Je pense que tout radioamateur qui conçoit régulièrement des appareils électroniques dispose chez lui d’une alimentation électrique régulée. La chose est vraiment pratique et utile, sans laquelle, une fois essayée en action, il devient difficile de s'en passer. En effet, si l'on doit vérifier, par exemple, une LED, il faudra régler avec précision sa tension de fonctionnement, car si la tension fournie à la LED est largement dépassée, cette dernière risque tout simplement de griller. Également avec les circuits numériques, nous réglons la tension de sortie du multimètre à 5 volts, ou toute autre tension dont nous avons besoin et continuons.

De nombreux radioamateurs débutants assemblent d'abord une simple alimentation régulée, sans réglage du courant de sortie et sans protection contre les courts-circuits. C'était donc mon cas, il y a environ 5 ans, j'ai assemblé une alimentation simple avec uniquement une tension de sortie réglable de 0,6 à 11 volts. Son schéma est présenté dans la figure ci-dessous :

Mais il y a quelques mois, j'ai décidé de mettre à niveau cette alimentation et d'ajouter un petit circuit de protection contre les courts-circuits à son circuit. J'ai trouvé ce schéma dans l'un des numéros du magazine Radio. Après un examen plus approfondi, il s'est avéré que le circuit rappelle à bien des égards le schéma de circuit ci-dessus de l'alimentation électrique que j'ai assemblée plus tôt. S'il y a un court-circuit dans le circuit alimenté, la LED de court-circuit s'éteint, le signalant, et le courant de sortie devient égal à 30 milliampères. Il a été décidé de participer à ce projet et de le compléter par le mien, ce que j'ai fait. Le schéma original du magazine Radio, qui comprend un ajout, est présenté dans la figure ci-dessous :

L'image suivante montre la partie de ce circuit qui devra être assemblée.

La valeur de certaines pièces, notamment les résistances R1 et R2, doit être recalculée à la hausse. Si quelqu'un a encore des questions sur l'endroit où connecter les fils de sortie de ce circuit, je fournirai la figure suivante :

J'ajouterai aussi que dans le circuit assemblé, qu'il s'agisse du premier circuit ou du circuit du magazine Radio, il faut placer une résistance de 1 kOhm en sortie, entre le plus et le moins. Dans le schéma du magazine Radio, il s'agit de la résistance R6. Il ne reste plus qu'à graver la carte et à assembler le tout dans le boîtier d'alimentation. Tableaux miroir au programme Disposition des sprints pas besoin. Dessin du circuit imprimé de protection contre les courts-circuits :

Il y a environ un mois, je suis tombé sur un schéma d'un régulateur de courant de sortie qui pourrait être utilisé avec cette alimentation. Je l'ai pris sur ce site. Ensuite, j'ai assemblé ce décodeur dans un boîtier séparé et j'ai décidé de le connecter si nécessaire pour charger les batteries et pour des actions similaires où la surveillance du courant de sortie est importante. Voici le schéma du décodeur, le transistor KT3107 qu'il contient a été remplacé par KT361.

Mais plus tard, l’idée m’est venue de regrouper, par commodité, tout cela dans un seul bâtiment. J'ai ouvert le boîtier de l'alimentation et j'ai regardé, il n'y avait pas assez de place, la résistance variable ne rentrait pas. Le circuit régulateur de courant utilise une puissante résistance variable, qui a des dimensions assez grandes. Voici à quoi cela ressemble :

Ensuite, j'ai décidé de simplement connecter les deux boîtiers avec des vis, en établissant la connexion entre les cartes avec des fils. J'ai également réglé l'interrupteur à bascule sur deux positions : sortie avec courant réglable et non régulée. Dans le premier cas, la sortie de la carte principale de l'alimentation était connectée à l'entrée du régulateur de courant, et la sortie du régulateur de courant allait aux pinces du boîtier d'alimentation, et dans le second cas, aux pinces étaient connectés directement à la sortie de la carte principale de l’alimentation. Tout cela a été commuté avec un interrupteur à bascule à six broches sur 2 positions. Voici un dessin du circuit imprimé du régulateur de courant :

Sur la figure du circuit imprimé, R3.1 et R3.3 indiquent les première et troisième bornes de la résistance variable, en partant de la gauche. Si quelqu'un veut le répéter, voici un schéma de connexion d'un interrupteur à bascule pour la commutation :

Les circuits imprimés de l'alimentation électrique, des circuits de protection et des circuits de contrôle du courant sont joints dans les archives. Matériel préparé par AKV.

Une conception de protection pour tout type d’alimentation électrique est présentée. Ce circuit de protection peut fonctionner avec n'importe quelle alimentation : secteur, commutation et batteries CC. Le découplage schématique d'une telle unité de protection est relativement simple et se compose de plusieurs composants.

Circuit de protection de l'alimentation

La partie puissance - un puissant transistor à effet de champ - ne surchauffe pas pendant le fonctionnement, elle n'a donc pas non plus besoin de dissipateur thermique. Le circuit est à la fois une protection contre les surcharges de puissance, les surcharges et les courts-circuits en sortie, le courant de fonctionnement de la protection peut être sélectionné en sélectionnant la résistance de la résistance shunt, dans mon cas le courant est de 8 Ampères, 6 résistances de 5 des watts 0,1 Ohm connectés en parallèle ont été utilisés. Le shunt peut également être réalisé à partir de résistances d'une puissance de 1 à 3 watts.

La protection peut être ajustée plus précisément en sélectionnant la résistance de la résistance d'ajustement. Circuit de protection d'alimentation, régulateur de limite de courant Circuit de protection d'alimentation, régulateur de limite de courant

~~~En cas de court-circuit et de surcharge de la sortie de l'unité, la protection fonctionnera instantanément, coupant la source d'alimentation. Un indicateur LED indiquera que la protection a été déclenchée. Même si la sortie court-circuite pendant quelques dizaines de secondes, le transistor à effet de champ reste froid

~~~Le transistor à effet de champ n'est pas critique ; tout interrupteur avec un courant de 15 à 20 A ou plus et une tension de fonctionnement de 20 à 60 Volts fera l'affaire. Les clés de la gamme IRFZ24, IRFZ40, IRFZ44, IRFZ46, IRFZ48 ou plus puissantes - IRF3205, IRL3705, IRL2505 et similaires sont idéales.

~~~Ce circuit est également idéal pour protéger un chargeur de batterie de voiture ; si la polarité de la connexion est soudainement inversée, rien de grave n'arrivera au chargeur ; la protection sauvera l'appareil dans de telles situations.

