Електронен предпазител

[EDM electronics]

От доста време се канех да направя електронен предпазител за постояннотокови схеми, но след 2 г. отлагане с Протеус настроих една схема, която споделям, ако на някой му дотрябва.

Предпазителя при мен е за захранване от литиева батерия на 33,6 В и консумация до 30 А.
Предпазителя има неограничен обхват, може да се направи за стотици ампери. Така дадената схема е до 30 А. Ако е необходимо по-голям ток просто паралелно се вързват още мосфети. Не е необходимо те да бъдат поставяни на радиатор, т.к. работят в ключов статичен режим и съпротивлението на канала е пренебрежимо малко, колкото на кабела. На всеки 1 А върху транзистора се отлагат по 8 мВ, така че всеки може сам да изчисли каква мощност ще консумира ключа, под 1 Вт за около 20-30 А.

Токът се измерва не от товарен резистор, а от шунт, който е просто част от захранващия кабел, примерно около 10 см от него, там се връзват изводите на импровизирания R9. За по-големи токове може да се скъси разстоянието на шунта. От първи тример се регулира обхвата при различния шунт, а от втория тример се регулира много плавно в целия му обхват токът на сработване, който в момента е от 0-30 А.

Предпазителя действа така:
При достигане на праговия ток на сработване, се усилва падът на напрежението от първия ОУ и се подава на втория ОУ, който е кампаратор. Оттам лог. 1 отива на Т-тригер, който е едновременно и чакащ мултивибратор. Транзисторните ключове се запушват докато изтече времето на чакащия мултивибратор и предпазителя се самовъзстановява след 30 сек. Ако повторно се задейства предпазителя втория Т-тригер запушва за постоянно ключа и схемата може отново да се задейства при рестартиране от захранващото напрежение.

С  С2 се настройва бързодействието на предпазителя - може да се направи неприлично бърз  , но не е желателно, защото ще улавя пикове и ще се изключва по фалшива тревога.

Консумацията на схемата е 2 мА с две ИС. Чрез нея се избягва поставянето на мощни контактни ключове, особено при наличието на зарядни кондензатори при консуматора и перфектна защита - възстановяем регулируем предпазител. 

Долу прикачвам и проекта на Протеус, който иска може да изпробва с програмата, как действа. Така е настроена в момента с потенциометрите, че при включването на втората лампа, се задейства токовата защита и предпазителя изключва и т.н.

[gvg]

Благодаря за схемата,това нещо ми трябваше преди 2години, но сега си я свалям много е полезна.

[lpoik]

EDM--Предпазителя може ли да се преработи да работи на 12 волта

[dymelsoft]

lpoik, схемата ще работи и на 12V , само трябва да се смени стабилизатора с LM7810 вместо LM7815 и си готов.
Или казано просто схемата ще я захраниш с 10V вместо с 15V.

[EDM electronics]

EDM--Предпазителя може ли да се преработи да работи на 12 волта

Предпазителя може да работи от 5 V нататък. За целта е необходимо да се осигури нужното захранващо напрежение на двете ИС от 5-20V. Ако се ползва за 12 V трябва да се премахне параметричния стабилизатор 7815 и да се върже схемата директно към 12 V. Но имай предвид, че е нужно стабилизирано напрежение за операционните, защото се измерват напрежения. Всяко колебание ще се отрази на точността на измерването. Така че dymelsoft е прав, добре е да има стабилизатор отделно.

Може да се промени и начинът на действие на предпазителя така:
- ако някой не иска да има възстановяване, просто окъсява кондензатора С3;
- ако някой не иска да има тригерно изключване, премахва втория Т-тригер или просто диода.

Първия тример, който всъщност е означен PR2 е за настройка при различните видове шунт. След като се включи схемата се настройва с него изхода на първия ОУ на около 2 V, за да има възможност това напрежение да расте до захранващото при измерване пада на шунта. По-ниско напрежение не е за препоръчване, защото работната точка на входните транзистори ще попадне в нелинейния участък и ОУ няма да усилва както му е зададено усилването, ще усилва по-малко.

След като се настрои шунта, после с втория потенциометър, означен с PR2 се настройва произволно тока на сработване. Това става като се постави амперметър паралелно на мосфетите, поставя се товар при който ще сработва предпазителя и се настройва докато светне светодиода - това е.

