Струмове реле для системи захисту стабілізаторів.

Струмове реле для системи захисту стабілізаторів.

Датчик струму для системи захисту - невід'ємна частина всіх сучасних джерел живлення. Після численних експериментів з метою підвищення економічності потужних стабілізаторів довелося взятися і за цей здавалося б класичний вузол, найчастіше представляє собою низькоомним потужний резистор, падіння напруги на якому і використовується як ознака перевантаження по струму. Для надійної фіксації факту перевантаження падіння на резистори повинно бути досить помітним - близько 0.7В (для відкривання транзистора). При цьому на резисторі даремно розсіюється помітна потужність. Особливо недоліки такого способу контролю струму бувають помітні в разі, коли вхідна напруга до стабілізатора і так невелика. (Через наявного в наявності готового трансформатора або осідання напруги мережі). Можна, звичайно ж спробувати зробити чутливий компаратор, що спрацьовує при дуже невеликому перепаді напруги, але це помітно ускладнює схему БП, а також такі схеми мають істотну нестабільність параметрів, яка може проявитися в самий невідповідний момент в добре прогрітому блоці живлення. Тому була зроблена спроба застосувати в якості датчика струму швидкодіючий струмове реле на Геркон. Принципово струмове реле нічим не відрізняється від звичайного реле, в тому числі і герконового, але обмотка його включається послідовно з навантаженням, а не паралельно, як звичайні реле. Конструктивно реле являє собою котушку, намотану товстим жорстким проводом, всередину якої вставлений геркон. При протіканні постійного струму через котушку всередині її утворюється магнітне поле, яке і призводить до спрацьовування геркона при досягненні струмом деякої граничної величини. Змінюючи число витків котушки можна отримати реле на дуже різні значення струму.

Наприклад, зображене на фото реле має струм спрацьовування рівно 5 ампер. Зрозуміло, струм спрацьовування залежить і від типу геркона, причому чим більші габарити имет геркон, тим чутливіший.

На фото - стабілізатор на 13.8В, призначений для лабораторного використання. Як видно зі схеми, стабілізатор, зібраний по вже стала класичною схемою на паралельному стабілізаторі TL431 і підсилювачі струму на складеному потужному транзисторі, має захист від КЗ на виході, але не має захисту від перевантаження по струму. Так як застосований трансформатор не дуже потужний і починає просаджувати задовго до того, як вийде з ладу регулюючий транзистор стабілізатора або діоди моста, то струмове реле тут служить лише для індикації перевантаження по струму. Для цього геркон через обмежувальний резистор подає напругу на світлодіод, розташований на передній панелі. Так як геркон має помітний гистерезис, то впевнено відзначаються навіть самі короткочасні його спрацьовування. Дана схема приведена лише як приклад використання токового реле. Подібним індикатором перевантаження можна доопрацювати практично будь-який наявний блок живлення, саморобний або заводський. Падіння напруги на струмовому реле наявними у мене приладами мені виміряти не вдалося. (До речі, заодно котушка може виконувати функцію фільтра для запобігання проникнення в стабілізатор ВЧ наведень.)

При бажанні можна використовувати контакт геркона для управління системою захисту БП, яка буде повністю відключати стабілізатор при перевантаженні по струму, з відновленням його роботи або без такої. Можна подати через контакти геркона напруга живлення на звуковий генератор (зумер), що дозволить отримати аудіоіндікацію перевантаження в тому випадку, якщо це необхідно.

Для прикладу наведена дана схема, де харчування на стабілізатор (показаний умовно) подається через нормальноразомкнутие контакти реле після короткочасного натискання кнопки "ПУСК" і схема залишається у включеному стані до спрацьовування струмового реле P2 (перевантаження по струму) або КЗ на виході стабілізатора.

Після спрацьовування захисту схема переходить в режим готовності (відображається HL1) і може знаходиться в такому стані невизначено довго до повторного натискання кнопки "Пуск".

Нижче наведено приклад практичного використання даних схемних рішень в лабораторному блоці живлення, де найчастіше і потрібна буває хороший захист.

Власне схема:

У даній конструкції застосовані відразу два струмових реле, одне служить виключно для індикації перевантаження і налаштоване на струм спрацьовування 3А, а друге - захист і спрацьовує при струмі 5А.

Конструктив і деталі.

Конструктивно БП виконаний на декількох друкованих платах. B1 - плата мережевого фільтра. Котушки L1 і L2 намотані на феритових кільцях з проникністю 2000, зовнішнім діаметром 22мм і містять по 12 витків дроту в ізоляції. Всі конденсатори фільтра - на напругу не нижче 400В. В2 - плата випрямляча. Випрямляч зібраний за мостовою схемою на чотирьох діодах КД213А, встановлених на платі без радіатора. Паралельно кожному діоду з боку фольги встановлені smd конденсатори по 2200пф. Все інше добре видно на фото. "Стародавній" КТ803А застосований виключно через наявність його на відповідному радіаторі, винесеному на задню стінку блоку. При таких невеликих токах і напружених можна застосувати практично будь-який відповідний транзистор в корпусі ТО220, такий як КТ805АМ, КТ819 або імпортний. Замість складеного цілком можна застосувати і КТ829, що трохи спростить монтаж. Світлодіоди застосовані різного кольору - LED1 "Overload" - червоний, LED2 "Ready" - жовтий, LED3 "Work" - зелений. При правильному монтажі блок живлення в налагодженні не потребує, досить підібрати число витків струмових реле для отримання потрібного струму спрацьовування.

Зовнішній вигляд блоку і монтажу - на фото.

UA1ZH © 2007