Unë mendoj se çdo radio amator që dizajnon rregullisht pajisje elektronike ka një furnizim të rregulluar me energji elektrike në shtëpi. Gjëja është me të vërtetë e përshtatshme dhe e dobishme, pa të cilën, pasi ta provoni në veprim, bëhet e vështirë të bësh pa të. Në të vërtetë, nëse duhet të kontrollojmë, për shembull, një LED, do të duhet të vendosim me saktësi tensionin e tij të funksionimit, pasi nëse voltazhi i furnizuar në LED tejkalohet ndjeshëm, ky i fundit thjesht mund të digjet. Gjithashtu me qarqet dixhitale vendosim tensionin e daljes në multimetër në 5 volt, ose çdo tension tjetër që na nevojitet dhe vazhdojmë.

Shumë radioamatorë fillestarë së pari montojnë një furnizim të thjeshtë të rregulluar me energji elektrike, pa rregulluar rrymën e daljes dhe pa mbrojtje nga qarku i shkurtër. Kështu ishte me mua, rreth 5 vjet më parë mblodha një furnizim të thjeshtë me energji elektrike me vetëm tension të rregullueshëm të daljes nga 0,6 në 11 volt. Diagrami i tij është paraqitur në figurën më poshtë:

Por disa muaj më parë vendosa të përmirësoj këtë furnizim me energji elektrike dhe të shtoj një qark të vogël mbrojtës nga qarku i shkurtër në qarkun e tij. Këtë diagram e gjeta në një nga numrat e revistës Radio. Pas ekzaminimit më të afërt, doli që qarku në shumë mënyra të kujton diagramin e mësipërm të qarkut të furnizimit me energji elektrike që mblodha më herët. Nëse ka një qark të shkurtër në qarkun me energji, LED i qarkut të shkurtër fiket, duke e sinjalizuar këtë dhe rryma e daljes bëhet e barabartë me 30 miliamps. U vendos që të merrja pjesë në këtë skemë dhe ta plotësoja me timen, gjë që bëra. Diagrami origjinal nga revista Radio, i cili përfshin një shtesë, është paraqitur në figurën më poshtë:

Fotografia e mëposhtme tregon pjesën e këtij qarku që do të duhet të montohet.

Vlera e disa pjesëve, veçanërisht e rezistencave R1 dhe R2, duhet të rillogaritet lart. Nëse dikush ka ende pyetje se ku mund të lidhë telat e daljes nga ky qark, unë do të jap figurën e mëposhtme:

Do të shtoj gjithashtu se në qarkun e montuar, pavarësisht nëse është qarku i parë apo qarku nga revista Radio, duhet të vendosni një rezistencë 1 kOhm në dalje, midis plus dhe minus. Në diagramin nga revista Radio kjo është rezistenca R6. Gjithçka që mbetet është të gdhendni tabelën dhe të montoni gjithçka së bashku në kutinë e furnizimit me energji elektrike. Tabelat e pasqyrës në program Sprint Layout nuk ka nevojë. Vizatimi i tabelës së mbrojtjes së qarkut të shkurtër:

Rreth një muaj më parë hasa në një diagram të një shtojce të rregullatorit të rrymës dalëse që mund të përdoret në lidhje me këtë furnizim me energji elektrike. E mora nga kjo faqe. Më pas e mblodha këtë kuti dekoder në një kuti të veçantë dhe vendosa ta lidh atë sipas nevojës për të ngarkuar bateritë dhe veprime të ngjashme ku monitorimi i rrymës së daljes është i rëndësishëm. Këtu është diagrami i set-top box-it, transistori KT3107 në të u zëvendësua me KT361.

Por më vonë më lindi ideja që të kombinoja, për lehtësi, të gjitha këto në një ndërtesë. Hapa kutinë e furnizimit me energji elektrike dhe shikova, nuk kishte mbetur hapësirë ​​e mjaftueshme, rezistenca e ndryshueshme nuk përshtatej. Qarku i rregullatorit aktual përdor një rezistencë të fuqishme të ndryshueshme, e cila ka dimensione mjaft të mëdha. Ja si duket:

