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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Dispositivo di protezione della corrente di alimentazione. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Alimentatori L'unità di protezione di corrente descritta in questo articolo è progettata per una fonte di alimentazione, la cui descrizione può essere trovata in [1], che funziona insieme a un misuratore di tensione di uscita e corrente di carico [2]. L'unità si differenzia da altri dispositivi simili in quanto, oltre a svolgere funzioni di protezione, consente di impostare e controllare la soglia di risposta utilizzando il misuratore di corrente di carico dell'alimentatore senza caricarlo. Nella maggior parte dei dispositivi di protezione attuali, la soglia di intervento viene modificata utilizzando un resistore variabile con scala graduata o un interruttore con un set di resistori. Nel primo caso è difficile impostare esattamente la soglia richiesta, nel secondo il numero dei suoi possibili valori è limitato dal numero di posizioni dell'interruttore. Inoltre, i suoi contatti devono resistere alla corrente di carico massima e tali interruttori sono piuttosto costosi. Il dispositivo di protezione presentato in questo articolo consente di impostare la soglia di protezione sull'intero campo operativo del misuratore di corrente di carico con la precisione fornita da questo misuratore senza alcuna calibrazione o selezione di resistori. Il dispositivo di protezione funziona in due modalità: limitando la corrente di carico e disattivando la tensione di uscita quando viene superata la soglia (modalità trigger). Il suo diagramma è mostrato in Fig. 1. È costruito sull'amplificatore operazionale DA1, collegato secondo un circuito amplificatore non invertente.
L'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale riceve una tensione di riferimento dal divisore resistivo R4-R6. La tensione proveniente dall'uscita dell'amplificatore dell'unità di misurazione della corrente è stata utilizzata come segnale di ingresso del dispositivo di protezione [2]. Mentre non è presente carico, la tensione all'uscita di questo amplificatore, e quindi all'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale DA1, è zero. Poiché la tensione sul suo ingresso invertente è superiore allo zero, l'uscita di questo amplificatore operazionale è inferiore allo zero, il transistor VT1 è chiuso e il LED HL1 è spento. Con l'avvento della corrente di carico, la tensione sull'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale aumenta. Non appena supera il valore standard, la tensione sull'uscita dell'amplificatore operazionale salirà sopra lo zero e aprirà il transistor VT1. Quest'ultimo, aprendosi, devia l'uscita del regolatore di tensione parallelo DA1 (Fig. 5 in [2]). La tensione di uscita dell'alimentatore, e con essa la corrente di carico, diminuisce finché la tensione sull'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale DA1 è uguale a quella standard. La corrente di carico sarà limitata a uno stato stazionario. Il LED HL1 segnala il passaggio alla modalità di limitazione di corrente. Per passare alla modalità trigger, è necessario chiudere i contatti dell'interruttore a pulsante SB2. In questo caso, quando la corrente di carico supera il valore impostato, il transistor VT2 si aprirà e all'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale DA1 verrà fornita una tensione di -8 V. All'uscita dell'amplificatore operazionale, la tensione verrà essere impostato su circa +6 V, il transistor VT1 si aprirà completamente e la tensione di uscita della sorgente sarà prossima allo zero. Il LED in questa modalità segnala l'intervento della protezione. Per riportare la sorgente in modalità operativa è sufficiente commutare la protezione in modalità limitazione di corrente per un breve periodo. Con i valori dei resistori R4-R6 indicati nel diagramma, la sua soglia di risposta può essere regolata da 20 mA a 2 A. Per modificare questo intervallo, vengono selezionati i resistori menzionati. Il circuito R11C7 serve a prevenire l'autoeccitazione dell'amplificatore operazionale. Sebbene molto probabilmente non possa essere eliminato completamente, il circuito R11C7 riduce significativamente l'ampiezza della tensione CA ad alta frequenza all'uscita dell'amplificatore operazionale. Per evitare che la generazione influisca sul funzionamento di altri nodi, il segnale proveniente dall'uscita dell'amplificatore operazionale viene alimentato alla base del transistor VT1 attraverso il filtro R2C1. Il resistore R1 nel circuito dell'emettitore di VT1 crea un feedback di corrente negativo locale. Anche lo smistamento della sezione collettore-emettitore del transistor VT1 (Fig. 5 in [1]) con un condensatore con una capacità di 4,7 μF a una tensione di 63 V aiuterà anche ad eliminare l'autoeccitazione. è indirettamente indicato dall'assenza di rumore acustico dalla sorgente. E l'autoeccitazione è accompagnata da suoni caratteristici ben percepiti dall'orecchio. In ogni caso, è necessario utilizzare un oscilloscopio per monitorare l'intervallo delle ondulazioni della tensione di uscita in modalità di limitazione di corrente e, selezionando i circuiti di correzione, minimizzarla. Potrebbe essere necessario stabilizzare la tensione di alimentazione dell'amplificatore operazionale. Va notato che l'uso del circuito R11C7 e del resistore R1 non è sempre richiesto. In una delle copie del dispositivo di protezione non dovevano essere installati affatto, sebbene l'ampiezza delle increspature con una frequenza superiore a 200 kHz all'uscita dell'amplificatore operazionale DA1 raggiungesse i 100 mV. Il criterio è l'ampiezza della pulsazione all'uscita della sorgente. Se, quando si opera in modalità di limitazione di corrente, non supera 10...15 mV, il funzionamento dell'unità di protezione può essere considerato soddisfacente, poiché tale modalità è considerata di emergenza nella maggior parte dei casi. Il circuito R11C7 e il resistore R1 possono anche essere omessi se non si prevede che la sorgente funzioni in modalità di limitazione di corrente, ma è richiesta solo la modalità di trigger. In questo caso, il collettore del transistor VT2 deve essere collegato direttamente al pin 2 di DA1 e l'interruttore SB2 deve essere sostituito con un interruttore, collegandolo all'interruzione del filo che collega la resistenza R9 al pin 3 di DA1 secondo lo schema mostrato nella fig. 2. Quando la protezione del trigger è disattivata, la corrente di uscita della sorgente [1] sarà limitata a circa 2,5 A.
