Dispositivo de protección para cualquier fuente de alimentación. Protección de la fuente de alimentación de KZ. Esquema de protección de cortocircuito.

Los dispositivos requieren una fuente de alimentación (BP) en la que hay un ajuste de la tensión de salida y la capacidad de regular el nivel de respuesta de la protección contra la corriente sobre la corriente sobre un amplio límites. Cuando se activa la protección, la carga (dispositivo conectable) debe apagarse automáticamente.

La búsqueda en Internet le dio varios esquemas de fuentes de alimentación adecuadas. Se detuvo en uno de ellos. El esquema es fácil de fabricar y ajustar, consiste en partes disponibles, ejecuta los requisitos establecidos.

La fuente de alimentación propuesta para ser fabricada sobre la base del amplificador de operación LM358 y tiene las siguientes características.:
Voltaje de entrada, en - 24 ... 29
Estrés estabilizado de salida, en - 1 ... 20 (27)
Activación actual, A - 0.03 ... 2.0

Foto 2. Esquema BP

Descripción de la obra de BP.

El estabilizador de voltaje ajustable se ensambla en el amplificador de operación DA1.1. La entrada del amplificador (salida 3) viene con una tensión ejemplar del motor de la resistencia de la variable R2, para la estabilidad del cual el estabilitro VD1 corresponde a la entrada de inversión (salida 2), el voltaje proviene del emisor del VT1 Transistor a través del divisor de voltaje R10R7. Usando una resistencia variable R2, puede cambiar el voltaje de salida de BP.
El bloque de protección de sobrecorriente se realiza en el amplificador de operación DA1.2, compara los voltajes en las entradas de la OU. En la entrada 5 a través de la resistencia R14, el voltaje del sensor de corriente de carga es la resistencia R13. La entrada de inversión (PIN 6) viene con un voltaje ejemplar, para la estabilidad del cual el diodo VD2 corresponde al voltaje de estabilización de aproximadamente 0,6 V.

Mientras que la caída de voltaje creó por la corriente de carga en la resistencia R13, menor que el ejemplar, la tensión de salida (salida 7) del DA1.2 está cerca de cero. En el caso de que la corriente de carga exceda el nivel establecido permitido, el voltaje en el sensor actual y la tensión en la salida OU DA1.2 aumentará casi a la tensión de suministro. Esto incluirá el LED HL1, señalando el transistor VT2, derramando la resistencia R12, moviendo la resistencia R12. Como resultado, el transistor VT1 se cierra, el voltaje de salida del BP disminuirá casi a cero y la carga se apagará. Para encender la carga, haga clic en el botón SA1. Ajustar el nivel de protección se realiza utilizando una resistencia variable R5.

Fabricación de BP

1. La base de la fuente de alimentación, sus características de salida determinan la fuente actual: el transformador utilizado. En mi caso, encontré el uso de un transformador toroidal de la lavadora. El transformador tiene dos devanados de salida en 8V y 15B. Al conectar ambos devanados de manera consistente y agregar un puente rectificador en los diodos de mano del CD202M de CD202M, recibió una fuente de voltaje constante de 23V, 2A para BP.

Foto 3. Transformador y puente rectificador.

2. Otra parte definida de la BP es el cuerpo del dispositivo. En este caso, se encontró un proyector de pañales infantiles que se escapó en el garaje. Extracción del exceso y procesamiento frente al orificio Para instalar una Microammeta que se muestra, se prepara la carcasa de BP.

Foto 4. Billet BP

3. La instalación del circuito electrónico se realiza en un tablero de montaje universal con un tamaño de 45 x 65 mm. El diseño de las partes en la placa depende del tamaño encontrado en la economía de los componentes. En lugar de resistencias R6 (configuración de la corriente de la moneda) y R10 (límite máximo de voltaje de salida) en la placa, instaló resistencias de recorte con un aumento en 1,5 veces con un valor nominal. Al final del escenario de la BP, pueden ser reemplazados por permanentes.

Foto 5. Tablero de montaje

4. Tablero de ensamblaje y elementos remotos del circuito electrónico completo para pruebas, configuraciones y parámetros de salida de ajuste.

Foto 6. Nodo de control de BP

5. Producción y ajuste de la derivación y resistencia adicional para usar un microamermetro como un amperímetro o voltímetro de BP. La resistencia adicional consiste en resistencias constantes y recortadoras consistentemente conectadas (en la foto desde arriba). La derivación (en la foto de abajo) se incluye en el circuito principal de la corriente y consiste en un cable con una baja resistencia. La sección de alambre está determinada por la corriente de salida máxima. Al medir la corriente, el dispositivo está conectado paralelo a la derivación.

Foto 7. Microammetter, derivación y resistencia adicional.

El ajuste de la longitud de la derivación y la magnitud de la resistencia adicional se realiza con la conexión correspondiente al dispositivo con control sobre el multímetro. Cambiar el dispositivo a un modo de ammeter / voltímetro se realiza mediante un interruptor de palanca de acuerdo con el esquema:

Foto 8. Esquema de conmutación del modo de control

6. Marcado y procesamiento del panel frontal de BP, instalación de partes remotas. En esta realización, se deposita un micro-vetererme en el panel frontal (conmutando el interruptor de palanca A / V a la derecha del dispositivo), los terminales de salida, los reguladores de voltaje y los indicadores de modo de operación. Para reducir las pérdidas y debido al uso frecuente, se eliminó adicionalmente una salida de 5 V estabilizada por separado. Para el cual el voltaje, desde el devanado del transformador de 8V, se alimenta al segundo puente rectificador y al circuito estándar en 7805 que tiene protección incorporada.

Foto 9. Panel Facial

7. Construye BP. Todos los elementos de BP se instalan en la carcasa. En esta realización, el radiador del transistor de control VT1 sirve como una placa de aluminio con un espesor de 5 mm, fijado en la parte superior de la cubierta de la carcasa, que sirve como un radiador adicional. El transistor se fija en el radiador a través de una junta de aislamiento eléctricamente.

