Защита от кз для блока питания с регулировкой тока

Защиты блока питания: OVP/UVP/OPP/SCP/SIP

Когда мы включаем источник в первый раз, напряжение требует времени от 0,01 до 0,09 секунды, чтобы достичь всех выходов, с течением времени это напряжение будет увеличиваться, пока не достигнет правильного значения.

Чтобы предотвратить это, все блоки питания включают сигнал под названием «Power-Good» или «Power-OK», который сообщает нам, что линии +3, +5 и + 12V работают правильно в момент включения указанного источника с нуля и если преобразователь имеет достаточно энергии, чтобы гарантировать непрерывный поток.

Остальные средства защиты, которые мы увидим в будущем, работают более или менее, как следует из названия.

OCP (защита от перегрузки по току)

Как видно из названия, это защита, которая действует при превышении определенных уровней тока в схеме источника. Эта защита работает с помощью интегральной схемы и шунтирующего резистора, контролирующего ток. Эти две схемы приводят к тому, что при обнаружении слишком большого скачка тока блок питания немедленно отключается.

UVP (защита от пониженного напряжения)

Являясь одним из наиболее распространенных средств защиты почти во всех источниках питания, он работает так же, как и предыдущий. Как только схема обнаруживает, что ток слишком низкий, она отключает источник.

OVP (защита от перенапряжения)

В отличие от предыдущего случая, если напряжение в линии превысит допустимые значения, установленные производителем, источник автоматически отключится. Эти значения не допускают более 30% на линии + 12В и до 40% на линии + 5В.

SCP (защита от короткого замыкания)

Это наиболее распространенная защита среди всех источников питания. Как следует из названия: в случае короткого замыкания эта функция отвечает за предотвращение повреждения компонентов самого источника и вашей системы.

OPP (защита от перегрузки по мощности)

В случае, если система слишком велика и требует больше мощности, чем может поддерживать источник, эта защита будет активирована путем выключения оборудования. Этот параметр установлен производителем, у некоторых запас на 50-100 Вт больше итогового.

OTP (защита от перегрева)

Как видно из названия, когда датчик температуры обнаруживает чрезмерно высокий избыток тепла (либо из-за чрезмерной грязи, либо из-за неисправности вентилятора), источник немедленно отключается, чтобы избежать большего зла.

Это основные средства защиты, которые включают в себя наши блоки питания.

Защиты блока питания: OVP/UVP/OPP/SCP/SIP Reviewed by Admin on июня 01, 2021 Rating: 5

Блок питания с регулируемым выходным напряжением 0-12В

Блок питания с регулируемым выходным напряжением, схема которого показана на рис. 5, более универсален, так как позволяет не только регулировать постоянное напря­жение на выходе в пределах от 0,5 до 12 В при токе потребления до 400 мА, но и защищен от короткого за­мыкания в нагрузке. Кроме того, в него введен звуковой индикатор замыкания. Для контроля выходного напряже­ния блок снабжен стрелочным индикатором. Амплитуда пульсаций выпрямленного напряжения на выходе стабили­затора не превышает 20 мВ даже при максимальном токе потребления.

Рис. 5. Схема блока питания с регулируемым выходным напряжением

Основные узлы блока питания:

• трансформатор с индикатором включения HI,
• выпрямитель на диодах V1…V4,
• включенных по мостовой схеме,
• стабилизатор напряжения на стаби­литроне V10 и транзисторах Vll,V12,
• автомат защиты от короткого замыкания на транзисторе V6,
• звуковой сигна­лизатор на транзисторах V7,V8 с динамической голов­кой В1.

Работа блока питания

Работает блок питания так. Выпрямленное напряжение (его пульсации сглаживаются конденсатором С1) посту­пает на параметрический стабилизатор, образованный стабилитроном V10 и балластным резистором R7. Парал­лельно стабилитрону включен переменный резистор R8, с движка которого стабилизированное напряжение пода­ется на составной регулирующий транзистор VIIV12, включенный змиттерным повторителем. На выходных за­жимах Х2 и ХЗ будет постоянное напряжение, установлен­ное переменным резистором R8. Для контроля выходного напряжения подключен вольтметр, состоящий из стрелоч­ного индикатора РА1 и резистора R10. Резистор R11 нужен для того, чтобы регулирующий транзистор работал в ре­жиме усиления даже при отключенной нагрузке.