Më pas vendosa që thjesht t'i lidh të dyja kutitë me vida, duke bërë lidhjen midis dërrasave me tela. Vendosa gjithashtu çelësin e kalimit në dy pozicione: dalje me rrymë të rregullueshme dhe të parregulluar. Në rastin e parë, dalja nga bordi kryesor i furnizimit me energji elektrike ishte i lidhur me hyrjen e rregullatorit të rrymës, dhe dalja e rregullatorit aktual shkoi në kapëset në kutinë e furnizimit me energji elektrike, dhe në rastin e dytë, kapëset u lidhën drejtpërdrejt me daljen nga bordi kryesor i furnizimit me energji elektrike. E gjithë kjo u ndërrua me një ndërprerës me gjashtë kunja në 2 pozicione. Këtu është një vizatim i tabelës së qarkut të shtypur të rregullatorit aktual:

Në figurën e tabelës së qarkut të printuar, R3.1 dhe R3.3 tregojnë terminalet e parë dhe të tretë të rezistencës së ndryshueshme, duke numëruar nga e majta. Nëse dikush dëshiron ta përsërisë atë, këtu është një diagram për lidhjen e një ndërprerësi për ndërrim:

Pllakat e qarkut të printuar të furnizimit me energji elektrike, qarqet mbrojtëse dhe qarqet e kontrollit të rrymës janë bashkangjitur në arkiv. Materiali i përgatitur nga AKV.

Është paraqitur një dizajn mbrojtës për çdo lloj furnizimi me energji elektrike. Ky qark mbrojtës mund të funksionojë së bashku me çdo furnizim me energji elektrike - rrjet, ndërprerës dhe bateri DC. Shkëputja skematike e një njësie të tillë mbrojtëse është relativisht e thjeshtë dhe përbëhet nga disa komponentë.

Qarku i mbrojtjes së furnizimit me energji elektrike

Pjesa e fuqisë - një tranzistor i fuqishëm me efekt në terren - nuk mbinxehet gjatë funksionimit, prandaj nuk ka nevojë as për një lavaman nxehtësie. Qarku është në të njëjtën kohë një mbrojtje kundër mbingarkesës së energjisë, mbingarkesës dhe qarkut të shkurtër në dalje, rryma e funksionimit të mbrojtjes mund të zgjidhet duke zgjedhur rezistencën e rezistencës së shuntit, në rastin tim rryma është 8 Amper, 6 rezistorë nga 5 U përdorën vat 0,1 Ohm të lidhur paralelisht. Shunti mund të bëhet gjithashtu nga rezistorë me fuqi 1-3 vat.

Mbrojtja mund të rregullohet më saktë duke zgjedhur rezistencën e rezistencës së prerjes. Qarku i mbrojtjes së furnizimit me energji elektrike, rregullatori i kufirit të rrymës Qarku i mbrojtjes së furnizimit me energji elektrike, rregullatori i kufirit të rrymës

~~~Në rast qarku të shkurtër dhe mbingarkesë të daljes së njësisë, mbrojtja do të funksionojë menjëherë, duke fikur burimin e energjisë. Një tregues LED do të tregojë se mbrojtja është ndezur. Edhe nëse dalja lidhet me qark të shkurtër për disa dhjetëra sekonda, transistori me efekt në terren mbetet i ftohtë

~~~Tranzistori me efekt në terren nuk është kritik; çdo ndërprerës me një rrymë prej 15-20 Amper ose më të lartë dhe një tension operativ prej 20-60 volt do të funksionojë. Çelësat nga linjat IRFZ24, IRFZ40, IRFZ44, IRFZ46, IRFZ48 ose më të fuqishëm - IRF3205, IRL3705, IRL2505 dhe të ngjashme janë ideale.

~~~Ky qark është gjithashtu i shkëlqyeshëm për mbrojtjen e një karikuesi për bateritë e makinave; nëse polariteti i lidhjes ndryshon papritur, atëherë asgjë e keqe nuk do të ndodhë me karikuesin; mbrojtja do ta shpëtojë pajisjen në situata të tilla.

~~~Falë funksionimit të shpejtë të mbrojtjes, ajo mund të përdoret me sukses për qarqet pulsuese; në rast të një qarku të shkurtër, mbrojtja do të funksionojë më shpejt sesa çelsat e energjisë të furnizimit me energji komutuese të kenë kohë të digjen. Qarku është gjithashtu i përshtatshëm për invertorët e pulsit, si mbrojtje e rrymës. Nëse ka një mbingarkesë ose qark të shkurtër në qarkun dytësor të inverterit, transistorët e fuqisë së inverterit fluturojnë menjëherë jashtë dhe një mbrojtje e tillë do të parandalojë që kjo të ndodhë.

