Меню

Схема простого устройства защиты от напряжения

Поделки своими руками для автолюбителей

Универсальная схема

Универсальная схема защиты от понижения или повышения напряжения.

Всем привет, конструируя всевозможные, низковольтные конструкции, иногда возникает необходимость использования специальных узлов, которые защищают схему при превышении или понижении питающего напряжения.

Приведённая схема является очень универсальной и может быть использована например для контроля заряда на аккумуляторе, для защиты источников питания, в частности преобразователей напряжения от повышенного или пониженного входного напряжения.

Универсальная схема защиты от понижения или повышения напряжения.

Схему можно использовать, как в качестве датчика оповещения, так и внедрить в реальную конструкцию, например в преобразователь напряжения, который отключиться если питающее напряжение выше или ниже нормы.

Универсальная схема защиты от понижения или повышения напряжения.

Рассмотрим простой пример, у вас есть повышающий преобразователь на вход, которого нельзя подавать выше 16 вольт и ниже 9. Если подаваемое напряжение выше 16 вольт, может нарушиться работа определенных узлов, также это приводит к нарушению расчетного напряжения на обмотках трансформатора.

При низком же входном напряжении, менее 9 вольт, а такое может быть если аккумулятор разряжен, управляющее напряжение на затворах силовых ключей будет менее 9 вольт, что приведет к неполному отпиранию ключей, как следствие сопротивление открытого канала увеличивается, в итоге повышенный нагрев, а при большой нагрузке выход из строя силовых транзисторов.

Также, инвертор не снабжённой такой защитой, может разрядить аккумулятор в хлам и стать причиной выхода его из строя, из-за глубокого разряда. Любой серьёзный инвертор имеет защиту от повышенного и пониженного входного питания.

Рассмотрим схему и принцип её работы.

Имеем компаратор LM339 — это четыре отдельных компаратора в едином корпусе,

Универсальная схема

в нашей схеме я задействовал всего два канала, на остальных двух можно построить например защиту от коротких замыканий и перегрева.

Универсальная схема

Кстати компаратор LM339 можно найти на платах некоторых компьютерных блоков питания, микросхема стоит рядом с шин-контроллером.

Универсальная схема защиты от понижения или повышения напряжения.

Первая часть схемы обеспечивает защиту от повышенного питания,

Универсальная схема

выход компараторов дополнен транзистором, для управления нагрузкой, также данный транзистор является инвертором.

В коллекторную цепь транзистора подключается нагрузка,

Универсальная схема

звуковой индикатор, светодиод,

Универсальная схема защиты от понижения или повышения напряжения.

обмотка реле или полевой транзистор,

Универсальная схема

для управления более мощными нагрузками, если это необходимо.

Универсальная схема

Имеется источник опорного напряжения в лице стабилитрона ZD1, опорное напряжение через делитель в виде подстроечного многооборотного резистора R3 подаётся на неинвертирующий вход компаратора (7), на инвертирующий вход (6), через делитель подано часть напряжения, которое нужно мониторить.

Введите электронную почту и получайте письма с новыми поделками.

Компаратор отслеживает это напряжение, если оно по каким-то причинам становится больше, увеличивается и напряжение на инверсном входе, компаратор понимает, что между его входами напряжение изменилась и моментально выдаёт на выходе низкий уровень сигнала или массу питания.

Читайте также:  Что такое автомобильный инвертор напряжения

Почему массу? Если посмотреть на внутреннюю структуру компаратора,

Универсальная схема защиты от понижения или повышения напряжения.

то всё становится ясно, внутренний выходной транзистор, обратной проводимости, подключён эмиттером к массе, при его отпирании на выходе получим массу питания.

Именно поэтому на выходе схемы я добавил дополнительный транзистор прямой проводимости, он сработает при наличие отрицательного сигнала на базе, а на его коллекторе мы получим плюс питания, то есть транзистор инвертирует сигнал и это нужно например для управления мощным N-канальным силовым мосфетом.

Вторая схема устроена и работает точно таким же образом,

Универсальная схема защиты от понижения или повышения напряжения.

