دائرة حماية لإمدادات الطاقة والشواحن. تنفيذ الحماية الحالية للأجهزة الحماية الحالية البسيطة

تعد أجهزة الحماية عالية السرعة التي تصنعها شركة Bourns عنصرًا أساسيًا لحماية الإلكترونيات الراديوية (خطوط وواجهات الاتصالات في المقام الأول) من ارتفاع التيار والجهد الناجم عن تفريغ الصواعق والدوائر القصيرة وتداخل التبديل. مزاياها هي الأداء العالي، والاستقلالية، وخصائص الدقة، وعرض النطاق الترددي الواسع.

تم تصميم أجهزة Bourns TBU لتوفير حماية عالية السرعة للمعدات الإلكترونية من البرق والدوائر القصيرة والتعرض أنابيب الجهدإلى حافلات البيانات. يتم تصنيع TBUs باستخدام تقنية MOSFET لأشباه الموصلات ويتم تثبيتها عند الإدخال في دائرة متسلسلة. تستجيب الحماية للحمل الزائد في كل من التيار والجهد. يتحكم هذا بشكل أساسي في التدفق الحالي عبر الخط. إذا ارتفع التيار الوارد إلى مستوى الحد ثم تجاوزه، يقوم TBU بفصل الجهد عن الحمل، مما يوفر حاجزًا فعالاً أمام التأثيرات المدمرة حتى تختفي. عندما يصل مستوى التيار الوارد إلى قيمة تيار القطع، يعمل TBU في حوالي 1 ميكروثانية ويحد من تيار الخط إلى أقل من 1 مللي أمبير. إذا انخفض الجهد عبر TBU إلى مستوى إعادة ضبط Vreset أو أقل، فسيستعيد الجهاز التشغيل العادي تلقائيًا. يمكن رؤية طبيعة عملية TBU في خاصية الجهد الحالي (الشكل 1).

تتوفر حاليًا عائلات TBU التالية: TBU-CA، وTBU-DT، وTBU-PL، وP40، وP-G (P500-G، P850-G).

الجدول 1. الخصائص الرئيسية للعائلات TBU

وتشمل خصائصها الرئيسية، التي تمت مناقشتها في الجدول 1، ما يلي:

• Vimp - الحد الأقصى لجهد إيقاف التشغيل أثناء زيادة الجهد التي تدوم ≥1 μs؛
• Vrms - الحد الأقصى لجهد إيقاف التشغيل عند تعرضه للجهد المتناوب؛
• Vreset - جهد الاسترداد المقدر؛
• Itrig – التشغيل الحالي.
• تبلوك - الحد الأقصى للوقتالانتقال من وضع التشغيل إلى وضع الحظر؛
• العمل - درجة حرارة التشغيل.

بشكل منفصل، يمكن الإشارة إلى السلسلة على أنها الأسرع، ولكنها أدنى بكثير من جميع الآخرين من حيث مستوى الفولتية الواردة. تشمل الاختلافات الرئيسية بين سلسلة TBU أيضًا اتجاه نقل الإشارة، والجمع بين الحد الأقصى من الفولتية وتيارات الحجب، وظروف درجة حرارة التشغيل. تعد التصميمات ذات القناتين ذات صلة بتوفير المساحة على اللوحة وسهولة التثبيت، ومع ذلك، في حالة وقوع حادث خطير وتلف لا رجعة فيه لإحدى القنوات، سيتطلب العنصر بأكمله الاستبدال. ولذلك، فإن الإصدارات ذات القناتين لا تحظى بشعبية كبيرة، وهو ما لا يمكن قوله عن السلسلة ثنائية الاتجاه ذات القناة الواحدة. مجموعة واسعة من نطاقات التيار والجهد والمقاومة المنخفضة ونطاق درجات الحرارة الصناعية تجعل هذه العائلة الأكثر شعبية في روسيا والعالم. تستخدم معظم مخططات حماية TBU النموذجية التي أوصى بها بورنز .

معايير الاختيار

على الرغم من حقيقة أن جميع عائلات TBU تسعى إلى نفس الهدف - الحماية من ارتفاعات التيار والجهد، فإن مسألة الاختيار الصحيح لجهاز الحماية مهمة، لأنه في الإلكترونيات الحديثة عالية الدقة، حتى الزيادة الطفيفة في معلمات التشغيل يمكن أن تؤدي إلى أضرار مدمرة عواقب.

يمكن تقسيم خوارزمية الاختيار إلى المراحل التالية:

• تحديد ذروة التشغيل الحالية والحد الأقصى لدرجة حرارة التشغيل بيئة. في هذه المرحلة، من الضروري الرجوع إلى الرسم البياني لتيار التشغيل مقابل درجة الحرارة، والذي يتوفر في وثائق المنتج، لتحديد قيمة تخفيض TBU في ظل ظروف تشغيل محددة.
• تحديد مستوى جهد التشغيل للجهاز. يجب أن يتم اختيار TBU بطريقة تجعل جهد الانهيار المعلن هو الأدنى بين تلك المتوفرة في العائلة، ولكن في نفس الوقت يتجاوز جهد النظام العادي والتموج المسموح به. يجب أن يفي الجهاز المحدد أيضًا بمتطلبات خصائص التحميل.
• اختيار مادة TBU محددة ذات أقصى جهد نبضي (Vimp) أكبر من جهد انهيار النبض لمحدد جهد المرحلة الأولى المستخدم (على سبيل المثال، مفرغ الغاز). يجب أن يحتوي جهاز TBU المحدد أيضًا على حد أدنى لتيار الرحلة الحالي أكبر من الحد الأقصى لذروة تيار النظام المحمي، مع مراعاة التعويض عن تأثيرات درجة الحرارة المحيطة.

