Κύκλωμα προστασίας από βραχυκύκλωμα τρανζίστορ. Προστασία από βραχυκύκλωμα FET
Παρουσιάζεται σχέδιο προστασίας για τροφοδοτικό οποιουδήποτε τύπου. Αυτό το σύστημα προστασίας μπορεί να λειτουργήσει μαζί με οποιοδήποτε τροφοδοτικό - ηλεκτρικό δίκτυο, μεταγωγείς και μπαταρίες DC.
Η σχηματική αποσύνδεση μιας τέτοιας μονάδας προστασίας είναι σχετικά απλή και αποτελείται από πολλά στοιχεία.
Το εξάρτημα ισχύος - ένα ισχυρό τρανζίστορ φαινομένου πεδίου - δεν υπερθερμαίνεται κατά τη λειτουργία, επομένως, δεν χρειάζεται ούτε ψύκτρα.
Το σύστημα αποτελεί επίσης προστασία έναντι αντιστροφή ισχύος, παραφορτώνωΚαι KZΣτην έξοδο, το ρεύμα λειτουργίας προστασίας μπορεί να επιλεγεί επιλέγοντας την αντίσταση της αντίστασης shunt, στην περίπτωσή μου το ρεύμα είναι 8Amps, χρησιμοποιούνται 6 αντιστάσεις 5 watt 0,1 ohms παράλληλα συνδεδεμένες.
Παραδιακλάδωσημπορεί επίσης να κατασκευαστεί από αντιστάσεις ισχύος 1-3 watt.
Πιο συγκεκριμένα, η προστασία μπορεί να ρυθμιστεί επιλέγοντας την αντίσταση της αντίστασης συντονισμού.
Σε περίπτωση βραχυκυκλώματος και υπερφόρτωσης της εξόδου της μονάδας, η προστασία θα λειτουργήσει αμέσως, απενεργοποιώντας την πηγή ρεύματος. Η ένδειξη LED θα σας ενημερώσει για τη λειτουργία προστασίας. Ακόμη και με βραχυκύκλωμα εξόδου για μερικές δεκάδες δευτερόλεπτα, το τρανζίστορ εφέ πεδίου παραμένει κρύο.
Το τρανζίστορ φαινομένου πεδίου δεν είναι κρίσιμο, όλα τα πλήκτρα με ρεύμα 15-20 και άνω Amperes και με τάση λειτουργίας 20-60 Volt θα κάνουν. Τα κλειδιά από τη σειρά ταιριάζουν τέλεια IRFZ24, IRFZ40, IRFZ44, IRFZ46, IRFZ48ή πιο ισχυρό IRF3205, IRL3705, IRL2505και τα παρόμοια.
Αυτό το κύκλωμα είναι επίσης εξαιρετικό ως προστασία φορτιστή για μπαταρίες αυτοκινήτου, αν ξαφνικά ανακατέψατε την πολικότητα της σύνδεσης, τότε με Φορτιστήςτίποτα κακό δεν θα συμβεί, η προστασία θα σώσει τη συσκευή σε τέτοιες καταστάσεις.
Λόγω της γρήγορης λειτουργίας της προστασίας, μπορεί να χρησιμοποιηθεί με επιτυχία για παλμικά κυκλώματα· σε περίπτωση βραχυκυκλώματος, η προστασία θα λειτουργήσει γρηγορότερα από ό,τι οι διακόπτες ισχύος του τροφοδοτικού μεταγωγής έχουν χρόνο να καούν. Το κύκλωμα είναι επίσης κατάλληλο για παλμικούς μετατροπείς, ως προστασία ρεύματος. Σε περίπτωση υπερφόρτωσης ή βραχυκυκλώματος στο δευτερεύον κύκλωμα του μετατροπέα, τα τρανζίστορ ισχύος του μετατροπέα πετούν έξω αμέσως και μια τέτοια προστασία θα αποτρέψει αυτό το ενδεχόμενο.
Με εκτίμηση - AKA KASYAN
Παρουσιάζεται σχέδιο προστασίας για τροφοδοτικό οποιουδήποτε τύπου. Αυτό το σύστημα προστασίας μπορεί να λειτουργήσει μαζί με οποιοδήποτε τροφοδοτικό - ηλεκτρικό δίκτυο, μεταγωγείς και μπαταρίες DC. Η σχηματική αποσύνδεση μιας τέτοιας μονάδας προστασίας είναι σχετικά απλή και αποτελείται από πολλά στοιχεία.
Κύκλωμα προστασίας τροφοδοτικού
Το εξάρτημα ισχύος - ένα ισχυρό τρανζίστορ φαινομένου πεδίου - δεν υπερθερμαίνεται κατά τη λειτουργία, επομένως, δεν χρειάζεται ούτε ψύκτρα. Το κύκλωμα είναι ταυτόχρονα προστασία από αντιστροφή ισχύος, υπερφόρτωση και βραχυκύκλωμα στην έξοδο, το ρεύμα προστασίας μπορεί να επιλεγεί επιλέγοντας την αντίσταση της αντίστασης διακλάδωσης, στην περίπτωσή μου το ρεύμα είναι 8 αμπέρ, 6 αντιστάσεις 5 watt 0,1 ohm χρησιμοποιούνται παράλληλα. Η διακλάδωση μπορεί επίσης να κατασκευαστεί από αντιστάσεις ισχύος 1-3 Watt.
Πιο συγκεκριμένα, η προστασία μπορεί να ρυθμιστεί επιλέγοντας την αντίσταση της αντίστασης συντονισμού. Κύκλωμα προστασίας τροφοδοτικού, κύκλωμα προστασίας τροφοδοτικού περιορισμού ρεύματος, ρυθμιστής περιορισμού ρεύματος
~~~ Σε περίπτωση βραχυκυκλώματος και υπερφόρτωσης της εξόδου της μονάδας, η προστασία θα λειτουργήσει αμέσως, απενεργοποιώντας την πηγή ρεύματος. Η ένδειξη LED θα σας ενημερώσει για τη λειτουργία προστασίας. Ακόμη και με βραχυκύκλωμα εξόδου για μερικές δεκάδες δευτερόλεπτα, το τρανζίστορ εφέ πεδίου παραμένει κρύο
~~~ Το τρανζίστορ εφέ πεδίου δεν είναι κρίσιμο, όλα τα πλήκτρα με ρεύμα 15-20 και πάνω από Amperes και με τάση λειτουργίας 20-60 Volt θα κάνουν. Κλειδιά από τη σειρά IRFZ24, IRFZ40, IRFZ44, IRFZ46, IRFZ48 ή πιο ισχυρά - IRF3205, IRL3705, IRL2505 και τα παρόμοια είναι τέλεια.
~~~ Αυτό το κύκλωμα είναι επίσης εξαιρετικό ως προστασία για φορτιστή για μπαταρίες αυτοκινήτου, εάν αντιστρέψατε ξαφνικά την πολικότητα της σύνδεσης, τότε τίποτα κακό δεν θα συμβεί στον φορτιστή, η προστασία θα σώσει τη συσκευή σε τέτοιες καταστάσεις.
~~~ Χάρη στη γρήγορη λειτουργία της προστασίας, μπορεί να χρησιμοποιηθεί με επιτυχία για παλμικά κυκλώματα· σε περίπτωση βραχυκυκλώματος, η προστασία θα λειτουργήσει γρηγορότερα από ό,τι οι διακόπτες ισχύος του παλμικού τροφοδοτικού έχουν χρόνο να καούν. Το κύκλωμα είναι επίσης κατάλληλο για παλμικούς μετατροπείς, ως προστασία ρεύματος. Σε περίπτωση υπερφόρτωσης ή βραχυκυκλώματος στο δευτερεύον κύκλωμα του μετατροπέα, τα τρανζίστορ ισχύος του μετατροπέα πετούν έξω αμέσως και μια τέτοια προστασία θα αποτρέψει αυτό το ενδεχόμενο.