Komentet
Mbrojtje nga qarku i shkurtër, kthimi i polaritetit dhe mbingarkesa janë mbledhur në një tabelë të veçantë. Transistori i fuqisë u përdor në serinë IRFZ44, por nëse dëshironi, ai mund të zëvendësohet me një IRF3205 më të fuqishëm ose me ndonjë ndërprerës tjetër të energjisë që ka parametra të ngjashëm. Ju mund të përdorni çelësa nga linja IRFZ24, IRFZ40, IRFZ46, IRFZ48 dhe çelësa të tjerë me një rrymë prej më shumë se 20 Amper. Gjatë funksionimit, transistori me efekt në terren mbetet i akullt. prandaj nuk ka nevojë për një ftohës.

Transistori i dytë nuk është gjithashtu kritik; në rastin tim, është përdorur një tranzistor bipolar i tensionit të lartë i serisë MJE13003, por ka një zgjedhje të madhe. Rryma e mbrojtjes zgjidhet bazuar në rezistencën e shuntit - në rastin tim, 6 rezistorë 0.1 Ohm paralelisht, mbrojtja aktivizohet me një ngarkesë prej 6-7 Amper. Mund ta vendosni më saktë duke rrotulluar rezistencën e ndryshueshme, kështu që e vendosa rrymën e funksionimit në rreth 5 Amper.

Fuqia e furnizimit me energji elektrike është mjaft e mirë, rryma e daljes arrin 6-7 Amper, e cila është mjaft e mjaftueshme për të ngarkuar një bateri makine.
Zgjodha rezistorë shunt me fuqi 5 vat, por 2-3 vat është gjithashtu e mundur.

Nëse gjithçka është bërë në mënyrë korrekte, njësia fillon të punojë menjëherë, mbyllni daljen, LED-i mbrojtës duhet të ndizet, i cili do të ndizet për sa kohë që telat e daljes janë në modalitetin e qarkut të shkurtër.
Nëse gjithçka funksionon siç duhet, atëherë vazhdojmë më tej. Montimi i qarkut të treguesit.

Qarku kopjohet nga një karikues i kaçavidës së baterisë. Treguesi i kuq tregon se ka tension në dalje në daljen e furnizimit me energji elektrike, treguesi jeshil tregon procesin e karikimit. Me këtë rregullim të komponentëve, treguesi i gjelbër gradualisht do të fiket dhe më në fund do të fiket kur voltazhi në bateri është 12.2-12.4 volt; kur bateria shkëputet, treguesi nuk do të ndizet.

Pajisjet mbrojtëse me shpejtësi të lartë të prodhuara nga Bourns janë një element themelor i mbrojtjes së radio-elektronikës (kryesisht linjave dhe ndërfaqeve të telekomunikacionit) nga rryma dhe mbitensionet e tensionit të shkaktuara nga shkarkimet e rrufesë, qarqet e shkurtra dhe ndërhyrja e komutimit. Përparësitë e tyre janë performanca e lartë, autonomia, karakteristikat e saktësisë dhe gjerësia e brezit.

Pajisjet TBU të prodhuara nga Bourns janë të dizajnuara për mbrojtjen me shpejtësi të lartë të pajisjeve elektronike nga shkarkimet e rrufesë, qarqet e shkurtra dhe efektet e tensionit të rrjetit në autobusët e të dhënave. TBU-të janë ndërtuar duke përdorur teknologjinë gjysmëpërçuese MOSFET dhe janë instaluar në hyrje në një qark seri. Mbrojtja i përgjigjet mbingarkesës si në rrymë ashtu edhe në tension. Kjo kryesisht kontrollon rrymën që rrjedh nëpër linjë. Nëse rryma hyrëse rritet në nivelin kufi dhe më pas e kalon atë, TBU shkëput tensionin nga ngarkesa, duke siguruar një pengesë efektive ndaj ndikimeve shkatërruese derisa ato të zhduken. Kur niveli i rrymës hyrëse arrin vlerën e rrymës së ndërprerjes, TBU funksionon në afërsisht 1 µs dhe kufizon rrymën e linjës në më pak se 1 mA. Nëse voltazhi në TBU bie në nivelin e rivendosjes së Vreset ose më poshtë, pajisja rikthen automatikisht funksionimin normal. Natyra e funksionimit të TBU mund të shihet në karakteristikën e tensionit aktual (Figura 1).

Aktualisht disponohen familjet e mëposhtme TBU: TBU-CA, TBU-DT, TBU-PL, P40 dhe P-G (P500-G, P850-G).