في معظم الحالات، تحتوي الدوائر المحمية على تيار كافٍ لفصل TBU. ولكن إذا كانت الدائرة المحمية ذات مقاومة عالية، لضمان عمل الحماية، فمن المفيد وضع صمام ثنائي انهياري صغير متصل بالأرض بعد TBU. ويضمن هذا النهج أن تقوم وحدة TBU بوظائفها الوقائية.

مجالات التطبيق والأمثلة

يسمح الأداء العالي باستخدام TBU لحماية المكونات الحساسة باهظة الثمن للدوائر الإلكترونية، وتفتح قيمة السعة المنخفضة ونطاق التردد الواسع (حتى 3 جيجا هرتز) الطريق أمام التطبيقات عالية السرعة. تُستخدم وحدات TBU على نطاق واسع في معدات الاتصالات، بما في ذلك بطاقات xDSL، وبطاقات التحرير والسرد POTS وxDSL، وبطاقات الصوت/VDSL، ومعدات الوصول إلى الشبكة، ومعدات خطوط T1/E1 وT3/E3، وحماية منافذ Ethernet، وأجهزة مودم النطاق العريض وبوابات الشبكة، ووحدات الحماية. والمبرمجين، الأجهزة الصناعية للتحكم والمراقبة، معدات الأجهزة. عند تطوير مثل هذه الأجهزة، يبقى متطلبا إلزاميا الاختيار الصحيحالحد الأقصى للجهد المقنن TBU، والذي يجب ألا يتجاوز الحد الأقصى لمعلمات التشغيل للجهاز المحمي. تجمع الحماية المثالية بين جهاز حماية TBU ومكثف أو مانع غاز. غالبًا ما يتم تثبيت مثبطات TVS بعد TBU. عند الحديث عن حماية معدات الاتصالات، تعتبر تفريغات الصواعق المباشرة أو المستحثة دائمًا هي العامل المدمر الرئيسي. يتم إعطاء دور كبير هنا لوسائل الإطفاء الأساسية: دائرة التأريض، وقواطع دوائر الطاقة المختلفة، وغرف إطفاء الشرر والمكونات الأخرى. ولكن، كقاعدة عامة، فإن التصريفات المتبقية من الطاقة العالية تخترق المزيد، مباشرة في دوائر الجهاز. إن استخدام الحماية الثانوية متعددة المراحل، بما في ذلك استخدام وحدات TBU من شركة Bourns، يقلل من خطر حدوث أضرار جسيمة في المعدات عدة مرات أو يمنع وقوع الحوادث تمامًا. في مثل هذه الحالات، تكون الحماية مطلوبة لجميع الخطوط الواردة/الصادرة: الموصلات المحورية وموصلات الشبكة، وخطوط التحكم، وما إلى ذلك. حتى منفذ واحد غير محمي يمكن أن يتسبب في تلف واسع النطاق للمعدات بأكملها.

كما أن منافذ RS-232 وRS-485 والمنافذ ذات المدخلات الضوئية معرضة للخطر للغاية نظرًا لتوزيعها على نطاق واسع. للحصول على حماية شاملة لـ RS-232، تقدم شركة Bourns التصميم التالي استنادًا إلى TBU-P850 (الشكل 2) أو القاعدة (الشكل 3).

يعد RS-485 معيارًا أكثر حداثة لنقل البيانات. يمكن لمحطات RS-485 المتعددة أن تعمل معًا على نفس الناقل. تم تصميم الصمام الثنائي الموضح في المخططات أدناه لتوفير التشغيل العام في نطاق -7...12 فولت ويتم تقديم طوبولوجيتين للحماية، باستخدام TBU-P850 أيضًا (الشكلان 4 و5).

إن تطوير وسائل القياس والتحكم في إلكترونيات السيارات جعل حافلة CAN مشهورة، والتي توجد لحمايتها أيضًا دائرة تستخدم TBU (الشكل 6).

من الطرق الشائعة جدًا لتوصيل جهازين بحماية المدخلات والمخرجات هي الدائرة التي تستخدم العزل البصري. وترد توصيات للحماية باستخدام TBU في الشكل 7.

المزايا التنافسية لـ TBU. الامتثال للمتطلبات المعمول بها والمعايير الدولية

تشمل مزايا TBU ما يلي:

• نظام حماية بسيط وموثوق.
• الحماية ضد الجهد الزائد والتيار في مسكن واحد؛
• أداء عالي؛
• الحد من الدقة للتيار الناتج والجهد.
• الشفاء الذاتي؛
• عرض نطاق واسع دون التدخل في الإشارة المفيدة (حتى 3 جيجا هرتز)؛
• أبعاد عامة صغيرة في السكن DFN؛
• بنفايات الامتثال.