только входы подключены наоборот, в данном случае компаратор сработает, если входное напряжение ниже выставленного порога.

По поводу порога срабатывания, его можно выставить путём вращения подстроечного резистора, по факту он меняет опорное напряжение.

Универсальная схема

Пример использования — защита от повышенного напряжения для отключения аккумулятора при полном заряде, если у вас есть не автоматическое зарядное устройство, оно может перезарядить аккумулятор, что может привести к плачевным последствиям.

Универсальная схема защиты от понижения или повышения напряжения.

Если устройство дополнить такой схемой, то достаточно выставить порог срабатывания равным напряжению полностью заряженного аккумулятора и устройство автоматически отключится, когда аккумулятор заряжен.

Универсальная схема

Приведенная схема может работать в достаточно широком диапазоне входных напряжений от пяти до тридцати пяти вольт, ограничено напряжением питания компаратора и токо-гасящим резистором для стабилитрона R1. Именно этот вариант с указанными компонентами рассчитан для работы в диапазоне напряжений, где-то от 6 до 20 вольт, я планировал использовать её для защиты мощного преобразователя напряжения.

Универсальная схема защиты от понижения или повышения напряжения.

Ток покоя схемы всего 10 миллиампер, срабатывает схема очень четко и мгновенно, порог срабатывания можно выставить с точностью до 100 милливольт.

Источник

Простое устройство для защиты от перепадов в сети

Для сохранения современной электроники в рабочем состоянии я рекомендую использовать средства защиты от перепадов напряжения в сети 220 В. Это особенно актуально в частном секторе, особенно зимой, когда многие люди используют электро обогреватели . Импульсные блоки питания могут выйти из строя как от высокого напряжения, так и от низкого. Предлагаемый мной способ достаточно дешевый, прост в изготовлении, надежен и сам восстанавливает питание при его нормализации. Пределы срабатывания устройства можно отрегулировать как будет угодно, я рекомендую настраивать минимальное напряжение 180В максимальное 230В. Нагрузка может быть увеличена за счет подбора выходных полевых транзисторов VT2, VT3 на более мощные. Схема устройства показана на Рисунке 1.

Читайте также:  При обрыве фазы что будет с напряжением

Рисунок 1

Схема устройства для защиты от перепадов в сети.

Принцип работы

Полевые транзисторы VT2, VT3 включены встречно — последовательно, они коммутируют переменный ток. Управляет ими компаратор DA1 который контролирует уровень напряжения в сети. За контроль по увеличению напряжения отвечает часть компаратора DA1.2, за контроль по понижению DA1.1. Диод VD1 работает как выпрямитель. Затем напряжение поступает на делитель собранный на резисторах R1-R3. Напряжение с резистора R2 подается на первый компаратор, а с резистора R3 на второй. Этими подстроечными резисторами можно регулировать диапазон срабатывания устройства. Конденсатор C1 играет роль сглаживающего фильтра. Полевой транзистор VT1 задает эталонное напряжение на входы компараторов DA1.1 и DA1.2. Микросхема DD1 логический элемент, который обрабатывает сигналы с компараторов и формирует напряжение затвор-исток на транзисторах VT2, VT3. Подбором резистора R9 можно регулировать время отключения нагрузки от сети, также кнопкой SB1 можно сбросить время. Светодиод HL1 показывает, что на устройство подано напряжение. Светодиод HL2 сигнализирует о напряжении в пределах нормы. С транзисторами КП707Б-КП707Г устройство рассчитано на нагрузку 700 Вт и напряжение до 380 В. Если подключаемая нагрузка до 400 Вт то теплоотвод транзисторам не требуется. Подстроечные резисторы, после наладки устройства, рекомендуется заменить на обычные таким же номиналом. Устройство собирается на печатной плате размерами 55х48мм. из односторонне фольгированного стеклотекстолита.