~~~Grâce au fonctionnement rapide de la protection, elle peut être utilisée avec succès pour les circuits pulsés ; en cas de court-circuit, la protection fonctionnera plus rapidement que les interrupteurs d'alimentation de l'alimentation à découpage n'ont le temps de griller. Le circuit convient également aux inverseurs d'impulsions, comme protection de courant. En cas de surcharge ou de court-circuit dans le circuit secondaire de l'onduleur, les transistors de puissance de l'onduleur s'envolent instantanément et une telle protection empêchera que cela se produise.

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Protection de court circuit, l'inversion de polarité et la surcharge sont assemblées sur une carte séparée. Le transistor de puissance a été utilisé dans la série IRFZ44, mais si vous le souhaitez, il peut être remplacé par un IRF3205 plus puissant ou par tout autre interrupteur de puissance présentant des paramètres similaires. Vous pouvez utiliser des clés de la gamme IRFZ24, IRFZ40, IRFZ46, IRFZ48 et d'autres clés avec un courant supérieur à 20 Ampères. Pendant le fonctionnement, le transistor à effet de champ reste glacé. il n’a donc pas besoin de dissipateur thermique.

Le deuxième transistor n'est pas non plus critique : dans mon cas, un transistor bipolaire haute tension de la série MJE13003 a été utilisé, mais il y a un large choix. Le courant de protection est sélectionné en fonction de la résistance shunt - dans mon cas, 6 résistances de 0,1 Ohm en parallèle, la protection est déclenchée à une charge de 6 à 7 ampères. Vous pouvez le régler plus précisément en faisant tourner la résistance variable, j'ai donc réglé le courant de fonctionnement à environ 5 ampères.

La puissance de l'alimentation est tout à fait correcte, le courant de sortie atteint 6 à 7 ampères, ce qui est largement suffisant pour charger une batterie de voiture.
J'ai choisi des résistances shunt d'une puissance de 5 watts, mais 2-3 watts sont également possibles.

Si tout est fait correctement, l'appareil commence à fonctionner immédiatement, fermez la sortie, la LED de protection doit s'allumer, qui s'allumera tant que les fils de sortie seront en mode court-circuit.
Si tout fonctionne comme il se doit, nous allons plus loin. Assemblage du circuit indicateur.

Le circuit est copié à partir d'un chargeur de tournevis à batterie. L'indicateur rouge indique qu'il y a une tension de sortie à la sortie de l'alimentation, l'indicateur vert indique le processus de charge. Avec cette disposition des composants, le voyant vert s'éteindra progressivement et finalement s'éteindra lorsque la tension sur la batterie sera de 12,2-12,4 Volts ; lorsque la batterie est déconnectée, le voyant ne s'allumera pas.

Les dispositifs de protection à grande vitesse fabriqués par Bourns constituent un élément de base pour protéger l'électronique radio (principalement les lignes et interfaces de télécommunication) contre les surtensions et les surtensions provoquées par les décharges de foudre, les courts-circuits et les interférences de commutation. Leurs avantages sont des performances élevées, une autonomie, des caractéristiques de précision et une large bande passante.

Les appareils TBU fabriqués par Bourns sont conçus pour la protection à grande vitesse des équipements électroniques contre les décharges de foudre, les courts-circuits et les effets de la tension secteur sur les bus de données. Les TBU sont construits à l'aide de la technologie des semi-conducteurs MOSFET et sont installés à l'entrée d'un circuit en série. La protection réagit aux surcharges en courant et en tension. Cela contrôle principalement le courant circulant dans la ligne. Si le courant entrant atteint le niveau limite puis le dépasse, le TBU déconnecte la tension de la charge, fournissant ainsi une barrière efficace contre les influences destructrices jusqu'à ce qu'elles disparaissent. Lorsque le niveau de courant entrant atteint la valeur du courant de coupure, le TBU fonctionne en 1 µs environ et limite le courant de ligne à moins de 1 mA. Si la tension aux bornes du TBU chute au niveau de réinitialisation Vreset ou en dessous, l'appareil rétablit automatiquement le fonctionnement normal. La nature du fonctionnement du TBU est visible dans la caractéristique courant-tension (Figure 1).

Les familles de TBU suivantes sont actuellement disponibles : TBU-CA, TBU-DT, TBU-PL, P40 et P-G (P500-G, P850-G).

Tableau 1. Principales caractéristiques des familles TBU

Nom	Description	Tension de choc maximale (Vimp), V	Tension efficace maximale (Vrms), V	Tension de récupération (Vreset), V	Courant de déclenchement (Itrig), mA	Temps de réponse (tblock), μs	Dimensions hors tout, mm	Température de fonctionnement (Trab), °С
	Simple bidirectionnel	250, 400, 500, 650, 850	100, 200, 250, 300, 425	12…20	50, 100, 200, 300, 500	1	6,5×4	-55…125
	Double unidirectionnel	650, 850	300, 425	10…18	100, 200, 300, 500	1	5x5	-40…125
	Double bidirectionnel	500, 600, 750, 850	300, 350, 400, 425	12…20	100, 200	1	6,5×4	-55…125
		40	28	7	240	0,2	4x4	-40…85
PG		500, 850	300, 425	22	100, 200	1	6x4

Leurs principales caractéristiques, discutées dans le tableau 1, comprennent :

• Vimp – tension d'arrêt maximale lors d'une surtension d'une durée ≥1 μs ;
• Vrms – tension d'arrêt maximale en cas d'exposition à une tension alternative ;
• Vreset – tension de récupération nominale ;
• Itrig – courant de fonctionnement ;
• tblock – temps maximum pour passer du mode de fonctionnement au mode de blocage ;
• Twork – température de fonctionnement.

Séparément, la série peut être considérée comme la plus rapide, mais elle est nettement inférieure à toutes les autres en termes de niveau de tensions entrantes. Les principales différences entre la série TBU incluent également la direction de transmission du signal, la combinaison de tensions maximales et de courants de blocage, ainsi que les conditions de température de fonctionnement. Les conceptions à deux canaux sont pertinentes pour économiser de l'espace sur la carte et faciliter l'installation. Cependant, en cas d'accident grave et de dommages irréversibles à l'un des canaux, l'ensemble de l'élément devra être remplacé. Par conséquent, les versions à deux canaux ne sont pas très populaires, ce qui ne peut pas être dit de la série bidirectionnelle à canal unique. Une large gamme de plages de courant et de tension, une faible résistance et une plage de températures industrielles font de cette famille la plus populaire en Russie et dans le monde. La plupart des schémas de protection TBU typiques recommandés par Bourns utilisent .

Critères de choix

Malgré le fait que toutes les familles de TBU poursuivent le même objectif - la protection contre les surtensions de courant et de tension, la question du choix correct du dispositif de protection est importante, car dans l'électronique moderne de haute précision, même un léger excès des paramètres de fonctionnement peut entraîner des conséquences dévastatrices. conséquences.