Tabela 1. Karakteristikat kryesore të familjeve TBU

Emri	Përshkrim	Tensioni maksimal i impulsit (Vimp), V	Tensioni maksimal RMS (Vrms), V	Tensioni i rikuperimit (Vreset), V	Rryma e këmbëzës (Itrig), mA	Koha e përgjigjes (tblock), μs	Dimensionet e përgjithshme, mm	Temperatura e funksionimit (Trab), °С
	Me dy drejtime të vetme	250, 400, 500, 650, 850	100, 200, 250, 300, 425	12…20	50, 100, 200, 300, 500	1	6.5×4	-55…125
	Me një drejtim të dyfishtë	650, 850	300, 425	10…18	100, 200, 300, 500	1	5x5	-40…125
	Me dy drejtime të dyfishta	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
P-G		500, 850	300, 425	22	100, 200	1	6x4

Karakteristikat e tyre kryesore, të diskutuara në Tabelën 1, përfshijnë:

• Vimp – tensioni maksimal i fikjes gjatë një rritjeje të tensionit që zgjat ≥1 μs;
• Vrms – tensioni maksimal i mbylljes kur ekspozohet ndaj tensionit të alternuar;
• Vreset – tensioni nominal i rikuperimit;
• Itrig – rryma e funksionimit;
• tblock – koha maksimale për kalimin nga mënyra e funksionimit në modalitetin e bllokimit;
• Puna - temperatura e funksionimit.

Më vete, seria mund të vërehet si më e shpejta, por është dukshëm inferiore ndaj të gjitha të tjerave për sa i përket nivelit të tensioneve hyrëse. Dallimet kryesore midis serive TBU përfshijnë gjithashtu drejtimin e transmetimit të sinjalit, kombinimin e tensioneve maksimale dhe rrymave bllokuese dhe kushtet e temperaturës së funksionimit. Modelet me dy kanale janë të rëndësishme për kursimin e hapësirës në tabelë dhe lehtësinë e instalimit, megjithatë, në rast të një aksidenti serioz dhe dëmtimit të pakthyeshëm të njërit prej kanaleve, i gjithë elementi do të kërkojë zëvendësim. Prandaj, versionet me dy kanale nuk janë gjerësisht të njohura, gjë që nuk mund të thuhet për seritë me dy drejtime me një kanal. Një gamë e gjerë e diapazoneve të rrymës dhe tensionit, rezistenca e ulët dhe diapazoni i temperaturës industriale e bëjnë këtë familje më të njohurit në Rusi dhe në botë. Shumica e skemave tipike të mbrojtjes TBU të rekomanduara nga Bourns përdorin .

Kriteret e zgjedhjes

Përkundër faktit se të gjitha familjet e TBU ndjekin të njëjtin qëllim - mbrojtjen kundër rritjeve të rrymës dhe tensionit, çështja e zgjedhjes së saktë të pajisjes mbrojtëse është e rëndësishme, pasi në elektronikën moderne me precizion të lartë edhe një tepricë e lehtë e parametrave të funksionimit mund të çojë në shkatërrim. pasojat.

Algoritmi i përzgjedhjes mund të ndahet në fazat e mëposhtme:

• Përcaktimi i rrymës maksimale të funksionimit dhe temperaturës maksimale të ambientit të funksionimit. Në këtë fazë, është e nevojshme t'i referoheni grafikut të rrymës së funksionimit kundrejt temperaturës, i cili disponohet në dokumentacionin e produktit, për të përcaktuar vlerën e uljes së TBU në kushte specifike funksionimi.
• Përcaktimi i nivelit të tensionit të funksionimit të pajisjes. Zgjedhja e TBU duhet të bëhet në atë mënyrë që voltazhi i deklaruar i tij i prishjes të jetë më i ulëti midis atyre të disponueshëm në familje, por në të njëjtën kohë të tejkalojë tensionin normal të sistemit dhe valëzimin e tij të lejuar. Pajisja e zgjedhur duhet gjithashtu të plotësojë kërkesat për karakteristikat e ngarkesës.
• Zgjedhja e një artikulli specifik TBU me një tension maksimal impulsi (Vimp) më i madh se tensioni i prishjes së impulsit të kufizuesit të tensionit të fazës së parë të përdorur (për shembull, një shkarkues gazi). Pajisja TBU e përzgjedhur duhet gjithashtu të ketë një rrymë minimale udhëtimi Itrigger më të madhe se rryma maksimale e pikut të sistemit të mbrojtur, duke marrë parasysh kompensimin për efektet e temperaturës së ambientit.

