Здравствуйте.
Появилась задача разработки электронного предохранителя для блока питания 27В, 4А. Блок выдает 27В постоянного напряжения, по сигналу генерирует пульсации напряжения 25-27В с частотой до 20кГц. Есть вероятность того, что рабочие в процессе работы будут периодически коротить клеммы нагрузки. Чтобы не менять каждый раз кучу транзисторов, которые расположены чрезвычайно неудобно, есть идея разработать электронный предохранитель.
Основные требования следующие:
- отключение нагрузки при токе больше 5А, но меньше 15А, т.к. силовые транзисторы держат до 20А, но рисковать не стоит.
- предупреждение о перегрузке, если ток превышает 4А. (Чтобы слишком мощных потребителей не подключали, думаю поставить пищалку).
- автоматический перезапуск защиты после снятия нагрузки.
- падение напряжения при токе 4А не больше 0,1В. Дело в том, что устройство уже собрано, и его допуски по напряжению всего 0,5В. Запаса особого нет, так как допуски маленькие, поэтому нельзя терять даже 0,2В.
Нашел очень простую схему предохранителя, буквально на паре транзисторов, с автоматическим перезапуском. (Рисунок 1). Чтобы увеличить ток срабатывания защиты, а так же для уменьшения падения напряжения, добавил еще полевых транзисторов. Короче, в лоб стал решать. Добился падения 0,15В при 4А, при токе 16А срабатывает защита. В принципе, нормально. Хотя хотелось бы более элегантного решения, если возможно.
Решил добавить индикацию. (Рисунок 2). Операционный дифференциальный усилитель повышает разницу напряжение на полевике, и открывает npn транзистор раньше, чем сработает защита. (В данном случае индикация надежно работает при токе больше 5,2А). За счет коэффициента усиления можно регулировать ток, при котором срабатывает индикация. На первый взгляд работает. Однако при срабатывании защиты на дифференциальных входах усилителя оказываются все 27В источника! А также не работает перезапуск, надо полностью обесточивать схему.
Аналогично решил добавить регулировку тока срабатывания самой защиты. (Рисунок 3). Усиленная одним ОУ разница напряжений вычитается из начальных 27В на втором ОУ, и это уменьшенное напряжение поступает на базу pnp транзистора. Меняя коэффициент усиления, можно добиваться более раннего срабатывания устройства защиты. Но проблемы такие же, как и в схеме с индикацией. (27В на дифференциальных входах после срабатывания защиты, не работает перезапуск.) А также то, что ОУ придется работать с высокими напряжениями питания, хотя это просто заставит искать ОУ с подходящими характеристиками.
Просьба посоветовать, в каком направлении лучше двигаться, вдруг есть более элегантные решения. Или какие меры по улучшению данной схемы предпринять. Эх, как подробно я расписался.
Заранее спасибо.
- поставил вместо всей этой кучи полевиков один IRF 5305, теперь у меня падение при 4А всего 0,12 В. Очень хорошо. Однако защита теперь срабатывает только при 20,5А, хотелось бы чуть более раннего срабатывания. В общем, пытаюсь придумать, как же корректно ввести индикацию перегрузки, и регулировку тока срабатывания предохранителя.
Раздел: Аналоговые блоки питания и стабилизаторы напряжения
Появилась задача разработки электронного предохранителя для блока питания 27В, 4А. Блок выдает 27В постоянного напряжения, по сигналу генерирует пульсации напряжения 25-27В с частотой до 20кГц. Есть вероятность того, что рабочие в процессе работы будут периодически коротить клеммы нагрузки. Чтобы не менять каждый раз кучу транзисторов, которые расположены чрезвычайно неудобно, есть идея разработать электронный предохранитель.
Основные требования следующие:
- отключение нагрузки при токе больше 5А, но меньше 15А, т.к. силовые транзисторы держат до 20А, но рисковать не стоит.
- предупреждение о перегрузке, если ток превышает 4А. (Чтобы слишком мощных потребителей не подключали, думаю поставить пищалку).
- автоматический перезапуск защиты после снятия нагрузки.
- падение напряжения при токе 4А не больше 0,1В. Дело в том, что устройство уже собрано, и его допуски по напряжению всего 0,5В. Запаса особого нет, так как допуски маленькие, поэтому нельзя терять даже 0,2В.
Нашел очень простую схему предохранителя, буквально на паре транзисторов, с автоматическим перезапуском. (Рисунок 1). Чтобы увеличить ток срабатывания защиты, а так же для уменьшения падения напряжения, добавил еще полевых транзисторов. Короче, в лоб стал решать. Добился падения 0,15В при 4А, при токе 16А срабатывает защита. В принципе, нормально. Хотя хотелось бы более элегантного решения, если возможно.
Решил добавить индикацию. (Рисунок 2). Операционный дифференциальный усилитель повышает разницу напряжение на полевике, и открывает npn транзистор раньше, чем сработает защита. (В данном случае индикация надежно работает при токе больше 5,2А). За счет коэффициента усиления можно регулировать ток, при котором срабатывает индикация. На первый взгляд работает. Однако при срабатывании защиты на дифференциальных входах усилителя оказываются все 27В источника! А также не работает перезапуск, надо полностью обесточивать схему.
Аналогично решил добавить регулировку тока срабатывания самой защиты. (Рисунок 3). Усиленная одним ОУ разница напряжений вычитается из начальных 27В на втором ОУ, и это уменьшенное напряжение поступает на базу pnp транзистора. Меняя коэффициент усиления, можно добиваться более раннего срабатывания устройства защиты. Но проблемы такие же, как и в схеме с индикацией. (27В на дифференциальных входах после срабатывания защиты, не работает перезапуск.) А также то, что ОУ придется работать с высокими напряжениями питания, хотя это просто заставит искать ОУ с подходящими характеристиками.
Просьба посоветовать, в каком направлении лучше двигаться, вдруг есть более элегантные решения. Или какие меры по улучшению данной схемы предпринять. Эх, как подробно я расписался.
Заранее спасибо.
- поставил вместо всей этой кучи полевиков один IRF 5305, теперь у меня падение при 4А всего 0,12 В. Очень хорошо. Однако защита теперь срабатывает только при 20,5А, хотелось бы чуть более раннего срабатывания. В общем, пытаюсь придумать, как же корректно ввести индикацию перегрузки, и регулировку тока срабатывания предохранителя.
Прикрепленные миниатюры
Раздел: Аналоговые блоки питания и стабилизаторы напряжения