L'algorithme de sélection peut être divisé en les étapes suivantes :

• Détermination du courant de fonctionnement maximal et de la température ambiante de fonctionnement maximale. À ce stade, il est nécessaire de se référer au graphique du courant de fonctionnement en fonction de la température, disponible dans la documentation du produit, pour déterminer la valeur du déclassement du TBU dans des conditions de fonctionnement spécifiques.
• Détermination du niveau de tension de fonctionnement de l'appareil. Le choix du TBU doit être fait de manière à ce que sa tension de claquage déclarée soit la plus basse parmi celles disponibles dans la famille, mais dépasse en même temps la tension normale du système et son ondulation admissible. L'appareil sélectionné doit également satisfaire aux exigences relatives aux caractéristiques de charge.
• Sélection d'un article TBU spécifique avec une tension de choc maximale (Vimp) supérieure à la tension de claquage par impulsion du limiteur de tension du premier étage utilisé (par exemple, un déchargeur à gaz). Le dispositif TBU sélectionné doit également avoir un courant de déclenchement minimum Itrigger supérieur au courant de crête maximum du système protégé, en tenant compte de la compensation des effets de la température ambiante.

Dans la plupart des cas, les circuits protégés disposent d'un courant suffisant pour déclencher le TBU. Mais si le circuit protégé a une impédance élevée, pour garantir le fonctionnement de la protection, il vaut la peine de placer une petite diode à avalanche connectée à la masse après le TBU. Cette approche garantit que le TBU remplit ses fonctions de protection.

Domaines d'application et exemples

Les hautes performances permettent au TBU d'être utilisé pour protéger les composants sensibles coûteux des circuits électroniques, et la faible valeur de capacité et la large plage de fréquences (jusqu'à 3 GHz) ouvrent la voie à des applications à grande vitesse. Les TBU sont largement utilisés dans les équipements de télécommunications, notamment les cartes xDSL, les cartes combo POTS et xDSL, les cartes audio/VDSL, les équipements d'accès réseau, les équipements pour les lignes T1/E1 et T3/E3, la protection des ports Ethernet, les modems haut débit et les passerelles réseau, les modules de protection. et programmeurs, dispositifs industriels de contrôle et de surveillance, équipements d'instrumentation. Lors du développement de tels dispositifs, le choix correct de la tension nominale maximale TBU, qui ne doit pas dépasser les paramètres de fonctionnement maximaux de l'appareil protégé, reste une exigence obligatoire. Une protection optimale combine un dispositif de protection TBU avec une varistance ou un parafoudre à gaz. Les suppresseurs TVS sont également souvent installés après TBU. Lorsqu’on parle de protection des équipements de télécommunications, les décharges de foudre directes ou induites sont toujours considérées comme le principal facteur dommageable. Un rôle important est ici attribué aux principaux moyens d'extinction : le circuit de mise à la terre, divers disjoncteurs de puissance, les chambres d'extinction d'étincelles et d'autres composants. Mais, en règle générale, les décharges résiduelles d'énergie encore élevée pénètrent plus loin, directement dans les circuits de l'appareil. L'utilisation d'une protection secondaire à plusieurs niveaux, y compris l'utilisation de Bourns TBU, réduit considérablement le risque de dommages graves à l'équipement ou évite complètement les accidents. Dans de telles situations, une protection est nécessaire pour toutes les lignes entrantes/sortantes : connecteurs coaxiaux et réseau, lignes de contrôle, etc. Même un seul port non protégé peut causer des dommages considérables à l’ensemble de l’équipement.

Les ports RS-232, RS-485 et les ports à entrée optique sont également très vulnérables en raison de leur large distribution. Pour une protection RS-232 complète, Bourns propose la conception suivante basée sur le TBU-P850 (Figure 2) ou la base (Figure 3).

RS-485 est une norme de transmission de données plus moderne. Plusieurs terminaux RS-485 peuvent fonctionner ensemble sur le même bus. La double diode illustrée dans les schémas ci-dessous est conçue pour fournir un fonctionnement général dans la plage -7...12 V. Deux topologies de protection sont proposées, utilisant également le TBU-P850 et (Figures 4 et 5).

Le développement des moyens de mesure et de contrôle de l'électronique automobile a rendu populaire le bus CAN, pour la protection duquel il existe également un circuit utilisant TBU (Figure 6).

Un moyen très populaire de connecter deux appareils avec protection d'entrée et de sortie reste un circuit utilisant une isolation optique. Les recommandations pour la protection utilisant TBU sont présentées dans la figure 7.

Avantages compétitifs de TBU. Conformité aux exigences applicables et aux normes internationales

Les avantages du TBU incluent :

• système de protection simple et fiable ;
• protection contre les surtensions et les courants dans un seul boîtier ;
• haute performance;
• limitation précise du courant et de la tension de sortie ;
• auto-guérison;
• large bande passante sans interférence dans le signal utile (jusqu'à 3 GHz) ;
• petites dimensions hors tout dans le boîtier DFN ;
• Conformité RoHS.

Étant donné que le principal domaine d'utilisation du TBU est la protection des lignes de télécommunication, qui sont aujourd'hui soumises à des exigences élevées en matière de qualité, de vitesse et de niveau de distorsion introduite, les dispositifs de protection doivent également répondre à un certain nombre d'exigences et normes internationales. Les plus célèbres et faisant autorité aujourd'hui sont l'UIT (Union internationale des télécommunications) et Telcordia. Bourns participe au développement de ces normes et produit des composants entièrement conformes aux exigences réglementaires publiées. À propos, les appareils TBU dépassent les exigences de Telcordia GR-1089 et ITU-T K.20, K.21, K.45, ce qui leur donne une marge de sécurité pour la croissance future des exigences technologiques.

Conclusion

Il convient toujours de rappeler que la protection des circuits est une entreprise complexe et qu’il est dangereux de s’appuyer sur un seul type de protection. Le TBU fabriqué par Bourns est un « joueur d'équipe » et ne peut révéler pleinement son potentiel que lorsqu'il est utilisé avec des moyens de protection supplémentaires : varistances, déchargeurs à gaz, diodes TVS, qui, à leur tour, doivent également être correctement sélectionnés pour une bonne coordination de la protection en tant que entier.

Les versions et dénominations les plus populaires de TBU peuvent toujours être trouvées dans les entrepôts du distributeur officiel de Bourns - la société COMPEL. En plus du stock d'entrepôt, COMPEL propose des livraisons personnalisées, des échantillons gratuits et des promotions. prix, support technique et fournitures de projet pour votre production.

Littérature

1. https://www.bourns.com/data/global/pdfs/bourns_tbu_short_form.pdf
2. https://www.bourns.com/ProductLine.aspx?name=tbu
3. https://www.bourns.com/data/global/pdfs/CP_cell_base_station_appnote.pdf.