Hoy en día, mi artículo será un carácter teórico únicamente, o más bien, no será "hierro" como en artículos anteriores, pero no se desanime, no se ha vuelto menos útil. El hecho es que el problema de proteger los nodos electrónicos afecta directamente la confiabilidad de los dispositivos, su recurso y, por lo tanto, en su importante ventaja competitiva: posibilidad de dar una garantía de producto a largo plazo.. La implementación de la protección de las preocupaciones no solo de mi electrónica de potencia favorita, sino también cualquier dispositivo en principio, por lo que incluso si diseñas Iot-Crafts y tienes un modesto 100 MA, aún necesitas entender cómo garantizar el funcionamiento sin problemas de tu dispositivo.

La protección actual o la protección de cortocircuitos (KZ) es probablemente el tipo de protección más común porque la negligencia de este problema causa consecuencias destructivas en el sentido literal. Por ejemplo, propongo mirar el estabilizador de voltaje, que se ha puesto triste de la KZ resultante:

El diagnóstico aquí es simple: se produjo un error en el estabilizador y en el circuito comenzó a fluir las corrientes de UltraHigh, de acuerdo con una buena protección fue apagar el dispositivo, pero algo salió mal. Después de la familiarización con el artículo, creo que usted mismo será capaz de asumir cuál podría ser el problema.

En cuanto a la carga en sí ... Si tiene un dispositivo electrónico con una caja de cerillas, no hay tales corrientes, entonces no piense que no puede volverse tan triste como el estabilizador. ¿Seguramente no quieres quemar los paquetes de chips en 10-1000 $? ¡Si es así, lo invito a familiarizarse con los principios y métodos de combatir cortocircuitos!

El propósito del artículo.

Me concentro en las personas para quienes la electrónica son pasatiempos y desarrolladores principiantes, por lo que todo le dirá "a los dedos" por una comprensión más significativa de lo que está sucediendo. Para aquellos que quieren académicos, vamos y leemos los tutoriales universitarios en la ingeniería eléctrica + "Classic" Horowitsa, Hill "Art of Presidentschiki".

Por separado, quería decir que todas las soluciones serán hardware, es decir, sin microcontroladores y otras perversiones. En los últimos años, se ha vuelto muy moderno para programar dónde es necesario y no es necesario. A menudo, observo la "protección" en la corriente, que se implementa mediante una medición banal del voltaje de ADC de cualquier arduino o un microcontrolador, y luego los dispositivos aún fallan. ¡No te aconsejo firmemente que hagas lo mismo! Te diré más sobre este problema con más detalle.

Un poco de corrientes de cortocircuito

Para comenzar a inventar métodos de protección, primero debe comprender con lo que estamos luchando en absoluto. ¿Qué es un "cortocircuito"? Aquí ayudaremos a nuestra ley favorita de OMA, considere el caso ideal:

¿Simplemente? En realidad, este esquema es un circuito equivalente de casi cualquier dispositivo electrónico, es decir, hay una fuente de energía, que se lo da a la carga, y él se calienta y hace algo más o no.

Estamos de acuerdo en que la potencia de origen permite que el voltaje sea permanente, es decir, "No vea" bajo ninguna carga. En funcionamiento normal, la actuación actual en la cadena será igual a:

Ahora imagine que el tío Vasya dejó caer la llave en los cables que van a la bombilla y nuestra carga disminuyó 100 veces, es decir, en lugar de R se convirtió en 0.01 * r y con la ayuda de cálculos simples, obtenemos una corriente 100 veces más. Si la bombilla consumió 5A, ahora la corriente de la carga se seleccionará aproximadamente 500A, lo que es suficiente para derretir la tecla del tío Wasi. Ahora una pequeña conclusión ...

Cortocircuito - una reducción significativa en la resistencia a la carga, que conduce a un aumento significativo en la corriente en la cadena.

Vale la pena entender que las corrientes de la KZ suelen ser cientos y miles de veces más que el nominal actual e incluso un corto período de tiempo suficiente para que el dispositivo falle. Aquí, muchos seguramente recordarán los dispositivos electromecánicos de protección ("autómatas" y otros), pero aquí todo es muy prosaico ... Normalmente, el zócalo del hogar está protegido por un automático con una corriente nominal 16A, es decir, el cierre será Ocurre en 6-7 a una corriente de pliegue, que ya es aproximadamente 100A. La fuente de alimentación de la computadora portátil tiene una potencia de aproximadamente 100 W, es decir, la corriente es inferior a 1A. Incluso si la KZ ocurre, la automática no se notará durante mucho tiempo y apagará la carga solo cuando todo se esté quemando. Es más bien la protección contra el fuego, no la protección de la tecnología.

Ahora consideremos otro caso, a menudo ocurriendo. a través de la corriente. Lo mostraré en el ejemplo del convertidor DC / DC con una topología de Buck sincrónica, todos los controladores MPPT, muchos controladores LED y circulares de DC / DC potentes en los tableros construidos de acuerdo con ella. Miramos el esquema del convertidor:

El diagrama indica dos opciones para exceder la corriente: camino verde Para el KZ "Classic", cuando la resistencia de carga disminuyó ("mocos" entre las carreteras después de la soldadura, por ejemplo) y ruta naranja. ¿Cuándo puede el flujo actual sobre el camino naranja? Creo que muchos saben que la resistencia del canal abierto del transistor de campo es muy pequeño, en los transistores modernos de bajo voltaje, es de 1 a 10 MΩ. Ahora imagine que las llaves simultáneamente vinieron la PWM con un alto nivel, es decir, ambas teclas se abrieron, para la fuente "VCCIN - GND" es equivalente a la conexión de carga con resistencia de aproximadamente 2-20 MΩ! ¡Aplique la gran y poderosa ley de Ohmy y obtenga incluso cuando la nutrición 5V Valor actual de más de 250A! Aunque no se preocupe, no habrá tal corriente: los componentes y los conductores en la placa de circuito impreso quemarán anteriormente y rompan la cadena.

Este error a menudo ocurre en el sistema de energía y especialmente en la electrónica de energía. Puede ocurrir por diversas razones, por ejemplo, debido a un error de gestión o procesos de transición largos. En este último caso, incluso el "tiempo muerto" (muerto) en su convertidor no guardará.

Creo que el problema es comprensible y muchos de ustedes están familiarizados, ahora está claro lo que necesita luchar y solo cómo. Esto irá más lejos.

Principio de protección operativa.