Σχόλια
Προστασία από βραχυκύκλωμα, η αντιστροφή πολικότητας και η υπερφόρτωση συναρμολογούνται σε ξεχωριστή πλακέτα. Το τρανζίστορ ισχύος χρησιμοποιήθηκε στη σειρά IRFZ44, αλλά εάν είναι επιθυμητό, μπορεί να αντικατασταθεί με ένα ισχυρότερο IRF3205 ή με οποιονδήποτε άλλο διακόπτη ισχύος που έχει παρόμοιες παραμέτρους. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε κλειδιά από τη γραμμή IRFZ24, IRFZ40, IRFZ46, IRFZ48 και άλλα πλήκτρα με ρεύμα πάνω από 20 Amperes. Κατά τη λειτουργία, το τρανζίστορ εφέ πεδίου παραμένει παγωμένο. οπότε δεν χρειάζεται ψύκτρα.
Το δεύτερο τρανζίστορ δεν είναι επίσης κρίσιμο, στην περίπτωσή μου χρησιμοποιήθηκε ένα διπολικό τρανζίστορ υψηλής τάσης της σειράς MJE13003, αλλά η επιλογή είναι μεγάλη. Το ρεύμα προστασίας επιλέγεται με βάση την αντίσταση της διακλάδωσης - στην περίπτωσή μου, 6 αντιστάσεις των 0,1 Ohm παράλληλα, η προστασία ενεργοποιείται με φορτίο 6-7 Amperes. Πιο συγκεκριμένα, μπορείτε να ρυθμίσετε περιστρέφοντας τη μεταβλητή αντίσταση, οπότε ρυθμίζω το ρεύμα διακοπής στην περιοχή των 5 Amperes.
Η ισχύς του τροφοδοτικού είναι αρκετά αξιοπρεπής, το ρεύμα εξόδου φτάνει τα 6-7 αμπέρ, το οποίο είναι αρκετό για να φορτίσει μια μπαταρία αυτοκινήτου.
Επέλεξα αντιστάσεις shunt με ισχύ 5 watt, αλλά μπορεί να είναι και 2-3 watt.
Εάν όλα γίνονται σωστά, τότε η μονάδα αρχίζει να λειτουργεί αμέσως, κλείστε την έξοδο, θα πρέπει να ανάψει η λυχνία LED προστασίας, η οποία θα ανάβει όσο τα καλώδια εξόδου βρίσκονται σε λειτουργία βραχυκυκλώματος.
Εάν όλα λειτουργούν όπως θα έπρεπε, τότε προχωρήστε παρακάτω. Συγκεντρώνουμε το σχήμα δεικτών.
Το κύκλωμα αντλείται από τον φορτιστή ενός κατσαβιδιού μπαταρίας.Η κόκκινη ένδειξη υποδεικνύει ότι υπάρχει τάση εξόδου στην έξοδο PSU, η πράσινη ένδειξη υποδεικνύει τη διαδικασία φόρτισης. Με αυτή τη διάταξη των εξαρτημάτων, η πράσινη ένδειξη θα σβήσει σταδιακά και τελικά θα σβήσει όταν η τάση στην μπαταρία είναι 12,2-12,4 Volt, όταν η μπαταρία αποσυνδεθεί, η ένδειξη δεν θα ανάψει. 
Αυτό το κύκλωμα είναι ένα απλό τροφοδοτικό τρανζίστορ εξοπλισμένο με προστασία βραχυκυκλώματος (βραχυκύκλωμα). Το σχήμα του φαίνεται στο σχήμα.
Βασικές παράμετροι:
- Τάση εξόδου - 0..12V;
- Το μέγιστο ρεύμα εξόδου είναι 400 mA.
Το σχήμα λειτουργεί ως εξής. Η τάση εισόδου του δικτύου 220V μετατρέπεται από έναν μετασχηματιστή σε 16-17V και στη συνέχεια διορθώνεται από τις διόδους VD1-VD4. Ο ανορθωμένος κυματισμός τάσης φιλτράρεται από τον πυκνωτή C1. Περαιτέρω, η ανορθωμένη τάση παρέχεται στη δίοδο zener VD6, η οποία σταθεροποιεί την τάση στους ακροδέκτες της έως και 12 V. Η υπόλοιπη τάση σβήνει στην αντίσταση R2. Στη συνέχεια, η τάση ρυθμίζεται με μια μεταβλητή αντίσταση R3 στο απαιτούμενο επίπεδο εντός 0-12V. Ακολουθεί ένας ενισχυτής ρεύματος στα τρανζίστορ VT2 και VT3, ο οποίος ενισχύει το ρεύμα σε επίπεδο 400 mA. Το φορτίο του ενισχυτή ρεύματος είναι η αντίσταση R5. Ο πυκνωτής C2 φιλτράρει επιπλέον τον κυματισμό της τάσης εξόδου.
Η άμυνα λειτουργεί έτσι. Ελλείψει βραχυκυκλώματος στην έξοδο, η τάση στους ακροδέκτες του VT1 είναι κοντά στο μηδέν και το τρανζίστορ είναι κλειστό. Το κύκλωμα R1-VD5 παρέχει μια προκατάληψη στη βάση του σε επίπεδο 0,4-0,7 V (πτώση τάσης στο ανοιχτό διασταύρωση p-nδίοδος). Αυτή η προκατάληψη είναι αρκετή για να ανοίξει το τρανζίστορ σε ένα συγκεκριμένο επίπεδο τάσης συλλέκτη-εκπομπού. Μόλις συμβεί βραχυκύκλωμα στην έξοδο, η τάση συλλέκτη-εκπομπού γίνεται διαφορετική από το μηδέν και ίση με την τάση στην έξοδο του μπλοκ. Το τρανζίστορ VT1 ανοίγει και η αντίσταση της διασταύρωσης του συλλέκτη πλησιάζει το μηδέν και, επομένως, στη δίοδο zener. Έτσι, παρέχεται μηδενική τάση εισόδου στον ενισχυτή ρεύματος, ένα πολύ μικρό ρεύμα θα ρέει μέσω των τρανζίστορ VT2, VT3 και δεν θα χαλάσουν. Η προστασία απενεργοποιείται αμέσως όταν εξαλειφθεί το βραχυκύκλωμα.
Λεπτομέριες
Ο μετασχηματιστής μπορεί να είναι οποιοσδήποτε με επιφάνεια διατομής πυρήνα 4 cm 2 ή περισσότερο. Το πρωτεύον τύλιγμα περιέχει 2200 στροφές σύρματος PEV-0,18, το δευτερεύον - 150-170 στροφές σύρματος PEV-0,45. Ένας έτοιμος μετασχηματιστής κάθετης σάρωσης από παλιές σωλήνες τηλεοράσεις της σειράς TVK110L2 ή παρόμοιες είναι επίσης κατάλληλος. Οι δίοδοι VD1-VD4 μπορούν να είναι D302-D305, D229Zh-D229L ή οποιαδήποτε για ρεύμα τουλάχιστον 1 A και αντίστροφη τάση τουλάχιστον 55 V. Τα τρανζίστορ VT1, VT2 μπορεί να είναι οποιαδήποτε χαμηλής συχνότητας χαμηλής ισχύος, για παράδειγμα , MP39-MP42. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν πιο σύγχρονα τρανζίστορ πυριτίου, για παράδειγμα, KT361, KT203, KT209, KT503, KT3107 και άλλα. Ως VT3 - γερμάνιο P213-P215 ή πιο σύγχρονο πυρίτιο ισχυρό χαμηλής συχνότητας KT814, KT816, KT818 και άλλα. Κατά την αντικατάσταση του VT1, μπορεί να αποδειχθεί ότι η προστασία βραχυκυκλώματος δεν λειτουργεί. Στη συνέχεια, μία ακόμη δίοδος (ή δύο, εάν είναι απαραίτητο) θα πρέπει να συνδεθεί σε σειρά με το VD5. Εάν το VT1 είναι πυρίτιο, τότε είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε διόδους πυριτίου, για παράδειγμα, KD209 (A-B).