نظرًا لأن المجال الرئيسي لاستخدام TBU هو حماية خطوط الاتصالات، والتي تخضع في عصرنا لمتطلبات عالية من حيث الجودة والسرعة ومستوى التشويه المُقدم، يجب أن تستوفي أجهزة الحماية أيضًا عددًا من المتطلبات و المعايير الدولية. الأكثر شهرة وموثوقية اليوم هي الاتحاد الدولي للاتصالات (الاتحاد الدولي للاتصالات) وTelcordia. تشارك بورنز في تطوير هذه المعايير وتنتج مكونات متوافقة تمامًا مع المتطلبات التنظيمية المنشورة. وبالمناسبة، فإن أجهزة TBU تتجاوز متطلبات Telcordia GR-1089 وITU-T K.20, K.21, K.45، مما يمنحها هامش أمان للنمو المستقبلي في المتطلبات التكنولوجية.

خاتمة

من الجدير بالذكر دائمًا أن حماية الدائرة هي مهمة معقدة وأن الاعتماد على أي نوع واحد من الحماية أمر خطير. يعتبر TBU الذي تصنعه شركة Bourns "لاعبًا جماعيًا" ولا يمكنه الكشف عن إمكاناته بشكل كامل إلا عند استخدامه مع وسائل حماية إضافية: المكثفات، ومفرغات الغاز، وثنائيات TVS، والتي بدورها يجب أيضًا اختيارها بشكل صحيح للتنسيق المناسب للحماية باعتبارها جميع.

يمكن دائمًا العثور على الإصدارات والفئات الأكثر شيوعًا من TBU في مستودعات الموزع الرسمي لـ Bourns - شركة COMPEL. بالإضافة إلى مخزون المستودعات، تقدم COMPEL عمليات تسليم مخصصة وعينات مجانية وعروضًا خاصة. الأسعار والدعم الفني ومستلزمات المشروع لإنتاجك.

الأدب

1. https://www.bourns.com/data/global/pdfs/bourns_tbu_short_form.pdf
2. https://www.bourns.com/ProductLine.aspx?name=tbu
3. https://www.bourns.com/data/global/pdfs/CP_cell_base_station_appnote.pdf.

تطلق بورنز نماذج جديدة من ثنائيات PTVS ذات الجهد العالي من سلسلة S3 وS6 وS10

PTVS (Power TVS) – مكثفات ثنائية الاتجاه عالية الدقة لحماية الأجهزة الموجودة على خطوط التيار المتردد والتيار المستمر القوية من تأثيرات التفريغ الكهروستاتيكي والنبضات الكهرومغناطيسية وتداخل التبديل والصواعق المستحثة وأشياء أخرى. وعلى الرغم من أن سلسلة SMAJ وSMBJ القياسية ممثلة على نطاق واسع في السوق، إلا أن القليل منها يقدم حلول TVS الكهربائية. توفر موديلات PTVS الجديدة حماية ثنائية الاتجاه عند جهد كهربائي يبلغ 170...470 فولت. وقد تم تصنيفها للتعرض لنبضات قياسية تبلغ 8/20 ميكروثانية وفقًا لمتطلبات المواصفة IEC 61000-4-5. تسمح تقنية السيليكون بفولتية تثبيت منخفضة مقارنة بمكثفات أكسيد المعدن وتضمن أداءً مستقرًا مع زيادة درجة الحرارة. تتجلى الميزة الرئيسية لـ PTVS على المكثف على وجه التحديد في التيارات العالية - يزداد جهد التثبيت على المكثف بشكل كبير بعد زيادة التيار، بينما في الصمام الثنائي PTVS، بعد زيادة قصيرة جدًا، ينخفض ​​​​إلى قيمة لوحة الاسم ويظل ثابتًا. بالنسبة للمكثفات و PTVS ذات خصائص أداء متشابهة، يمكن أن يكون هذا الاختلاف ذو شقين لصالح PTVS (تذكر أننا نتحدث عن مئات الفولتات). تتوفر سلسلة PTVS S3 وS6 وS10 في أغلفة مثقوبة ومتوافقة مع RoHS.

تعد ثنائيات PTVS حلاً ممتازًا لإمدادات الطاقة في معدات الاتصالات والتطبيقات الأخرى الحساسة للضوضاء والتداخل العالي. يؤدي إطلاق نماذج جديدة لسلسلة S3 وS6 وS10 إلى توسيع نطاق تطبيقات Bourns PTVS بشكل كبير.

تتمتع ترانزستورات تبديل الطاقة الحديثة بمقاومات منخفضة جدًا لمصدر التصريف عند التشغيل، مما يضمن انخفاض الجهد المنخفض عند مرور تيارات كبيرة عبر هذا الهيكل. يسمح هذا الظرف باستخدام مثل هذه الترانزستورات في الصمامات الإلكترونية.