Bourns lance de nouveaux modèles de diodes PTVS haute tension des séries S3, S6 et S10

PTVS (Power TVS) – suppresseurs bidirectionnels de haute précision pour protéger les appareils sur de puissantes lignes AC et DC contre les effets des décharges électrostatiques, des impulsions électromagnétiques, des interférences de commutation, des coups de foudre induits et d'autres choses. Et bien que les séries standards SMAJ et SMBJ soient largement représentées sur le marché, seules quelques-unes proposent des solutions Power TVS. Les nouveaux modèles PTVS offrent une protection bidirectionnelle à des tensions de 170...470 V. Conçus pour une exposition à des impulsions standard de 8/20 µs conformément aux exigences de la norme CEI 61000-4-5. La technologie silicone permet des tensions de serrage faibles par rapport aux varistances à oxyde métallique et garantit des performances stables avec une température croissante. Le principal avantage du PTVS par rapport à une varistance se manifeste précisément aux courants élevés - la tension de serrage sur la varistance augmente considérablement après la surtension de courant, tandis que sur la diode PTVS, après une très courte surtension, elle chute jusqu'à la valeur indiquée sur la plaque signalétique et reste fixe. Pour une varistance et un PTVS ayant des performances similaires, cette différence peut être double en faveur du PTVS (rappelons que nous parlons de centaines de volts). Les séries PTVS S3, S6 et S10 sont disponibles dans des boîtiers traversants et sont conformes à RoHS.

Les diodes PTVS constituent une excellente solution pour les alimentations des équipements de télécommunications et autres applications sensibles au bruit et aux interférences élevés. Le lancement de nouveaux modèles pour les séries S3, S6 et S10 élargit considérablement la gamme d'applications du Bourns PTVS.

Aujourd'hui, mon article sera de nature exclusivement théorique, ou plutôt, il ne contiendra pas de « matériel » comme dans les articles précédents, mais ne vous inquiétez pas, il n'est pas devenu moins utile. Le fait est que le problème de la protection des composants électroniques affecte directement la fiabilité des appareils, leur durée de vie, et donc votre important avantage concurrentiel - la capacité de fournir une garantie produit à long terme. La mise en œuvre de la protection concerne non seulement mon électronique de puissance préférée, mais aussi tout appareil en principe, donc même si vous concevez des objets IoT et que vous disposez d'un modeste 100 mA, vous devez toujours comprendre comment assurer un fonctionnement sans problème de votre appareil. .

La protection contre le courant ou la protection contre les courts-circuits (court-circuit) est probablement le type de protection le plus courant car la négligence en la matière entraîne des conséquences dévastatrices au sens littéral du terme. A titre d'exemple, je suggère de regarder un stabilisateur de tension qui était triste à cause d'un court-circuit :

Le diagnostic ici est simple : une erreur s'est produite dans le stabilisateur et des courants ultra-élevés ont commencé à circuler dans le circuit ; la protection aurait dû éteindre l'appareil, mais quelque chose s'est mal passé. Après avoir lu l'article, il me semble que vous pourrez vous-même deviner quel pourrait être le problème.

Quant à la charge elle-même... Si vous possédez un appareil électronique de la taille d'une boîte d'allumettes, de tels courants n'existent pas, alors ne pensez pas que vous ne pouvez pas devenir aussi triste que le stabilisateur. Vous ne voulez sûrement pas brûler des paquets de jetons de 10 à 1 000 $ ? Si oui, alors je vous invite à vous familiariser avec les principes et méthodes de gestion des circuits courts !

Objet de l'article

Je cible mon article sur les personnes pour qui l'électronique est un passe-temps et les développeurs novices, donc tout sera raconté « en un coup d'œil » pour une compréhension plus significative de ce qui se passe. Pour ceux qui veulent une touche académique, allez lire n'importe quel manuel universitaire d'électrotechnique + les « classiques » d'Horowitz, Hill « The Art of Circuit Design ».

Par ailleurs, je voudrais dire que toutes les solutions seront basées sur le matériel, c'est-à-dire sans microcontrôleurs ni autres perversions. Ces dernières années, il est devenu très à la mode de programmer là où cela est nécessaire et là où ce n'est pas nécessaire. J'observe souvent une « protection » de courant qui est mise en œuvre en mesurant simplement la tension ADC avec un arduino ou un microcontrôleur, puis les appareils tombent toujours en panne. Je vous déconseille fortement de faire pareil ! Je parlerai de ce problème plus en détail plus tard.

Un peu sur les courants de court-circuit

Pour commencer à imaginer des méthodes de protection, il faut d’abord comprendre contre quoi nous luttons. Qu'est-ce qu'un « court-circuit » ? La loi préférée d’Ohm nous aidera ici ; considérons le cas idéal :

Juste? En fait, ce circuit est le circuit équivalent de presque n'importe quel appareil électronique, c'est-à-dire qu'il existe une source d'énergie qui la fournit à la charge, et elle chauffe et fait ou ne fait pas autre chose.

Admettons que la puissance de la source permet à la tension d'être constante, c'est-à-dire de « ne pas s'affaisser » sous aucune charge. En fonctionnement normal, le courant agissant dans le circuit sera égal à :

Imaginez maintenant que l'oncle Vasya a laissé tomber une clé sur les fils allant à l'ampoule et que notre charge a diminué 100 fois, c'est-à-dire qu'au lieu de R, elle est devenue 0,01*R et, à l'aide de calculs simples, nous obtenons un courant 100 fois plus élevé. Si l'ampoule consommait 5 A, le courant de la charge sera désormais d'environ 500 A, ce qui est largement suffisant pour faire fondre la clé de l'oncle Vasya. Maintenant une petite conclusion...

Court-circuit- une diminution significative de la résistance de charge, ce qui entraîne une augmentation significative du courant dans le circuit.

Il convient de comprendre que les courants de court-circuit sont généralement des centaines et des milliers de fois supérieurs au courant nominal et que même une courte période de temps suffit à la défaillance de l'appareil. Ici, beaucoup se souviendront probablement des dispositifs de protection électromécaniques (« appareils automatiques » et autres), mais tout ici est très prosaïque... Habituellement, une prise domestique est protégée par un disjoncteur avec un courant nominal de 16A, c'est-à-dire qu'un arrêt se produira à 6 à 7 fois le courant, qui est déjà d'environ 100A. L'alimentation de l'ordinateur portable a une puissance d'environ 100 W, c'est-à-dire que le courant est inférieur à 1A. Même si un court-circuit se produit, la machine ne le remarquera pas pendant longtemps et n'éteindra la charge que lorsque tout sera déjà grillé. Il s’agit davantage d’une protection contre les incendies que d’une protection des équipements.