Συμπερασματικά, θα πρέπει να σημειωθεί ότι αντί για το σχήμα p-n-pμπορούν να χρησιμοποιηθούν τρανζίστορ και παρόμοια σε παραμέτρους Τρανζίστορ NPN(όχι αντί για κανένα από τα VT1-VT3, αλλά αντί για όλα). Στη συνέχεια θα χρειαστεί να αλλάξετε την πολικότητα των διόδων, της διόδου zener, των πυκνωτών, της γέφυρας διόδου. Στην έξοδο, αντίστοιχα, η πολικότητα της τάσης θα είναι διαφορετική.
Λίστα ραδιοφωνικών στοιχείων
| Ονομασία | Τύπος | Ονομασία | Ποσότητα | Σημείωση | Κατάστημα | Το σημειωματάριό μου |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VT1, VT2 | διπολικό τρανζίστορ | MP42B | 2 | MP39-MP42, KT361, KT203, KT209, KT503, KT3107 | Στο σημειωματάριο | |
| VT3 | διπολικό τρανζίστορ | P213B | 1 | P213-P215, KT814, KT816, KT818 | Στο σημειωματάριο | |
| VD1-VD4 | Δίοδος | D242B | 4 | D302-D305, D229J-D229L | Στο σημειωματάριο | |
| VD5 | Δίοδος | KD226B | 1 | Στο σημειωματάριο | ||
| VD6 | Δίοδος Ζένερ | D814D | 1 | Στο σημειωματάριο | ||
| Γ1 | 2000uF, 25V | 1 | Στο σημειωματάριο | |||
| Γ2 | ηλεκτρολυτικό πυκνωτή | 500 uF. 25 V | 1 | Στο σημειωματάριο | ||
| R1 | Αντίσταση | 10 kOhm | 1 | Στο σημειωματάριο | ||
| R2 | Αντίσταση | 360 ohm | 1 | Στο σημειωματάριο | ||
| R3 | Μεταβλητή αντίσταση | 4,7 kOhm | 1 | Στο σημειωματάριο | ||
| R4, R5 | Αντίσταση |
Σήμερα το άρθρο μου θα έχει αποκλειστικά θεωρητικό χαρακτήρα, ή μάλλον, δεν θα περιέχει υλικό όπως σε προηγούμενα άρθρα, αλλά μην αποθαρρύνεστε - δεν έχει γίνει λιγότερο χρήσιμο. Το γεγονός είναι ότι το πρόβλημα της προστασίας των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων επηρεάζει άμεσα την αξιοπιστία των συσκευών, τους πόρους τους και επομένως το σημαντικό ανταγωνιστικό σας πλεονέκτημα - Δυνατότητα παροχής μακροχρόνιας εγγύησης προϊόντος. Η εφαρμογή της προστασίας δεν αφορά μόνο τα αγαπημένα μου ηλεκτρονικά ηλεκτρικά, αλλά και οποιαδήποτε συσκευή καταρχήν, οπότε ακόμα κι αν σχεδιάζετε χειροτεχνίες IoT και έχετε μέτρια 100 mA, πρέπει να καταλάβετε πώς να διασφαλίσετε την απρόσκοπτη λειτουργία της συσκευής σας.
Η προστασία ρεύματος ή η προστασία βραχυκυκλώματος (SC) είναι ίσως ο πιο συνηθισμένος τύπος προστασίας, επειδή η παραμέληση σε αυτό το θέμα προκαλεί καταστροφικές συνέπειες με την κυριολεκτική έννοια. Για παράδειγμα, προτείνω να δούμε τον ρυθμιστή τάσης, ο οποίος έγινε λυπηρός από το βραχυκύκλωμα που προέκυψε:
Η διάγνωση εδώ είναι απλή - παρουσιάστηκε σφάλμα στον σταθεροποιητή και άρχισαν να ρέουν εξαιρετικά υψηλά ρεύματα στο κύκλωμα, για τα καλά, η προστασία θα έπρεπε να είχε απενεργοποιήσει τη συσκευή, αλλά κάτι πήγε στραβά. Μετά την ανάγνωση του άρθρου, μου φαίνεται ότι εσείς οι ίδιοι μπορείτε να μαντέψετε ποιο θα μπορούσε να είναι το πρόβλημα.
Όσο για το ίδιο το φορτίο ... Εάν έχετε μια ηλεκτρονική συσκευή στο μέγεθος ενός σπιρτόκουτου, δεν υπάρχουν τέτοια ρεύματα, τότε μην νομίζετε ότι δεν μπορείτε να γίνετε τόσο λυπημένοι όσο ένας σταθεροποιητής. Σίγουρα δεν θέλετε να κάψετε δέσμες μικροκυκλωμάτων για 10-1000 $; Αν ναι, τότε σας προσκαλώ να εξοικειωθείτε με τις αρχές και τις μεθόδους αντιμετώπισης βραχυκυκλωμάτων!
Σκοπός του άρθρου
Εστιάζω το άρθρο μου σε ανθρώπους για τους οποίους τα ηλεκτρονικά είναι χόμπι και αρχάριους προγραμματιστές, επομένως τα πάντα θα ειπωθούν "στα δάχτυλα" για μια πιο ουσιαστική κατανόηση του τι συμβαίνει. Για όσους θέλουν να είναι ακαδημαϊκοί - πηγαίνουμε και διαβάζουμε οποιοδήποτε πανεπιστημιακό εγχειρίδιο ηλεκτρολόγων μηχανικών + "κλασικά" του Horowitz, Hill "The Art of Circuitry".Ξεχωριστά, θα ήθελα να πω ότι όλες οι λύσεις θα βασίζονται σε υλικό, δηλαδή χωρίς μικροελεγκτές και άλλες εκτροπές. Τα τελευταία χρόνια έχει γίνει αρκετά της μόδας να προγραμματίζουμε όπου είναι απαραίτητο και όχι απαραίτητο. Παρατηρώ συχνά την «προστασία» ρεύματος, η οποία υλοποιείται με μια απλή μέτρηση της τάσης ADC από κάποιο arduino ή μικροελεγκτή, και στη συνέχεια οι συσκευές εξακολουθούν να αποτυγχάνουν. Σας συμβουλεύω ανεπιφύλακτα να μην κάνετε το ίδιο! Θα μπω σε περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με αυτό το πρόβλημα.
Λίγα λόγια για τα ρεύματα βραχυκυκλώματος
Για να αρχίσετε να βρίσκετε μεθόδους προστασίας, πρέπει πρώτα να καταλάβετε τι πολεμάμε καθόλου. Τι είναι το «βραχυκύκλωμα»; Ο αγαπημένος νόμος του Ohm θα μας βοηθήσει εδώ, εξετάστε την ιδανική περίπτωση:
Μόλις? Στην πραγματικότητα, αυτό το κύκλωμα είναι ισοδύναμο κύκλωμα σχεδόν κάθε ηλεκτρονικής συσκευής, δηλαδή υπάρχει μια πηγή ενέργειας που τη δίνει στο φορτίο, και θερμαίνεται και κάνει ή δεν κάνει κάτι άλλο.
