电源电流保护装置。方案、说明

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本文描述的电流保护单元是为电源设计的，其描述可以在[1]中找到，它与输出电压和负载电流表[2]结合使用。该节点与其他同类设备的不同之处在于，除了执行保护功能外，它还允许您在不加载电源的情况下通过电源的负载电流表来设置和控制响应阈值。

在大多数电流保护装置中，阈值是通过具有刻度的可变电阻器或具有一组电阻器的开关来改变的。在第一种情况下，很难精确地设置所需的阈值；在第二种情况下，其可能值的数量受到开关位置数量的限制。此外，其触点必须承受最大负载电流，并且此类开关相当昂贵。

本文介绍的保护装置允许您在负载电流表的整个操作范围内设置保护阈值，并具有该表提供的精度，而无需任何校准和选择电阻器。

该保护装置以两种模式运行——限制负载电流并在超过阈值时关闭输出电压（触发模式）。其方案如图所示。 1. 它基于运放 DA1 构建，包含在非反相放大器方案中。

米。一、保护装置示意图（点击放大）

示例性电压从电阻分压器R4-R6提供至运算放大器的反相输入。电流测量单元[2]的放大器输出的电压被用作保护装置的输入信号。当没有负载时，在该放大器的输出端以及运算放大器 DA1 的非反相输入端，电压为零。由于其反相输入端的电压高于零，因此该运算放大器的输出端的电压低于零，晶体管VT1闭合，并且HL1 LED熄灭。

随着负载电流的出现，运算放大器同相输入端的电压增加。一旦超过示例性电压，运算放大器输出端的电压将变得高于零并打开晶体管 VT1。后者打开并分流并联稳压器 DA1 的输出（[5] 中的图 2）。电源的输出电压以及负载电流随之减小，直到运算放大器 DA1 的非反相输入端的电压等于示例电压。负载电流将被限制在稳定状态。 LED HL1 发出向限流模式转换的信号。

要切换到触发模式，需要闭合按钮开关SB2的触点。此时，当负载电流超过设定值时，三极管VT2打开，向运放DA1的反相输入端提供-8V电压，+6V左右的电压设置在运放的输出端，晶体管VT1将完全打开，源极的输出电压将变得接近于零。该模式下的 LED 发出保护操作信号。要使电源恢复到工作模式，只需将保护短时间切换到限流模式即可。根据图中所示的电阻器 R4-R6 的值，其操作阈值可在 20 mA 至 2 A 之间调整。要更改此间隔，请选择上述电阻器。

R11C7电路用于防止运算放大器自激。尽管很可能无法完全消除它，但 R11C7 电路显着降低了运算放大器输出端高频交流电压的幅度。为了使生成不会影响其余节点的操作，来自运算放大器输出的信号通过滤波器R1C2施加到晶体管VT1的基极。发射极电路VT1中的电阻R1产生局部负电流反馈。

在晶体管 VT1 的集电极-发射极部分（[5]中的图 1）并联一个 4,7 μF 电容器，电压为 63 V，也将有助于消除自激。没有声源噪声间接表明没有声源噪声。自励磁。自激励伴随着特征声音，可以被耳朵很好地感知。无论如何，您应该使用示波器检查限流模式下的输出电压纹波范围，并通过选择校正电路将其最小化。可能需要稳定运算放大器的电源电压。

应当注意的是，并不总是需要使用R11C7电路和电阻器R1。在其中一份保护装置中，尽管运算放大器DA200输出端频率超过1kHz的纹波幅度达到100mV，但根本不需要安装它们。标准是源输出处的脉动幅度。如果在限流模式下操作期间，其不超过10...15mV，则可以认为保护节点的操作是令人满意的，因为这种模式在大多数情况下被认为是紧急的。

如果不希望源工作在限流模式，而只需要触发模式，则R11C7电路和R1电阻也可以省略。此时，晶体管VT2的集电极应直接连接到DA2的1脚，开关SB2应改为开关，将电阻R9连接到DA3的1脚的导线上按如下所示将其变成断路。示意图如图所示2. 禁用触发保护后，源 [1] 输出电流将被限制为约 2,5A。

电源电流保护装置
米。 2.电阻R9与3脚DA1的连接图

由于在负载电流等于阈值时，运算放大器输入端的电压相等，为了确定保护操作的阈值，只需测量可变电阻器 R5 相对发动机上的电压即可。到负负载线。为此，在仪表 [2] 中，您应该断开运算放大器 DA1 的输出和电阻器 R10 之间的电路，并将电线连接到开关 SB1 的触点。保护电流可以在任何工作模式下测量。

该保护装置由仪表内置的电压转换器供电[2]。其力量足以做到这一点。当然，最好的选择是使用电源变压器的附加次级绕组以及适当的整流器和稳定器来代替转换器。

由[1]和[2]中描述的节点构建的电源以及所提出的保护装置并非没有缺点。首先，接入网络时，输出端出现电压脉冲，其幅度不超过设定的输出电压。这是由电压转换器向保护单元供电的结果。它比电源启动晚，因此保护节点中的瞬变会延迟发生。转换器启动时，运算放大器DA1的输出端短暂出现+6V电压，晶体管VT1打开，导致脉冲出现。

另一个缺点与第一个缺点的原因相同，但当触发保护模式打开时，它就会显现出来。通电后，出现电压脉冲，其幅度不超过设定的输出电压，然后源关闭。如果保护节点和仪表由电源变压器的附加绕组供电，这些影响就不那么明显。

要消除这些缺点的影响，只需在单元的输出电压建立之前不打开触发模式并且不连接负载即可。但完全去掉它们对电路会有帮助，其原理图如图所示。 3、在机组接入网络的瞬间，电容C9放电，通过二极管VD1向运放DA1的同相输入端提供负电压，因此其输出端不出现脉冲。当电容器充电时，其两端的电压逐渐增加。当它变得大于运算放大器的输入端时，二极管 VD1 将闭合，电容器 C9 通过电阻器 R12 将充电至转换器输出端的总电压 (16 V)，并且不再影响设备的进一步运行。二极管VD2用于在电源关闭时加速电容器C9的放电。 C9R12电路的时间常数应选择为在源连接到网络时触发保护不起作用的最小值。

电源电流保护装置
米。 3.电路图

保护节点的印刷电路板尚未开发出来。当电源[1]配备此节点时，不要使用可变电阻器R11'（[3]中的图1），而是设置3,6 kOhm的恒定值，并排除电阻器R11''。

保护单元采用MLT电阻和进口氧化电容。可变电阻器 - SP3-40。 KT3102E三极管可以换成SS9014，并且不用KR140UD708运放，改用进口类似物或其他国产运放，例如KR1408UD1A。应优先选择低压摆率的运算放大器。

文学

Gerasimov E. 实验室电源由点阵打印机电源提供。 - 广播，2016 年，第 7 期，第 24 页26-XNUMX。
Gerasimov E. 电压和电流表。 - 广播，2016 年，第 5 页。 29-31。

作者：E. Gerasimov

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