Aquí es necesario aplicar la lógica habitual y ver la relación causal:
1) El problema principal es un montón de valores actuales en la cadena;
2) ¿Cómo entender qué valor de la corriente? -\u003e míralo;
3) medido y obtenido -\u003e comparándolo con un valor permisible dado;
4) Si excedió el valor -\u003e Apagamos la carga de la fuente actual.

Mida la corriente -\u003e Aprenda si la corriente permitida -\u003e deshabilitar la carga

Absolutamente cualquier protección, no solo para la corriente, se basa en esta manera. Dependiendo de la cantidad física en la que se construye la protección, habrá diferentes problemas técnicos sobre la implementación de la implementación y los métodos de su solución, pero la esencia no ha cambiado.

Ahora propongo para pasar por toda la cadena de protección de edificios y resolver todos los problemas técnicos que surgen. La buena protección es la defensa que proporcionó con anticipación y funciona. Significa sin modelar que no podemos hacer, usaré popular y libre. Multisim azul.que se está moviendo activamente al mouser. Puedes descargarlo allí. - Enlace. Además, diré de antemano que en el marco de este artículo, no profundizaré en los tamaños de Schemécnica y anotaré demasiado en esta etapa, las cosas, solo saben que todo es un poco más difícil en la glándula real.

Medición de la corriente

Este es el primer punto de nuestra cadena y probablemente la más fácil de entender. Puede medir la corriente en la cadena de varias maneras y cada una tiene sus propias ventajas y desventajas, que se aplicará específicamente en su tarea, para resolverlo solo usted. Te lo diré, confiando en mi experiencia, sobre estas más ventajas y desventajas. Algunos de ellos son "generalmente aceptados", y algunos de mis intereses mundiales, les pido notar que algún tipo de verdad ni siquiera está tratando de aplicar.

1) Derivación actual. La base de la Fundación, "Funciona", todo está en la misma y poderosa ley de Ohm. El camino más fácil, económico, más rápido y más general, pero con una serie de deficiencias:

PERO) No hay unión galvánica. Tendrá que implementarse por separado, por ejemplo, utilizando un itherter de alta velocidad. No es difícil implementar, sino que requiere un lugar adicional en la pizarra, desatado por DC / DC y otros componentes que cuestan dinero y agreguen tamaños dimensionales. Aunque el aislamiento galvánico no siempre es necesario, por supuesto.

B) En grandes corrientes que aceleran el calentamiento global. Como escribí anteriormente, "Funciona" está en la ley de Ohm, lo que significa calentar y calienta la atmósfera. Esto conduce a una disminución en la eficiencia y la necesidad de enfriar la derivación. Hay una manera de minimizar esta desventaja: para reducir la resistencia de la derivación. Desafortunadamente, es imposible reducirlo imposible y en general. no recomendaría reducirlo menos de 1 MΩ.Si aún tiene poca experiencia, porque es necesario combatir la interferencia y aumentar los requisitos para la instalación de la placa de circuito impreso.

En sus dispositivos, me encanta usar estas shunts PA2512FKF7W0R002E:

La medición actual ocurre midiendo la caída de voltaje en la derivación, por ejemplo, cuando la corriente que fluye 30a en shunts caerá:

Es decir, cuando obtenemos una caída de 60 mV en la derivación, esto significará que hemos logrado el límite y si la caída aumentará, entonces deberá desactivar nuestro dispositivo o carga. Ahora consideremos cuánto calor se destacará en nuestra derivación:

No es suficiente, ¿verdad? Este momento debe ser considerado, porque La potencia máxima de mi derivación es de 2 W y es imposible excederla, no es necesario soldar las derivaciones con un punto de fusión bajo, se puede desaparecer, lo vi.

• Use shunts cuando tenga mucho voltaje y no es muy grande.
• Mira la cantidad de calor asignado en la derivación.
• Usa shunts donde necesitas maximizar la velocidad.
• Use shunts solo de materiales especiales: Constanene, Manganin y similares

2) Sensores actuales en el efecto Hall.. Aquí haré mi propia clasificación que refleje bastante la esencia de varias soluciones sobre este efecto, a saber: barato y costoso.

PERO) Barato, por ejemplo, ACS712 y similares. De las ventajas, puedo notar la facilidad de uso y la disponibilidad de la unión galvánica, en esta ventaja final. La principal desventaja es un comportamiento extremadamente inestable bajo la influencia de la interferencia de RF. Cualquier DC / DC o una potente carga reactiva es el ruido, es decir, en el 90% de los casos, estos sensores son inútiles, para "volverse loco" y mostrar el clima en lugar de marte. ¿Pero no en vano hacerlos?

¿Tienen una unión galvánica y pueden medir altas corrientes? Si. ¿No amas la interferencia? También sí. ¿Dónde ponerlos? Así es, el sistema de monitoreo es bajo responsable y para medir el consumo actual con las baterías. Tengo en inversores para los SES y las WES para una evaluación cualitativa del consumo actual con la batería, lo que permite extender el ciclo de vida de las baterías. Los sensores de datos se ven así:

B) Costoso. Tener todas las ventajas de barato, pero no tienen sus menos. Un ejemplo de un sensor de 15-NP de LEMS LTS:

Lo que tenemos al final:
1) alta velocidad;
2) unión galvánica;
3) facilidad de uso;
4) grandes corrientes medidas independientemente del voltaje;
5) alta precisión de medición;
6) Incluso la "maldad" amy no interfiere con el trabajo y no; afecta la precisión.

Pero ¿qué menos menos? Aquellos que descubrieron el enlace de arriba, una vez lo vieron, este es el precio. 18 $, KARL! E incluso en la serie 1000, el precio no cae por debajo de $ 10, pero la compra real será de 12-13 $. En BP por un par de dólares, no pone esto, pero me gustaría ... Resumir:

A) Esta es la mejor solución en principio para medir la corriente, pero costosa;
b) aplicar estos sensores en condiciones de operación severas;
c) Aplicar estos sensores en los nodos responsables;
d) Aplíquelos si su dispositivo cuesta mucho dinero, por ejemplo, el UPS por 5-10 kW, allí definitivamente se justificará, porque el precio del dispositivo será de varios miles de $.