على سبيل المثال، يتمتع الترانزستور IRL2505 بمقاومة مصدر التصريف، مع جهد بوابة المصدر يبلغ 10 فولت، فقط 0.008 أوم. عند تيار 10A، سيتم إطلاق الطاقة P=I² R على بلورة هذا الترانزستور؛ ف = 10 10 0.008 = 0.8 واط. يشير هذا إلى أنه يمكن تركيب الترانزستور عند تيار معين دون استخدام مشعاع. على الرغم من أنني أحاول دائمًا تثبيت المشتتات الحرارية الصغيرة على الأقل. في كثير من الحالات، يسمح لك هذا بحماية الترانزستور من الانهيار الحراري في حالات الطوارئ. يستخدم هذا الترانزستور في دائرة الحماية الموضحة في المقالة "". إذا لزم الأمر، يمكنك استخدام العناصر الراديوية المثبتة على السطح وجعل الجهاز في شكل وحدة نمطية صغيرة. يظهر الرسم التخطيطي للجهاز في الشكل 1. وقد تم حسابه لتيار يصل إلى 4A.

مخطط الصمامات الإلكترونية

في هذه الدائرة، يتم استخدام ترانزستور ذو تأثير ميداني مع قناة p IRF4905 كمفتاح، وله مقاومة مفتوحة قدرها 0.02 أوم، مع جهد بوابة = 10V.

من حيث المبدأ، تحد هذه القيمة أيضًا من الحد الأدنى لجهد الإمداد لهذه الدائرة. مع تيار تصريف يبلغ 10 أمبير، سيولد طاقة تبلغ 2 واط، مما يستلزم الحاجة إلى تركيب مشتت حراري صغير. الحد الأقصى لجهد مصدر البوابة لهذا الترانزستور هو 20 فولت، لذلك، لمنع انهيار هيكل مصدر البوابة، يتم إدخال صمام ثنائي زينر VD1 في الدائرة، والذي يمكن استخدامه كأي صمام ثنائي زينر بجهد تثبيت يبلغ 12 فولت. إذا كان الجهد عند دخل الدائرة أقل من 20 فولت، فيمكن إزالة صمام ثنائي الزينر من الدائرة. إذا قمت بتركيب صمام ثنائي زينر، فقد تحتاج إلى ضبط قيمة المقاوم R8. R8 = (أوبيت - أوست)/إيست؛ حيث أن Upit هو الجهد عند دخل الدائرة، وUst هو جهد التثبيت لثنائي الزينر، وIst هو تيار صمام ثنائي الزينر. على سبيل المثال، Upit = 35V، Ust = 12V، Ist = 0.005A. R8 = (35-12)/0.005 = 4600 أوم.

محول الجهد الحالي

يتم استخدام المقاوم R2 كجهاز استشعار للتيار في الدائرة، وذلك لتقليل الطاقة الصادرة عن هذا المقاوم؛ وقد تم اختيار قيمته لتكون جزءًا من مائة من الأوم فقط. عند استخدام عناصر SMD يمكن أن تتكون من 10 مقاومات 0.1 أوم مقاس 1206 بقوة 0.25 واط. إن استخدام المستشعر الحالي بمثل هذه المقاومة المنخفضة يستلزم استخدام مضخم الإشارة من هذا المستشعر. يتم استخدام مضخم التشغيل DA1.1 الخاص بالدائرة الدقيقة LM358N كمكبر للصوت.

كسب مكبر الصوت هذا يساوي (R3 + R4)/R1 = 100. وبالتالي، مع وجود مستشعر تيار بمقاومة قدرها 0.01 أوم، فإن معامل التحويل لمحول الجهد الحالي هذا يساوي الوحدة، أي. واحد أمبير من تيار الحمل يساوي جهد 1 فولت عند خرج 7 DA1.1. يمكنك ضبط Kus باستخدام المقاوم R3. باستخدام القيم المشار إليها للمقاومات R5 وR6، يمكن ضبط أقصى تيار حماية خلال.... الآن دعونا نحسب. R5 + R6 = 1 + 10 = 11 كيلو أوم. لنجد التيار الذي يتدفق عبر هذا المقسم: I = U/R = 5A/11000Ohm = 0.00045A. ومن ثم، فإن الحد الأقصى للجهد الذي يمكن ضبطه عند الطرف 2 من DA1 سيكون مساوياً لـ U = I x R = 0.00045A x 10000 Ohm = 4.5 V. وبالتالي، فإن الحد الأقصى لتيار الحماية سيكون حوالي 4.5A.

مقارنة الجهد

يتم تجميع مقارن الجهد على مضخم العمليات الثاني، والذي يعد جزءًا من MS. يتم تزويد المدخلات المقلوبة لهذه المقارنة بجهد مرجعي ينظمه المقاوم R6 من المثبت DA2. يتم تزويد الإدخال غير المقلوب 3 لـ DA1.2 بجهد مضخم من المستشعر الحالي. حمل المقارنة عبارة عن دائرة متسلسلة ومصباح ضوئي optocoupler ومقاوم تعديل التخميد R7. يحدد المقاوم R7 التيار المار عبر هذه الدائرة بحوالي 15 مللي أمبير.