Examinons maintenant un autre cas fréquemment rencontré : par le courant. Je vais le montrer en utilisant l'exemple d'un convertisseur DC/DC avec une topologie Buck synchrone ; tous les contrôleurs MPPT, de nombreux pilotes de LED et de puissants convertisseurs DC/DC intégrés aux cartes sont construits exactement dessus. Regardons le circuit convertisseur :

Le diagramme montre deux options de surintensité : voie verte pour un court-circuit « classique », lorsqu'il y a une diminution de la résistance de charge (« morve » entre les routes après soudure par exemple) et chemin orange. Quand le courant peut-il circuler dans le chemin orange ? Je pense que beaucoup de gens savent que la résistance à canal ouvert d'un transistor à effet de champ est très faible : dans les transistors basse tension modernes, elle est de 1 à 10 mOhm. Imaginons maintenant que le PWM avec un niveau élevé arrive aux touches en même temps, c'est-à-dire que les deux touches s'ouvrent, pour la source « VCCIN - GND », cela équivaut à connecter une charge avec une résistance d'environ 2-20 mOhm ! Appliquons la grande et puissante loi d'Ohm et obtenons une valeur de courant supérieure à 250 A même avec une alimentation de 5 V ! Ne vous inquiétez pas, un tel courant ne se produira pas - les composants et les conducteurs du circuit imprimé grilleront plus tôt et couperont le circuit.

Cette erreur se produit très souvent dans le système électrique et notamment dans l’électronique de puissance. Cela peut se produire pour diverses raisons, par exemple en raison d'erreurs de contrôle ou de processus transitoires à long terme. Dans ce dernier cas, même le « temps mort » de votre convertisseur n’aidera pas.

Je pense que le problème est clair et familier à beaucoup d’entre vous, maintenant il est clair ce qu’il faut traiter et il ne reste plus qu’à comprendre COMMENT. C’est de cela que parlera la prochaine histoire.

Principe de fonctionnement de la protection actuelle

Ici, vous devez appliquer la logique ordinaire et voir la relation de cause à effet :
1) Le principal problème est le courant important dans le circuit ;
2) Comment comprendre quelle valeur actuelle ? -> Mesurez-le ;
3) Mesuré et obtenu la valeur -> Comparez-la avec la valeur acceptable spécifiée ;
4) Si la valeur est dépassée -> Déconnectez la charge de la source de courant.

Mesurer le courant -> Savoir si le courant admissible a été dépassé -> Déconnecter la charge

Absolument n'importe quelle protection, pas seulement celle actuelle, est construite de cette façon. En fonction de la quantité physique sur laquelle la protection est construite, divers problèmes techniques et méthodes pour les résoudre surviendront sur le chemin de la mise en œuvre, mais l'essence reste inchangée.

Je propose désormais de parcourir toute la chaîne de sécurité afin de résoudre tous les problèmes techniques qui surviennent. Une bonne protection est une protection planifiée à l’avance et qui fonctionne. Cela signifie que nous ne pouvons pas nous passer du mannequinat, j'utiliserai le modèle populaire et gratuit MultiSIM Bleu, qui est activement promu par Mouser. Vous pouvez le télécharger ici - lien. Je dirai également à l'avance que dans le cadre de cet article, je ne vais pas me plonger dans les circuits et vous remplir la tête de choses inutiles à ce stade, sachez simplement que tout sera un peu plus compliqué dans le vrai matériel.

Mesure de courant

C’est le premier point de notre chaîne et probablement le plus simple à comprendre. Il existe plusieurs façons de mesurer le courant dans un circuit, et chacune a ses propres avantages et inconvénients ; c'est à vous de décider laquelle utiliser spécifiquement dans votre tâche. Je vais vous parler, sur la base de mon expérience, de ces mêmes avantages et inconvénients. Certaines d’entre elles sont « généralement acceptées », et d’autres sont mes visions du monde ; veuillez noter que je n’essaie même pas de prétendre être une sorte de vérité.

1) Dérivation actuelle. La base des principes fondamentaux « fonctionne » sur la même grande et puissante loi d’Ohm. La méthode la plus simple, la moins chère, la plus rapide et généralement la meilleure, mais avec un certain nombre d'inconvénients :

UN) Pas d'isolation galvanique. Vous devrez le mettre en œuvre séparément, par exemple à l'aide d'un optocoupleur haute vitesse. Ce n'est pas difficile à mettre en œuvre, mais cela nécessite de l'espace supplémentaire sur la carte, du courant continu/continu découplé et d'autres composants qui coûtent de l'argent et ajoutent des dimensions globales. Bien entendu, l’isolation galvanique n’est pas toujours nécessaire.

B) À forts courants, le réchauffement climatique s’accélère. Comme je l’ai écrit plus tôt, tout cela « fonctionne » selon la loi d’Ohm, ce qui signifie que cela réchauffe et réchauffe l’atmosphère. Cela entraîne une diminution de l'efficacité et la nécessité de refroidir le shunt. Il existe un moyen de minimiser cet inconvénient : réduire la résistance du shunt. Malheureusement, il ne peut pas être réduit indéfiniment et pas du tout Je ne recommanderais pas de le réduire à moins de 1 mOhm, si vous avez encore peu d'expérience, car le besoin de lutter contre les interférences se fait sentir et les exigences relatives à la phase de conception du circuit imprimé augmentent.

Dans mes appareils, j'aime utiliser ces shunts PA2512FKF7W0R002E :

La mesure du courant s'effectue en mesurant la chute de tension aux bornes du shunt. Par exemple, lorsqu'un courant de 30 A circule à travers le shunt, il y aura une chute :

Autrement dit, lorsque nous obtenons une chute de 60 mV sur le shunt, cela signifie que nous avons atteint la limite et si la chute augmente encore, nous devrons alors éteindre notre appareil ou notre charge. Calculons maintenant la quantité de chaleur qui sera dégagée sur notre shunt :

Pas un peu, non ? Ce point doit être pris en compte, car La puissance maximale de mon shunt est de 2 W et elle ne peut pas être dépassée, et vous ne devez pas non plus souder les shunts avec de la soudure à bas point de fusion - cela peut se détacher, je l'ai vu aussi.

• Utilisez des shunts lorsque vous avez une haute tension et des courants peu élevés
• Surveiller la quantité de chaleur générée par le shunt
• Utilisez des shunts là où vous avez besoin de performances maximales
• Utilisez uniquement des shunts fabriqués à partir de matériaux spéciaux : constantan, manganin, etc.

2) Capteurs de courant à effet Hall. Ici, je me permettrai ma propre classification, qui reflète pleinement l'essence des différentes solutions pour cet effet, à savoir : bon marché Et cher.

