大电流设备的保护装置。方案、说明

大电流设备的保护装置。无线电电子电气工程百科全书

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所提出的设备旨在保护从直流电压源（UMZCH、收发器等）消耗大量脉冲电流的设备。在电源电压过度增加或减少的情况下，设备会断开负载。保护阈值可以在很宽的范围内调整。该设备的小尺寸使其能够集成到供电负载中。

当大功率低压无线电设备由随机的非标准电源（包括汽车电池）供电时，保护它免受反极性和不可接受的电源电压（过高或过低）的影响非常重要。在第一种情况下，您可以应用经典技巧 - 保险丝和强大的二极管，阴极连接到正极，阳极连接到负电源总线。对于第二种情况，已开发出建议的设备，该设备包含在负载电源线中，可以内置到负载中。该装置的方案如图所示。一。

大电流设备的保护装置。设备图

负载由一个功能强大的关键 p 沟道场效应晶体管 IRF4905 (VT1) 切换，该晶体管由两个微电路控制 - 并联稳压器 - KR142EN19（DA1 和 DA2），在比较器模式下运行。如果 KR142EN19 微电路输入端的电压低于其开关阈值 (2,5 V)，则微电路关闭并消耗约 1 μA 的电流。否则，通过微电路的电流急剧增加（陡峭度约为 2 A / V），因此受外部元件限制，使其不超过 100 mA。在 DA1 芯片上，组装了一个节点，该节点响应电源电压的增加，而 DA2 上的节点则响应电源电压的降低。该装置的特性如图所示。 2.

大电流设备的保护装置。日程

考虑电源电压的平稳增加。只要低于 10 V，两个微电路都关闭，通过电阻器 R7 的电流很小。该电阻两端的电压不足以打开晶体管 VT1，负载关闭，HL1 LED 关闭。当电源电压上升到 10 V 时，DA2 芯片控制输入端的电压将达到 2,5 V，芯片将打开。通过它的电流会增加，电阻 R7 两端的电压会增加，晶体管将打开并连接负载。由于开路晶体管 VT1 (0,02 Ohm) 的低沟道电阻，其两端的电压降很小，几乎所有的输入电压都提供给负载。 LED HL1 指示负载的开启状态。当电源电压达到 16V 时，DA 1 芯片打开，其上的电压不超过 2V，结果 DA 2 芯片关闭，VT1 晶体管也关闭并断开负载。 HL1 LED 将关闭。

随着电源电压的平滑下降，负载将在 15 V 电压下开启，在 9 V 电压下关闭。因此，每个开关阈值都有迟滞，增加了开关的可靠性，消除了负载的多次开关当不稳定的电源电压在阈值水平波动时。上阈值的滞后是通过电阻器 R6 使用正反馈实现的，下阈值的滞后是通过电阻器 R8 实现的。上述响应阈值可以在很大范围内改变：上面的阈值 - 使用调谐电阻器 R1，下面的阈值 - 使用调谐电阻器 R4。增加电阻器R 6 的电阻会降低上限阈值R 8 的滞后，从而降低。为了减少干扰的影响，微电路的负反馈电路中加入了电容C1和C3，但需要注意的是，它们会降低器件的速度。当负载电流为10A时，开路晶体管VT1两端的压降不会超过0,2V，功耗不会超过2W，因此晶体管可以在没有散热器的情况下使用。 20 A 时，功耗可达 8 W，因此需要一个小型散热器或并联两个晶体管。考虑到纹波，电源电压必须小于微电路的最大允许电压 - 30 V。

结构和细节

晶体管 IRF 4905 (VT 1) - TO-220 封装中具有 p 沟道的场效应晶体管或 TO-4905 封装中的 IRF262L，您也可以使用 TO-5305AA 封装中的 IRFU251。 KR142EN19芯片（DA1和DA2）可以换成国外的模拟TL 431 CLR。所有电容 - K10-17 或类似进口，固定电阻 - P1-4，MLT，S2-33，调谐 - SPZ-19。对于这些部分，计算一个板，其图纸如图 3 所示。 XNUMX. 由单面箔玻璃纤维制成。

大电流设备的保护装置。印刷电路板和元件布局

如果需要减小器件的整体尺寸，则需要使用表面安装部件：晶体管 VT 1 IRF 4905 S - 采用 D 2-Pak 封装或 IRFR 5305 - 采用 D - Pak 封装、DA1和 DA2 TL431CD 微电路 - 采用 SOP -8 封装，PVZ 微调器、固定电阻器和电容器 - 尺寸 1206。此类部件的印刷电路板图如图 4 所示。 5，安装板的照片 - 图 XNUMX。 XNUMX.

大电流设备的保护装置。印刷电路板

大电流设备的保护装置。元素的位置

大电流设备的保护装置。设备外观

LED HL1 可以应用任何低功率可见辐射光谱。选择电阻器 R 9 的电阻，以便在最大负载电源电压下，通过 LED 的电流不超过最大允许值。 LED HL1 和电阻器R9 采用表面贴装方式安装在板外。仅当负载没有自己的开启指示时才需要这些元素。

设立简化为通过微调电阻器R1和R4来设置开关阈值，通过选择电阻器R6和R8来设置所需的迟滞值。

作者：I. Nechaev，库尔斯克；出版：cxem.net

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