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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Dispositivo de proteção de corrente da fonte de alimentação. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de alimentação A unidade de proteção de corrente descrita neste artigo é projetada para uma fonte de alimentação, cuja descrição pode ser encontrada em [1], trabalhando em conjunto com um medidor de tensão de saída e corrente de carga [2]. A unidade difere de outros dispositivos semelhantes porque, além de executar funções de proteção, permite definir e controlar o limite de resposta usando o medidor de corrente de carga da fonte de alimentação sem carregá-la. Na maioria dos dispositivos de proteção de corrente, o limite de resposta é alterado usando um resistor variável com escala graduada ou uma chave com um conjunto de resistores. No primeiro caso, é difícil definir com exatidão o limite necessário, no segundo, o número de seus valores possíveis é limitado pelo número de posições da chave. Além disso, seus contatos devem suportar a corrente máxima de carga e tais chaves são bastante caras. O dispositivo de proteção apresentado neste artigo permite definir o limite de proteção em toda a faixa de operação do medidor de corrente de carga com a precisão fornecida por este medidor, sem qualquer calibração ou seleção de resistores. O dispositivo de proteção opera em dois modos - limitando a corrente de carga e desligando a tensão de saída quando o limite é excedido (modo de disparo). Seu diagrama é mostrado na Fig. 1. É construído no amplificador operacional DA1, conectado de acordo com um circuito amplificador não inversor.
A entrada inversora do amplificador operacional recebe uma tensão de referência do divisor resistivo R4-R6. A tensão da saída do amplificador da unidade de medição de corrente foi utilizada como sinal de entrada do dispositivo de proteção [2]. Embora não haja carga, a tensão na saída deste amplificador e, portanto, na entrada não inversora do amplificador operacional DA1, é zero. Como a tensão em sua entrada inversora está acima de zero, a saída deste amplificador operacional está abaixo de zero, o transistor VT1 está fechado e o LED HL1 está desligado. Com o advento da corrente de carga, a tensão na entrada não inversora do amplificador operacional aumenta. Assim que exceder o valor padrão, a tensão na saída do amplificador operacional aumentará acima de zero e abrirá o transistor VT1. Este último, abrindo, desvia a saída do regulador de tensão paralelo DA1 (Fig. 5 em [2]). A tensão de saída da fonte de alimentação, e com ela a corrente de carga, diminui até que a tensão na entrada não inversora do amplificador operacional DA1 seja igual à tensão padrão. A corrente de carga será limitada a um estado estacionário. O LED HL1 sinaliza a transição para o modo de limitação de corrente. Para mudar para o modo de disparo, você precisa fechar os contatos do botão de pressão SB2. Neste caso, quando a corrente de carga exceder o valor definido, o transistor VT2 abrirá e uma tensão de -1 V será fornecida à entrada inversora do amplificador operacional DA8. Na saída do amplificador operacional, a tensão será for ajustado para cerca de +6 V, o transistor VT1 abrirá completamente e a tensão de saída da fonte será próxima de zero. O LED neste modo sinaliza que a proteção disparou. Para retornar a fonte ao modo de operação, basta passar a proteção para o modo de limitação de corrente por um curto período. Com os valores dos resistores R4-R6 indicados no diagrama, seu limite de resposta pode ser ajustado de 20 mA a 2 A. Para alterar esse intervalo, são selecionados os resistores mencionados. O circuito R11C7 serve para evitar a autoexcitação do amplificador operacional. Embora provavelmente não possa ser eliminado completamente, o circuito R11C7 reduz significativamente a amplitude da tensão CA de alta frequência na saída do amplificador operacional. Para evitar que a geração afete a operação de outros nós, o sinal da saída do amplificador operacional é alimentado na base do transistor VT1 através do filtro R2C1. O resistor R1 no circuito emissor de VT1 cria feedback de corrente negativa local. Desviar a seção coletor-emissor do transistor VT1 (Fig. 5 em [1]) com um capacitor com capacidade de 4,7 μF para uma tensão de 63 V também ajudará a eliminar a autoexcitação. é indiretamente indicado pela ausência de ruído acústico da fonte. E a autoexcitação é acompanhada por sons característicos e bem percebidos pelo ouvido. Em qualquer caso, você deve usar um osciloscópio para monitorar a faixa de ondulações de tensão de saída no modo de limitação de corrente e, selecionando circuitos de correção, minimizá-la. Pode ser necessário estabilizar a tensão de alimentação do amplificador operacional. Deve-se observar que nem sempre é necessário o uso do circuito R11C7 e do resistor R1. Em uma das cópias do dispositivo de proteção eles não precisaram ser instalados, embora a amplitude das ondulações com frequência superior a 200 kHz na saída do amplificador operacional DA1 tenha atingido 100 mV. O critério é a amplitude da pulsação na saída da fonte. Se, ao operar em modo de limitação de corrente, não ultrapassar 10...15 mV, o funcionamento da unidade de proteção pode ser considerado satisfatório, pois tal modo é considerado emergencial na maioria dos casos. O circuito R11C7 e o resistor R1 também podem ser omitidos se não for esperado que a fonte opere no modo de limitação de corrente, mas apenas o modo de disparo for necessário. Neste caso, o coletor do transistor VT2 deve ser conectado diretamente ao pino 2 do DA1, e a chave SB2 deve ser substituída por uma chave, conectando-a ao rompimento do fio que conecta o resistor R9 ao pino 3 do DA1 conforme diagrama mostrado na Fig. 2. Quando a proteção do gatilho é desligada, a corrente de saída da fonte [1] será limitada a cerca de 2,5 A.