UN) Bon marché, par exemple, ACS712 et similaires. Parmi les avantages, je peux noter la facilité d’utilisation et la présence d’une isolation galvanique, mais c’est là que s’arrêtent les avantages. Le principal inconvénient est le comportement extrêmement instable sous l’influence des interférences RF. Toute charge réactive continue/continue ou puissante est une interférence, c'est-à-dire que dans 90 % des cas ces capteurs sont inutiles, car ils « deviennent fous » et affichent plutôt la météo sur Mars. Mais ce n’est pas pour rien qu’ils sont fabriqués ?

Sont-ils isolés galvaniquement et peuvent mesurer des courants élevés ? Oui. Vous n'aimez pas les interférences ? Oui aussi. Où les mettre ? C'est vrai, dans un système de surveillance à faible responsabilité et pour mesurer la consommation de courant des batteries. Je les ai dans des onduleurs pour centrales solaires et éoliennes pour une évaluation qualitative de la consommation actuelle de la batterie, ce qui permet de prolonger le cycle de vie des batteries. Ces capteurs ressemblent à ceci :

B) Cher. Ils présentent tous les avantages des modèles bon marché, mais n’ont pas leurs inconvénients. Un exemple d'un tel capteur LEM LTS 15-NP :

Ce que nous avons comme résultat :
1) Hautes performances ;
2) Isolation galvanique ;
3) Facilité d'utilisation ;
4) Grands courants mesurés quelle que soit la tension ;
5) Précision de mesure élevée ;
6) Même les PEM « maléfiques » n'interfèrent pas avec le travail ; affecter la précision.

Mais quel est alors l’inconvénient ? Ceux qui ont ouvert le lien ci-dessus l'ont clairement vu - c'est le prix. 18 $, Karl ! Et même pour une série de plus de 1 000 pièces, le prix ne descendra pas en dessous de 10 $ et l'achat réel sera de 12 à 13 $. Vous ne pouvez pas l'installer dans un bloc d'alimentation pour quelques dollars, mais j'aimerais bien... Résumer:

A) C'est en principe la meilleure solution pour mesurer le courant, mais elle est coûteuse ;
b) Utiliser ces capteurs dans des conditions de fonctionnement difficiles ;
c) Utiliser ces capteurs dans les composants critiques ;
d) Utilisez-les si votre appareil coûte beaucoup d'argent, par exemple un UPS de 5 à 10 kW, où il se justifiera certainement, car le prix de l'appareil sera de plusieurs milliers de dollars.

3) Transformateur de courant. Solution standard dans de nombreux appareils. Il y a deux inconvénients : ils ne fonctionnent pas en courant continu et ont des caractéristiques non linéaires. Avantages - bon marché, fiable et vous pouvez mesurer d'énormes courants. C'est sur les transformateurs de courant que sont construits les systèmes d'automatisation et de protection dans les entreprises RU-0,4, 6, 10, 35 kV, et là des milliers d'ampères sont tout à fait normaux.

Pour être honnête, j'essaie de ne pas les utiliser, parce que je ne les aime pas, mais je les utilise toujours dans diverses armoires de commande et autres systèmes AC, car Ils coûtent quelques dollars et offrent une isolation galvanique, pas 15 à 20 dollars comme les LEM, et remplissent parfaitement leur tâche dans un réseau 50 Hz. Ils ressemblent généralement à ceci, mais ils apparaissent également sur toutes sortes de cœurs EFD :

Peut-être pourrions-nous en finir avec les méthodes de mesure actuelles. J'ai parlé des principaux, mais bien sûr pas de tous. Pour élargir vos propres horizons et vos connaissances, je vous conseille au moins de rechercher sur Google et de regarder différents capteurs sur le même digikey.

Gain de chute de tension mesuré

La construction ultérieure du système de protection sera basée sur le shunt comme capteur de courant. Construisons un système avec la valeur actuelle annoncée précédemment de 30A. Au shunt on obtient une chute de 60 mV et ici 2 problèmes techniques surviennent :

A) Il n'est pas pratique de mesurer et de comparer un signal d'une amplitude de 60 mV. Les CAN ont généralement une plage de mesure de 3,3 V, c'est-à-dire qu'avec 12 bits de capacité, nous obtenons un pas de quantification :

Cela signifie que pour la plage 0-60 mV, qui correspond à 0-30A, nous obtiendrons un petit nombre de pas :

On constate que la profondeur de mesure sera seulement :

Il faut comprendre qu'il s'agit d'un chiffre idéalisé et qu'en réalité, ils seront bien pires, car... L'ADC lui-même présente une erreur, notamment autour de zéro. Bien sûr, nous n'utiliserons pas d'ADC pour la protection, mais nous devrons mesurer le courant du même shunt pour construire un système de contrôle. Ici, la tâche était d'expliquer clairement, mais cela vaut également pour les comparateurs qui, dans le domaine du potentiel de terre (généralement 0 V), fonctionnent de manière très instable, même rail à rail.

B) Si nous voulons faire glisser un signal d'une amplitude de 60 mV sur toute la carte, alors après 5 à 10 cm, il n'en restera plus rien à cause des interférences, et au moment du court-circuit, nous n'aurons certainement pas à le faire comptez dessus, parce que Le DME augmentera encore. Bien sûr, vous pouvez accrocher le circuit de protection directement sur la branche du shunt, mais nous ne résoudrons pas le premier problème.

Pour résoudre ces problèmes, nous avons besoin d'un amplificateur opérationnel (ampli-op). Je ne parlerai pas de son fonctionnement - le sujet est facile à rechercher sur Google, mais nous parlerons des paramètres critiques et du choix de l'ampli-op. Tout d’abord, définissons le schéma. J'ai dit qu'il n'y aurait pas de grâces spéciales ici, alors couvrons l'ampli-op avec une rétroaction négative (NFB) et obtenons un amplificateur avec un gain connu. Je vais modéliser cette action en MultiSIM (l'image est cliquable) :

Vous pouvez télécharger le fichier pour la simulation chez vous - .

