Schutz der Stromversorgung vor Kurzschluss. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile

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Um zusammengebaute Strukturen mit Strom zu versorgen, verwenden Funkamateure häufig einfache Einheiten, die aus einem Abwärtstransformator und einem Gleichrichter mit Filterkondensator bestehen. Und natürlich gibt es in solchen Geräten keinen Schutz gegen Kurzschluss (Kurzschluss) in der Last, obwohl dies manchmal zum Ausfall des Gleichrichters und sogar des Transformators führt.

Es ist nicht immer praktisch, in solchen Netzteilen eine Sicherung als Schutzelement zu verwenden, und außerdem ist ihre Leistung gering.

Eine Möglichkeit zur Lösung des Problems des Kurzschlussschutzes besteht darin, einen Feldeffekttransistor mittlerer Leistung mit eingebautem Kanal in Reihe mit der Last zu schalten. Tatsache ist, dass es in der Strom-Spannungs-Kennlinie eines solchen Transistors einen Abschnitt gibt, in dem der Drain-Strom nicht von der Spannung zwischen Drain und Source abhängt. Daher fungiert der Transistor in diesem Abschnitt als Stromstabilisator (Begrenzer).

Fig. 1

Das Diagramm zum Anschließen des Transistors an die Stromversorgung ist in Abb. dargestellt. 1, und die Strom-Spannungs-Kennlinien des Transistors für verschiedene Widerstandswerte des Widerstands R1 sind in Abb. 2. So funktioniert Schutz. Wenn der Widerstandswert des Widerstands Null ist (d. h. die Quelle ist mit dem Gate verbunden) und die Last einen Strom von etwa 0,25 A verbraucht, dann überschreitet der Spannungsabfall am Feldeffekttransistor 1,5 V nicht und praktisch alle der gleichgerichteten Spannung liegt an der Last. Wenn im Lastkreis ein Kurzschluss auftritt, steigt der Strom durch den Gleichrichter stark an und kann ohne Transistor mehrere Ampere erreichen. Der Transistor begrenzt den Kurzschlussstrom auf 0,45...0,5 A, unabhängig vom Spannungsabfall an ihm. In diesem Fall wird die Ausgangsspannung Null und die gesamte Spannung fällt am Feldeffekttransistor ab. Im Falle eines Kurzschlusses erhöht sich die von der Stromquelle aufgenommene Leistung in diesem Beispiel also nicht mehr als um das Doppelte, was in den meisten Fällen durchaus akzeptabel ist und keinen Einfluss auf die „Gesundheit“ der Stromversorgungsteile hat.

Fig. 2

Der Kurzschlussstrom kann reduziert werden, indem der Widerstandswert des Widerstands R1 erhöht wird. Der Widerstand muss so gewählt werden, dass der Kurzschlussstrom etwa das Doppelte des maximalen Laststroms beträgt.

Diese Schutzart ist besonders praktisch für Netzteile mit glättendem RC-Filter – dann wird der Feldeffekttransistor anstelle des Filterwiderstands eingeschaltet (ein solches Beispiel ist in Abb. 3 dargestellt).

Da bei einem Kurzschluss fast die gesamte gleichgerichtete Spannung am Feldeffekttransistor abfällt, kann dieser zur Licht- oder Tonsignalisierung genutzt werden. Hier ist zum Beispiel ein Diagramm zum Einschalten des Lichtalarms – Abb. 7. Wenn mit der Last alles in Ordnung ist, leuchtet die grüne LED HL2. In diesem Fall reicht der Spannungsabfall am Transistor nicht aus, um die HL1-LED zum Leuchten zu bringen. Sobald jedoch ein Kurzschluss in der Last auftritt, erlischt die HL2-LED, aber die rote HL1 blinkt.

Fig. 3

Der Widerstand R2 wird je nach gewünschter Kurzschlussstrombegrenzung gemäß den oben gemachten Empfehlungen ausgewählt.

Der Anschlussplan für den akustischen Alarm ist in Abb. dargestellt. 4. Sie kann entweder zwischen Drain und Source des Transistors oder zwischen Drain und Gate angeschlossen werden, wie die HL1-LED.

Wenn am Signalgerät genügend Spannung anliegt, wird der NF-Generator, der auf einem Unijunction-Transistor VT2 basiert, in Betrieb genommen und im Kopfhörer BF1 ist ein Ton zu hören.

Der Unijunction-Transistor kann KT117A-KT117G sein, das Telefon kann niederohmig sein (kann durch einen dynamischen Kopf mit geringem Stromverbrauch ersetzt werden).

Fig. 4

Es bleibt hinzuzufügen, dass für Schwachstromlasten ein Kurzschlussstrombegrenzer mit einem Feldeffekttransistor KP302V in das Netzteil eingefügt werden kann. Bei der Auswahl eines Transistors für andere Blöcke sollten Sie dessen zulässige Leistung und Drain-Source-Spannung berücksichtigen.

Natürlich kann eine solche Automatisierung auch bei einer stabilisierten Stromversorgung eingeführt werden, die keinen Kurzschlussschutz in der Last hat.

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

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