких случаях это может привести к взрыву аккумулятора.Это приведет к выбросу кислоты и расплавленного пластика из аккумулятора, что может привести к серьезным травмам, поэтому этого следует избегать любой ценой.

2. Повреждение зарядного устройства

Неправильное подключение кабелей влияет на рабочие системы аккумулятора и зарядного устройства. Основное явление, стоящее за этим, заключается в том, что при изменении полярности клемм может возвращаться неправильная полярность обратно в зарядное устройство. Это приведет к необратимому повреждению зарядного устройства.

Однако в некоторых случаях зарядное устройство может быть повреждено лишь частично.Тогда он будет заряжаться медленнее.

3. Электрические компоненты и обратная полярность

Обратная полярность также может повредить электрические провода, детали и / или электронные компоненты транспортного средства, в котором находится аккумулятор.

Возможно, наиболее серьезным повреждением подвергается генератор переменного тока, замена которого может быть дорогостоящей. Если повезет, предохранители в автомобиле перегорят прежде, чем обратный ток достигнет других компонентов.

В противном случае замена ЭБУ также была бы дорогостоящей, хотя развлекательная система и навигационная система могли бы стоить дороже.Кроме того, не исключено, что компьютер тела и другие предметы также могут быть повреждены.

Интересно, что любые часы (аналоговые) или двигатель могут ненадолго работать в обратном направлении, прежде чем они поддадутся неизбежному.

Однако это может быть преувеличением, так как большинство современных транспортных средств теперь имеют защиту от обратной полярности на своих электронных модулях. Так что, возможно, ничего не произойдет, кроме, может быть, перегоревшего предохранителя.

Но вы действительно хотите рискнуть?

Что означает обратная полярность в зарядном устройстве — Вердикт

Мы никоим образом не рекомендуем менять полярность батареи.Он рискует получить серьезную травму из-за набитого кислотой лица — неприятно. ВСЕГДА надевайте защитные очки при трогании с места или при работе с аккумуляторными батареями автомобиля.

Главный ингредиент, необходимый для ошибки при неправильном подключении зарядного устройства к аккумулятору или аккумулятора к транспортному средству, — это ВЫ.

Поэтому, кроме предохранительного снаряжения, рекомендуем внимательно проверять правильность сборки. Тогда проверьте еще раз. И, наконец, проверьте еще раз.

Тогда и только тогда вы должны быть готовы продолжить.

Author:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *