Назначение
В описываемой схеме объединены три функции: достаточно мощного выключателя постоянного тока с управлением малогабаритной кнопкой (диапазон напряжений 5…15 В), индикатора состояния (включено/отключено) индикаторными светодиодами и настраиваемого в широких приделах, электронного предохранителя.
Схема предназначена для работы в цепях постоянного тока напряжением от 5 до 15 В, но верхний диапазон напряжения расширяется с минимумом доработок схемы. Для этого микросхемы, которые используются в схеме, достаточно питать через дополнительный параметрический стабилизатор.
Включение устройства производится между источником питания (сетевой блок питания, аккумулятор) и потребителем.
С показанными на схеме номиналами электронных компонентов и входном напряжении 15 В, автоматическое отключение нагрузки, т.е. срабатывание электронного предохранителя, можно настроить от единиц мА до 4,2 А.
Схема электрическая
Проволочные резисторы R2…R5 используются как датчики тока. На ОУ DA1.1 собран усилитель с коэффициентом усиления, определяемым сопротивлением резисторов R1 и R6, а на ОУ DA1.2 – компаратор.
Стабилитрон VD1 с резисторами R7…R10 образуют источник опорного напряжения для DA1.2. Триггер DD1.1 и n-канальный МОП-транзистор VT2 выполняют функцию электронного выключателя. Для индикации режима работы использованы светодиод VD3 (зелёный) и VD2 (красный).
Для подключения нагрузки (RL) необходимо кратковременно нажать на кнопку SB1 (не фиксируемая). Высокий уровень поступит на вход С (3) триггера, и на его прямом выходе появится единичный сигнал. МОП-транзистор VT2 отопрётся, и загорится светодиод VD3 «RUN». В это же время откроется и транзистор VT1 и на входе R (4) триггера появится низкий уровень, независимо от уровня выходного сигнала компаратора.
Таким образом, сигнал компаратора заблокирован до тех пор, пока заряжается конденсатор С2. Это сделано для того, чтобы завершились переходные процессы в коммутируемой цепи.
Затем схема перейдёт в режим контроля тока. Ток, протекающий через нагрузку, создает падение напряжения на датчике тока (резисторах R2…R5). Это напряжение, усиленное ОУ DА 1.1, поступает на неинвертирующий вход компаратора DA1.2, на инвертирующий вход которого подана часть опорного напряжения с движка подстроечного резистора R8.
Когда напряжение на неинвертирующем входе превысит напряжение на движке подстроечного резистора R8, на выходе компаратора появится высокий уровень и триггер переключится в нулевое состояние. МОП-транзистор VT2 запрётся, нагрузка обесточится, и загорится красный светодиод VD2 «STOP».
Для повторного запуска необходимо снова замкнуть кнопку SB1.
Построечным резистором R8 можно настроить ток срабатывания электронного предохранителя.
Конструкция и детали
Чертёж печатной платы для схемы приведён ниже.
МОП-транзистор VT2, при указанных номиналах в схеме, в теплоотводе не нуждается. При переделке схемы для токов от 10 А или при повышении напряжения, необходимо предусмотреть его охлаждение.
Подбором резисторов R7 и R10 можно установить соответственно нижнюю и верхнюю границы интервала тока срабатывания.
При переделке схемы следует учитывать, что максимальное выходное напряжение усилителя на ОУ DA1.1 примерно на 1,5 В меньше напряжения питания. Чувствительность электронного предохранителя определяется, в первую очередь, сопротивлением датчика тока и коэффициентом усиления усилителя.
Падение напряжения на электронном предохранителе зависит от сопротивления датчика тока и канала полевого транзистора и с указанными номиналами составляет 27 мВ при токе 1 А.