С подбор на С2 се настройва бързодействието. Колкото по-голям кондензатор, толкова веригата е по-интегрирана, съответно повече време за сработване. Това вече според нуждите и предназначението. Но имайте предвид, че скоростта е в десетки пъти по-голяма от биметалните предпазители и стопяемите.

[dymelsoft]

EDM electronics, ме изпревари :
Само да вметна, че не е добре схемата да се захранва без стабилизатор, т.е. директно към 12V, защото ако тези 12V варират в някакви граници ще варира и зададения ток при който сработва схемата.

[lpoik]

Благодаря и на двамата,разбрах идеята.

[EDM electronics]

Сетих се нещо по отношение на захранването на предпазителя:
Горе в обясненията има допусната съществена грешка - предпазителя може да се захранва най-малко с 12 В, дори е малко, най-добре е 15 В, до 20 В. Това е така, т.к. за да са отпушени изцяло ключовите транзистори, напрежението на гейта трябва да е около 15 В, в противен случай съпротивлението на канала ще е голямо и оттам големи загуби.

Ако е нужно да се ползва за защита на по-ниски напрежения от 12 В, най-добре е да се ползва за захранване на схемата импулсен повишаващ стабилизатор и последователно на него параметричен - става бетон. Импулсния е с нисък коефициент на стабилизация и само той не обезпечава точността на предпазителя, трябва и параметричен стабилизатор. Импулсния се настройва на 2 В по-високо напрежение от параметричния. При по-малко напрежение няма стабилизация.

Често ползвам такава комбинация в схеми на батерийно захранване, преди всичко заради по-ниската консумация на импулсните стабилизатори, т.к. те трансформират напрежението, а параметричните действат, като реостат и имат огромни загуби. В Алиекспрес е пълно с готови импулсни стабилизатори на много ниска стойност.

[dymelsoft]

EDM electronics, до някъде си прав, но причината за проблем при ниско захранване на схемата, която предлагаш не е в транзисторите, а по скоро в двойния операционен усилвател TL082, който си посочил. Специално за него и 15V са малко. (По справочни данни минималното захранващо напрежение  на TL082 e +-11V или 22V). Иначе повечето мосфет транзистори са напълно отпушени при 10V_GS. За да се направи схемата да работи и на 5V е достатъчно TL082 да се замени с LM358 / работи без проблем със захранване от 3.0 V to 32 V/ а транзисторите да се заменят със STB60NF06LT4 (има и екзотики, като този CSD17552Q5A, който при 4,5V_GS има само 6,1 mΩ съпротивление на прехода  ). Същите се използват за направа на електронните ключове във винтоверти захранвани с една 3.6V li-on батерия. Както транзисторите така и LM358 са налични в БГ. Схемата може да се направи изцяло в smd изпълнение и да стане много компактна. Има фирми в БГ, които произвеждат такива платки заедно с SMD монтажа по задание. Дори правят и единични бройки. Аз съм ползвал такива услуги на една пловдивска фирма, с доста изгодни за мен цени. 

[EDM electronics]

Попромених малко схемата, защото на практика нещата стоят малко по-различно от работата с Протеус, и сега схемата работи, като швейцарски часовник. Ползвам я за литиево-йонен акумулатор, като регулируем предпазител в диапазон от 1-30А. За шунт от който се сваля пад за регулиране на тока R9 използвам парче проводник 1,5 кв.мм. с дължина 25 см. Може да се ползва и по-къс проводник, но трябва да е по-тънък.

С два транзистора при 15А транзисторите са студени. В гейтовете съм поставил времезадаваща верига за плавно отпушване, за да може схемата да работи и при захранване на консуматори, при които има кондензатори. Нагласил съм при стартиране да зарежда кондензатор на 4700 мФ-35В.

Бързодействието на защитата зависи от С2, избрал съм го 470 нФ. Ако се намали защитата е светкавична, но при мен не е нужно, защото имам капацитети в товарите трябва да се заредят без да се задейства защитата. Ако се ползва за товари без кондензатори С2 може да намалее и под 100 нФ.

Защитата има едно самовъзтановяване, след което изключи ли, не се възстановява. Повторно се рестартира от ключето за захранване. Ако се окъси изхода схемата автоматично изключва и няма възстановяване, само след рестарт.

Обхвата на защита се регулира от тримера, като с парче кабел за шунта R9 от 25 см на 1,5 кв.мм. е в обхвата 1-30А. Ако се постави два пъти по-къс проводник обхвата става 2 пъти по-голям и обратно.

Прикачил съм файл на Протеус, който иска може да изпробва схемата в реално време.