В этой статье мы разберем устройство способное защитить аккумуляторы или блоки питания от перегрузок и короткого замыкания.
Схема состоит из минимума деталей и это позволяет её собрать даже навесным монтажом не используя печатных плат или специальных конструкций.
Сразу определим цель работы этой схемы и её потаенный смысл
СХЕМА ДОЛЖНА ЗАМЕНИТЬ МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТЕРМИЧЕСКИЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛИ, А, ТАК-ЖЕ ПЛАВКИЕ ВСТАВКИ
В оригинале этой схемы предлагается использовать транзистор ВС2222 и тиристор "Нужной мощности", именно тиристор, согласно теории, обеспечивает ток в нагрузку и должен выдерживать напряжение 12 вольт от ИП или АКБ.
Как должна работать данная схема.
В первоначальный момент включения, пока не нажата кнопка "Set", тиристор закрыт и не пропускает ток через резистор 0,1 Ом в нагрузку "Load".
При нажатии кнопки "Set", тиристор открывается и остается в таком состоянии до тех пор пока ток протекающий через нагрузку и тиристор превышает "ток удержания тиристора", в описании к схеме этот ток равен 300 мА.
При перегрузке или коротком замыкании, делитель напряжения, образованный сопротивлением резистора 0,1 Ом и открытого тиристора, повысит напряжение на базе транзистора настолько, что тот откроется и мгновенно зашунтирует тиристор. Тиристор закроется и нагрузка отключится от источника питания.
ВОТ КАК ВСЁ ХОРОШО В ТЕОРИИ !
Вся схема завязана на мощный тиристор и кажется, что именно он и пропускает основной ток в этой цепи питания на нагрузку. А маломощный транзистор должен только на миг (на доли секунды) зашунтировать тиристор и тем самым сбросить ток удержания на себя.
Эта схема управления тиристором очень сильно напоминает схему RS триггера на тиристоре
Но есть в такой схеме жирный минус - при шунтировании тиристора весь ток короткого замыкания должен пройти через транзистор !
А указанный транзистор 2222 ну никак не справится с токами в 3-5 ампер, ради которых и строятся схемы защиты от короткого замыкания.
Расчётный ток срабатывания для этой схемы I=U/R=0.7/0.2=3.5A И что будет с транзистором 2N2222 при таком токе? Правильно, гавкнет.
Есть ощущение, что в случае КЗ, когда ток подскочит до макс 50-60 А, ограничен только резистором 0.2 Ом, то его хватит и для удержания тиристора открытым, и для того, чтобы выстрелил транзистор средней мощности, а следом за ним и тиристор.
Я бы эту схему испытывал в железе с большой осторожностью. Коммутация тиристора в сетях постоянного тока обычно делается элементом равным ему по мощности.
При испытаниях с более мощным транзистором - ток доводил до 9 ампер, но тиристор так и не закрылся.
При каком токе нагрузки "сгорит" этот предохранитель? Считаем по закону Ома на R1? Падение 0,7В делим на сопротивление 0,2 Ом = 3,5А, правильно?
ДЕЛАЕМ НЕУТЕШИТЕЛЬНЫЙ ВЫВОД ... .
Схема не практична! Тиристор гораздо медленней транзистора, да и падение напряжения на нём большое и будет греться, как утюг от проходящего тока. Как и резистор R1. Работает защита нормально только на маленьких токах, где не особо то и нужна.
Кроме того: На "маленьких токах", то есть при переменной нагрузке, тиристор просто будет закрываться, когда ток в нагрузке меньше тока удержания тиристора в открытом состоянии.
Ну и ещё, если в момент нажатия на кнопку в нагрузке будет течь большой ток эта "схема защиты " не спасёт ни источник питания ни аккумулятор.
А после снятия нагрузки вся схема сбросится? Ну конечно сбросится ведь это равносильно коммутации тиристора или уменьшению тока ниже тока удержания, то-есть до нуля.
НО ЧЕМ ТОГДА ВОСПОЛЬЗОВАТЬСЯ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ?
Давай использовать старую классику к примеру из Белорусского журнала
Если эту схему упростить и перерисовать, то элементов в ней поубавится и она вам покажется не менее простой, чем та схема о которой мы сегодня вели беседу.
В этой схеме нет тиристора и это недостаток, так как она имеет ограничения по отключению нагрузки в режиме КЗ. Схема не отключает нагрузку резко, а только уменьшает ток за счет обратной связи при-закрывая мощный транзистор КТ817 или его аналог.
Что касается тиристорных схем, то очень хорошо вам будет посмотреть на схему в которой тиристор применен более правильно - он не пропускает рабочий ток (это маломощный тиристор), он служит для резкого сброса открывающего напряжения/тока с транзисторов.
Недостатком этой схемы является весьма дорогой мощный проволочный транзистор регулируемый "Ток", с помощью которого и регулируют ток в нагрузке. А вот "лесенка" из резисторов в 1 Ом может быть заменена гвоздем или куском стальной проволоки - это просто так сделано мощное мало-омное сопротивление которое служит датчиком тока.
Желаю вам удачных, работающих схем
реальной практики и хороших знаний!
Компанец Дмитрий
Владивосток
2024г.