تشغيل الدائرة

المخطط يعمل على النحو التالي. على سبيل المثال، مع تيار حمل 3A، سيتم إطلاق جهد 0.01 × 3 = 0.03 فولت عند المستشعر الحالي. سيكون لخرج مكبر الصوت DA1.1 جهد يساوي 0.03 فولت × 100 = 3 فولت. إذا كان في هذه الحالة، عند الإدخال 2 لـ DA1.2، يوجد جهد مرجعي تم ضبطه بواسطة المقاوم R6، أقل من ثلاثة فولت، ثم عند خرج المقارنة 1، سيظهر الجهد بالقرب من جهد إمداد المضخم التشغيلي، أي. خمسة فولت. ونتيجة لذلك، سيضيء مصباح LED الخاص بـ optocoupler. سوف يفتح الثايرستور optocoupler ويتجاوز بوابة ترانزستور التأثير الميداني بمصدره. سيتم إيقاف تشغيل الترانزستور وإيقاف الحمل. يمكنك إعادة الدائرة إلى حالتها الأصلية باستخدام زر SB1 أو عن طريق إيقاف تشغيل مصدر الطاقة وتشغيله مرة أخرى.

تتطلب الأجهزة وحدة إمداد طاقة (PSU)، تتميز بجهد خرج قابل للتعديل والقدرة على تنظيم مستوى حماية التيار الزائد على نطاق واسع. عند تشغيل الحماية، يجب أن يتم إيقاف التحميل (الجهاز المتصل) تلقائيًا.

أسفر البحث على الإنترنت عن العديد من دوائر إمداد الطاقة المناسبة. استقرت على واحد منهم. الدائرة سهلة التصنيع والإعداد، وتتكون من أجزاء يمكن الوصول إليها، وتفي بالمتطلبات المذكورة.

يعتمد مصدر الطاقة المقترح للتصنيع على مضخم التشغيل LM358 و لديه الخصائص التالية:
جهد الإدخال، الخامس - 24...29
جهد الخرج المستقر، V - 1...20 (27)
تيار عملية الحماية، أ - 0.03...2.0

الصورة 2. دائرة إمداد الطاقة

وصف مصدر الطاقة

تم تجميع مثبت الجهد القابل للتعديل مكبر للصوت التشغيلي DA1.1. يتلقى دخل مكبر الصوت (دبوس 3) جهدًا مرجعيًا من محرك المقاوم المتغير R2، والذي يتم ضمان استقراره بواسطة صمام ثنائي زينر VD1، ويستقبل الإدخال المقلوب (دبوس 2) الجهد من باعث الترانزستور VT1 من خلال مقسم الجهد R10R7. باستخدام المقاوم المتغير R2، يمكنك تغيير جهد الخرج لمصدر الطاقة.
تم تصنيع وحدة حماية التيار الزائد على مكبر الصوت التشغيلي DA1.2، حيث تقوم بمقارنة الفولتية عند مدخلات المضخم التشغيلي. يستقبل الإدخال 5 من خلال المقاوم R14 الجهد من مستشعر تيار الحمل - المقاوم R13. يستقبل الدخل المقلوب (دبوس 6) جهدًا مرجعيًا، ويتم ضمان استقراره بواسطة الصمام الثنائي VD2 بجهد تثبيت يبلغ حوالي 0.6 فولت.

طالما أن انخفاض الجهد الناتج عن تيار الحمل عبر المقاوم R13 أقل من القيمة المثالية، فإن الجهد عند الخرج (دبوس 7) للمضخم op-amp DA1.2 قريب من الصفر. في حالة تجاوز تيار الحمل المسموح به تعيين مستوى، سيزداد الجهد عند المستشعر الحالي وسيزيد الجهد عند خرج op-amp DA1.2 تقريبًا إلى جهد الإمداد. في الوقت نفسه، سيتم تشغيل مصباح LED HL1، مما يشير إلى وجود فائض، وسيتم فتح الترانزستور VT2، مما يؤدي إلى تحويل الصمام الثنائي زينر VD1 مع المقاوم R12. نتيجة لذلك، سيتم إغلاق الترانزستور VT1، وسوف ينخفض ​​\u200b\u200bجهد الخرج لمصدر الطاقة إلى الصفر تقريبًا وسيتم إيقاف الحمل. لتشغيل التحميل تحتاج إلى الضغط على زر SA1. يتم ضبط مستوى الحماية باستخدام المقاوم المتغير R5.

تصنيع وحدات الطاقة

1. يتم تحديد أساس مصدر الطاقة وخصائص خرجه بواسطة المصدر الحالي - المحول المستخدم. في حالتي، محول حلقي من غسالة. يحتوي المحول على ملفين للإخراج لـ 8V و 15V. ومن خلال توصيل كلا الملفين على التوالي وإضافة جسر مقوم باستخدام الثنائيات متوسطة الطاقة KD202M المتوفرة في متناول اليد، حصلت على مصدر جهد ثابت يبلغ 23 فولت، 2 أمبير لمصدر الطاقة.

2. جزء آخر محدد من مصدر الطاقة هو جسم الجهاز. في هذه الحالة، تم استخدام جهاز عرض شرائح للأطفال معلق في المرآب. عن طريق إزالة الفائض ومعالجة الثقوب الموجودة في الجزء الأمامي لتثبيت مقياس ميكرومتر مشير، تم الحصول على غلاف مصدر طاقة فارغ.