Автомат защиты от короткого замыкания собран на транзисторе V6. Работает он следующим образом. Пока нет короткого замыкания, напряжение на эмиттере транзи­стора V6 более отрицательно по отношению к напряжению на базе (оно определяется падением напряжения на диоде V5, включенном в прямом направлении), т. е. на базе транзистора положительное напряжение смещения, — и транзистор закрыт. В таком состоянии транзистор будет находиться даже при минимальном выходном напряжении (0,5 В). Когда же возникает короткое замыкание (напри­мер, соединены между собой выходные зажимы), эмиттер транзистора V6 окажется подключенным к аноду диода V5 и на базе транзистора V6 будет отрицательное напряже­ние смещения. Транзистор при этом откроется и зашунтирует стабилитрон. В результате регулирующий транзистор окажется почти закрытым, и ток через нагрузку будет резко ограничен. В таком состоянии блок питания может находиться длительное время. Выходное напряжение по­явится снова сразу же по устранении короткого замы­кания.

О коротком замыкании можно судить и по показаниям индикатора, но, как показывает практика, радиолюбитель не всегда догадывается взглянуть на него. Вот почему в блок питания введен звуковой сигнализатор, собранный на транзисторах V7 и V8 разной структуры. Это звуковой генератор, в котором возбуждение возникает из-за поло­жительной обратной связи между коллекторной цепью транзистора V8 и базовой V7 (через конденсатор С2). Частота генерации (тембр звучания динамической голов­ки В1) зависит от сопротивления резистора R3. Питается генератор от того же выпрямителя через параметрический стабилизатор напряжения, образуемый стабилитроном V9 и резистором R4. Но генератор начнет работать лишь тогда, когда на базе транзистора V7 будет положительное (по отношению к эмиттеру) напряжение смещения. Про­изойти же это может только при коротком замыкании. Тогда стабилитрон V10 будет зашунтирован, и резистор R3 окажется подключенным к плюсовому проводнику выпря­мителя. Пока же нет короткого замыкания, напряжения на анодах стабилитронов V10 и V9 одинаковы, напряжение смещения на базе транзистора V7 равно нулю и он закрыт. Цепочка C4R6 предотвращает ложное срабатывание сигна­лизатора при выключении блока питания — напряжение на эмиттере транзистора V7 в этом случае убывает быстрее, чем на базе, и он все время остается закрытым.

Детали Блока Питания

Транзисторы V6, V8, VII могут быть серий МП39…МП42 с любым буквенным индексом и статическим коэффициен­том передачи тока не менее 30. Вместо транзистора МП38А (V7) подойдет другой аналогичный низкочастотный n-р-n транзистор, например МП35…МП37. Транзистор П213Б (можно П213, П214…П214Б, П215) должен быть с коэф­фициентом передачи тока не менее 40. Его обязательно устанавливают на радиатор — пластину из алюминия, дюр­алюминия, латуни или меди толщиной 2 мм и размерами 80X70 мм.

Вместо диодов Д242Б подойдет Д302…Д305 или, в край­нем случае, Д229 с буквенными индексами Ж-Л. Стаби­литроны Д814Д можно заменить на Д813. Их напряжение стабилизации имеет некоторый разброс, поэтому тот из них, напряжение стабилизации которого меньше, желатель­но поставить вместо V10, а с большим напряжением ста­билизации — вместо V9, Если этот параметр заранее определить не удастся, нужно измерить напряжения на стаби­литронах сразу же после включения блока и, при необхо­димости, поменять их местами.

Конденсатор С2 — МБМ, все электролитические конден­саторы типа К50-12 или К50-6 (конденсатор С1 составляют из четырех конденсаторов емкостью по 500 мкФ). Постоян­ные резисторы — МЛТ-1 (Rl, R7), МЛТ-0,5 (R4, R6, R10), МЛТ-0,25 (остальные), переменный резистор R8 — СП-1. Индикатор РА1 — любого типа с током полного отклоне­ния стрелки 100 мкА (например, микроамперметр М2003). Динамическая головка — любая, мощностью 0,1 — 1 Вт со звуковой катушкой сопротивлением 6…10 Ом (например, 0,5ГД-37).

Трансформатор питания выполнен на магнитопроводе Ш20Х20. Обмотка I содержит 2200 витков провода ПЭВ-1 0,18, обмотка II — 155 витков ПЭВ-1 0,45. Можно применить трансформатор кадровой развертки телевизора, например ТВК-110Л2 или ТВК-110ЛМ (см. табл. 3).