Në shumicën e rasteve, qarqet e mbrojtura kanë rrymë të mjaftueshme për të ndërprerë TBU. Por nëse qarku i mbrojtur ka një rezistencë të lartë, për të garantuar funksionimin e mbrojtjes, ia vlen të vendosni një diodë të vogël orteku të lidhur me tokën pas TBU. Kjo qasje siguron që TBU të kryejë funksionet e tij mbrojtëse.

Fushat e aplikimit dhe shembujt

Performanca e lartë lejon që TBU të përdoret për të mbrojtur komponentët e shtrenjtë të ndjeshëm të qarqeve elektronike dhe vlera e ulët e kapacitetit dhe diapazoni i gjerë i frekuencës (deri në 3 GHz) hapin rrugën për aplikacionet me shpejtësi të lartë. TBU-të përdoren gjerësisht në pajisjet e telekomunikacionit, duke përfshirë kartat xDSL, POTS dhe kartat e kombinuara xDSL, kartat audio/VDSL, pajisjet e aksesit në rrjet, pajisjet për linjat T1/E1 dhe T3/E3, mbrojtjen e portit Ethernet, modemët me brez të gjerë dhe portat e rrjetit, modulet mbrojtëse dhe programues, pajisje industriale për kontroll dhe monitorim, pajisje instrumentesh. Gjatë zhvillimit të pajisjeve të tilla, një kërkesë e detyrueshme mbetet zgjedhja e saktë e tensionit maksimal të vlerësuar TBU, i cili nuk duhet të kalojë parametrat maksimalë të funksionimit të pajisjes së mbrojtur. Mbrojtja optimale kombinon një pajisje mbrojtëse TBU me një varistor ose shkarkues gazi. Shtypësit e TVS instalohen gjithashtu shpesh pas TBU. Kur flitet për mbrojtjen e pajisjeve të telekomunikacionit, shkarkimet direkte ose të induktuara të rrufesë konsiderohen gjithmonë si faktori kryesor dëmtues. Një rol të madh këtu i jepet mjeteve kryesore të shuarjes: qarku i tokëzimit, ndërprerësit e ndryshëm të rrymës, dhomat e shuarjes së shkëndijave dhe përbërësit e tjerë. Por, si rregull, shkarkimet e mbetura të energjisë ende të lartë depërtojnë më tej, drejtpërdrejt në qarqet e pajisjes. Përdorimi i mbrojtjes dytësore me shumë faza, duke përfshirë përdorimin e TBU-ve Bourns, zvogëlon rrezikun e dëmtimit serioz të pajisjeve shumë herë ose parandalon aksidentet krejtësisht. Në situata të tilla, nevojitet mbrojtje për të gjitha linjat hyrëse/dalëse: lidhësit koaksialë dhe të rrjetit, linjat e kontrollit etj. Edhe një portë e pambrojtur mund të shkaktojë dëme të shumta në të gjithë pajisjen.

Gjithashtu shumë të cenueshme, për shkak të shpërndarjes së tyre të gjerë, janë portat RS-232, RS-485 dhe portat me hyrje optike. Për mbrojtje gjithëpërfshirëse RS-232, Bourns ofron dizajnin e mëposhtëm bazuar në TBU-P850 (Figura 2) ose bazën (Figura 3).

RS-485 është një standard më modern i transmetimit të të dhënave. Shumë terminale RS-485 mund të punojnë së bashku në të njëjtin autobus. Dioda e dyfishtë e paraqitur në diagramet e mëposhtme është projektuar për të ofruar funksionim të përgjithshëm në rangun -7...12 V. Ofrohen dy topologji mbrojtëse, duke përdorur gjithashtu TBU-P850 dhe (Figurat 4 dhe 5).

Zhvillimi i mjeteve të matjes dhe kontrollit të elektronikës së automobilave e ka bërë autobusin CAN të popullarizuar, për mbrojtjen e të cilit ekziston edhe një qark duke përdorur TBU (Figura 6).

Një mënyrë shumë e njohur për të lidhur dy pajisje me mbrojtje hyrëse dhe dalëse mbetet një qark duke përdorur izolimin optik. Rekomandimet për mbrojtjen duke përdorur TBU janë paraqitur në Figurën 7.