3. يتم تركيب الدائرة الإلكترونية على لوحة تركيب عالمية بقياس 45 × 65 مم. يعتمد تخطيط الأجزاء الموجودة على اللوحة على أحجام المكونات الموجودة في المزرعة. بدلاً من المقاومات R6 (ضبط تيار التشغيل) وR10 (الحد من الحد الأقصى لجهد الخرج)، يتم تثبيت مقاومات القطع بقيمة تزيد بمقدار 1.5 مرة على اللوحة. بعد إعداد مصدر الطاقة، يمكن استبدالها بأخرى دائمة.

4. تجميع اللوحة والعناصر البعيدة للدائرة الإلكترونية بالكامل للاختبار وإعداد وضبط معلمات الإخراج.

5. تصنيع وضبط تحويلة ومقاومة إضافية لاستخدام مقياس ميكرومتر كمقياس التيار الكهربائي أو الفولتميتر لإمدادات الطاقة. تتكون المقاومة الإضافية من مقاومات دائمة ومقاومات متصلة على التوالي (في الصورة أعلاه). يتم تضمين التحويلة (في الصورة أدناه) في دائرة التيار الرئيسية وتتكون من سلك ذو مقاومة منخفضة. يتم تحديد حجم السلك من خلال الحد الأقصى لتيار الإخراج. عند قياس التيار، يتم توصيل الجهاز بالتوازي مع التحويلة.

يتم ضبط طول التحويلة وقيمة المقاومة الإضافية من خلال الاتصال المناسب بالجهاز مع التحكم في الامتثال باستخدام مقياس متعدد. يتم تحويل الجهاز إلى وضع مقياس التيار الكهربائي/الفولتميتر باستخدام مفتاح تبديل وفقًا للرسم التخطيطي:

6. وضع علامات ومعالجة اللوحة الأمامية لوحدة إمداد الطاقة وتركيب الأجزاء البعيدة. في هذا الإصدار، تشتمل اللوحة الأمامية على مقياس ميكرومتر (مفتاح تبديل لتبديل وضع التحكم في الصوت والصورة إلى يمين الجهاز)، ومحطات الإخراج، ومنظمات الجهد والتيار، ومؤشرات وضع التشغيل. لتقليل الخسائر وبسبب الاستخدام المتكرر، يتم توفير مخرج منفصل ثابت 5 فولت بالإضافة إلى ذلك. لماذا يتم توفير الجهد من ملف المحول 8 فولت إلى جسر المقوم الثاني ودائرة 7805 النموذجية مع الحماية المدمجة.

7. تجميع PSU. يتم تثبيت جميع عناصر مصدر الطاقة في السكن. في هذا النموذج، يكون المبرد الخاص بترانزستور التحكم VT1 عبارة عن لوح من الألومنيوم بسمك 5 مم، مثبت في الجزء العلوي من غطاء السكن، والذي يعمل بمثابة مشعاع إضافي. يتم تثبيت الترانزستور على المبرد من خلال حشية عازلة كهربائيًا.

"التيارات الإضافية" و"الفولتية الإضافية" في حالات الطوارئ لا تفيد أي جهاز إلكتروني. من الضروري إدخال دوائر حماية ذات تحديد تلقائي أو تقليل أو إيقاف تشغيل الطاقة أو، في الحالات القصوى، مع إشارة مرئية/مسموعة لحالة الطوارئ.

أبسط عنصر للحماية هو الصمامات. عند اختياره، تحتاج إلى التركيز على تيارات التشغيل ذات التصنيف القياسي:

الصمامات SMD - 62 ؛ 125؛ 250؛ 375؛ 500؛ 750 مللي أمبير، 1.0؛ 1.5؛ 2.0; 2.5؛ 3.0; 3.5؛ 4.0; 5.0 أ؛

الصمامات "الزجاجية" التقليدية - 50؛ 60؛ 80؛ 100؛ 160؛ 200؛ 250؛ 315؛ 500؛ 630؛ 800 مللي أمبير، 1.0؛ 1.25؛ 1.6؛ 2.0; 3.15؛ 3.5؛ 4.0 أ.

يعتمد وقت تعثر المصهر على كمية التيار المتدفق. الحكم من خلال الجدول. 6.9، لا يمكنك الاعتماد على التيار المقدر لـ PLAV، ويجب تجاوزه عدة مرات، على سبيل المثال، 4/PLAV. من الناحية العملية، يُعتقد أن رابط المصهر المسمى "1A" مضمون "بالاحتراق" عند تيار يبلغ 2.5 أمبير.

في بعض الأحيان، يقوم هواة الراديو، بسبب ضيق الوقت، بصنع صمامات سلكية محلية الصنع، تسمى بالعامية "البق". إذا تم استخدام الأسلاك النحاسية، فيمكنك أخذ البيانات من الجدول. 6.10. وطبعا بعد التجربة يجب استبدال «البج» بفيوزات عادية.

من الضروري التمييز بين الصمامات والمقاومات القابلة للانصهار. تتشابه هذه الأخيرة في تصميمها مع المقاومات التقليدية، ولكن عندما تحترق، فإنها لا تترك حولها بقعة سوداء من السخام المعدني، مما قد يؤدي إلى قصر دائرة الدوائر الأخرى على لوحة الدائرة المطبوعة.

عنصر حماية مهم آخر هو المتغيرات (الجدول 6.11). على عكس الصمامات، لا يتم تثبيتها على التوالي، ولكن بالتوازي، أي. تعتمد الحماية على الجهد وليس التيار.

