Аварийная защита низковольтной аппаратуры

Схемы источников питания

Во многих устройствах имеются плавкие предохранители, рассчитанные на максимальный допустимый ток, потребляемый радиоаппаратурой. Перегорают они в том случае, когда ток в цепи превышает номинальный в 1,5…1,6 раз в течение определенного времени, необходимого на нагрев плавкой перемычки. У разных типов предохранителей время срабатывания (разрыва цепи) разное, но все они довольно инерционны, и в случае перегрузки некоторые элементы схемы могут успеть выйти из строя значительно раньше. Предохранитель в этом случае защищает устройство только от возгорания конструкции, что, конечно, тоже необходимо, но не от повреждения.

Приведенные схемы работают с участием плавкого предохранителя, но позволяют более эффективно защитить радиоаппаратуру за счет ускорения его срабатывания. Это достигается путем принудительного увеличения тока через предохранитель (закорачивании цепи после него при помощи электронного ключа) при перегрузке. Такие схемы могут защитить питаемое устройство и от воздействия кратковременных высоковольтных выбросов напряжения, которые могут появиться, например, в бортовой сети автомобиля при неисправностях электрооборудования.

Электрическая схема приставки (рис. 1.25) подключается в разрыв цепи питания устройства и в нормальном состоянии не оказывает никакого влияния на работу. Защита срабатывает только при повышении напряжения на входе или неправильной полярности подключения.

Схема аварийной защиты радиоаппаратуры от питания повышенным напряжением.

В нормальном состоянии тиристор VS1 закрыт и откроется только в случае увеличения входного напряжения выше, чем порог, установленный резистором R4 (для удобства настройки его лучше использовать многооборотный). Пороговым элементом является транзистор VT1. За счет большого коэффициента усиления транзистора увеличение напряжения питания всего на 0,4 В приводит к его открыванию и подаче управляющего напряжения на тиристор. Транзистор подойдет любой, соответствующей проводимости, но он должен иметь коэффициент усиления не менее 400 (применение транзистора позволяет устанавливать любой порог срабатывания защиты довольно точно).

При открывании тиристора источник питания закорачивается через предохранитель FU1, что приводит к его быстрому перегоранию, а если напряжение подключено обратной полярностью, откроется диод VD1 и также сгорит предохранитель.

Индикатором аварийного отключения нагрузки является свечение лампы HL1 (подойдет любая на ток не менее 60 мА и соответствующее напряжение).

Более простая схема защитного устройства показана на рис. 1.26. Работает она аналогично, но только в этом случае порог срабатывания тиристора полностью зависит от параметров используемого стабилитрона VD2. Стабилитрон открывается в случае превышения действующего на нагрузке напряжения значения ІІст. Учитывая, что технологический разброс Uст у большинства стабилитронов (за исключением прецизионных) может быть довольно большим, это не во всех случаях допустимо. В такой схеме не имеется возможности плавно регулировать уровень срабатывания защиты.

Второй вариант схемы защиты

Третий вариант (рис. 1.27) предназначен для защиты электрической схемы в случае повреждения интегрального стабилизатора DA1. При этом напряжение контролируется на выходе стабилизатора и порог срабатывания защиты определяется напряжением стабилизации стабилитрона VD2.

Для выполнения более быстродействующей защиты элементов электронной схемы от воздействия кратковременных высоковольтных выбросов напряжения, которые возникают при коммутационных процессах, можно воспользоваться варисторами или защитными диодами (TRANSIL, TRISIL или TVS), как это показано на рис. 1.13.

Для автомобильной электроники выпускаются даже специальные типы супрессоров, которые способны рассеивать импульсы мощностью до 6000 Вт (например, при пуске двигателя в автомобиле кратковременный выброс напряжения может достигать 300 В).

Вариант подключения аварийной защиты в стабилизаторе напряжения

Литература: Радиолюбителям полезные схемы, Книга 5. Шелестов И.П.