Συμφωνούμε ότι η ισχύς της πηγής επιτρέπει στην τάση να είναι σταθερή, δηλαδή «να μην κρεμάει» κάτω από οποιοδήποτε φορτίο. Στο κανονική λειτουργίατο ρεύμα που ενεργεί στο κύκλωμα θα είναι ίσο με:
Τώρα φανταστείτε ότι ο θείος Vasya έριξε ένα κλειδί στα καλώδια που οδηγούσαν στη λάμπα και το φορτίο μας μειώθηκε 100 φορές, δηλαδή, αντί για R, έγινε 0,01 * R και με τη βοήθεια απλών υπολογισμών παίρνουμε ρεύμα 100 φορές περισσότερο. Εάν ο λαμπτήρας κατανάλωνε 5Α, τότε τώρα το ρεύμα από το φορτίο θα ληφθεί από περίπου 500Α, που είναι αρκετά για να λιώσει το κλειδί του θείου Βάσια. Τώρα ένα μικρό συμπέρασμα...
Βραχυκύκλωμα- σημαντική μείωση της αντίστασης φορτίου, η οποία οδηγεί σε σημαντική αύξηση του ρεύματος στο κύκλωμα.
Θα πρέπει να γίνει κατανοητό ότι τα ρεύματα βραχυκυκλώματος είναι συνήθως εκατοντάδες και χιλιάδες φορές μεγαλύτερα από το ονομαστικό ρεύμα και ακόμη και ένα μικρό χρονικό διάστημα είναι αρκετό για να αστοχήσει η συσκευή. Εδώ, σίγουρα, πολλοί θα θυμούνται για συσκευές ηλεκτρομηχανικής προστασίας ("αυτόματες συσκευές" και άλλα), αλλά όλα είναι πολύ πεζά εδώ ... Συνήθως, μια οικιακή πρίζα προστατεύεται από μια αυτόματη συσκευή με ονομαστικό ρεύμα 16Α, δηλαδή , θα γίνει διακοπή λειτουργίας 6-7 φορές το ρεύμα, που είναι ήδη περίπου 100A. Το τροφοδοτικό του φορητού υπολογιστή έχει ισχύ περίπου 100 W, δηλαδή το ρεύμα είναι μικρότερο από 1Α. Ακόμη και αν συμβεί βραχυκύκλωμα, το μηχάνημα δεν θα το παρατηρήσει για μεγάλο χρονικό διάστημα και θα απενεργοποιήσει το φορτίο μόνο όταν όλα έχουν ήδη καεί. Είναι περισσότερο πυροπροστασία παρά τεχνολογική προστασία.
Τώρα ας δούμε μια άλλη συχνή περίπτωση - μέσω ρεύματος. Θα το δείξω χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός μετατροπέα dc / dc με σύγχρονη τοπολογία buck, όλοι οι ελεγκτές MPPT, πολλά προγράμματα οδήγησης LED και ισχυροί μετατροπείς DC / DC στις πλακέτες είναι χτισμένοι ακριβώς σε αυτό. Εξετάζουμε το κύκλωμα μετατροπέα:
Το διάγραμμα δείχνει δύο επιλογές για υπερένταση: πράσινο μονοπάτιγια ένα "κλασικό" βραχυκύκλωμα, όταν υπήρχε μείωση της αντίστασης φορτίου ("μύζος" μεταξύ των δρόμων μετά τη συγκόλληση, για παράδειγμα) και πορτοκαλί μονοπάτι. Πότε μπορεί να ρέει ρεύμα στην πορτοκαλί διαδρομή; Νομίζω ότι πολλοί άνθρωποι γνωρίζουν ότι η αντίσταση ανοιχτού καναλιού ενός τρανζίστορ πεδίου είναι πολύ μικρή, για τα σύγχρονα τρανζίστορ χαμηλής τάσης είναι 1-10 mOhm. Τώρα φανταστείτε ότι ένα PWM με υψηλό επίπεδο ήρθε στα πλήκτρα ταυτόχρονα, δηλαδή ανοίχτηκαν και τα δύο πλήκτρα, για την πηγή "VCCIN - GND", αυτό ισοδυναμεί με τη σύνδεση ενός φορτίου με αντίσταση περίπου 2-20 mOhm ! Ας εφαρμόσουμε τον μεγάλο και πανίσχυρο νόμο του Ohm και ας έχουμε μια τρέχουσα τιμή μεγαλύτερη από 250A ακόμα και με τροφοδοσία 5V! Ωστόσο, μην ανησυχείτε, δεν θα υπάρχει τόσο πολύ ρεύμα - τα εξαρτήματα και οι αγωγοί στο PCB θα καούν νωρίτερα και θα σπάσουν το κύκλωμα.
Αυτό το σφάλμα εμφανίζεται πολύ συχνά στο σύστημα τροφοδοσίας και ιδιαίτερα στα ηλεκτρονικά ισχύος. Μπορεί να προκύψει για διάφορους λόγους, για παράδειγμα, λόγω σφάλματος ελέγχου ή μακρών μεταβατικών περιπτώσεων. Στην τελευταία περίπτωση, ακόμη και ο "νεκρός χρόνος" (deadtime) στον μετατροπέα σας δεν θα σώσει.
Νομίζω ότι το πρόβλημα είναι ξεκάθαρο και πολλοί από εσάς είστε εξοικειωμένοι, τώρα είναι σαφές τι πρέπει να καταπολεμηθεί και μένει μόνο να καταλάβουμε ΠΩΣ. Αυτή θα είναι η επόμενη ιστορία.
Η αρχή λειτουργίας της προστασίας ρεύματος
Εδώ είναι απαραίτητο να εφαρμόσουμε τη συνήθη λογική και να δούμε την αιτιακή σχέση:1) Το κύριο πρόβλημα είναι η μεγάλη τιμή του ρεύματος στο κύκλωμα.
2) Πώς να καταλάβετε ποια τιμή του ρεύματος; -> Μετρήστε το.
3) Μετρήσαμε και πήραμε την τιμή -> Συγκρίνετε με τη δεδομένη επιτρεπόμενη τιμή.
4) Εάν γίνει υπέρβαση της τιμής -> Αποσυνδέστε το φορτίο από την τρέχουσα πηγή.
Μετρήστε το ρεύμα -> Μάθετε εάν έχει ξεπεραστεί το επιτρεπόμενο ρεύμα -> Αποσυνδέστε το φορτίοΑπολύτως οποιαδήποτε προστασία, όχι μόνο για το ρεύμα, είναι κατασκευασμένη με αυτόν τον τρόπο. Ανάλογα με τη φυσική ποσότητα στην οποία είναι χτισμένη η προστασία, θα προκύψουν διάφορα τεχνικά προβλήματα και μέθοδοι επίλυσής τους στο δρόμο προς την εφαρμογή, αλλά η ουσία παραμένει αμετάβλητη.
Τώρα προτείνω να περάσουμε από όλη την αλυσίδα προστασίας κτιρίου για να λύσουμε όλα τα τεχνικά προβλήματα που προκύπτουν. Η καλή προστασία είναι η προστασία που έχει προβλεφθεί εκ των προτέρων και λειτουργεί. Επομένως, δεν μπορούμε να κάνουμε χωρίς μόντελινγκ, θα χρησιμοποιήσω το δημοφιλές και δωρεάν MultiSIM Μπλε, το οποίο προωθεί ενεργά η Mouser. Μπορείτε να το κατεβάσετε από εκεί - σύνδεσμος. Θα πω επίσης εκ των προτέρων ότι στο πλαίσιο αυτού του άρθρου δεν θα εμβαθύνω στην πολυπλοκότητα των κυκλωμάτων και θα γεμίσω το κεφάλι σας με περιττά πράγματα σε αυτό το στάδιο, απλά να ξέρετε ότι όλα θα είναι λίγο πιο περίπλοκα σε πραγματικό υλικό.
