可复位电子保险丝。方案、说明

可复位电子保险丝

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建议的电子保险丝监控负载电阻。它不仅在过载情况下关闭，而且在负载电阻恢复正常时恢复到原来的模式。

文章[1]中描述的高速电子熔断器在没有短路或过载的情况下，会在上电瞬间自动连接负载。在过载的情况下，保险丝断开负载。要重新开机，必须按保险丝的“启动”按钮或关闭电源再重新开机，这并不总是很方便。

所提议的设备是在前一个设备的基础上开发的，是全自动的。它没有管理机构。该设备通过其电阻确定负载的适用性。如果大于允许限值，负载会自动连接到电源。否则，设备会根据其熔断器功能断开负载。在短时间内（约 10 µs），负载通过限流电阻周期性地连接到电源。在此期间，电子熔断器测量负载电阻，如果它已恢复到允许的极限，它本身会从负载的紧急关闭中恢复到正常状态。

电子保险丝连接在电源和负载之间。该设备可在 12 至 30 V 的电压和高达 20 A 的负载电流下运行。已开发了两个版本的设备：切换负载电源的负极或正极线。第一种变体的方案如图 1 所示。 2、第二个——如图。 XNUMX. 执行相同功能的组件标记相同。

可复位电子保险丝
图。 1

该设备（见图 1）有两个负载控制电路：初级（在 DA3 比较器上）和主（在 DA4 比较器上）。负载电阻是通过晶体管 VT1 通过电阻器 R2 和 R3 连接时测量的。如果负载电阻大于调谐电阻R7设置的工作阈值，主开关晶体管VT2打开，将负载连接到电源。

正常模式下的负载电流监控比较器 DA4 上的主电路。如果超过微调电阻 R14 设置的响应阈值，主开关晶体管 VT2 将关闭。基于 DA3 比较器的初步电路开始工作，当负载电阻恢复到允许极限时，主开关场效应晶体管 VT2 将重新打开。

为了控制晶体管 VT2，与之前的器件 [1] 一样，在元件 DD1.2 和 DD1.3 上使用了一个 RS 触发器。这种触发器的优点是它允许在两个控制输入上同时存在有效控制信号。直接影响所用输出[2]的控制信号占主导地位。在我们的例子中，使用的 RS 触发器（引脚 3 DD1）的直接输出由安装输入 S（引脚 1 DD1）处的有效高电平信号控制。对于在 OR-NOT 元件上制作的 RS 触发器，直接输出信号的有效电平为低电平，因此，DD2 元件上的反相器用于控制晶体管 VT1.4。输入 R RS 触发器（引脚 8 DD1）连接到比较器 DA4 的输出（引脚 9 - 集电极开路）。

在上电时和瞬态期间，晶体管 VT2 关闭，因为 R1C2 电路通过 DA1 稳压器向 DD1 和 DA2 微电路提供电源电压比比较器 DA3 和 DA4 晚。 DA3 比较器的同相输入端（引脚 4）的电压大于其反相输入端（引脚 4）的电压，因此比较器的输出晶体管（引脚 2 和 9）闭合。一旦向 DD1 芯片供电，来自 DA4 输出（引脚 9）的高电平将在 DD3 的引脚 1 处将 RS 触发器设置为高电平状态。反相器DD1.4的输出和晶体管VT2的栅极为低电平，所以它是闭合的。在这种状态下，晶体管VT2会一直持续到电路中DD1.2元件的上端输入端接收到一个触发的短高电平脉冲。当低电平脉冲同时出现在其输入端时，它在元件 DD1.1 的输出端产生。根据电路，在 DD1.1 元件的上部输入端接收触发脉冲 - 高占空比的低电平短脉冲，由 DA2 定时器、电阻器 R4、R5 和电容器 C4 上的发生器生成。脉冲持续时间等于 R5C4ln2 ~ 25 µs，它们的重复周期为 (R4+2R5)C4ln2 = 2 ms [3]。

为定时器 DA2 通电后，其输出 3 处的第一个脉冲在 RS 触发器 DD4、DD5 初始安装的瞬态持续时间内出现延迟 (R4+R2)C2ln1.2 = 1.3 ms。 DA3 定时器输出 2 的每个触发脉冲根据电路进入 DD1.1 元件的上输入，同时通过晶体管 VT3 上的反相器已经以短高电平脉冲的形式- 到晶体管 VT1 的栅极，它打开，通过电阻器 R2 和 R3 将负载连接到电源。它们不仅限制负载电流，而且还形成一个测量其电阻的电路：这些电阻的连接点连接到 DA3 比较器的同相输入（引脚 3）。电路 R4-R6 连接到该比较器的反相输入（引脚 8）。微调电阻 R7 的位置决定了比较器 DA3 切换的负载电阻。

接通电源后，晶体管VT1关闭，因此比较器DA3同相输入端的电压将始终大于其反相输入端的电压，因此比较器的输出晶体管（2脚和9脚））已经关了。根据该电路，在元件 DD1.1 的较低输入端的单个信号在其输出端提供低电平，因此在 RS 触发器的输入端 S 提供低电平，从而保持其原始状态。

如果在晶体管 VT1 开路的情况下，负载电阻小于允许限值，则比较器 DA3 的非反相输入端的电压将大于其反相输入端的电压。在比较器 DA9 的输出端（引脚 3），将保持与晶体管 VT1 闭合时相同的状态。来自比较器 DA3 输出的高电平进入元件 DD1.1 的低输入端，阻止来自定时器 DA2 输出的触发脉冲通过，直到电子保险丝输出的过载消失。

