Электронный предохранитель на транзисторах
Как известно, существует немало различных источников тока, у которых не предусмотрена защита от аварийных токовых перегрузок, — это практически все гальванические элементы и батареи, большинство аккумуляторов и батарей из них, сетевые блоки питания, собранные по простейшей схеме, и т.д. Тем не менее, зачастую подобные источники используют для питания нагрузки в течение длительного времени без присмотра оператора. Если по той или иной причине происходит значительное увеличение тока, потребляемого нагрузкой, это, естественно, приведет к перегреванию такого источника и выходу его из строя, порой с весьма тяжелыми последствиями.
Описываемое ниже устройство предназначено для автоматического отключения нагрузки от источника постоянного тока при возникновении перегрузки в ее цепи и для световой индикации аварийного состояния. Этот двухполюсник, подобно плавкому предохранителю, включают в разрыв плюсового провода нагрузочной цепи. Электронный предохранитель (см. схему на рис. 7.32) состоит из мощного составного коммутирующего элемента на транзисторах VT4, VT3, токоизмерительного резистора R2, транзисторного аналога динистора VT1, VT2 и шунтирующего транзистора VT5. При включении источника питания открывается составной транзистор VT4, VT3 током, протекающим через резистор R1 и эмиттерный переход транзистора VT4. Остальные транзисторы остаются закрытыми. К нагрузке поступает номинальное напряжение, через нее протекает номинальный ток.
При возникновении перегрузки падение напряжения на токоиз-мерительном резисторе становится достаточным для открывания аналога динистора. Вслед за ним открывается транзистор VT5 и шунтирует эмиттерный переход транзистора VT4.
В результате этого закрываются транзисторы VT4 и VT3, отключая нагрузку от источника питания. Ток нагрузки резко уменьшается, но аналог динистора остается открытым. В этом состоянии предохранитель может находиться неограниченно долго. Через нагрузку протекает остаточный ток, определяемый сопротивлением резистора R1, т.е. в десятки раз меньше номинального. Падение напряжения на закрытом транзисторе VT3 включает светодиод HL1 «Авария». Для того чтобы возобновить работу нагрузки в номинальном режиме после устранения причины, вызвавшей перегрузку, необходимо на короткое время либо выключить источник питания, либо отключить нагрузку. Для указанных на схеме типономиналах деталей предохранитель имеет следующие характеристики:
Номинальное напряжение питания, В.............................................12;
Номинальный ток нагрузки, А .......................................................1;
Ток срабатывания, А.....................................................................1,2;
Остаточное напряжение на нагрузке
после срабатывания предохранителя, В.........................................1,2;
Падение напряжения на предохранителе
в номинальном режиме, мВ .......................................................... 750.
Устройство легко размещается на печатной плате размерами 45x45 мм (рис. 7.33). Транзистор VT3 лучше всего применять указанный на схеме. Попытки заменить его другими мощными транзисторами приводили к увеличению падения напряжения на предохранителе. Включать предохранитель в защищаемую цепь необходимо в строго определенной полярности. Это требует нанесения соответствующей маркировки его выводов.