Përparësitë konkurruese të TBU. Pajtueshmëria me kërkesat e aplikueshme dhe standardet ndërkombëtare

Përparësitë e TBU përfshijnë:

• skemë e thjeshtë dhe e besueshme e mbrojtjes;
• mbrojtje kundër mbitensionit dhe rrymës në një banesë;
• performancë të lartë;
• kufizimi i saktësisë së rrymës dhe tensionit të daljes;
• vetë-shërimi;
• gjerësi e gjerë bande pa futur ndërhyrje në sinjalin e dobishëm (deri në 3 GHz);
• dimensione të vogla të përgjithshme në strehën DFN;
• Pajtueshmëria me RoHS.

Meqenëse fusha kryesore e përdorimit të TBU është mbrojtja e linjave të telekomunikacionit, të cilat në kohën tonë i nënshtrohen kërkesave të larta për cilësinë, shpejtësinë dhe nivelin e shtrembërimit të futur, pajisjet mbrojtëse duhet gjithashtu të përputhen me një sërë kërkesash dhe kërkesash dhe standardet ndërkombëtare. Më të famshmit dhe më autoritarët sot janë ITU (International Telecommunications Union) dhe Telcordia. Bourns merr pjesë në zhvillimin e këtyre standardeve dhe prodhon komponentë që janë plotësisht në përputhje me kërkesat rregullatore të publikuara. Nga rruga, pajisjet TBU tejkalojnë kërkesat e Telcordia GR-1089 dhe ITU-T K.20, K.21, K.45, gjë që u jep atyre një diferencë sigurie për rritjen e ardhshme të kërkesave teknologjike.

konkluzioni

Gjithmonë vlen të kujtohet se mbrojtja e qarkut është një ndërmarrje komplekse dhe mbështetja në çdo lloj mbrojtjeje është e rrezikshme. TBU e prodhuar nga Bourns është një "lojtar ekipi" dhe mund të zbulojë plotësisht potencialin e tij vetëm kur përdoret së bashku me mjete shtesë mbrojtëse: varistorë, shkarkues gazi, dioda TVS, të cilat, nga ana tjetër, duhet gjithashtu të zgjidhen saktë për koordinimin e duhur të mbrojtjes si një e tërë.

Versionet dhe emërtimet më të njohura të TBU mund të gjenden gjithmonë në magazinat e distributorit zyrtar të Bourns - kompanisë COMPEL. Përveç stokut të magazinës, COMPEL ofron dërgesa me porosi, mostra falas, speciale. çmimet, mbështetjen teknike dhe furnizimet e projektit për prodhimin tuaj.

Letërsia

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 lëshon modele të reja të diodave PTVS të tensionit të lartë të serive S3, S6 dhe S10

PTVS (Power TVS) – shtypës me dy drejtime me precizion të lartë për mbrojtjen e pajisjeve në linjat e fuqishme AC dhe DC nga efektet e shkarkimeve elektrostatike, pulseve elektromagnetike, interferencave në ndërprerje, goditjeve të shkaktuara nga rrufeja dhe gjëra të tjera. Dhe ndërsa seritë standarde SMAJ dhe SMBJ janë të përfaqësuara gjerësisht në treg, vetëm disa ofrojnë zgjidhje të fuqishme TVS. Modelet e reja PTVS ofrojnë mbrojtje të dyanshme në tensionet 170...470 V. Vlerësuar për ekspozimin ndaj impulseve standarde prej 8/20 µs në përputhje me kërkesat e IEC 61000-4-5. Teknologjia e silikonit lejon tensione të ulëta shtrënguese në krahasim me varistorët e oksidit të metalit dhe garanton performancë të qëndrueshme me rritjen e temperaturës. Avantazhi kryesor i PTVS ndaj varistorit manifestohet pikërisht në rryma të larta - voltazhi i fiksimit në varistor rritet ndjeshëm pas rritjes së rrymës, ndërsa në diodën PTVS, pas një rritjeje shumë të shkurtër, ai bie në vlerën e pllakës së emrit dhe mbetet i fiksuar. Për një varistor dhe PTVS me karakteristika të ngjashme të performancës, ky ndryshim mund të jetë i dyfishtë në favor të PTVS (mos harroni se po flasim për qindra volt). Seritë PTVS S3, S6 dhe S10 janë të disponueshme në kutitë me vrima dhe janë në përputhje me RoHS.

Diodat PTVS janë një zgjidhje e shkëlqyer për furnizimin me energji elektrike në pajisjet e telekomunikacionit dhe aplikacione të tjera që janë të ndjeshme ndaj zhurmës së lartë dhe ndërhyrjeve. Lansimi i modeleve të reja për seritë S3, S6 dhe S10 zgjeron ndjeshëm gamën e aplikacioneve për Bourns PTVS.