3) Transformador de corriente. Solución estándar en muchos dispositivos. Menos dos: no funcionan con la corriente constante y tienen características no lineales. Pros: barato, confiable y se puede medir simplemente las enormes corrientes. Se trata de transformadores actuales que se construyeron sistemas automáticos y de protección en RU-0.4, 6, 10, 35 kV en empresas, y hay un fenómeno normal.

Honestamente, trato de no usarlos, porque no me gusta, sino en varios gabinetes de control y otros sistemas sobre la corriente alterna, todavía lo pongo, porque Cuestan un par de $ y dan un cruce galvánico, y no 15-20 $ como LEM-S y su tarea en la red de 50 Hz perfectamente. Por lo general, se ven así, pero están en todo tipo de núcleos de EFD:

Quizás con métodos de medición actuales se pueden terminar. Hablé de lo principal, pero no sobre todos. Para ampliar sus propios horizontes y conocimientos, aconsejo además al menos Google Sí para ver a varios sensores en la misma digitalidad.

Fortalecimiento de la caída de voltaje medido.

Otra construcción del sistema de protección irá en la base de esquís como un sensor actual. Construyamos un sistema con un valor actualmente expresado en 30a. En shunts, obtenemos una gota de 60 mV y aquí surgimos 2 problemas técnicos:

A) Medir y comparar la señal con una amplitud de 60 mV es incómoda. Los ADC generalmente tienen un rango de medición 3.3V, es decir, con bits de 12 bits, obtenemos un paso de cuantificación:

Esto significa que en el rango de 0-60 MV, que corresponde a 0-30a. Obtendremos un pequeño número de pasos:

Conseguimos que la dimensión de la medición será solo:

Vale la pena entender que esta es una figura idealizada y en realidad será ampliamente peor, porque El ADC en sí tiene un error, especialmente en el área cero. Por supuesto, el ADC no usará el ADC para proteger, sino que para medir la corriente de la misma derivación para construir un sistema de control tendrá que. Luego, la tarea debía explicarse claramente, pero también es relevante para los comparadores, que en la región del potencial de la Tierra (generalmente) trabajan bastante inestables, incluso ferrocarril.

B) Si queremos arrastrar la señal con una amplitud de 60 MV en el tablero, después de 5-10 cm, nada se mantendrá de él debido a la interferencia, y en el momento de la KZ no es necesario contar con porque Amy aumentará. Por supuesto, puede colgar un esquema de protección directamente al pie de las shunts, pero no nos desharé del primer problema.

Para resolver estos problemas, necesitaremos un amplificador operativo (OU). Para hablar sobre cómo trabaja, no lo hará, los temas los googles perfectamente, pero hablaremos sobre los parámetros críticos y elegiremos ou. Primero, decidamos el esquema. Dije que no habrá gracia especial aquí, por lo tanto, cubriremos los comentarios negativos de OU (OOS) y obtenemos un amplificador con los factores de ganancia conocidos. Esta acción que simulo en Multisim (Picture Clickable):

Puede descargar el archivo para la simulación.

La fuente de voltaje V2 actúa como nuestra derivación, o más bien, simula la caída de voltaje. Para mayor claridad, elegí un valor de caída igual a 100 MV, ahora necesitamos mejorar la señal para transferirla a una voltaje más conveniente, generalmente entre 1/2 y 2/3 V REF. Esto permitirá obtener una gran cantidad de pasos de cuantificación en el rango de corrientes + deje el stock para mediciones para evaluar qué tan malo y contar el tiempo de aumento actual es importante en los sistemas complejos de control de carga de chorro. La ganancia en este caso es:

De esta manera, tenemos la oportunidad de fortalecer la señal de nuestra señal al nivel requerido. Ahora considere qué parámetros vale la pena prestar atención:

• Debería ser ferrocarril para trabajar adecuadamente con señales cerca del potencial de la Tierra (GND)
• Es necesario elegir una OU con una alta velocidad de creciente producción. En mi OPA376 favorito, este parámetro es 2B / μS, lo que le permite alcanzar el valor de salida máximo del CCC 3.3B por solo 2 μs. Esta velocidad es suficiente para guardar cualquier convertidor o carga con frecuencias de hasta 200 kHz. Estos parámetros deben entenderse y encender la cabeza al elegir OU, de lo contrario, existe la posibilidad de poner la OU por $ 10, donde habría suficiente y un amplificador por $ 1
• El ancho de banda seleccionado por la OU debe ser al menos 10 veces más que la frecuencia de conmutación de carga máxima. Nuevamente, busque el "Medio Dorado" en la proporción "Precio / TTX", todo es bueno con moderación

En la mayoría de sus proyectos, uso OPA de Texas Instruments - OPA376, su TTH tiene suficiente para la implementación de la protección en la mayoría de las tareas y una etiqueta de precio a $ 1 es bastante buena. Si necesita más barato, luego observe las soluciones S de ST, y si sean aún más baratas, luego en Microchip y MOTEL. Solo uso Ti y lineal por razones religiosas, porque me gusta y duermo tan tranquila.

Añadir realismo al sistema de protección.

Ahora agreguemos una derivación, carga, fuente de alimentación y otros atributos que traigan nuestro modelo a la realidad. El resultado obtenido es el siguiente (Picture Clickable):

Descargar el archivo de simulación para MultiSIM es posible.

Aquí ya vemos nuestra derivación R1 con resistencia todos los mismos 2 MΩ, la fuente de alimentación que elegí 310V (red enderezada) y la carga para él es una resistencia 10.2 ohmios, lo que nuevamente de acuerdo con la ley OHM nos da una corriente:

En shunts, a medida que ves la caída, se contó anteriormente, 60 mV y los realizamos con la relación de ganancia:

En la salida, obtenemos una señal reforzada con una amplitud de 3.1V. Debe aceptar, ya está en el ADC, y al comparador y arrastre en la placa de 20-40 mm sin ninguna inquietud y deterioro de la estabilidad del trabajo. Con esta señal seguiremos trabajando.

Comparación de señales utilizando un comparador.

Comparador - Este es un diagrama que toma en la entrada 2 de la señal y si la amplitud de la señal en la entrada directa (+) es mayor que en la inversa (-), el registro aparece en la salida. 1 (VCC). De lo contrario registro. 0 (GND).