إذا كان الجهد أقل من العتبة، فإن مقاومة المكثف تكون عالية، وليس لها أي تأثير على الدائرة المحمية. إذا تم الوصول إلى العتبة، فإن مقاومة المكثف تنخفض بسرعة. يتيح لك ذلك حماية المعدات بشكل فعال من الضوضاء النبضية قصيرة المدى.

في التين. 6.20، a...k يوضح دوائر حماية الطاقة من ارتفاع الجهد ودوائر القصر.

أرز. 6.20. دوائر حماية زيادة الطاقة وماس كهربائى (البدء):

أ) الحماية ضد زيادة جهد الدخل مع عتبة يحددها صمام ثنائي زينر VD1. يحتوي Optorelay VU1 عادةً على جهات اتصال مغلقة بتيار تحميل لا يزيد عن 250 مللي أمبير؛

ب) انقطاع التيار الكهربائي الإلكتروني في حالة تعطل ترانزستور التحكم القوي الموجود داخل مثبت الجهد A1. يتم تحديد الأداء من خلال معلمات optothyristor VU1. يشير باعث HL1 إلى حالة الطوارئ باللون الأحمر. يقوم المقاوم R3 بتعيين الجهد الانتقالي للترانزستور VT1 إلى الحالة المغلقة ؛

ج) الحماية "المتوازية" للدائرة +5 فولت أثناء ارتفاع الجهد، يفتح الثايرستور VS1 وينفجر رابط المصهر FU1 ​​(أو المصهر الذي يتم إعادة ضبطه ذاتيًا). يزيل المكثف C1 التشغيل الخاطئ للثايرستور. يحمي المقاوم السلكي القوي R3 الثايرستور VS1 من "التيارات الإضافية". الجهد العتبي لثنائي زينر VDI له انتشار قدره 3.1...3.5 فولت، لذلك فهو القيمة الدقيقةتم ضبطه عن طريق ضبط المقاوم R1.

د) كما في الشكل. 6.20، ولكن مع استبدال مفتاح الثايرستور بمثبت جهد متوازي قوي على العناصر VDI وVTI وR1...R3 وحماية إضافية للمدخل باستخدام المكثف RV1. يتم تعيين عتبة الاستجابة بواسطة المقاوم R1 عند مستوى أعلى بحوالي 0.2...0.4 فولت من جهد المصدر +3...+5 فولت؛

أرز. 6.20. دوائر حماية الطاقة ضد ارتفاع الجهد ودوائر القصر (النهاية):

هـ) HL1 هو مؤشر لانخفاض جهد الإمداد من +5 إلى +4 فولت، مما قد يشير إلى حالة ما قبل الطوارئ. يتم تحديد العتبة الدقيقة بواسطة المقاوم R3. الرسم التخطيطي يخدم فقط للإشارة إلى المشاكل. يتم استكشاف الأخطاء وإصلاحها يدويًا بواسطة المشغل؛

ه) الحماية ضد التداخل والجهد الزائد في شبكة على متن الطائرةالسيارة (العناصر R1، C1). يعمل مؤشر LED HL1 الوامض كمؤشر على قطبية مصدر الطاقة غير الصحيحة؛

ز) يشير اللون الأحمر لمصباح HL1 LED إلى حدوث عطل في منصهر FU1، والأخضر - التشغيل العادي. عندما برتقالي أو اللون الأصفريجب عليك اختيار نوع مختلف من الصمام الثنائي VD1

ح) الحماية ضد التيار الزائد في السلك السالب. يحقق المقاوم R3 وضع التشغيل. يقوم المقاوم R1 بتعيين تيار الحماية ضمن 10...600 مللي أمبير. كمرجع، إذا كان R2 = 10 أوم، فإن تيار الاستجابة هو 85...111 مللي أمبير؛

ط) حماية المكثف للأجهزة المتصلة بخط الهاتف. إذا كانت السعة كبيرة أو تم توصيل جهد التيار الكهربائي 220 فولت عن طريق الخطأ، فإن وصلة المصهر FU1 ​​تحترق؛

ي) صمام ثنائي زينر VD2 يحمي من ارتفاع جهد الدخل. يقتصر التيار على المقاوم R1، ويتم تنعيم ضوضاء النبضة القصيرة بواسطة المكثف C1.

تعاني العديد من الوحدات محلية الصنع من عيب الافتقار إلى الحماية ضد قطبية الطاقة العكسية. حتى الشخص ذو الخبرة يمكن أن يخلط بين قطبية مصدر الطاقة عن غير قصد. وهناك احتمال كبير أن يصبح الشاحن بعد ذلك غير صالح للاستخدام.

هذه المقالة سوف تناقش 3 خيارات لحماية القطبية العكسيةوالتي تعمل بشكل لا تشوبه شائبة ولا تتطلب أي تعديل.

الخيار 1

هذه الحماية هي الأبسط وتختلف عن مثيلاتها من حيث أنها لا تستخدم أي ترانزستورات أو دوائر دقيقة. المرحلات وعزل الصمام الثنائي - هذه هي كل مكوناته.