Sot artikulli im do të jetë i një natyre ekskluzivisht teorike, ose më saktë, nuk do të përmbajë "hardware" si në artikujt e mëparshëm, por mos u mërzit - nuk është bërë më pak i dobishëm. Fakti është se problemi i mbrojtjes së komponentëve elektronikë ndikon drejtpërdrejt në besueshmërinë e pajisjeve, jetën e tyre të shërbimit dhe për këtë arsye avantazhin tuaj të rëndësishëm konkurrues - aftësia për të ofruar një garanci afatgjatë të produktit. Zbatimi i mbrojtjes ka të bëjë jo vetëm me elektronikën time të preferuar të energjisë, por edhe me çdo pajisje në parim, kështu që edhe nëse jeni duke projektuar zanate IoT dhe keni një 100 mA modeste, duhet të kuptoni se si të siguroni funksionimin pa probleme të pajisjes tuaj. .

Mbrojtja aktuale ose mbrojtja nga qarku i shkurtër (qark i shkurtër) është ndoshta lloji më i zakonshëm i mbrojtjes sepse neglizhenca në këtë çështje shkakton pasoja shkatërruese në kuptimin e mirëfilltë. Si shembull, unë sugjeroj të shikoni një stabilizues të tensionit që ishte i trishtuar për shkak të një qarku të shkurtër:

Diagnoza këtu është e thjeshtë - ndodhi një gabim në stabilizues dhe rrymat ultra të larta filluan të rrjedhin në qark; mbrojtja duhet të kishte fikur pajisjen, por diçka shkoi keq. Pas leximit të artikullit, më duket se ju vetë do të jeni në gjendje të merrni me mend se cili mund të jetë problemi.

Sa për vetë ngarkesën... Nëse keni një pajisje elektronike me madhësinë e një kutie shkrepse, nuk ka rryma të tilla, atëherë mos mendoni se nuk mund të bëheni aq të trishtuar sa stabilizuesi. Me siguri nuk doni të digjni paketa me çipa 10-1000 dollarë? Nëse po, atëherë ju ftoj të njiheni me parimet dhe metodat e trajtimit të qarqeve të shkurtra!

Qëllimi i artikullit

Po synoj artikullin tim tek njerëzit për të cilët elektronika është një hobi dhe zhvilluesit fillestarë, kështu që gjithçka do të tregohet "me një shikim" për një kuptim më kuptimplotë të asaj që po ndodh. Për ata që duan një prekje akademike, shkoni dhe lexoni çdo libër universitar mbi inxhinierinë elektrike + "klasikët" e Horowitz, Hill "Arti i Dizajnit të Qarqeve".

Më vete, do të doja të them se të gjitha zgjidhjet do të jenë të bazuara në harduer, domethënë pa mikrokontrollues dhe perversione të tjera. Vitet e fundit është bërë mjaft në modë programimi aty ku është e nevojshme dhe ku nuk është e nevojshme. Unë shpesh vëzhgoj "mbrojtjen" aktuale, e cila zbatohet thjesht duke matur tensionin ADC me ndonjë arduino ose mikrokontrollues, dhe më pas pajisjet ende dështojnë. Ju këshilloj fuqimisht të mos bëni të njëjtën gjë! Për këtë problem do të flas më në detaje më vonë.

Pak për rrymat e qarkut të shkurtër

Në mënyrë që të filloni të gjeni metodat e mbrojtjes, së pari duhet të kuptoni se kundër çfarë po luftojmë. Çfarë është një "qark i shkurtër"? Ligji i preferuar i Ohmit do të na ndihmojë këtu; merrni parasysh rastin ideal:

Vetëm? Në fakt, ky qark është qarku ekuivalent i pothuajse çdo pajisjeje elektronike, domethënë ekziston një burim energjie që e furnizon atë me ngarkesën dhe nxehet dhe bën ose nuk bën diçka tjetër.

Le të pajtohemi që fuqia e burimit lejon që tensioni të jetë konstant, domethënë "të mos ulet" nën asnjë ngarkesë. Gjatë funksionimit normal, rryma që vepron në qark do të jetë e barabartë me:

Tani imagjinoni që xhaxhai Vasya hodhi një çelës telat që shkonin te llamba dhe ngarkesa jonë u ul 100 herë, domethënë, në vend të R u bë 0.01*R dhe me ndihmën e llogaritjeve të thjeshta marrim një rrymë 100 herë më të madhe. Nëse llamba konsumonte 5A, atëherë tani rryma nga ngarkesa do të jetë rreth 500A, e cila është mjaft e mjaftueshme për të shkrirë çelësin e xhaxhait Vasya. Tani një përfundim i vogël...