La source de tension V2 agit comme notre shunt, ou plutôt elle simule la chute de tension à ses bornes. Pour plus de clarté, j'ai choisi une valeur de chute de 100 mV, nous devons maintenant amplifier le signal pour le déplacer vers une tension plus pratique, généralement entre 1/2 et 2/3 V réf. Cela vous permettra d'obtenir un grand nombre de pas de quantification dans la plage actuelle + de laisser une marge pour les mesures afin d'évaluer à quel point tout va mal et de calculer le temps de montée du courant, ceci est important dans les systèmes complexes de contrôle de charge réactive. Le gain dans ce cas est égal à :

De cette façon, nous avons la possibilité d'amplifier notre signal au niveau requis. Voyons maintenant à quels paramètres vous devez prêter attention :

• L'ampli opérationnel doit être rail à rail pour gérer correctement les signaux proches du potentiel de terre (GND)
• Il vaut la peine de choisir un ampli opérationnel avec une vitesse de balayage élevée du signal de sortie. Pour mon OPA376 préféré, ce paramètre est de 2 V/µs, ce qui vous permet d'atteindre la valeur de sortie maximale de l'ampli-op égale à VCC 3,3 V en seulement 2 µs. Cette vitesse est tout à fait suffisante pour économiser n'importe quel convertisseur ou charge avec des fréquences allant jusqu'à 200 kHz. Ces paramètres doivent être compris et activés lors du choix d'un ampli-op, sinon il y a une chance de mettre un ampli-op pour 10 $ là où un amplificateur pour 1 $ suffirait
• La bande passante sélectionnée par l'ampli opérationnel doit être au moins 10 fois supérieure à la fréquence de commutation de charge maximale. Encore une fois, cherchez le « juste milieu » dans le rapport qualité/prix, tout est bon avec modération

Dans la plupart de mes projets, j'utilise un ampli opérationnel de Texas Instruments - OPA376, ses performances sont suffisantes pour mettre en œuvre une protection dans la plupart des tâches et le prix de 1 $ est assez bon. Si vous avez besoin de moins cher, regardez les solutions de ST, et si encore moins chères, alors chez Microchip et Micrel. Pour des raisons religieuses, je n'utilise que TI et Linear, parce que j'aime ça et je dors plus paisiblement.

Ajouter du réalisme au système de sécurité

Ajoutons maintenant un shunt, une charge, une source d'alimentation et d'autres attributs dans le simulateur qui rapprocheront notre modèle de la réalité. Le résultat obtenu ressemble à ceci (image cliquable) :

Vous pouvez télécharger le fichier de simulation pour MultiSIM - .

Ici on voit déjà notre shunt R1 avec une résistance du même 2 mOhm, j'ai choisi une source d'alimentation de 310V (réseau redressé) et la charge pour celle-ci est une résistance de 10,2 Ohm, qui encore une fois, selon la loi d'Ohm, nous donne un courant :

Comme vous pouvez le constater, les 60 mV précédemment calculés chutent sur le shunt et on l'amplifie avec le gain :

En sortie, nous recevons un signal amplifié d'une amplitude de 3,1V. D'accord, vous pouvez l'alimenter en ADC, en comparateur et le faire glisser sur 20 à 40 mm sans aucune crainte ni détérioration de la stabilité. Nous continuerons à travailler avec ce signal.

Comparaison des signaux à l'aide d'un comparateur

Comparateur- c'est un circuit qui accepte 2 signaux en entrée, et si l'amplitude du signal à l'entrée directe (+) est supérieure à celle à l'entrée inverse (-), alors un log apparaît en sortie. 1 (VCC). Sinon, connectez-vous. 0 (terre).

Formellement, n'importe quel ampli-op peut être activé comme comparateur, mais une telle solution en termes de performances sera inférieure au comparateur en termes de vitesse et de rapport prix/résultat. Dans notre cas, plus les performances sont élevées, plus la probabilité que la protection ait le temps de fonctionner et de sauvegarder l'appareil est élevée. J'aime utiliser un comparateur, toujours de Texas Instruments - LMV7271. Ce à quoi vous devez faire attention :

• Le délai de réponse est en fait le principal limiteur de vitesse. Pour le comparateur mentionné ci-dessus, ce temps est d'environ 880 ns, ce qui est assez rapide et dans de nombreuses tâches quelque peu redondant au prix de 2 $, et vous pouvez choisir un comparateur plus optimal.
• Encore une fois, je vous conseille d'utiliser un comparateur rail à rail, sinon la sortie ne sera pas de 5V, mais moins. Le simulateur vous aidera à le vérifier ; choisissez quelque chose qui n’est pas du rail à rail et expérimentez. Le signal du comparateur est généralement transmis à l'entrée de défaillance du pilote (SD) et il serait bien d'y avoir un signal TTL stable.
• Choisissez un comparateur avec une sortie push-pull plutôt qu'un comparateur à drain ouvert et autres. C'est pratique et nous avons prévu les caractéristiques de performance pour la sortie

Ajoutons maintenant un comparateur à notre projet dans le simulateur et regardons son fonctionnement dans le mode où la protection n'a pas fonctionné et que le courant ne dépasse pas celui d'urgence (image cliquable) :

Vous pouvez télécharger le fichier pour la simulation dans MultiSIM - .

De quoi avons-nous besoin... Si le courant dépasse 30A, il faut qu'il y ait un log à la sortie du comparateur. 0 (GND), ce signal alimentera l'entrée SD ou EN du pilote et l'éteindra. Dans l'état normal, la sortie doit être un journal. 1 (5V TTL) et allumez le pilote de l'interrupteur d'alimentation (par exemple, les IR2110 « folk » et les moins anciens).

Revenons à notre logique :
1) Nous avons mesuré le courant sur le shunt et avons obtenu 56,4 mV ;
2) Nous avons amplifié notre signal avec un facteur de 50,78 et avons obtenu 2,88 V à la sortie de l'ampli-op ;
3) Nous appliquons un signal de référence avec lequel nous comparerons à l'entrée directe du comparateur. Nous le réglons à l'aide d'un diviseur sur R2 et le réglons à 3,1 V - cela correspond à un courant d'environ 30 A. Cette résistance ajuste le seuil de protection !
4) Maintenant, nous appliquons le signal de la sortie de l'ampli-op à l'inverse et comparons les deux signaux : 3,1 V > 2,88 V. À l'entrée directe (+), la tension est plus élevée qu'à l'entrée inverse (-), ce qui signifie que le courant n'est pas dépassé et que la sortie est log. 1 - les pilotes fonctionnent, mais notre LED1 n'est pas allumée.

Maintenant, nous augmentons le courant jusqu'à une valeur de >30A (tournons R8 et réduisons la résistance) et regardons le résultat (image cliquable) :

Reprenons les points de notre « logique » :
1) Nous avons mesuré le courant sur le shunt et avons obtenu 68,9 mV ;
2) Nous avons amplifié notre signal avec un facteur de 50,78 et avons obtenu 3,4 V à la sortie de l'ampli-op ;
4) Maintenant, nous appliquons le signal de la sortie de l'ampli-op à l'inverse et comparons les deux signaux : 3,1 V< 3.4В. На прямом входу (+) напряжение НИЖЕ, чем на инверсном входе (-), значит ток превышен и на выходе лог. 0 - драйвера НЕ работают, а наш светодиод LED1 горит.

Pourquoi du matériel ?

La réponse à cette question est simple : toute solution programmable sur un MK, avec un ADC externe, etc., peut simplement « geler » et même si vous êtes un développeur de logiciels assez compétent et que vous avez activé une minuterie de surveillance et d'autres antigels protections - pendant que tout est en cours de traitement, votre appareil va griller.