المخطط يعمل على النحو التالي. الطرح في الدائرة شائع، لذلك سيتم أخذ الدائرة الإيجابية بعين الاعتبار.

إذا لم تكن هناك بطارية متصلة بالإدخال، يكون المرحل في حالة مفتوحة. عند توصيل البطارية، يتم توفير الزائد من خلال الصمام الثنائي VD2 إلى لف التتابع، ونتيجة لذلك يتم إغلاق جهة اتصال التتابع ويتدفق تيار الشحن الرئيسي إلى البطارية.

وفي الوقت نفسه، يضيء مؤشر LED الأخضر، مما يشير إلى أن الاتصال صحيح.

وإذا قمت الآن بإزالة البطارية، فسيكون هناك جهد عند خرج الدائرة، حيث سيستمر التيار من الشاحن في التدفق عبر الصمام الثنائي VD2 إلى ملف التتابع.

إذا تم عكس قطبية الاتصال، فسيتم قفل الصمام الثنائي VD2 ولن يتم توفير أي طاقة لملف التتابع. التتابع لن يعمل.

في هذه الحالة، سيضيء مؤشر LED باللون الأحمر، والذي تم توصيله بشكل غير صحيح عن عمد. سيشير إلى أن قطبية توصيل البطارية غير صحيحة.

يحمي الصمام الثنائي VD1 الدائرة من الحث الذاتي الذي يحدث عند إيقاف تشغيل المرحل.

إذا تم تقديم هذه الحماية في ، يجدر أخذ مرحل 12 فولت. التيار المسموح به للمرحل يعتمد فقط على الطاقة . في المتوسط، من المفيد استخدام مرحل 15-20 أمبير.

لا يزال هذا المخطط ليس له نظائره في كثير من النواحي. إنه يحمي في نفس الوقت من انعكاس الطاقة وقصر الدائرة.

مبدأ التشغيل لهذا المخطط هو كما يلي. أثناء التشغيل العادي، يفتح الزائد من مصدر الطاقة من خلال LED والمقاوم R9 ترانزستور التأثير الميداني، ويذهب الناقص من خلال الانتقال المفتوح لـ "مفتاح الحقل" إلى خرج الدائرة إلى البطارية.

عندما يحدث انعكاس قطبية أو ماس كهربائي، فإن التيار في الدائرة يزداد بشكل حاد، مما يؤدي إلى انخفاض الجهد عبر "مفتاح المجال" وعبر التحويلة. إن انخفاض الجهد هذا يكفي لتشغيل الترانزستور منخفض الطاقة VT2. عند الفتح، يغلق الأخير ترانزستور التأثير الميداني، ويغلق البوابة على الأرض. في الوقت نفسه، يضيء مؤشر LED، حيث يتم توفير الطاقة له من خلال الوصلة المفتوحة للترانزستور VT2.

نظرًا لسرعة الاستجابة العالية، فإن هذه الدائرة مضمونة للحماية لأي مشكلة في الإخراج.

الدائرة موثوقة للغاية في التشغيل ويمكن أن تظل في حالة حماية إلى أجل غير مسمى.

هذا خاص دائرة بسيطة، والتي يصعب تسميتها بدائرة، لأنها تستخدم مكونين فقط. هذا هو الصمام الثنائي والصمام القوي. هذا الخيار قابل للتطبيق تمامًا ويستخدم حتى على نطاق صناعي.

يتم توفير الطاقة من الشاحن إلى البطارية من خلال المصهر. يتم اختيار المصهر على أساس الحد الأقصى الحاليالشحن. على سبيل المثال، إذا كان التيار 10 أمبير، فستكون هناك حاجة إلى مصهر 12-15 أمبير.

يتم توصيل الصمام الثنائي بالتوازي ويتم إغلاقه أثناء التشغيل العادي. ولكن إذا تم عكس القطبية، فسيتم فتح الصمام الثنائي وستحدث دائرة كهربائية قصيرة.

والفتيل هو الحلقة الضعيفة في هذه الدائرة، والذي سوف يحترق في نفس اللحظة. بعد هذا سيكون عليك تغييره.

يجب اختيار الصمام الثنائي وفقًا لورقة البيانات بناءً على حقيقة أن الحد الأقصى للتيار قصير المدى كان أكبر بعدة مرات من تيار احتراق المصهر.

لا يوفر هذا المخطط حماية بنسبة 100٪، حيث كانت هناك حالات عندما يحترق الشاحن بشكل أسرع من المصهر.

الحد الأدنى

من وجهة نظر الكفاءة، فإن المخطط الأول أفضل من الآخرين. ولكن من حيث التنوع والاستجابة، الخيار الأفضل– هذا هو المخطط 2. حسنًا، غالبًا ما يستخدم الخيار الثالث على نطاق صناعي. يمكن رؤية هذا النوع من الحماية، على سبيل المثال، على أي راديو سيارة.

تتمتع جميع الدوائر، باستثناء الدائرة الأخيرة، بوظيفة الشفاء الذاتي، أي أنه سيتم استعادة التشغيل بمجرد إزالة الدائرة القصيرة أو تغيير قطبية توصيل البطارية.

الملفات المرفقة:

كيفية إنشاء بنك طاقة بسيط بيديك: رسم تخطيطي لبنك طاقة محلي الصنع