Τρέχουσα μέτρηση
Αυτό είναι το πρώτο σημείο στην αλυσίδα μας και ίσως το πιο εύκολο στην κατανόηση. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι μέτρησης του ρεύματος σε ένα κύκλωμα και ο καθένας έχει τα δικά του πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα, ποιον από τους δύο να χρησιμοποιήσετε ειδικά στην εργασία σας εξαρτάται από εσάς. Θα πω, με βάση την εμπειρία μου, για αυτά ακριβώς τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα. Μερικά από αυτά είναι "γενικά αποδεκτά" και μερικά από αυτά είναι η κοσμοθεωρία μου, παρακαλώ σημειώστε ότι δεν προσπαθώ καν να προσποιηθώ ότι είμαι κάποιο είδος αλήθειας.1) Τρέχουσα διακλάδωση. Το θεμέλιο των θεμελίων, τα πάντα «λειτουργούν» στον ίδιο μεγάλο και ισχυρό νόμο του Ohm. Ο ευκολότερος, φθηνότερος, ταχύτερος και γενικά ο καλύτερος τρόπος, αλλά με μια σειρά από μειονεκτήματα:
ΕΝΑ) Έλλειψη γαλβανικής απομόνωσης. Θα πρέπει να το εφαρμόσετε ξεχωριστά, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας έναν οπτικό συζευκτήρα υψηλής ταχύτητας. Αυτό δεν είναι δύσκολο να εφαρμοστεί, αλλά απαιτεί επιπλέον χώρο στην πλακέτα, αποσυνδεδεμένο dc / dc και άλλα εξαρτήματα που κοστίζουν χρήματα και προσθέτουν συνολικές διαστάσεις. Αν και η γαλβανική απομόνωση δεν χρειάζεται πάντα, φυσικά.
ΣΙ) Επιταχύνει την υπερθέρμανση του πλανήτη σε υψηλά ρεύματα. Όπως έγραψα νωρίτερα, όλα «λειτουργούν» με βάση το νόμο του Ohm, που σημαίνει ότι θερμαίνει και θερμαίνει την ατμόσφαιρα. Αυτό οδηγεί σε μείωση της απόδοσης και στην ανάγκη ψύξης του διακλάδωσης. Υπάρχει τρόπος να ελαχιστοποιηθεί αυτό το μειονέκτημα - να μειωθεί η αντίσταση του διακλάδωσης. Δυστυχώς δεν μπορεί να μειωθεί άπειρα και γενικά Δεν θα συνιστούσα να το μειώσετε λιγότερο από 1 mΩ, εάν εξακολουθείτε να έχετε μικρή εμπειρία, επειδή υπάρχει ανάγκη αντιμετώπισης παρεμβολών και οι απαιτήσεις για το στάδιο σχεδιασμού PCB αυξάνονται.
Στις συσκευές μου, μου αρέσει να χρησιμοποιώ αυτά τα shunt PA2512FKF7W0R002E:
Η μέτρηση του ρεύματος πραγματοποιείται μετρώντας την πτώση τάσης κατά μήκος της διακλάδωσης, για παράδειγμα, όταν ρέει ρεύμα 30Α, η διακλάδωση θα πέσει:
Δηλαδή, όταν έχουμε πτώση 60 mV στο shunt, αυτό θα σημαίνει ότι έχουμε φτάσει στο όριο και αν η πτώση αυξηθεί περαιτέρω, τότε η συσκευή ή το φορτίο μας θα πρέπει να απενεργοποιηθεί. Τώρα ας υπολογίσουμε πόση θερμότητα θα απελευθερωθεί στο διακλάδωμά μας:
Όχι πολλά, σωστά; Αυτή η στιγμή πρέπει να ληφθεί υπόψη, γιατί. η μέγιστη ισχύς της διακλάδωσης μου είναι 2 W και δεν μπορεί να ξεπεραστεί, επίσης δεν αξίζει να κολλήσετε τα παρακλάδια με εύτηκτο συγκολλητικό - μπορεί να συγκολληθεί, το έχω δει αυτό.
- Χρησιμοποιήστε διακλαδώσεις όταν έχετε υψηλές τάσεις και όχι πολύ υψηλά ρεύματα.
- Παρακολουθήστε την ποσότητα της θερμότητας που παράγεται στο shunt
- Χρησιμοποιήστε διακλαδώσεις όπου χρειάζεστε μέγιστη απόδοση
- Χρησιμοποιήστε παράκαμψη μόνο από ειδικά υλικά: κονσταντάνη, μαγγανίνη και παρόμοια
ΕΝΑ) φτηνός, για παράδειγμα, ACS712 και τα παρόμοια. Από τα συν, μπορώ να σημειώσω την ευκολία χρήσης και την παρουσία γαλβανικής απομόνωσης, εκεί τελειώνουν τα συν. Το κύριο μειονέκτημα είναι η εξαιρετικά ασταθής συμπεριφορά υπό την επίδραση παρεμβολών ραδιοσυχνοτήτων. Οποιοδήποτε dc / dc ή ένα ισχυρό αντιδραστικό φορτίο είναι παρεμβολή, δηλαδή στο 90% των περιπτώσεων αυτοί οι αισθητήρες είναι άχρηστοι, επειδή «τρελαίνονται» και δείχνουν μάλλον τον καιρό στον Άρη. Γιατί όμως το κάνουν;
Είναι γαλβανικά απομονωμένα και μπορούν να μετρήσουν υψηλά ρεύματα; Ναί. Δεν σας αρέσουν οι παρεμβολές; Επίσης ναι. Πού να τα βάλω; Αυτό είναι σωστό, σε ένα σύστημα παρακολούθησης χαμηλής ευθύνης και για τη μέτρηση της κατανάλωσης ρεύματος από τις μπαταρίες. Τα έχω σε μετατροπείς για ηλιακούς σταθμούς και αιολικά πάρκα για ποιοτική εκτίμηση της τρέχουσας κατανάλωσης από την μπαταρία, που σας επιτρέπει να παρατείνετε τον κύκλο ζωής των μπαταριών. Αυτοί οι αισθητήρες μοιάζουν με αυτό: 
ΣΙ) Ακριβός. Έχουν όλα τα πλεονεκτήματα του φθηνού, αλλά δεν έχουν τα μειονεκτήματά τους. Ένα παράδειγμα τέτοιου αισθητήρα LEM LTS 15-NP: 
Με τι καταλήγουμε:
1) Υψηλή απόδοση.
2) Γαλβανική μόνωση.
3) Ευκολία χρήσης.
4) Μεγάλα μετρημένα ρεύματα ανεξαρτήτως τάσης.
5) Υψηλή ακρίβεια μέτρησης.
6) Ακόμα και το "κακό" EMR δεν παρεμβαίνει στη δουλειά και δεν το κάνει. επηρεάζουν την ακρίβεια.
Αλλά ποιο είναι το μειονέκτημα τότε; Όσοι άνοιξαν τον παραπάνω σύνδεσμο το είδαν ξεκάθαρα - αυτή είναι η τιμή. $18 Carl! Και ακόμη και για μια σειρά 1000+ τεμαχίων, η τιμή δεν θα πέσει κάτω από 10 $ και η πραγματική αγορά θα είναι 12-13 $. Δεν μπορείτε να το βάλετε σε μια BP για μερικά δολάρια, αλλά όπως θα θέλατε ... Συνοψίζω:
Α) Αυτό Η καλύτερη απόφασηκατ 'αρχήν για τη μέτρηση του ρεύματος, αλλά ακριβό.
β) Χρησιμοποιήστε αυτούς τους αισθητήρες σε σκληρά περιβάλλοντα.
γ) Χρησιμοποιήστε αυτούς τους αισθητήρες σε κρίσιμους κόμβους.
δ) Χρησιμοποιήστε τα αν η συσκευή σας κοστίζει πολλά χρήματα, για παράδειγμα, ένα UPS 5-10 kW, όπου σίγουρα θα δικαιολογηθεί, γιατί η τιμή της συσκευής θα είναι αρκετές χιλιάδες δολάρια.