Печатная плата

Печатная плата устройства для защиты от перепадов в сети

Скачать печатную плату устройства защиты по питанию

Наладка устройства

Если все собрано верно и из рабочих комплектующих то устройство нужно только отрегулировать. Для регулировки понадобится ЛАТР (Лабораторный авто трансформатор) и настольная лампа на 40 Вт. Подключаем лампу в качестве нагрузки и запитываем схему через ЛАТР. Путем увеличения или уменьшения входного напряжения и регулировки резисторов R2, R3 добиваемся нужного нам порог срабатывания.

На этом все. Если у Вас есть замечания или предложения по данной статье, прошу написать администратору сайта.

Список используемой литературы.

1. Нечаев И. Радио, 2001, № 1,с. 33.
2. Шрайбер А. Радио, 2001, № 2, с. 46, 47.
3. Короткое И. Радио, 2001, № 8, с. 39, 42.
4. Нечаев И. Радио, 2004, № 10, с. 30,31.

Источник



Записки программиста

Простая схема защиты от перенапряжения и переполюсовки

19 декабря 2018

Допустим, у вас есть некое устройство, питаемое от внешнего аккумулятора. Для определенности скажем, от это LiIon или LiPo, часто используемые в квадракоптерах. При питании от внешнего источника всегда есть неплохие шансы сжечь устройство. Самый простой способ это сделать — перепутать полярность. Еще можно запитать устройство от блока питания и, случайно крутанув ручку, превысить допустимое напряжение. Давайте рассмотрим классическую схему, защищающую от таких ошибок при помощи компонентов общей стоимостью менее 5$.

Читайте также:  Определить напряжение измеряемое вольтметром

Вот эти компоненты:

Компоненты были выбраны в предположении, что устройство может потреблять до 25 А тока. Если ваше устройство потребляет меньше, можно обойтись аналогичными компонентами, рассчитанными на меньший ток. Они обойдутся вам дешевле.

Схема защиты от переполюсовки и перенапряжения

При нормальном питании устройства положенными 12-ю вольтами стабилитрон D1 имеет высокое сопротивление. Управляющий электрод тиристора D2 притянут к земле через резистор R1. Тиристор находится в закрытом состоянии. Диод D3 также закрыт, поскольку к нему приложено обратное напряжение. В итоге нагрузка получает питание.

Если напряжение питания превышает напряжение пробоя стабилитрона, ток через стабилитрон резко возрастает. Тиристор переходит в открытое состояние. Фактически, происходит короткое замыкание. В результате предохранитель перегорает и цепь размыкается. При нарушении полярности питания к диоду D3 прикладывается прямое напряжение и диод становится открыт. Опять-таки, происходит КЗ и сгорает предохранитель. Таким образом, цепь защищается как от перенапряжения, так и от переполюсовки.

Примечание: Как вариант, для защиты от переполюсовки вместо диода можно использовать МОП-транзистор. Этот способ ранее был описан в посте Шпаргалка в картинках по использованию MOSFET’ов.

Интересно, что устройство, собранное по приведенной схеме, можно сделать очень компактным. Вид спереди (без предохранителя):

Защита от переполюсовки и перенапряжения, вид спереди

Защита от переполюсовки и перенапряжения, вид сзади

Такую конструкцию можно упаковать в термоусадку и поместить прямо в корпус устройства, если в нем имеется немного свободного места. Предохранитель имеет смысл поместить не в корпус, а снаружи, на кабеле питания. Так будет легче заменять сгоревший предохранитель. Само собой разумеется, можно разместить все компоненты защиты и на кабеле. Если не вскрывать корпус, вы сохраните гарантию на устройство.

Схема была протестирована на стабилизаторе LM7805, светодиоде и резисторе в роли нагрузки, а также лабораторном блоке питания и LiPo аккумуляторе 3S в роли источников питания. Защита продемонстрировала безотказную работу во всех сценариях. В моем случае защита от перенапряжения срабатывала при 15.8 В. При необходимости, защиту можно настроить на любое напряжение, подобрав подходящий стабилитрон.

Такая вот простенькая, но надежная схема. Само собой разумеется, никакого срыва покровов здесь нет, поскольку приведенную схему можно найти в каждой второй книжке по электронике.

Источник