La protection matérielle vous permet de mettre en œuvre un système performant en quelques microsecondes, et si le budget le permet, en 100 à 200 ns, ce qui est généralement suffisant pour n'importe quelle tâche. De plus, la protection matérielle ne pourra pas geler et sauvegardera l'appareil, même si, pour une raison quelconque, votre microcontrôleur de contrôle ou DSP est gelé. La protection éteindra le pilote, votre circuit de contrôle redémarrera silencieusement, testera le matériel et signalera une erreur, par exemple dans Modbus, ou démarrera si tout va bien.

Il convient de noter ici que les contrôleurs spécialisés pour la construction de convertisseurs de puissance disposent d'entrées spéciales qui vous permettent de désactiver la génération d'un signal PWM dans le matériel. Par exemple, le bien-aimé STM32 dispose d'une entrée BKIN pour cela.

Séparément, il convient de parler d'une chose telle que le CPLD. Il s'agit essentiellement d'un ensemble de logiques à grande vitesse et sa fiabilité est comparable à celle d'une solution matérielle. Il serait tout à fait logique de mettre un petit CPLD sur la carte et d'y implémenter une protection matérielle, des temps morts et d'autres commodités, si nous parlons de DC/DC ou d'une sorte d'armoire de contrôle. CPLD rend cette solution très flexible et pratique.

Épilogue

C'est probablement tout. J'espère que vous avez apprécié la lecture de cet article et qu'il vous apportera de nouvelles connaissances ou rafraîchira les anciennes. Essayez toujours de réfléchir à l'avance aux modules de votre appareil qui doivent être implémentés sous forme matérielle et lesquels sous forme logicielle. Souvent, la mise en œuvre matérielle est beaucoup plus simple que la mise en œuvre logicielle, ce qui entraîne des économies de temps de développement et, par conséquent, de coût.

Le format d'un article sans matériel est nouveau pour moi et je voudrais vous demander d'exprimer votre opinion dans l'enquête.

Seuls les utilisateurs enregistrés peuvent participer à l'enquête. , S'il te plaît.

De nombreuses unités artisanales présentent l'inconvénient de ne pas être protégées contre l'inversion de polarité de l'alimentation. Même une personne expérimentée peut confondre par inadvertance la polarité de l'alimentation. Et il y a de fortes chances qu'après cela, le chargeur devienne inutilisable.

Cet article discutera 3 options de protection contre l'inversion de polarité, qui fonctionnent parfaitement et ne nécessitent aucun réglage.

Option 1

Cette protection est la plus simple et diffère des protections similaires en ce qu'elle n'utilise aucun transistor ni microcircuit. Relais, isolation des diodes - ce sont tous ses composants.

Le schéma fonctionne comme suit. Le moins dans le circuit est commun, c'est donc le circuit positif qui sera pris en compte.

S'il n'y a pas de batterie connectée à l'entrée, le relais est à l'état ouvert. Lorsque la batterie est connectée, le plus est fourni via la diode VD2 à l'enroulement du relais, ce qui entraîne la fermeture du contact du relais et le courant de charge principal circule vers la batterie.

En même temps, le voyant LED vert s'allume, indiquant que la connexion est correcte.

Et si vous retirez maintenant la batterie, il y aura une tension à la sortie du circuit, car le courant du chargeur continuera à circuler à travers la diode VD2 jusqu'à l'enroulement du relais.

Si la polarité de connexion est inversée, la diode VD2 sera verrouillée et aucune alimentation ne sera fournie à l'enroulement du relais. Le relais ne fonctionnera pas.

Dans ce cas, la LED rouge s'allumera, ce qui est intentionnellement mal connecté. Cela indiquera que la polarité de la connexion de la batterie est incorrecte.

La diode VD1 protège le circuit de l'auto-induction qui se produit lorsque le relais est éteint.

Si une telle protection est introduite dans , cela vaut la peine de prendre un relais 12 V. Le courant admissible du relais dépend uniquement de la puissance . En moyenne, cela vaut la peine d'utiliser un relais 15-20 A.

Ce système n’a toujours pas d’analogue à bien des égards. Il protège simultanément contre les inversions de puissance et les courts-circuits.

Le principe de fonctionnement de ce schéma est le suivant. En fonctionnement normal, le plus de la source d'alimentation via la LED et la résistance R9 ouvre le transistor à effet de champ, et le moins via la jonction ouverte du « commutateur de champ » va à la sortie du circuit vers la batterie.

Lorsqu'une inversion de polarité ou un court-circuit se produit, le courant dans le circuit augmente fortement, ce qui entraîne une chute de tension aux bornes du « commutateur de champ » et du shunt. Cette chute de tension est suffisante pour déclencher le transistor basse puissance VT2. En s'ouvrant, ce dernier ferme le transistor à effet de champ, fermant ainsi la grille à la masse. En même temps, la LED s'allume, car son alimentation est fournie par la jonction ouverte du transistor VT2.

Grâce à sa vitesse de réponse élevée, ce circuit est garanti pour protéger pour tout problème à la sortie.

Le circuit fonctionne de manière très fiable et peut rester indéfiniment dans un état protégé.

Il s'agit d'un circuit particulièrement simple, qu'on peut difficilement qualifier de circuit, car il n'utilise que 2 composants. Il s'agit d'une diode et d'un fusible puissants. Cette option est tout à fait viable et est même utilisée à l'échelle industrielle.

L'alimentation du chargeur est fournie à la batterie via le fusible. Le fusible est sélectionné en fonction du courant de charge maximum. Par exemple, si le courant est de 10 A, un fusible de 12 à 15 A est nécessaire.

La diode est connectée en parallèle et est fermée pendant le fonctionnement normal. Mais si la polarité est inversée, la diode s'ouvrira et un court-circuit se produira.

Et le fusible est le maillon faible de ce circuit, qui va griller au même moment. Après cela vous devrez le changer.

La diode doit être sélectionnée selon la fiche technique sur la base du fait que son courant maximum à court terme était plusieurs fois supérieur au courant de combustion du fusible.

Ce schéma n'offre pas une protection à 100 %, car il y a eu des cas où le chargeur a grillé plus rapidement que le fusible.

Conclusion

Du point de vue de l’efficacité, le premier système est meilleur que les autres. Mais du point de vue de la polyvalence et de la rapidité de réponse, la meilleure option est le schéma 2. Eh bien, la troisième option est souvent utilisée à l'échelle industrielle. Ce type de protection est visible, par exemple, sur n'importe quel autoradio.

Tous les circuits, à l'exception du dernier, ont une fonction d'auto-guérison, c'est-à-dire que le fonctionnement sera rétabli dès que le court-circuit sera supprimé ou que la polarité de la connexion de la batterie sera modifiée.

Fichiers joints:

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