Poiché con una corrente di carico pari alla soglia, le tensioni agli ingressi dell'amplificatore operazionale sono uguali, per determinare la soglia di protezione, è sufficiente misurare la tensione sul motore del resistore variabile R5 rispetto al filo negativo di il carico. Per fare ciò, nel misuratore [2], dovresti interrompere il circuito tra l'uscita dell'amplificatore operazionale DA1 e il resistore R10 e portare i fili ai contatti dell'interruttore SB1. La corrente di protezione può essere misurata in qualsiasi modalità operativa. Il dispositivo di protezione è alimentato da un convertitore di tensione integrato nel contatore [2]. La sua potenza è sufficiente per questo. Naturalmente l'opzione migliore è quella di utilizzare avvolgimenti secondari aggiuntivi del trasformatore di potenza con i relativi raddrizzatori e stabilizzatori invece del convertitore. L'alimentatore, realizzato a partire dalle unità descritte in [1] e [2], con il dispositivo di protezione proposto non è privo di inconvenienti. In primo luogo, quando è collegato alla rete, sull'uscita appare un impulso di tensione, la cui ampiezza non supera la tensione di uscita impostata. Questa è una conseguenza dell'alimentazione dell'unità di protezione dal convertitore di tensione. Si avvia più tardi rispetto alla fonte di alimentazione, quindi i transitori nell'unità di protezione si verificano con un ritardo. Nel momento in cui il convertitore si avvia, all'uscita dell'amplificatore operazionale DA1 appare brevemente una tensione di +6 V e il transistor VT1 si apre, provocando la comparsa di un impulso. Un altro inconveniente è dovuto allo stesso motivo del primo, ma si verifica quando è attivata la modalità di protezione del grilletto. Quando viene applicata l'alimentazione, appare un impulso di tensione, la cui ampiezza non supera la tensione di uscita impostata, quindi la sorgente si spegne. Se l'unità di protezione e il contatore sono alimentati da avvolgimenti aggiuntivi del trasformatore di rete, questi effetti appaiono in misura minore. Per eliminare l'influenza di queste carenze, è possibile semplicemente non attivare la modalità trigger e non collegare il carico finché non viene stabilita la tensione di uscita dell'unità. Ma il circuito, il cui schema è mostrato in Fig., ti aiuterà a sbarazzartene completamente. 3. Quando l'unità viene accesa sulla rete, il condensatore C9 viene scaricato, una tensione negativa viene fornita attraverso il diodo VD1 all'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale DA1, quindi non appare un impulso alla sua uscita. Man mano che il condensatore si carica, la tensione ai suoi capi aumenta gradualmente. Quando diventa maggiore di quello all'ingresso dell'amplificatore operazionale, il diodo VD1 verrà chiuso e il condensatore C9 verrà caricato attraverso il resistore R12 alla tensione totale alle uscite del convertitore (16 V) e non influenzerà più l'ulteriore funzionamento del dispositivo. Il diodo VD2 serve per accelerare la scarica del condensatore C9 quando l'alimentazione è spenta. La costante di tempo del circuito C9R12 dovrebbe essere selezionata come minima, alla quale la protezione del trigger non funziona nel momento in cui la sorgente viene accesa sulla rete.
Non è stato sviluppato un circuito stampato per l'unità di protezione. Quando si equipaggia l'alimentatore [1] con questa unità, al posto del resistore variabile R11' (Fig. 3 in [1]), installarne uno costante con un valore nominale di 3,6 kOhm ed escludere il resistore R11''. L'unità di protezione utilizza resistori MLT e condensatori all'ossido importati. Resistore variabile - SP3-40. I transistor KT3102E possono essere sostituiti con SS9014 e al posto dell'amplificatore operazionale KR140UD708 è possibile utilizzare analoghi importati o altri amplificatori operazionali domestici, ad esempio KR1408UD1A. Dovrebbero essere preferiti gli amplificatori operazionali con una velocità di risposta bassa. Letteratura
Autore: E. Gerasimov
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