Пропоноване пристрій призначений для вмикання (вимикання) і захисту від перевантаження по струму різної радіоелектронної апаратури, освітлювальних та інших приладів з мережевим живленням. Як комутуючого елемента застосований потужний польовий переключательный транзистор.
В даний час частина радіоелектронної апаратури - телевізори, DVD-плеєри, деяке обладнання для комп'ютерів - не має спеціального мережевого вимикача живлення і виявляється постійно підключена до мережі, хоча в цьому й немає необхідності. Поряд з тим, що при цьому марно витрачається електроенергія, зростає ймовірність виходу її з ладу із-за аварійних ситуацій в мережі. Пропоноване пристрій можна застосовувати не тільки для включення такої апаратури, але і захисту від перевантаження по струму.
Комутація навантаження здійснюється потужним польовим переключательным транзистором VT3, який включений у діагональ діодного випрямного моста VD4. В ланцюзі витоку встановлені резистори R13, R14, що виконують функції датчика струму. Діоди VD6, VD7 обмежують напругу на них, а конденсатор С6 пригнічує імпульсні перешкоди. Варистор RU1 захищає транзистор VT3 від пробою сплесками напруги, що виникають у мережі при комутації індуктивного навантаження. Вузол управління переключательным транзистором зібраний на транзисторах VT1, VT2 і D-тригер DD1.1, який включений як дільник частоти на два. Живлення вузла здійснюється від випрямляча на діодах VD1, VD3 з приглушують резисторами R1, R2 і параметричного стабілізатора напруги на стабілітроні VD2, конденсатор С1 - згладжуючий.
Світлодіод HL1 відображає наявність напруги на вході пристрою. Якщо вимкнено живлення навантаження, струм через світлодіод HL1 збільшується, тому яскравість його світіння зростає. Навантаження включена послідовно з діодним мостом VD4, від перевантаження її, як і сам пристрій, захищає плавка вставка FU1. Світлодіод HL2 відображає наявність напруги на навантаженні. Резистор R12, шунтувальний світлодіод HL2, усуває його слабке світіння, яке може виникнути за рахунок зворотного струму польового транзистора VT3 і струму через варистор RU1. Після подачі напруги на D-тригер DD1.1 надходить напругу живлення. Конденсатор С5 призначений для формування імпульсу установки D-тригера DD1.1 в нульовий стан - з напругою низького логічного рівня на прямому виході (вивід 1 DD1.1). Відбувається це так. В момент подачі живлячої напруги заряджається конденсатор С5, транзистор VT1 відкривається і на вхід R (висновок 4) D-тригера надходить високий рівень.
Польовий транзистор VT3 закритий, і мережеве напруга на навантаження не надходить. При короткочасному натисканні на кнопку SB1 високий рівень напруги надійде на лічильний вхід З D-тригера, і він перейде в стан з високим рівнем на прямому виході. Опір каналу транзистора VT3 зменшиться до часток ома і на навантаження надійде живляча напруга. Наступне натискання на кнопку SB1 переключає D-тригера у стан з низьким рівнем на прямому виході, транзистор VT3 закриється, і навантаження буде знеструмлена. При збільшенні струму, споживаного навантаженням, зростає напруга на резистора R13, R14, і коли воно досягне 0,55...0,6 В, транзистор VT2, а слідом за ним і VT1 почнуть відкриватися, на вхід R D-тригера надійде високий рівень, і він переходить у стан з низьким рівнем на прямому виході, тому транзистор VT3 закриється і навантаження буде знеструмлена.
Струм спрацьовування захисту можна встановити резистором R14 в інтервалі 0,08...0,36 А. Оскільки в сталому режимі транзистори VT1, VT2 закриті, а D-тригер споживає малий струм, після відключення напруги конденсатор С1 може тривалий час зберігати заряд. Для його розрядки служить резистор R3. Це може виявитися корисним, якщо необхідно, щоб при тривалому (хвилина і більше) пропажі напруги навантаження була відключена. Більшість деталей розміщують на друкованій платі з односторонньо фольгованого склотекстоліти, креслення якої показаний на малюнку.
Вона розрахована на застосування постійних резисторів МЛТ, С1-4, С2-23 (дротовий змінний резистор ППБ Через встановлюють на стінці пластмасового корпусу), оксидних конденсаторів К50-35 або імпортних, інших - К10-17. Варистор TNR10G471К замінимо на FNR-10K471, FNR-07K471, стабілітрон КС213Б - на КС213А, 1N4743A, діодний міст RS407 - на KBL08, KBL10, діоди 1N4006 - на 1N4007. Світлодіоди можна застосувати постійного, але різного кольору світіння (HL1 - зеленого, HL2 - червоного) з серій L-53, КИПД40. Транзистор КТ3107А можна замінити будь-яким із серій КТ3107, КТ361, КТ349, транзистор КТ3102А - яким із серії КТ315, KI3102, КТ342, але необхідно звернути увагу на відмінність у цоколевках транзисторів. Польовий транзистор SPP20N60S5 має опір відкритого каналу 0,19 Ом, максимальна напруга стік-витік 600 В, максимальний струм стоку 20 А, а імпульсний - до 40 А. Його найближчі аналоги - IRFP460, STW20NB50, але можна встановити і більш потужний - SPW47N60C3, що має опір відкритого каналу 0,07 Ом і максимальний струм стоку 47 А.
При проведенні експериментів або для роботи пристрою з малопотужної навантаженням підійдуть транзистори IRF840 або серій КП707, КП753. Кнопка SB1 - будь-яка малогабаритна з довгим пластмасовим штовхачем, наприклад, TD06-ХЕХ, TD06-XBT. При вказаних на схемі номіналах резисторів R13, R14 до пристрою можна підключати навантаження потужністю до 75 Вт. Тому при підключенні до пристрою, наприклад, лампи розжарювання потужністю 100... 150 Вт, захист по струму спрацює і не дасть її включити.
Щоб керувати більш потужної навантаженням, необхідно зменшити опір резистора R13. Амплітудне значення струму спрацьовування захисту можна знайти з виразу Ia = (0,55...0,6)/(R13+R14). Більшість електро - і радіоприладів при включенні в мережу споживають так званий пусковий струм, що перевищує номінальний в кілька разів. Щоб при цьому захист по струму не спрацьовувала, паралельно эмиттерному переходу транзистора VT1 необхідно встановити оксидний конденсатор (плюсовим висновком до емітером) ємністю 47...100 мкФ. Посадочне місце для цього конденсатора на платі передбачено.
Пусковий струм пристроїв з імпульсними блоками живлення, що мають на вході конденсатори великої ємності, можна зменшити, включивши послідовно з навантаженням дротяний резистор опором 3,3...5,6 Ом і потужністю 5-10 Вт, наприклад, С5-37, С5-16. Якщо цього не зробити, то щодо слабкострумові польові транзистори (IRF840 тощо) можуть виявитися пошкодженим вже при першому включенні навантаження (телевізор, принтер, монітор)
Автор: А. Л. Бутов, с. Курба, Ярославська обл.; Публікація: www.cxem.net