3) Μετασχηματιστής ρεύματος. Τυπική λύση σε πολλές συσκευές. Μείον δύο - δεν λειτουργούν με συνεχές ρεύμα και έχουν μη γραμμικά χαρακτηριστικά. Πλεονεκτήματα - φθηνά, αξιόπιστα και μπορείτε να μετρήσετε απλά τεράστια ρεύματα. Σε μετασχηματιστές ρεύματος κατασκευάζονται συστήματα αυτοματισμού και προστασίας σε RU-0,4, 6, 10, 35 kV σε επιχειρήσεις, και εκεί χιλιάδες αμπέρ είναι ένα αρκετά φυσιολογικό φαινόμενο.
Για να είμαι ειλικρινής, προσπαθώ να μην τα χρησιμοποιώ, γιατί δεν μου αρέσουν, αλλά εξακολουθώ να τα εγκαθιστώ σε διάφορα ερμάρια ελέγχου και άλλα συστήματα με εναλλασσόμενο ρεύμα, γιατί. κοστίζουν μερικά $ και παρέχουν γαλβανική απομόνωση, και όχι 15-20 $ όπως τα LEM και εκτελούν τέλεια την εργασία τους σε ένα δίκτυο 50 Hz. Συνήθως μοιάζουν με αυτό, αλλά μπορούν επίσης να βρεθούν σε οποιονδήποτε πυρήνα EFD:
Ίσως με τις μεθόδους μέτρησης του ρεύματος, μπορείτε να ολοκληρώσετε. Μίλησα για τα κυριότερα, αλλά φυσικά όχι για όλα. Για να διευρύνω τους δικούς μου ορίζοντες και τις γνώσεις μου, σας συμβουλεύω να αναζητήσετε επιπλέον τουλάχιστον στο google και να δείτε διάφορους αισθητήρες στο ίδιο ψηφιακό κλειδί.
Ενίσχυση της μετρούμενης πτώσης τάσης
Περαιτέρω κατασκευή του συστήματος προστασίας θα βασίζεται στη διακλάδωση ως αισθητήρα ρεύματος. Ας φτιάξουμε ένα σύστημα με την προηγουμένως ανακοινωθείσα τρέχουσα τιμή 30Α. Στο shunt, έχουμε μια πτώση 60 mV και εδώ προκύπτουν 2 τεχνικά προβλήματα:Α) Δεν είναι βολικό να μετράτε και να συγκρίνετε ένα σήμα με πλάτος 60 mV. Τα ADC έχουν συνήθως ένα εύρος μέτρησης 3,3 V, δηλαδή, με 12 bit βάθους bit, παίρνουμε ένα βήμα κβαντοποίησης:
Αυτό σημαίνει ότι για την περιοχή 0-60mV, που αντιστοιχεί σε 0-30A, θα λάβουμε έναν μικρό αριθμό βημάτων:
Λαμβάνουμε ότι το βάθος bit της μέτρησης θα είναι ακριβώς:
Θα πρέπει να γίνει κατανοητό ότι πρόκειται για μια εξιδανικευμένη φιγούρα και στην πραγματικότητα θα είναι πολλές φορές χειρότερα, γιατί. Το ίδιο το ADC έχει ένα σφάλμα, ειδικά γύρω στο μηδέν. Φυσικά, δεν θα χρησιμοποιήσουμε το ADC για προστασία, αλλά θα πρέπει να μετρήσουμε το ρεύμα από το ίδιο shunt για να φτιάξουμε ένα σύστημα ελέγχου. Εδώ το καθήκον ήταν να εξηγήσουμε ξεκάθαρα, αλλά αυτό ισχύει και για τους συγκριτές, οι οποίοι στην περιοχή του δυναμικού εδάφους (συνήθως 0V) λειτουργούν πολύ ασταθή, ακόμη και από σιδηροτροχιά προς ράγα.
Β) Αν θέλουμε να σύρουμε ένα σήμα με πλάτος 60 mV σε όλη την πλακέτα, τότε μετά από 5-10 cm δεν θα μείνει τίποτα από αυτό λόγω παρεμβολών και τη στιγμή ενός βραχυκυκλώματος σίγουρα δεν θα χρειαστεί να βασιστείτε σε αυτό, γιατί Το EMP θα αυξηθεί περαιτέρω. Φυσικά, μπορείτε να κρεμάσετε το κύκλωμα προστασίας απευθείας στο πόδι της διακλάδωσης, αλλά δεν θα απαλλαγούμε από το πρώτο πρόβλημα.
Για να λύσουμε αυτά τα προβλήματα, χρειαζόμαστε έναν λειτουργικό ενισχυτή (op-amp). Δεν θα μιλήσω για το πώς λειτουργεί - το θέμα είναι άριστα google, αλλά θα μιλήσουμε για κρίσιμες παραμέτρους και την επιλογή ενός op-amp. Αρχικά, ας ορίσουμε το σχήμα. Είπα ότι δεν θα υπάρχουν ιδιαίτερες χάρες, οπότε καλύπτουμε τον op-amp με αρνητική ανάδραση (NFB) και παίρνουμε έναν ενισχυτή με γνωστούς συντελεστές κέρδους. Θα προσομοιώσω αυτήν την ενέργεια στο MultiSIM (η εικόνα μπορεί να κάνει κλικ):
Μπορείτε να κατεβάσετε το αρχείο για προσομοίωση στο σπίτι - .
Η πηγή τάσης V2 παίζει το ρόλο της διακλάδωσης μας, ή μάλλον, προσομοιώνει μια πτώση τάσης σε αυτήν. Για λόγους σαφήνειας, επέλεξα μια τιμή πτώσης 100 mV, τώρα πρέπει να ενισχύσουμε το σήμα έτσι ώστε να μεταφερθεί σε μια πιο βολική τάση, συνήθως μεταξύ 1/2 και 2/3 V ref . Αυτό θα σας επιτρέψει να λάβετε έναν μεγάλο αριθμό βημάτων κβαντισμού στο τρέχον εύρος + αφήστε ένα περιθώριο για μετρήσεις για να αξιολογήσετε πόσο άσχημα είναι όλα και να υπολογίσετε τον τρέχοντα χρόνο ανόδου, αυτό είναι σημαντικό σε πολύπλοκα συστήματα ελέγχου αντιδραστικού φορτίου. Το κέρδος σε αυτή την περίπτωση είναι ίσο με:
Έτσι, είμαστε σε θέση να ενισχύσουμε το σήμα μας στο απαιτούμενο επίπεδο. Τώρα ας δούμε ποιες παραμέτρους πρέπει να προσέξετε:
- Ο ενισχυτής λειτουργίας πρέπει να είναι από σιδηροτροχιά για να χειρίζεται επαρκώς τα σήματα κοντά στο δυναμικό εδάφους (GND)
- Αξίζει να επιλέξετε έναν ενισχυτή op με υψηλό ρυθμό περιστροφής. Το αγαπημένο μου OPA376 έχει αυτή τη ρύθμιση ρυθμισμένη στα 2V/μs, γεγονός που καθιστά δυνατή την επίτευξη μέγιστης εξόδου op-amp 3,3V VCC σε μόλις 2μs. Αυτή η ταχύτητα είναι αρκετή για να εξοικονομήσει οποιονδήποτε μετατροπέα ή φορτίο με συχνότητες έως 200 kHz. Αυτές οι παράμετροι θα πρέπει να γίνονται κατανοητές και να ενεργοποιούνται κατά την επιλογή ενός op-amp, διαφορετικά υπάρχει η ευκαιρία να τοποθετήσετε έναν ενισχυτή για $ 10 όπου ένας ενισχυτής για $ 1 θα ήταν αρκετός
- Το εύρος ζώνης που επιλέγεται από τον op-amp πρέπει να είναι τουλάχιστον 10 φορές μεγαλύτερο από τη μέγιστη συχνότητα μεταγωγής του φορτίου. Και πάλι, αναζητήστε το "χρυσό μέσο" στην αναλογία "τιμή / χαρακτηριστικά απόδοσης", όλα είναι καλά με μέτρο
Προσθέτοντας ρεαλισμό στο σύστημα ασφαλείας
Ας προσθέσουμε τώρα ένα shunt, φορτίο, τροφοδοτικό και άλλα χαρακτηριστικά στον προσομοιωτή που θα φέρουν το μοντέλο μας πιο κοντά στην πραγματικότητα. Το αποτέλεσμα είναι το εξής (εικόνα με δυνατότητα κλικ):
Μπορείτε να κάνετε λήψη του αρχείου προσομοίωσης για MultiSIM - .