Como em uma corrente de carga igual ao limite, as tensões nas entradas do amplificador operacional são iguais, para determinar o limite de proteção, basta medir a tensão no motor do resistor variável R5 em relação ao fio negativo de A carga. Para isso, no medidor [2], deve-se interromper o circuito entre a saída do amplificador operacional DA1 e o resistor R10 e levar os fios até os contatos da chave SB1. A corrente de proteção pode ser medida em qualquer modo de operação. O dispositivo de proteção é alimentado por um conversor de tensão embutido no medidor [2]. Seu poder é suficiente para isso. Obviamente, a melhor opção é usar enrolamentos secundários adicionais do transformador de potência com retificadores e estabilizadores correspondentes em vez de um conversor. A fonte de alimentação, construída a partir das unidades descritas em [1] e [2], com o dispositivo de proteção proposto apresenta inconvenientes. Em primeiro lugar, quando conectado à rede, aparece um pulso de tensão na saída, cuja amplitude não excede a tensão de saída definida. Isto é uma consequência da alimentação da unidade de proteção pelo conversor de tensão. Ele inicia mais tarde que a fonte de alimentação, portanto, os transientes na unidade de proteção ocorrem com atraso. No momento em que o conversor é iniciado, uma tensão de +1 V aparece brevemente na saída do amplificador operacional DA6 e o transistor VT1 se abre, o que provoca o aparecimento de um pulso. Outra desvantagem se deve ao mesmo motivo da primeira, mas aparece quando o modo de proteção do gatilho está ativado. Quando a energia é aplicada, aparece um pulso de tensão, cuja amplitude não excede a tensão de saída definida, e então a fonte é desligada. Se a unidade de proteção e o medidor forem alimentados por enrolamentos adicionais do transformador da rede, esses efeitos aparecerão em menor grau. Para eliminar a influência dessas deficiências, você pode simplesmente não ativar o modo de disparo e não conectar a carga até que a tensão de saída da unidade seja estabelecida. Mas o circuito, cujo diagrama é mostrado na Fig., ajudará você a se livrar completamente deles. 3. Quando a unidade é ligada à rede, o capacitor C9 é descarregado, uma tensão negativa é fornecida através do diodo VD1 para a entrada não inversora do amplificador operacional DA1, de forma que não aparece pulso em sua saída. À medida que o capacitor é carregado, a tensão nele aumenta gradualmente. Quando for maior do que na entrada do amplificador operacional, o diodo VD1 será fechado e o capacitor C9 será carregado através do resistor R12 até a tensão total nas saídas do conversor (16 V) e não afetará mais o futuro operação do dispositivo. O diodo VD2 serve para acelerar a descarga do capacitor C9 quando a energia é desligada. A constante de tempo do circuito C9R12 deve ser selecionada para ser mínima, na qual a proteção de disparo não atua no momento em que a fonte é ligada à rede.
Não foi desenvolvida placa de circuito impresso para a unidade de proteção. Ao equipar a fonte de alimentação [1] com esta unidade, em vez do resistor variável R11' (Fig. 3 em [1]), instale um resistor constante com valor nominal de 3,6 kOhm, e exclua o resistor R11''. A unidade de proteção utiliza resistores MLT e capacitores de óxido importados. Resistor variável - SP3-40. Os transistores KT3102E podem ser substituídos por SS9014 e, em vez do amplificador operacional KR140UD708, podem ser usados análogos importados ou outros amplificadores operacionais domésticos, por exemplo KR1408UD1A. Amplificadores operacionais com baixa taxa de variação devem ser preferidos. Literatura
Autor: E. Gerasimov
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