Детали блока можно смонтировать на плате из листо­вого изоляционного материала толщиной 2 мм и размера­ми 200×90 мм и установить ее в корпусе подходящих габаритов. Сетевой выключатель, переменный резистор, ин­дикатор, динамическую головку и выходные зажимы устанавливают на передней стенке корпуса, а держатель предохранителя с предохранителем — на задней. Через отверстие в задней стенке выводят шнур питания с вилкой на конце. Индикатор подключения к сети (тиратрон МТХ-90) прикрепляют к передней стенке внутри корпуса и сверлят против торца ее баллона в корпусе отверстие.

Настройка БП

Если все детали блока исправны и монтаж не имеет ошибок, никакого налаживания не потребуется. Подав на блок сетевое напряжение и подключив к выходным за­жимам образцовый вольтметр постоянного тока, перемен­ным резистором R8 устанавливают на выходе возможно большее напряжение, например 10 В. Сравнивают показа­ния образцового вольтметра и индикатора блока питания. Считая, что шкала индикатора должна быть рассчитана на напряжение 15 В, подбирают (если это необходимо) резистор R10 такого номинала, чтобы стрелка индикатора находилась точно на отметке 10 В.

Проверка автомата защиты от КЗ

Далее проверяют работу автомата защиты от короткого замыкания. Для этого при выходном напряжении блока 5…10 В подключают к зажимам амперметр на ток 1…2 А. В этот момент стрелка амперметра должна резко откло­ниться и тут же возвратиться на нулевую отметку. Если стрелка не возвращается на нуль, следовательно, неисправен транзистор V6 или его выводы подключены непра­вильно.

Автомат можно проверить и без амперметра, соединив зажимы проволочной перемычкой и наблюдая за стрелкой индикатора. Но такое замыкание должно быть кратковре­менным, чтобы в случае неисправности автомата не вы­вести из строя регулирующий транзистор. Если же ав­томат работает нормально (стрелка индикатора возвраща­ется на нулевую отметку шкалы), то можно измерить ток короткого замыкания — он не превысит десятка милли­ампер.

При проверке автомата одновременно контролируют и работу звукового сигнализатора — он должен включа­ться сразу же при замыкании зажимов. В то же время сигнализатор не должен включаться при самом минималь­ном выходном напряжении (0,5 В). Желаемую тональность звучания сигнализатора устанавливают подбором резисто­ра R3.

• Автор: Ерёмин Антон
• Комментарии (5)

Задумка.

В лаборатории каждого радиолюбителя должен быть лабораторный блок питания с возможностью регулировки выходного напряжения и тока, с защитой от коротких замыканий и индикацией «на борту». Идеальным решением может стать покупной блок питания. Однако многие, ради спортивного интереса, собирают блоки питания самостоятельно. Вот и у меня появилась необходимость в блоке питания. Решил собрать самостоятельно. В качестве основы выбрал набор Мастер Кит NK037. Подробнее ознакомиться с набором можно на сайте masterkit.ru. В качестве индикации выбрал вольтметр на PIC16F676. Проверить автомобильные форсунки совсем не сложно. В статье — Устройство проверки форсунок на PIC12F615 описывается электроника для стенда.

Технические характеристики блока питания:

1. Выходное напряжение – 1.1 … 25В;
2. Максимальный выходной ток – 4А;
3. Защита от короткого замыкания;
4. Цифровая индикация.

О схеме.

Принципиальная схема стабилизатора напряжения из набора NK037 показана на рисунке 1

Рисунок 1 – Принципиальная схема стабилизатора напряжения

Основа схемы – интегральный стабилизатор напряжения LM317. Схема набора NK037 не сильно отличается от типового включения микросхемы LM317 из даташита. Отличие выделено красным контуром. Транзистор VT2 – это токовый ключ, а на транзисторе VT1 собрана защита от превышения тока. Как показала практика, защита от превышения тока сразу не запускается и нуждается в наладке. Сам не стал возиться с этой защитой и просто ее исключил. На рисунке 2 показана схема стабилизатора напряжения с моими корректировками.

Рисунок 2 – Принципиальная схема стабилизатора напряжения + небольшие корректировки.

В набор NK037 не входит понижающий сетевой трансформатор, так что придется покупать отдельно. Напряжение на вторичной обмотке должно быть не менее 27-28В. Ну, а ток не менее 4А. Перечень всех компонентов, необходимых для сборки набора, приведен в таблице 1.

Таблица 1 – Перечень компонентов для стабилизатора напряжения.

