Schutzgerät für Hochstromgeräte. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Uhren, Timer, Relais, Lastschalter

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Das vorgeschlagene Gerät soll Geräte schützen, die einen erheblichen gepulsten Strom von einer Gleichspannungsquelle (UMZCH, Transceiver usw.) verbrauchen. Das Gerät trennt die Last bei übermäßigem Anstieg oder Abfall der Versorgungsspannung. Die Schutzschwellen sind über einen weiten Bereich einstellbar. Die geringen Abmessungen des Gerätes ermöglichen die Integration in die gespeiste Last.

Wenn Hochleistungs-Niederspannungs-Funkgeräte von zufälligen nicht standardmäßigen Quellen, einschließlich Autobatterien, mit Strom versorgt werden, ist es sehr wichtig, sie vor Verpolung und inakzeptabler Versorgungsspannung (zu hoch oder niedrig) zu schützen. Im ersten Fall können Sie den klassischen Trick anwenden - eine Sicherung und eine leistungsstarke Diode, die über die Kathode mit dem Pluspol und über die Anode mit dem Minuspol verbunden sind. Für den zweiten Fall wurde die vorgeschlagene Vorrichtung entwickelt, die in die Laststromleitung aufgenommen wird und in die Last eingebaut werden kann. Das Schema des Geräts ist in Abb. eines.

Die Last wird von einem leistungsstarken Schlüssel-p-Kanal-Feldeffekttransistor IRF4905 (VT1) geschaltet, der von zwei Mikroschaltungen - parallelen Spannungsstabilisatoren - KR142EN19 (DA1 und DA2) gesteuert wird, die im Komparatormodus arbeiten. Wenn die Spannung am Eingang der Mikroschaltung KR142EN19 unter ihrer Schaltschwelle (2,5 V) liegt, ist die Mikroschaltung geschlossen und verbraucht einen Strom von etwa 1 μA. Andernfalls steigt der Strom durch die Mikroschaltung stark an (mit einer Steilheit von etwa 2 A / V), sodass er durch externe Elemente begrenzt wird, sodass er 100 mA nicht überschreitet. Auf dem DA1-Chip ist ein Knoten montiert, der auf eine Erhöhung der Versorgungsspannung und auf DA2 auf eine Verringerung reagiert. Die Charakteristik des Geräts ist in Abb. 2 dargestellt. XNUMX.

Betrachten Sie einen sanften Anstieg der Versorgungsspannung. Solange es weniger als 10 V beträgt, sind beide Mikrokreise geschlossen und der Strom durch den Widerstand R7 ist klein. Die Spannung an diesem Widerstand reicht nicht aus, um den Transistor VT1 zu öffnen, die Last ist ausgeschaltet, die HL1-LED ist ausgeschaltet. Wenn die Versorgungsspannung auf 10 V ansteigt, erreicht die Spannung am Steuereingang des DA2-Chips 2,5 V und der Chip öffnet. Der Strom durch ihn steigt an, die Spannung am Widerstand R7 steigt an und der Transistor öffnet und verbindet die Last. Aufgrund des niedrigen Kanalwiderstands des offenen Transistors VT1 (0,02 Ohm) ist der Spannungsabfall darüber gering und fast die gesamte Eingangsspannung wird der Last zugeführt. Die LED HL1 zeigt den eingeschalteten Zustand der Last an. Wenn die Versorgungsspannung 16 V erreicht, öffnet der DA 1-Chip, die Spannung an ihm überschreitet 2 V nicht, wodurch der DA 2-Chip schließt, der VT1-Transistor schließt ebenfalls und trennt die Last. Die HL1-LED erlischt.

Bei einem sanften Abfall der Versorgungsspannung wird die Last bei einer Spannung von 15 V eingeschaltet und bei 9 V ausgeschaltet. Somit verfügt jede Schaltschwelle über eine Hysterese, die die Schaltsicherheit erhöht und ein wiederholtes Schalten der Last bei an Die instabile Versorgungsspannung schwankt am Schwellenwert. Die Hysterese der oberen Schwelle erfolgt durch positive Rückkopplung über den Widerstand R6, die untere Schwelle über den Widerstand R8. Die oben genannten Ansprechschwellen können in weiten Grenzen verändert werden: die obere – mit Trimmwiderstand R1, die untere – R4. Durch Erhöhen des Widerstands der Widerstände R 6 wird die Hysterese des oberen Schwellenwerts verringert, R 8 - der untere. Um den Einfluss von Störungen zu reduzieren, sind die Kondensatoren C1 und C3 in den Gegenkopplungskreis der Mikroschaltungen eingebunden, es ist jedoch zu beachten, dass sie die Leistung des Geräts verringern. Bei einem Laststrom von 10 A wird der Spannungsabfall am offenen Transistor VT1 0,2 V nicht überschreiten und die Verlustleistung beträgt nicht mehr als 2 W, sodass der Transistor ohne Kühlkörper verwendet werden kann. Bei einem Strom von 20 A kann die Verlustleistung 8 W erreichen, sodass ein kleiner Kühlkörper oder die Parallelschaltung zweier Transistoren erforderlich ist. Die Versorgungsspannung muss unter Berücksichtigung der Welligkeit unter der maximal zulässigen Spannung der Mikroschaltungen liegen - 30 V.

Aufbau und Details

Transistor IRF 4905 (VT 1) - Feldeffekt mit einem p-Kanal im TO-220-Gehäuse oder IRF4905L im TO-262-Gehäuse, Sie können auch den IRFU5305 im TO-251AA-Gehäuse verwenden. Der KR142EN19-Chip (DA1 und DA2) kann durch ein ausländisches Analogon TL 431 CLR ersetzt werden. Alle Kondensatoren - K10-17 oder ähnlich importiert, Festwiderstände - P1-4, MLT, S2-33, Tuning - SPZ-19. Für diese Teile wird eine Platine berechnet, deren Zeichnung in Abb. 3. Es besteht aus einseitiger Glasfaserfolie.

Wenn die Gesamtabmessungen des Geräts reduziert werden müssen, müssen Teile für die Oberflächenmontage verwendet werden: Transistor VT 1 IRF 4905 S – im D 2-Pak-Gehäuse oder IRFR 5305 – im D-Pak-Gehäuse, DA1 und DA2 TL431CD-Mikroschaltungen – im SOP-8-Gehäuse, PVZ-Abstimmwiderstände, Festwiderstände und Kondensatoren – Größe 1206. Eine Leiterplattenzeichnung für solche Teile ist in Abb. dargestellt. 4, Foto der montierten Platine - in Abb. 5.

LED HL1 kann jedes sichtbare Strahlungsspektrum mit geringer Leistung anwenden. Der Widerstandswert des Widerstands R 9 ist so gewählt, dass bei maximaler Lastversorgungsspannung der Strom durch die LED den maximal zulässigen Wert nicht überschreitet. Die LED HL1 und der Widerstand R9 werden außerhalb der Platine durch Oberflächenmontage installiert. Diese Elemente werden nur benötigt, wenn die Last keine eigene Ein-Anzeige hat.

Einrichtung Es kommt darauf an, Schaltschwellen über die Trimmwiderstände R1 und R4 einzustellen; die erforderlichen Hysteresewerte werden durch Auswahl der Widerstände R6 und R8 eingestellt.

Autor: I. Nechaev, Kursk; Veröffentlichung: cxem.net

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