Formalmente, cualquier OU puede incluirse como un comparador, pero tal decisión sobre TTX renunciará al comparador de la velocidad y la relación del precio / resultado. En nuestro caso, cuanto mayor sea la velocidad, mayor será la probabilidad de que la defensa tenga tiempo para trabajar y guardar el dispositivo. Me encanta aplicar un comparador, de nuevo de Texas Instrumets - LMV7271. Lo que debe prestar atención a:

• Un retraso del gatillo, de hecho, este es el limitador de velocidad principal. En el comparador anterior, esta vez es de aproximadamente 880 NS, que rápidamente y en muchas tareas son algo excesivas a $ 2 y puede recoger un comparador más óptimo
• Nuevamente, le aconsejo que use un comparador de riel a riel, de lo contrario no tendrá 5V, y menos. Asegúrese de que el simulador lo ayude, elija algo que no sea un ferrocarril y experimento. La señal del comparador generalmente se alimenta al conductor de los controladores (SD) y sería bueno tener una señal TTL constante allí.
• Elija un comparador con una salida de empuje, no de desagüe abierto y otros. Es conveniente y hemos predicho TTX en la salida.

Ahora, agreguemos un comparador a nuestro proyecto en el simulador y observe su trabajo en el modo cuando la protección no ha funcionado y la corriente no exceda la emergencia (Clickable):

Descargar el archivo de simulación en Multisim es posible.

Lo que necesitamos ... Es necesario en caso de exceder la corriente de más de 30A, de modo que la salida del comparador fue el registro. 0 (GND), esta señal se suministrará a la entrada del controlador SD o EN y apáguelo. En el estado normal en la salida debe haber un registro. 1 (5V TTL) y habilite el funcionamiento del controlador de la llave de alimentación (por ejemplo, "Folk" IR2110 y menos antiguo).

Regreso a nuestra lógica:
1) Medido la corriente en shunts y recibió 56.4 MV;
2) Fortaleció nuestra señal con un coeficiente de 50.78 y recibió 2.88V en la producción OU;
3) En la entrada directa del comparador, alimentamos la señal de referencia con la que compararemos. Lo especificamos utilizando un divisor en R2 y expone 3.1V: esto corresponde a la corriente en aproximadamente 30A. ¡Esta resistencia está regulada por el umbral de protección!
4) Ahora, la señal de la salida OU se envía a la inversa y compara dos señales: 3.1V\u003e 2.88V. En la entrada directa (+), el voltaje es más alto que en la entrada inversa (-), significa que la corriente no se excede y en la salida de registro. 1 - El trabajo de los conductores, y nuestro LED1 LED no se quema.

Ahora aumentamos la corriente al valor\u003e 30A (Twist R8 y Reducir la resistencia) y miramos el resultado (imagen Clickable):

Vamos a restaurar los artículos de nuestra "lógica":
1) medido la corriente en shunts y recibió 68.9 mV;
2) Fortaleció nuestra señal con un coeficiente de 50.78 y recibió 3.4b en la producción OU;
4) Ahora, la señal de la salida OU se envía a la inversa y comparar dos señales: 3.1V< 3.4В. На прямом входу (+) напряжение НИЖЕ, чем на инверсном входе (-), значит ток превышен и на выходе лог. 0 - драйвера НЕ работают, а наш светодиод LED1 горит.

¿Por qué hardware?

La respuesta a esta pregunta es simple: cualquier solución programable en el MK, con ADC externa, etc., puede simplemente "colgar" e incluso si es una araña blanda bastante competente e incluye un temporizador de vigilancia y otra protección contra la congelación, hasta que Procesa su dispositivo para escorificar.

La protección de hardware le permite implementar un sistema con velocidad dentro de unos pocos microsegundos, y si el presupuesto le permite en 100-200 NS, lo que es lo suficientemente lo suficientemente como para cualquier tarea. Además, la protección de hardware no podrá "colgar" y guardar el dispositivo, incluso si, por alguna razón, su microcontrolador de control o DSP "dependió". La protección deshabilitará al conductor, su circuito de control se reiniciará de manera segura, probará el hardware y dará un error, por ejemplo, en Modbus o se inicie si todo está bien.

Vale la pena señalar que en los controladores especializados para construir convertidores de energía hay entradas especiales que permiten a los hardware deshabilitar la generación de la señal PWM. Por ejemplo, en todos los STM32 favoritos, hay una entrada BKIN para esto.

Por separado, vale la pena decir sobre tal cosa como CPLD. En esencia, es un conjunto de lógica de alta velocidad y, en fiabilidad, es comparable a una solución de hardware. El sentido completamente común pondrá una pequeña CPLD en la tarifa e implementará en TI y protección de hardware, y muertos y otros encantos, si hablamos de DC / DC o algunos gabinetes de control. CPLD le permite hacer una solución tan flexible y conveniente.

Epílogo

Esto es probablemente todo. Espero que estuvieras interesado en leer este artículo y ella le dará un nuevo conocimiento o refrescante. Siempre trate de pensar de antemano qué módulos en su dispositivo deben implementar el hardware y qué software. A menudo, la implementación del hardware a las órdenes es más fácil de implementar el programa, y \u200b\u200besto lleva al ahorro de tiempo en el desarrollo y, en consecuencia, su valor.

El formato del artículo sin "hierro" para mí es nuevo y le pide que exprese su opinión en la encuesta.

Este esquema es la fuente de alimentación más simple de los transistores, equipada con protección de cortocircuito (KZ). Su esquema se presenta en la imagen.

Ajustes principales:

• Voltaje de salida - 0..12V;
• Corriente máxima de salida - 400 mA.

El esquema funciona de la siguiente manera. El voltaje de entrada de la red 220V se convierte por un transformador en 16-17V, luego se endereza con diodos VD1-VD4. El filtrado de pulsación del voltaje enderezado se lleva a cabo por el condensador C1. A continuación, la tensión enderezada ingresa al estabilitro VD6, que estabiliza el voltaje en sus conclusiones hasta 12 V. El resto del voltaje se detiene en la resistencia R2. A continuación, el voltaje está ajustado por la resistencia de variables R3 al nivel requerido en el rango de 0-12 V. Luego siga el amplificador actual en los transistores VT2 y VT3, lo que mejora la corriente a 400 MA. La carga del amplificador de carga es la resistencia R5. Capacitor C2 adicionalmente filtros ondulaciones de voltaje de salida.