Εδώ βλέπουμε ήδη το διακλάδωμά μας R1 με την ίδια αντίσταση 2 mOhm, επέλεξα τροφοδοτικό 310 V (ανορθωμένο δίκτυο) και το φορτίο για αυτό είναι μια αντίσταση 10,2 Ohm, η οποία και πάλι, σύμφωνα με το νόμο του Ohm, μας δίνει ρεύμα:
Στο shunt, όπως μπορείτε να δείτε, πέφτουν τα προηγουμένως υπολογισμένα 60 mV και τα ενισχύουμε με ένα κέρδος:
Στην έξοδο, παίρνουμε ένα ενισχυμένο σήμα με πλάτος 3,1V. Συμφωνώ, μπορεί ήδη να εφαρμοστεί στο ADC και στον συγκριτή και να συρθεί μέσα από την πλακέτα 20-40 mm χωρίς φόβους και επιδείνωση της σταθερότητας. Θα συνεχίσουμε να εργαζόμαστε με αυτό το σήμα.
Σύγκριση σημάτων με συγκριτικό
συγκριτής- αυτό είναι ένα κύκλωμα που δέχεται 2 σήματα στην είσοδο και αν το πλάτος του σήματος στην άμεση είσοδο (+) είναι μεγαλύτερο από το αντίστροφο (-), τότε εμφανίζεται ένα ημερολόγιο στην έξοδο. 1 (VCC). Διαφορετικά, καταγράψτε. 0 (GND).
Τυπικά, οποιοσδήποτε ενισχυτής λειτουργίας μπορεί να ενεργοποιηθεί ως σύγκριση, αλλά μια τέτοια λύση όσον αφορά τα χαρακτηριστικά απόδοσης θα είναι κατώτερη από τον συγκριτή όσον αφορά την ταχύτητα και την αναλογία «τιμής / αποτελέσματος». Στην περίπτωσή μας, όσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα, τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα ότι η προστασία θα έχει χρόνο να λειτουργήσει και να σώσει τη συσκευή. Μου αρέσει να χρησιμοποιώ έναν συγκριτικό, πάλι από την Texas Instruments - LMV7271. Τι πρέπει να προσέξεις:
- Η καθυστέρηση απόκρισης, στην πραγματικότητα, είναι ο κύριος περιοριστής απόδοσης. Για τον παραπάνω συγκριτή, αυτός ο χρόνος είναι περίπου 880 ns, ο οποίος είναι αρκετά γρήγορος και σε πολλά προβλήματα είναι κάπως περιττός σε τιμή 2 $ και μπορείτε να επιλέξετε έναν πιο βέλτιστο συγκριτή
- Και πάλι - σας συμβουλεύω να χρησιμοποιήσετε έναν συγκριτή σιδηροτροχιάς με ράγα, διαφορετικά η έξοδος δεν θα είναι 5 V, αλλά μικρότερη. Ο προσομοιωτής θα σας βοηθήσει να το επαληθεύσετε, να επιλέξετε κάτι που δεν είναι από σιδηροδρομικές γραμμές και να πειραματιστείτε. Το σήμα από τον συγκριτή συνήθως τροφοδοτείται στην είσοδο συναγερμού του οδηγού (SD) και θα ήταν ωραίο να υπάρχει ένα σταθερό σήμα TTL εκεί
- Επιλέξτε έναν συγκριτή με έξοδο push-pull, όχι open-drain και άλλα. Αυτό είναι βολικό και έχουμε προβλέψει χαρακτηριστικά απόδοσης για την έξοδο
Μπορείτε να κατεβάσετε το αρχείο για προσομοίωση σε MultiSIM - .
Τι χρειαζόμαστε ... Είναι απαραίτητο σε περίπτωση υπέρβασης του ρεύματος άνω των 30Α, ώστε να υπάρχει κούτσουρο στην έξοδο του συγκριτή. 0 (GND), αυτό το σήμα θα εφαρμοστεί στην είσοδο SD ή EN του προγράμματος οδήγησης και θα το απενεργοποιήσει. Στην κανονική κατάσταση, η έξοδος πρέπει να είναι ένα αρχείο καταγραφής. 1 (5V TTL) και ενεργοποιήστε τη λειτουργία του προγράμματος οδήγησης του κλειδιού λειτουργίας (για παράδειγμα, τα "λαϊκά" IR2110 και λιγότερο αρχαία).
Επιστροφή στη λογική μας:
1) Μετρήσαμε το ρεύμα στο shunt και πήραμε 56,4 mV.
2) Ενισχύσαμε το σήμα μας με συντελεστή 50,78 και λάβαμε op-amp 2,88V στην έξοδο.
3) Εφαρμόζουμε σήμα αναφοράς στην απευθείας είσοδο του συγκριτή με τον οποίο θα συγκρίνουμε. Το ρυθμίζουμε χρησιμοποιώντας ένα διαχωριστικό στο R2 και το ρυθμίζουμε στα 3,1V - αυτό αντιστοιχεί σε ρεύμα περίπου 30A. Αυτή η αντίσταση ρυθμίζει το όριο προστασίας!
4) Τώρα εφαρμόζουμε το σήμα από την έξοδο του op-amp στο αντίστροφο και συγκρίνουμε τα δύο σήματα: 3,1V> 2,88V. Στην άμεση είσοδο (+), η τάση είναι υψηλότερη από την αντίστροφη είσοδο (-), πράγμα που σημαίνει ότι το ρεύμα δεν ξεπερνιέται και η έξοδος είναι log. 1 - τα προγράμματα οδήγησης λειτουργούν, αλλά το LED1 μας είναι σβηστό.
Τώρα αυξάνουμε το ρεύμα σε τιμή > 30A (γυρίζουμε το R8 και μειώνουμε την αντίσταση) και κοιτάμε το αποτέλεσμα (εικόνα με δυνατότητα κλικ):
Ας αναθεωρήσουμε τα σημεία από τη «λογική» μας:
1) Μετρήσαμε το ρεύμα στο shunt και πήραμε 68,9 mV.
2) Ενισχύσαμε το σήμα μας με συντελεστή 50,78 και πήραμε 3,4V op-amp στην έξοδο.
4) Τώρα εφαρμόζουμε το σήμα από την έξοδο του op-amp στο αντίστροφο και συγκρίνουμε τα δύο σήματα: 3,1V< 3.4В. На прямом входу (+) напряжение НИЖЕ, чем на инверсном входе (-), значит ток превышен и на выходе лог. 0 - драйвера НЕ работают, а наш светодиод LED1 горит.