如果在晶体管 VT1 开路的情况下，负载电阻大于允许限值，则比较器 DA3 的反相输入端的电压将大于其非反相输入端的电压。比较器 DA3 的输出晶体管（引脚 2 和 9）打开。在元件 DD1.1 的输入端，会有时间短的低电平脉冲重叠（有轻微偏移）。在该元件的输出端，将产生一个短暂的高电平脉冲，这会将输入端 S 的 RS 触发器切换到输出端为低电平的状态。此时，比较器 DA4 的输入端 R 已经为高电平。但输入 S 处的信号优先级较高，因此触发器的输出为低。结果，来自反相器DD1.4输出的单个信号将打开晶体管VT2。

如果负载电流小于保护操作限制，DA4 比较器将进入稳定状态并输出低电平。无论晶体管 VT2 的状态如何，开路的晶体管 VT3 在比较器 DA1 的非反相输入端设置一个小的（几分之一伏）电压。反相输入 DA3 处的电压接近输入电压的大约一半。由于比较器DA9的管脚3具有稳定的低电平，来自定时器DA2输出的触发脉冲通过元件DD1.1保存了RS触发器的当前状态。

如果负载电流超过允许限值，则 DA4 比较器切换，使其输出晶体管闭合。单个信号将在触发器的输出端设置一个高电平，因此在反相器 DD1.4 的输出端设置一个低电平，结果晶体管 VT2 将关闭并关闭负载。

可复位电子保险丝
图。 2

带有正极线开关的电子保险丝的工作原理类似（图 2）。它的特点是使用 p 沟道晶体管 VT1 和 VT2。由于控制信号必须相对于连接到正电源线的源极施加到晶体管的栅极，因此它们是反相的。因此，不使用元件DD1.4和晶体管VT3上的反相器。

施工和细节。电子保险丝通过表面安装在由双面箔玻璃纤维制成的尺寸为 35x70 mm 的印刷电路板上制成。板图如图所示。 3（用于根据图1中的图切换负极线）和图4中。 2（用于按照图2中的图切换正极线）。除 VT2 晶体管外，所有部件均安装在电路板的一侧，另一侧的箔用作安装在其上的 VTXNUMX 晶体管的散热器。

可复位电子保险丝
图。 3

集成定时器KR1006VI1（DA2）可以用国外的模拟NE555N代替。 LED HL1 - 任何低功率。晶体管 KT361A (VT3) 可以用 KT361B-KT361E 代替。其他组件的选择建议与上一篇文章[1]相同。

可复位电子保险丝
图。 4

建立设备归结为使用微调电阻 R3 和 R4 设置比较器 DA7 和 DA14 的开关阈值。实验室电源连接到输入，电流表和变阻器串联，设置在最大电阻位置，连接到输出。相对于引脚 3，比较器 DA9（引脚 2）的输出连接了示波器，并通过电源进行电流隔离。调谐电阻器R7的引擎根据图1安装在顶部。 14位置，将R1发动机- 到底部并打开电源。保险丝必须连接负载，这由 HL9 指示灯的发光和电流表读数决定。示波器 - 显示存在幅度约为 14 V 的短脉冲。降低变阻器的电阻，直到电流表显示保护跳闸电流。之后，调谐电阻R1的滑块按照图1的示意图向上移动。 7 直到负载断开。 LED HL1 应该熄灭。然后将发动机微调电阻器 R3 沿电路向下移动（见图 10），直到比较器 DAXNUMX 输出的脉冲消失。通过增加负载电阻，检查设备是否自动将其连接到电源。负载电阻的降低，包括短路，应该会导致它在大约 XNUMX μs 内关闭。如果上电时过载，电子熔断器不得连接负载。

根据图 2 组装的电子保险丝。与图7相同调整，不同的是微调电阻R14滑块按图示初步设置在较低位置并向上移动，而微调电阻RXNUMX滑块按图示设置在上部位置，向下移动。

触发脉冲的参数可以通过选择电阻R4和R5来改变。如果不需要每 2 ms 监测一次空载电阻，则电阻器 R4 的电阻可以增加到 2 MΩ。在这种情况下，触发脉冲的周期将按比例增加。通过减小电阻器 R5 的电阻，希望将脉冲的持续时间减小到器件在整个电源电压范围内可靠地连接负载的最小足够值。最好在最大电源电压下测量输出短路模式下晶体管 VT2 的开路时间，并计算电流脉冲的耗散能量，如上一篇文章 [1] 所述。如果超过允许限值，则降低电阻R5的阻值，如果设备停止启动，则降低最大允许电源电压或选择功率更大的晶体管VT2[4、5]。

可以设置电子保险丝，使比较器 DA3 和 DA4 在不同的负载电阻下切换。当连接具有非线性电流-电压特性的负载时，可能需要这样做。

文学

Lunev A. 高速电子保险丝。 - 广播，2007 年，第 12 期，p。 28-30。
Shilo VL 流行的数字电路。目录。 - M.：无线电和通信，1989。
Pukhalsky G. I., Novoseltsev T. Ya. 集成电路分立器件设计。目录。 - M 无线电和通信，1990 年。
来自 International Rectifier 的强大场效应开关晶体管。 - 广播，2001 年，第 5 期，第 45 页。 XNUMX.
Nefedov A. 新的半导体器件。强大的场效应晶体管。 - 广播，2006 年，第 3 期，第 45 页。 50-XNUMX。

作者：A. Lunaev，库尔斯克；出版：radioradar.net

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