Позиционное обозначение	Наименование	Аналог/замена
С1	Конденсатор электролитический – 4700мкФх50В
С2	Конденсатор керамический – 0,1мкФх50В
С3,С4	Конденсатор электролитический – 10мкФх50В
DA1	Интегральный стабилизатор LM317
G	Диодный мост RS405	KBL06
R1	Резистор 5 Вт 0,22 Ом
R2	Резистор 2Вт 1,8…2,7 Ом
R3	Резистор 0,125Вт 4,7 кОм
R4	Резистор 0,125Вт 22 Ом
R5	Резистор 0,125Вт 220 Ом
VD	Диод 1N4007
VT1	Транзистор КТ814
VT2	Транзистор КТ818

О печатной плате.

На рисунках 3, 4 показана печатная плата и размещение компонентов.

Рисунок 3 – Печатная плата стабилизатора напряжения.

Рисунок 4 – Размещение компонентов.

Внешний вид готовой платы показан на рисунке 5.

Рисунок 5 – Внешний вид готовой платы набора NK037.

Транзистор VT2, микросхема DA1 и переменный резистор с платы вынесены.

На рисунке 6 можно посмотреть внешний вид вольтметра на PIC16F676. Вольтметр будет использоваться для последующей индикации выходного напряжения.

Рисунок 6 – Внешний вид вольтметра на PIC16F676.

О сборке.

А теперь самое интересное — сборка лабораторного блока питания.

В качестве основы, для крепления двух плат и радиаторов, выбрал обычный ламинат толщиною около 8мм.

Рисунок 7 – Основа для двух плат и радиаторов.

Саму основу, чуть позже, буду крепить к металлическому корпусу, а пока, чтоб не мешались шляпки винтов, засверливаю их под потай.

Рисунок 8 – Засверливаем ламинат под потай.

Рисунок 9 – Засверливаем ламинат под потай.

Вот что получилось – рисунок 10.

Рисунок 10 – Две платы и радиаторы на основании из ламината.

В качестве сетевого понижающего трансформатора использовал трансформатор с тороидальным сердечником, который закрепил к корпусу при помощи мебельной петли и длинного винта. Под трансформатор наклеил двухсторонний скотч, исключающий скольжение. Рисунки 11,12.

Рисунок 11 – Крепление трансформатора к корпусу блока питания.

Рисунок 12 – Снизу трансформатора приклеен двухсторонний скотч.

Сам корпус состоит из двух г-образных пластин, которые винтами скрепляются между собою. Передняя и задняя панели сделаны из гетинакса.

В задней панели насверлил отверстий для вентиляции, а также отверстие для сетевого шнура и предохранителя — рисунок 13.

Рисунок 13 – Внешний вид задней панели.

Отверстия сверлил, используя шаблон — рисунок 14.

Рисунок 14 – Шаблон для задней панели.

Сетевой шнур к задней панели прикрепил, используя небольшой хомут — рисунок 15.

Рисунок 15 – Крепление сетевого шнура к задней панели.

На передней панели лабораторного блока питания закрепил индикатор, переменный резистор, клеммы для проводов питания, кнопку включения сети и светодиод. Рисунки 16-18.

Рисунок 16 – Крепление индикатора на передней панели.

Рисунок 17 – Крепление индикатора на передней панели.

Рисунок 18 – Крепление сетевого выключателя и светодиода.

Внешний вид передней панели — рисунок 19.

Рисунок 19 – Внешний вид передней панели лабораторного блока питания.

Ко дну корпуса прикрутил резиновые ножки, чтоб не скользил по столу – рисунок 20.

Рисунок 20 – Резиновые ножки, чтоб блок питания не скользил.

Фото готового лабораторного блока питания можно посмотреть на рисунках 21, 22

Рисунок 21 – Готовый лабораторный блок питания.

Рисунок 22 – Готовый лабораторный блок питания.

Перечень возможных неисправностей

Перечислим наиболее распространенные неисправности, характерные для импульсных БП системных блоков:

• перегорает сетевой предохранитель;
• +5_SB (дежурное напряжение) отсутствует, а также больше или меньше допустимого;
• напряжения на выходе блока питания (+12 В, +5 В, 3,3 В) не соответствуют норме или отсутствуют;
• нет сигнала P.G. (PW_OK);
• БП не включается дистанционно;
• не вращается вентилятор охлаждения.