Γιατί υλικό;
Η απάντηση σε αυτή την ερώτηση είναι απλή - οποιαδήποτε προγραμματιζόμενη λύση στο MK, με εξωτερικό ADC, κ.λπ., μπορεί απλά να "παγώσει" και ακόμα κι αν είστε αρκετά ικανός soft writer και ενεργοποιήσετε το χρονόμετρο παρακολούθησης και άλλες αντιψυκτικές προστασίες, η συσκευή θα καεί κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας.Η προστασία υλικού σάς επιτρέπει να εφαρμόσετε ένα σύστημα με ταχύτητα μέσα σε λίγα μικροδευτερόλεπτα και, εάν το επιτρέπει ο προϋπολογισμός, τότε εντός 100-200 ns, που είναι γενικά αρκετό για οποιαδήποτε εργασία. Επίσης, η προστασία υλικού δεν θα μπορεί να «παγώσει» και θα σώσει τη συσκευή, ακόμα κι αν για κάποιο λόγο ο μικροελεγκτής ή το DSP «παγώσει». Η προστασία θα απενεργοποιήσει το πρόγραμμα οδήγησης, το κύκλωμα ελέγχου θα επανεκκινήσει αθόρυβα, θα δοκιμάσει το υλικό και είτε θα δώσει ένα σφάλμα, για παράδειγμα, στο Modbus, είτε θα ξεκινήσει εάν όλα είναι καλά.
Αξίζει να σημειωθεί εδώ ότι σε εξειδικευμένους ελεγκτές για την κατασκευή μετατροπέων ισχύος υπάρχουν ειδικές είσοδοι που σας επιτρέπουν να απενεργοποιήσετε τη δημιουργία σήματος PWM σε υλικό. Για παράδειγμα, το αγαπημένο STM32 όλων έχει μια είσοδο BKIN για αυτό.
Θα πρέπει επίσης να πούμε περισσότερα για ένα τέτοιο πράγμα όπως το CPLD. Στην πραγματικότητα, αυτό είναι ένα σύνολο λογικής υψηλής ταχύτητας και όσον αφορά την αξιοπιστία είναι συγκρίσιμο με μια λύση υλικού. Θα ήταν αρκετά κοινό λογικό να βάλουμε ένα μικρό CPLD στον πίνακα και να εφαρμόσουμε προστασίες υλικού, deadtime και άλλες απολαύσεις σε αυτό, αν μιλάμε για dc / dc ή κάποιο είδος ντουλαπιών ελέγχου. Το CPLD σάς επιτρέπει να κάνετε μια τέτοια λύση πολύ ευέλικτη και βολική.
Επίλογος
Μάλλον αυτό είναι όλο. Ελπίζω να σας άρεσε η ανάγνωση αυτού του άρθρου και θα σας δώσει κάποιες νέες γνώσεις ή θα ανανεώσει τις παλιές. Προσπαθήστε πάντα να σκέφτεστε εκ των προτέρων ποιες μονάδες στη συσκευή σας θα πρέπει να εφαρμοστούν σε υλικό και ποιες σε λογισμικό. Συχνά η υλοποίηση υλικού είναι τάξεις μεγέθους πιο εύκολο να εφαρμοστείλογισμικού, και αυτό οδηγεί σε εξοικονόμηση χρόνου στην ανάπτυξη και, κατά συνέπεια, στο κόστος του.Η μορφή του άρθρου χωρίς υλικό είναι νέα για μένα και θα σας ζητήσω να εκφράσετε τη γνώμη σας στην έρευνα.
Αυτό είναι ένα απίστευτα χρήσιμο gadget που θα προστατεύσει το σπίτι σας από βραχυκυκλώματα κατά τον έλεγχο οποιασδήποτε από τις υπό δοκιμή συσκευές. Υπάρχουν φορές που είναι απαραίτητο να ελέγξετε την ηλεκτρική συσκευή για απουσία βραχυκυκλώματος, για παράδειγμα, μετά την επισκευή. Και για να μην θέσετε σε κίνδυνο το δίκτυό σας, ασφαλιστείτε και αποφύγετε δυσάρεστες συνέπειες, αυτή η πολύ απλή συσκευή θα σας βοηθήσει.
Θα πάρει
- Πρίζα.
- Διακόπτης με κλειδί, πάνω.
- Λαμπτήρας πυρακτώσεως 40 - 100 W με φυσίγγιο.
- Σύρμα δύο πυρήνων σε διπλή μόνωση 1 μέτρο.
- Το πιρούνι είναι πτυσσόμενο.
- Βίδες με αυτοκόλλητες βίδες.
Όλα τα μέρη θα στερεωθούν σε ένα ξύλινο τετράγωνο από μοριοσανίδα ή άλλο υλικό.
Είναι καλύτερα να χρησιμοποιήσετε μια επιτοίχια υποδοχή φωτιστικού, αλλά αν δεν έχετε, φτιάχνουμε ένα βραχίονα περιφέρειας από λεπτό κασσίτερο.
Και πετάξτε ένα τετράγωνο χοντρό ξύλο.
Θα επισυναφθεί έτσι.
Συναρμολόγηση πρίζας με προστασία βραχυκυκλώματος
Σχέδιο ολόκληρης της εγκατάστασης.
Όπως μπορείτε να δείτε, όλα τα στοιχεία συνδέονται σε σειρά.
Πρώτα απ 'όλα, συναρμολογούμε το βύσμα συνδέοντας το καλώδιο σε αυτό.
Δεδομένου ότι η πρίζα και ο διακόπτης είναι επιτοίχια, θα κάνουμε κοψίματα για το σύρμα με μια στρογγυλή λίμα στο πλάι. Αυτό μπορεί να γίνει με ένα κοφτερό μαχαίρι.
Βιδώνουμε το ξύλινο τετράγωνο στη βάση με αυτοεπιπεδούμενες βίδες. Σηκώστε έτσι ώστε να μην περάσουν.
Βιδώνουμε το φυσίγγιο με τη λάμπα με βραχίονα στο ξύλινο τετράγωνο.
Αποσυναρμολογούμε την πρίζα και τον διακόπτη. Στερεώνουμε με βίδες στη βάση.
Συνδέουμε τα καλώδια στην κασέτα.
Για πλήρη αξιοπιστία, όλα τα καλώδια είναι συγκολλημένα. Δηλαδή: καθαρίζουμε, λυγίζουμε το δαχτυλίδι, κολλάμε με συγκολλητικό σίδερο με κόλληση και ροή.
Στερεώνουμε το καλώδιο τροφοδοσίας με νάιλον δεσίματα.
Το κύκλωμα συναρμολογείται, η εγκατάσταση είναι έτοιμη για δοκιμή.
Για δοκιμή, τοποθετήστε το φορτιστή από την πρίζα κινητό τηλέφωνο. Πατάμε τον διακόπτη - η λάμπα δεν λάμπει. Άρα δεν υπάρχει βραχυκύκλωμα.
Στη συνέχεια παίρνουμε ένα πιο ισχυρό φορτίο: ένα τροφοδοτικό από έναν υπολογιστή. Ανάβω. Η λάμπα πυρακτώσεως αναβοσβήνει στην αρχή και μετά σβήνει. Αυτό είναι φυσιολογικό, αφού υπάρχουν ισχυροί πυκνωτές στο μπλοκ, οι οποίοι μολύνονται στην αρχή.
Μιμούμε το βραχυκύκλωμα - εισάγουμε τσιμπιδάκια στην υποδοχή. Ανάψτε, η λάμπα είναι αναμμένη.
Αυτό είναι ένα τόσο υπέροχο και τόσο απαραίτητο εργαλείο.
Μια τέτοια εγκατάσταση είναι κατάλληλη όχι μόνο για συσκευές χαμηλής κατανάλωσης, αλλά και για ισχυρές. Σίγουρα πλυντήριοή η ηλεκτρική κουζίνα δεν θα λειτουργήσει, αλλά από τη φωτεινότητα της λάμψης μπορείτε να καταλάβετε ότι δεν υπάρχει βραχυκύκλωμα.
Προσωπικά, χρησιμοποιώ μια παρόμοια συσκευή σχεδόν για όλη μου τη ζωή, ελέγχοντας όλα τα πρόσφατα συναρμολογημένα.