La protección funciona así. En ausencia de KZ en la salida, el voltaje en las salidas VT1 está cerca de cero y el transistor está cerrado. El circuito R1-VD5 proporciona un sesgo en su base a 0.4-0.7 V (gota de voltaje en la transición de diodo P-N Abrir). Este compensado es suficiente para abrir el transistor a un cierto nivel de coleccionista de voltaje, emisor. Tan pronto como la salida tome un cortocircuito, el colector de voltaje-emisor se vuelve diferente de cero y la igual voltaje en la salida del bloque. Se abre el transistor VT1, y la resistencia de su transición de colector se vuelve cerca de cero, y significa, en Stabilton. Por lo tanto, un voltaje de entrada cero llega al amplificador de corriente, a través de los transistores VT2, VT3 será una corriente muy pequeña, y no fallarán. La protección se apaga inmediatamente al eliminar KZ.

Detalles

El transformador puede ser cualquiera con una sección central de 4 cm 2 o más. El devanado principal contiene 2200 giros del alambre PEV-0.18, las giras secundarias - 150-170 del alambre PEV-0.45. Un transformador listo de expansión de la expansión de los televisores de la serie TWK110L2 antiguos o similar es adecuado. Los diodos VD1-VD4 pueden ser D30-D305, D229G-D229L o cualquier al menos 1 a y el voltaje inverso de al menos 55 V. Transistores VT1, VT2 puede ser de baja potencia de baja frecuencia, por ejemplo, MP39-MP42. Silicon Se pueden usar más transistores modernos, por ejemplo, CT361, CT203, CT209, KT503, KT3107 y otros. Como VT3 - Alemania P213-P215 o más silicio moderno Potente de baja frecuencia KT814, KT816, KT818 y otros. Al reemplazar VT1, puede ser que la protección contra KZ no funcione. Luego sigue secuencialmente con el VD5 para incluir otro diodo (o dos, si es necesario). Si VT1 es silicio, entonces los diodos son mejores para usar Silicon, por ejemplo, KD209 (A-B).

En conclusión, vale la pena señalar que en lugar de los transistores especificados en el esquema P-N-P, se pueden aplicar los transistores del N-P-N (no en lugar de cualquiera de los VT1-VT3, y en lugar de todos ellos). Entonces será necesario cambiar la polaridad de la inclusión de diodos, la estabilión, los condensadores, un puente de diodos. En la salida, respectivamente, la polaridad del voltaje será diferente.

Lista de elementos de radio

Designacion	Un tipo	Nominal	número	Nota	Puntaje	Mi cuaderno
VT1, VT2.	Transistor bipolar	MP42B	2	MP39-MP42, KT361, KT203, KT209, KT503, KT3107		En cuaderno
Vt3	Transistor bipolar	P213b	1	P213-P215, KT814, KT816, KT818		En cuaderno
VD1-VD4.	Diodo	D242B.	4	D302-D305, D229ZH-D229L		En cuaderno
VD5	Diodo	Kd226b	1			En cuaderno
VD6.	Stabilirto	D814D	1			En cuaderno
C1.		2000 μf, 25 en	1			En cuaderno
C2.	Condensador electrolítico	500 μf. 25 B.	1			En cuaderno
R1	Resistor	10 com	1			En cuaderno
R2.	Resistor	360 OH.	1			En cuaderno
R3	Resistencia variable	4.7 com	1			En cuaderno
R4, R5	Resistor

El término "cortocircuito" en ingeniería eléctrica se llama el modo de emergencia de operación de fuentes de voltaje. Ocurre con violaciones de los procesos de transmisión tecnológica de transmisión de electricidad, cuando los terminales de salida se cierran en el generador actual o el elemento químico (rizos).

En este caso, todo el poder de la fuente se aplica instantáneamente al giro. Las enormes corrientes fluyen a través de ella, capaces de quemar equipos y causar lesiones eléctricas a las personas cercanas. Para dejar de desarrollar tales accidentes, se utiliza una protección especial.

Que tipo de cortocircuitos

Anomalías eléctricas naturales.

Se manifiestan durante las tormentas eléctricas acompañadas.

Las fuentes de su formación son los altos potenciales de la electricidad estática de varios signos y valores acumulados por las nubes cuando mueven el viento a grandes distancias. Como resultado del enfriamiento natural al levantar la altura de un par de humedad dentro de las nubes condensadas, formando lluvia.

El medio húmedo tiene una baja resistencia eléctrica, que crea una prueba de aislamiento de aire para pasar la corriente en forma de rayo.

La descarga eléctrica salta entre dos objetos con diferentes potenciales:

• en las nubes que se aproximan;

• entre las nubes de tormenta y la tierra.

El primer tipo de rayo es peligroso para la aeronave, y la descarga en el suelo es capaz de destruir árboles, edificios, instalaciones industriales, líneas aéreas. Para protegerlo de él, se instalan pistas de rayos, que realizan funciones de manera consistente:

1. Admisión, atracción de potencial de rayo por receptor especial;

2. Transmitir la corriente resultante a la tokedad al contorno de la construcción del edificio;

3. Descarga de descarga de alto voltaje por este circuito sobre el potencial de la Tierra.

Circuitos cortos en circuitos de CC.

Las fuentes de voltaje de galvanoplastación o rectificadores crean una diferencia en los potenciales positivos y negativos en los contactos de fin de semana, que en condiciones normales proporcionan el funcionamiento del circuito, por ejemplo, el brillo de la bombilla de la batería, como se muestra en la siguiente figura.

Los procesos eléctricos que se producen al mismo tiempo describen la expresión matemática.

El poder electromotriz de la fuente se distribuye a la creación de una carga en los circuitos internos y externos al superar sus resistencias "R" y "R".

En el modo de emergencia entre los terminales de la batería "+" y "-", se produce una resistencia eléctrica muy baja, lo que prácticamente elimina el flujo de corriente en la cadena exterior, retirando esta parte del esquema del trabajo. Por lo tanto, con respecto al régimen nominal, se puede considerar que r \u003d 0.

Toda la corriente circula solo en el contorno interno, que tiene una pequeña resistencia, y está determinada por la fórmula I \u003d E / R.