Blaubucht

Эта однофазная модель. Ее можно применять для того, чтобы регулировать напряжение в научно-исследовательских лабораториях. Входные требования AC 110V/220V 50/60Hz, выходные требования 0

30 В/60 В/120, параметры и тип электрического тока DC. Судя по отзывам, прибор отличается высокой точностью, устойчив к ударам, имеет очень малую измерительную погрешность. Изделие отличается компактностью и небольшим весом.

Выходной ток	0-10 А
Выходное напряжение	0-60 В
Стоимость	4500-8400 руб
Заказали	Более 20 раз
Рейтинг	4,9

Процесс переделки

Поэтому, нужно внимательным образом отнестись к элементарным нормам техники безопасности в работе с данным устройством.

Итак, можно приступать к работе. Берем имеющийся у вас блок питания необходимой мощности (в нашем случае мы рассматривает модель PSC200, мощность которого составляет 200 Вт). Опишем поэтапно весь алгоритм действий:

• Сначала нужно снять крышку с блока питания компьютера, открутив несколько болтов. Далее нужно найти сердечник импульсного трансформатора.
• Далее нужно измерить этот сердечник, а полученное значение умножить на два. Данное значение индивидуально, на примере рассматриваемого устройства получилось значение 0,94 см 2 . На практике известно, что 1 см 2 сердечника способен рассеять порядка 100 Вт мощности, т.е. наш блок вполне подходит (из расчета — 14 В * 5 А = 60 Вт необходимо для зарядки АКБ).
• В блоках питания используется довольно стандартная микросхема TL494, характерная для многих моделей.

Нам нужны только элементы цепи +12 В. Поэтому все остальное нужно просто выпаять. Для удобства приведены две схемы — на одном общий вид микросхемы, а на втором красным цветом выделены цепи, которые необходимо выпаять:

Иными словами, нас не интересуют цепи -5, +5, -12 В, а также схема сигнала запуска (Power Good) и переключатель напряжения 110/220 В. Чтобы было еще нагляднее, выделим интересующий нас кусок:

R43 и R44 являются резисторами опорного типа. Величину R43 можно корректировать, что позволяет добиться изменения величины выходного напряжения на цепи +12 В. Данный резистор нужно заменить на постоянный резистор R431 и переменный R432. Выходное напряжение можно корректировать в пределах 10-14,3 В, можно корректировать силу тока, проходящего через аккумуляторную батарею.

Дополнительно предлагаем посмотреть переделку ATX блока питания в зарядное устройство

Также был заменен конденсатор, находящийся на выходе выпрямителя цепи +12 В. На его место был установлен конденсатор с более высоким показателем напряжения (в нашем случае использовался C9).

Резистор, находящийся рядом с вентилятором обдува, необходимо заменить на аналогичный, но обладающий чуть большим сопротивлением.

Сам вентилятор нужно расположить таким образом, чтобы воздух от него поступал внутрь БП, а не наружу, как это было ранее. Для этого, разворачиваем его на 180 градусов.

Также необходимо удалить дорожки, которые соединяют отверстия крепления платы к шасси и цепи массы.

Стоит отметить, что получившееся зарядное устройство из блока питания нужно включать в сеть переменного тока через обыкновенную лампу накаливания мощностью от 40 до 100 Вт.

Это нужно делать на этапе сборки и проверки работоспособности, потом необходимость в этом отпадает. Нужно это для того, чтобы в нашем БП ничего не перегорело от скачков напряжения.

Осуществляя подбор номиналов R431 и R432, необходимо отслеживать напряжение в цепи Uпит — оно не должно превышать 35 В. Оптимальными показателями, в нашем случае, будет выходное напряжение в 14,3 В при незначительном сопротивлении резистора R432.

Еще один вариант переделки

⑨ Источник питания YIHUA 3005D импульсный

Прибор оснащен тремя клавишами для программирования параметров напряжения и тока, светодиодным дисплеем, функцией быстрого переключения с режима работы 4.2 В/2 А на 19 В/5 А. Линейный источник питания применяется для тестирования волн частотой от 30 до 1800 МГц, что позволяет использовать прибор при починке ноутбуков, ПК и смартфонов.

Достоинства:

• хорошая точность;
• можно сохранять 3 настройки напряжения и тока на отдельные кнопки;
• кнопка питания расположена на лицевой панели;
• есть дополнительная розетка на корпусе.

Недостатки:

• наличие детектора ЭМ-поля, но его работоспособность непонятна;
• кабели желательно заменить.

Внешний вид