Виберіть свою мову

Пропоноване пристрій призначений для захисту апаратури, що споживає від джерела постійної напруги значний імпульсний струм (УМЗЧ, трансивери тощо). Пристрій відключає навантаження у випадках надмірного підвищення або зниження напруги живлення. Пороги спрацьовування захисту можна регулювати в широких межах. Малі габарити пристрою дозволяють вбудувати його в питаемую навантаження.

Коли потужна низьковольтна радіоапаратура отримує харчування від випадкових нештатних джерел, у тому числі автомобільних акумуляторів, вельми актуальна її захист від переполюсовки і неприпустимої напруги живлення (високого або низького). У першому випадку можна застосувати класичний прийом - запобіжник і потужний діод, підключений катодом до плюсової, а анодом до мінусової шини живлення. Для другого випадку, розроблено пропоноване пристрій, який включається в лінію живлення навантаження і може бути вбудовано в навантаження. Схема пристрою показана на рис. 1.

Навантаження комутує потужний ключовий р-канальний польовий транзистор IRF4905 ( VT1), яким керують дві мікросхеми - паралельні стабілізатори напруги - КР142ЕН19 ( DA1 і DA2), що працюють в режимі компаратора. Якщо напруга на вході мікросхеми КР142ЕН19 менше порога її перемикання (2,5), то мікросхема закрита і споживає струм близько 1 мкА. В іншому випадку струм через мікросхему різко зростає (з крутизною приблизно 2 А/В), тому його обмежують зовнішніми елементами так, щоб він не перевищував 100 мА. На мікросхемі DA1 зібраний вузол, що реагує на підвищення напруги живлення, а на DA2 - на зниження. Характеристика пристрою показана на рис. 2.

Розглянемо плавне збільшення напруги живлення. Поки воно менше 10 В, обидві мікросхеми закриті, і струм через резистор R7 невеликий. Напруга на цьому резисторі недостатньо для відкривання транзистора VT1, відключене, світлодіод HL1 не горить. Коли напруга харчування зросте до 10 В, напруга на керуючому вході мікросхеми DA2 досягне 2,5 В і мікросхема відкриється. Струм через неї зросте, напруга на резисторі R7 збільшиться, і транзистор відкриється і підключить навантаження. Завдяки малому опору каналу відкритого транзистора VT1 (0,02 Ом) падіння напруги на ньому буде невелика і майже всі вхідна напруга надходить на навантаження. Світлодіод HL1 відображає включене стан навантаження. Коли напруга живлення досягне 16, відкриється мікросхема DA 1, напруга на ньому не перевищить 2, внаслідок чого мікросхема DA 2 закриється, транзистор VT1 також закриється і відключить навантаження. Світлодіод HL1 згасне.

При плавному зменшенні напруги живлення навантаження буде включена при напрузі 15 В і відключена за 9 В. Таким чином, кожен поріг перемикання має гістерезис, що підвищує надійність перемикання і виключає багаторазову комутацію навантаження, коли нестабільна напруга живлення коливається на пороговому рівні. Гістерезис верхнього порогу здійснено за допомогою позитивного зворотного зв'язку через резистор R6, нижнього порогу - через резистор R8. Зазначені вище пороги спрацьовування можуть бути змінені в широких межах: верхній - підлаштування резистором R1, нижній - R4. Збільшення опору резисторів R 6 зменшує гістерезис верхнього порогу, R 8 - нижнього. Для зменшення впливу перешкод у ланцюг негативного зворотного зв'язку мікросхем включені конденсатори С1 і С3, але слід врахувати, що вони зменшують швидкодію пристрою. При струмі навантаження 10 А падіння напруги на відкритому транзисторі VT1 не перевищить 0,2 В, а потужність, що розсіюється буде не більше 2 Вт, тому транзистор можна використовувати без тепловідводу. При струмі 20 А потужність, що розсіюється, може досягти 8 Вт, тому необхідний невеликий тепловідвід або включення двох транзисторів паралельно. Напруга харчування з урахуванням пульсацій повинно бути менше гранично допустимого напруги мікросхем - 30 Ст.

Конструкція і деталі

Транзистор IRF 4905 ( VT 1) - польовий з р-каналом в корпусі ТО-220 або IRF4905L в корпусі ТО-262, також можна використовувати IRFU5305 в корпусі ТО-251АА. Мікросхему КР142ЕН19 ( DA1 і DA2) можна замінити закордонним аналогом TL 431 CLR. Всі конденсатори - К10-17 або аналогічні імпортні, постійні резистори - Р1-4, МЛТ, С2-33, підстроювальні - СПЗ-19. Для цих деталей розрахована плата, креслення якої показаний на рис. 3. Вона виготовлена з односторонньо фольгованого склотекстоліти.

Якщо необхідно зменшити габаритні розміри пристрою, то треба застосувати деталі для поверхневого монтажу: транзистор VT 1 IRF 4905 S - в корпусі D 2 - Pak або IRFR 5305 - в корпусі D - Pak , мікросхеми DA1 і DA2 TL431CD - в корпусі SOP -8, підстроювальні резистори PVZ , постійні резистори і конденсатори - типорозміру 1206. Креслення друкованої плати для таких деталей показано на рис. 4, фотографія змонтованої плати - на рис. 5.

Світлодіод HL1 можна застосувати будь-який малопотужний видимого спектру випромінювання. Опір резистора R 9 вибирають так, щоб при максимальній напрузі живлення навантаження струм через світлодіод не перевищив максимально допустимого значення. Світлодіод HL1 і резистор R9 встановлені поза плати навісним монтажем. Ці елементи потрібні тільки в тому випадку, якщо у навантаження немає власної індикації включеного стану.

Налагодження зводиться до встановлення порогів перемикання підстроєчними резисторами R1 і R4, необхідні значення гистерезисов встановлюють підбором резисторів R6 і R8.

Автор: І. Нечаєв, р. Курськ; Публікація: www.cxem.net