Dado que la magnitud de la fuerza electromotriz no ha cambiado, el valor de la corriente aumenta muy bruscamente. Dicho cortocircuito fluye a lo largo de un breve conductor y un contorno interno, causa una enorme liberación de calor y una interrupción posterior.

Circuitos cortos en circuitos alternos.

Todos los procesos eléctricos aquí también se describen por la acción de la ley de OHM y ocurren de acuerdo con un principio similar. Características de su pasaje impone:

aplicación de redes monofásicas o trifásicas de varias configuraciones;

la presencia de circuito de puesta a tierra.

Tipos de cortocircuitos en esquemas de voltaje alternos

Los policías KZ pueden surgir entre:

fase y tierra;

dos fases diferentes;

dos fases y tierra diferentes;

tres fases;

tres fases y tierra.

Para transmitir electricidad sobre un sistema de alimentación de transmisión de energía de aire, el sistema de suministro de energía puede usar un esquema de conexión neutral diferente:

1. aislado;

2. Free.

En cada uno de estos casos, las corrientes de cortocircuito se formarán a su manera y tendrán un valor diferente. Por lo tanto, todas las opciones enumeradas para ensamblar el circuito eléctrico y la posibilidad de cortocircuitos en ellos se tienen en cuenta para crear configuraciones de protección actuales para ellos.

Dentro de los consumidores de electricidad, por ejemplo, también puede ocurrir un cortocircuito. En las estructuras monofásicas, el potencial de fase puede romperse a través de la capa de aislamiento en el conductor de la carcasa o cero. En el equipo eléctrico trifásico, puede surgir una falla adicional entre dos o tres fases o entre sus combinaciones con la carcasa / suelo.

En todos estos casos, al igual que con el CW en los circuitos de CC, a través del giro resultante y todo el esquema conectado a él al generador fluirá una corriente de cortocircuito de un valor muy grande que cause el modo de alarma.

Para evitarlo, protege, lo que elimina automáticamente la tensión del equipo que se encuentra en la acción del aumento de las corrientes.

Cómo elegir un cortocircuito de bordes de protección

Todos los dispositivos eléctricos están diseñados para consumir una cierta cantidad de electricidad en su clase de voltaje. La carga de trabajo no es apreciada por ninguna potencia, y la corriente. Es más fácil medir, controlar y crear protección en ella.

La imagen presenta gráficos de corrientes que pueden surgir en diferentes modos de funcionamiento del equipo. Se seleccionan los parámetros de la configuración y la configuración de dispositivos de protección.

Un gráfico marrón muestra el sinusoide del modo nominal, que se selecciona como el original al diseñar el circuito eléctrico, que contempla la potencia del cableado eléctrico, la selección de dispositivos de protección actuales.

La frecuencia de los sinusoides industriales siempre es estable al mismo tiempo, y un período de una oscilación completa se produce en el tiempo 0.02 segundos.

El sinusoide del modo de trabajo en la imagen se muestra en azul. Por lo general, es menor que el armónico nominal. Las personas rara vez utilizan plenamente todas las reservas de energía asignadas. Como ejemplo, si una araña de cinco crecientes cuelga en la habitación, luego para iluminar, a menudo incluye un grupo de bombillas: dos o tres, y no las cinco.

Para que los aparatos eléctricos funcionen de manera confiable a la carga nominal, cree una pequeña corriente para que la corriente de protección se configure. El valor de la corriente a la que se configuran para apagar se llama el punto de ajuste. Cuando se alcanza, los interruptores eliminan el voltaje del equipo.

En el intervalo, la amplitud del sinusoide entre el régimen nominal y el punto de ajuste del martillo eléctrico funciona en un pequeño modo de sobrecarga.

El posible tiempo característico de la corriente de emergencia se muestra en gráficos negros. Ella tiene una amplitud excede el punto de ajuste de la protección, y la frecuencia de las oscilaciones ha cambiado dramáticamente. Por lo general, tiene carácter aperiódico. Cada media onda varía en tamaño y frecuencia.

Cualquier protección de cortocircuito incluye tres etapas principales del trabajo:

1. Monitoreo permanente del estado de los monusidos de la corriente controlada y determinando el momento del mal funcionamiento;

2. Análisis de la situación y emitiendo una parte lógica del equipo al organismo ejecutivo;

3. Extracción de voltaje con equipo con dispositivos de conmutación.

En muchos dispositivos, se usa otro elemento: ingrese el retardo de tiempo en la activación. Se utiliza para garantizar el principio de selectividad en esquemas complejos y ramificados.

Dado que el sinusoide alcanza su amplitud por el tiempo de 0,005 segundos, entonces este período, al menos, es necesario medir la protección. Las siguientes dos etapas de trabajo tampoco se realizan al instante.

El tiempo de trabajo total de la protección de la corriente más rápida por estos motivos es ligeramente menor que un período de una oscilación armónica de 0.02 segundos.

Características constructivas Protección contra cortocircuito.

Corriente eléctrica que pasa a través de cualquier realización de conductores:

calefacción térmica del conductor;

orientación de campo magnético.

Estas dos acciones se toman como base para el diseño de aparatos de protección.

Protección basada en el principio de exposición térmica.

El efecto térmico de la corriente descrito por los científicos Joule y Lenz se utiliza para proteger los fusibles.

Fusibles de protección

Se basa en la instalación dentro del flujo del inserto, que mantiene óptimamente la carga nominal, pero se quema cuando se excede, rompiendo el circuito.

Cuanto mayor sea la corriente de emergencia, se crea el circuito más rápido, la eliminación del voltaje. Con un ligero exceso de corriente, el apagado puede ocurrir después de un largo período de tiempo.

Los fusibles operan con éxito en dispositivos electrónicos, equipos eléctricos de automóviles, electrodomésticos, dispositivos industriales de hasta 1000 voltios. Los modelos separados se operan en cadenas de equipos de alto voltaje.

Protección basada en el principio de exposición electromagnética.

El principio de dirigir el campo magnético alrededor del conductor con la corriente nos permitió crear una gran clase de relés electromagnéticos y autómatas protectores utilizando una bobina de apagado.

Su devanado se encuentra en el núcleo: las líneas magnéticas, en las que los flujos magnéticos de cada turno están plegados. El contacto móvil está conectado mecánicamente con un anclaje, que es una parte giratoria del núcleo. Se presiona contra el apego estacionario de los resortes con fuerza.

La corriente de valor nominal que pasa a través de las bobinas de la bobina de apagado crea una corriente magnética que no puede superar la fuerza de resorte. Por lo tanto, los contactos están constantemente en un estado cerrado.

Si se producen corrientes de emergencia, el anclaje se siente atraído por la parte estacionaria de la tubería magnética y rompe la cadena creada por los contactos.

Uno de los tipos de interruptores automáticos que operan sobre la base de la eliminación electromagnética del voltaje del circuito protegido se muestra en la imagen.

Usa:

apagado automático de los modos de emergencia;

sistema de válvulas de arco eléctrico;

inclusión manual o automática en el trabajo.

Protección digital de cortocircuito

Toda la protección cubierta por encima del trabajo con valores analógicos. Además de ellos, recientemente en la industria y especialmente en el sector energético, la tecnología digital basada en el trabajo y los relés estáticos se introducen activamente. Los mismos instrumentos con funciones simplificadas están disponibles para fines domésticos.

La medición y la dirección de la corriente que pasan a través del esquema protegido realizan un transformador de corriente inferior incorporado de alta precisión. La señal de medición está expuesta a la digitalización mediante la aplicación del principio de modulación de amplitud.

Luego ingresa la parte lógica de la protección del microprocesador, que funciona en un cierto algoritmo prejustado. En caso de situaciones de emergencia, la lógica del dispositivo emite el comando al mecanismo de desconexión ejecutivo para eliminar el voltaje de la red.

Para trabajar la protección, use la tensión de la fuente de alimentación o las fuentes autónomas.

La protección digital contra cortocircuitos tiene una gran cantidad de funciones, configuraciones y capacidades de hasta el Registro del estado de pre-emergencia de la red y el modo de su desconexión.

Protección de diseño presentada para la fuente de alimentación de cualquier tipo. Este esquema de protección puede trabajar junto con cualquier fuente de alimentación: baterías de red, pulso y DC. Una disunidad esquemática de tal bloque de protección es relativa y consta de varios componentes.

Esquema de suministro de energía

La parte de poder es un poderoso transistor de campo, durante el trabajo no sobrecalentó, por lo tanto, tampoco lo necesita en el disipador de calor. El esquema está protegido simultáneamente de suministro de la fuente de alimentación, sobrecarga y KZ en la salida, la corriente de disparo se puede seleccionar seleccionando la resistencia de la resistencia de derivación, en mi caso, la corriente es de 8 amperios, 6 resistencias son 5 vatios de 0.1 ohms paralelas para conectar. La derivación también se puede hacer de resistencias con una capacidad de 1-3 vatios.

La protección más precisa se puede ajustar seleccionando la resistencia de la resistencia del recorte. Circuito de protección de la fuente de alimentación, diagrama de protección del circuito de control de límite de corriente, control de límite actual

~~~ Con un CW y una sobrecarga de la salida del bloque, la protección funcionará instantáneamente, apagando la fuente de alimentación. El indicador LED informará sobre la protección de la protección. Incluso con una salida CZ para un par de docenas de segundos, el transistor de campo permanece frío

~~~ El transistor de campo no es crítico, las claves con una corriente de 15-20 y más de amperios y con un voltaje de trabajo de 20-60 voltios son adecuados. Las llaves del IRFZ24, IRFZ46, IRFZ44, IRFZ46, IRFZ48 o más potente - IRF3205, IRL3705, IRL2505 y son similares son excelentes.

~~~ Este esquema también es excelente como la protección de un cargador para baterías automotrices, si la polaridad de la conexión se confunde repentinamente, entonces no se producirá nada terrible con el cargador, la defensa salvará el dispositivo en tales situaciones.

~~~ Gracias a la protección rápida, se puede aplicar con éxito para los esquemas de pulso, con una protección de cortocircuito funcionará más rápido de lo que tendrán que quemar las llaves de alimentación de la fuente de alimentación del pulso. Los esquemas también serán adecuados para inversores de pulsos, como protección actual. Al sobrecargar o KZ en la cadena secundaria del inversor, los transistores de poder del inversor vuelan por el momento, y tal protección no le dará a suceder.

Comentarios
Protección de cortocircuito, sorpresa polarnosi y sobrecarga se ensamblan en un tablero separado. El transistor de potencia fue utilizado por la serie IRFZ44, pero si se desea, se puede reemplazar con una IRF3205 más potente o cualquier otra clave de alimentación que tenga parámetros cercanos. Puede usar las llaves de la línea IRFZ24, IRFZ40, IRFZ46, IRFZ48 y otras teclas con una corriente de más de 20 amperios. Durante el trabajo, el transistor de campo sigue siendo hielo,. Por lo tanto, el disipador de calor no necesita.

El segundo transistor tampoco es crítico, en mi caso se usa un transistor bipolar de alto voltaje de la serie MJE13003, pero la elección es grande. La corriente de protección se selecciona en función de la resistencia de la derivación, en mi caso 6 resistencias en paralelo de 0.1Ω, la protección se activa con una carga de 6-7 amperios. Puede configurar con mayor precisión la rotación de la resistencia de variables, por lo que configuro una corriente de activación en la región de 5 amperios.

El poder de la fuente de alimentación es bastante decente, la corriente de salida llega a 6-7 amperios, lo que es suficiente para cargar la batería del automóvil.
Las resistencias de esquists eligieron 5 vatios con una capacidad, pero es posible para 2-3 vatios.

Si todo se realiza correctamente, la unidad comienza a funcionar de inmediato, cierre la salida, el indicador LED de la protección se iluminará, lo que se encenderá hasta que los cables de salida estén en el modo KZ.
Si todo funciona según sea necesario, continúe. Recolectamos el esquema del indicador.

El esquema se extrae del cargador de batería. El indicador rojo sugiere que hay un voltaje de salida en la salida de la BP, el indicador verde muestra el proceso de carga. Con un diseño de este tipo de los componentes, el indicador verde se hinchará gradualmente y finalmente saldrá cuando el voltaje en la batería sea de 12.2-12.4 voltios, cuando la batería está deshabilitada, el indicador no se quemará.