Qark i shkurtër- një rënie e ndjeshme e rezistencës së ngarkesës, e cila çon në një rritje të konsiderueshme të rrymës në qark.

Vlen të kuptohet se rrymat e qarkut të shkurtër zakonisht janë qindra e mijëra herë më të mëdha se rryma e vlerësuar, dhe madje një periudhë e shkurtër kohe është e mjaftueshme që pajisja të dështojë. Këtu, shumë do të kujtojnë ndoshta pajisjet e mbrojtjes elektromekanike ("pajisjet automatike" dhe të tjera), por gjithçka këtu është shumë prozaike ... Zakonisht një prizë shtëpiake mbrohet nga një ndërprerës me një rrymë nominale 16A, domethënë do të ndodhë mbyllja. në 6-7 herë më shumë se rryma, e cila tashmë është rreth 100A. Furnizimi me energji i laptopit ka një fuqi prej rreth 100 W, domethënë, rryma është më pak se 1A. Edhe nëse ndodh një qark i shkurtër, makina nuk do ta vërejë atë për një kohë të gjatë dhe do të fikë ngarkesën vetëm kur gjithçka tashmë është djegur. Kjo është më shumë mbrojtje nga zjarri sesa mbrojtje e pajisjeve.

Tani le të shohim një rast tjetër të hasur shpesh - përmes rrymës. Unë do ta tregoj atë duke përdorur shembullin e një konverteri dc/dc me një topologji sinkron buck; të gjithë kontrollorët MPPT, shumë drejtues LED dhe konvertuesit e fuqishëm DC/DC në borde janë ndërtuar pikërisht mbi të. Le të shohim qarkun e konvertuesit:

Diagrami tregon dy opsione për mbirrymë: mënyrë jeshile për një qark të shkurtër "klasik", kur ka një ulje të rezistencës së ngarkesës ("snjollë" midis rrugëve pas bashkimit, për shembull) dhe rrugë portokalli. Kur mund të rrjedhë rryma nëpër shtegun portokalli? Unë mendoj se shumë njerëz e dinë që rezistenca e kanalit të hapur të një transistori me efekt në terren është shumë e vogël; në transistorët modernë të tensionit të ulët është 1-10 mOhm. Tani le të imagjinojmë që PWM me një nivel të lartë erdhi te çelësat në të njëjtën kohë, domethënë të dy çelësat u hapën, për burimin "VCCIN - GND" kjo është e barabartë me lidhjen e një ngarkese me një rezistencë prej rreth 2-20 mOhm! Le të zbatojmë ligjin e madh dhe të fuqishëm të Ohmit dhe të marrim një vlerë aktuale prej më shumë se 250A edhe me një furnizim me energji 5V! Megjithëse mos u shqetësoni, nuk do të ketë një rrymë të tillë - përbërësit dhe përçuesit në tabelën e qarkut të printuar do të digjen më herët dhe do të thyejnë qarkun.

Ky gabim ndodh shumë shpesh në sistemin energjetik dhe veçanërisht në elektronikën e fuqisë. Mund të ndodhë për arsye të ndryshme, për shembull, për shkak të gabimeve të kontrollit ose proceseve kalimtare afatgjata. Në rastin e fundit, edhe "koha e vdekur" në konvertuesin tuaj nuk do të ndihmojë.

Unë mendoj se problemi është i qartë dhe i njohur për shumë prej jush, tani është e qartë se çfarë duhet të trajtohet dhe gjithçka që mbetet është të kuptojmë SI. Kjo është ajo për të cilën do të jetë historia e ardhshme.

Parimi i funksionimit të mbrojtjes aktuale

Këtu ju duhet të aplikoni logjikën e zakonshme dhe të shihni marrëdhënien shkak-pasojë:
1) Problemi kryesor është rryma e madhe në qark;
2) Si të kuptoni se çfarë vlere aktuale? -> Matni atë;
3) Mat dhe fitoi vlerën -> Krahaso me vlerën e caktuar të pranueshme;
4) Nëse vlera tejkalohet -> Shkëputni ngarkesën nga burimi aktual.

Matni rrymën -> Gjeni nëse rryma e lejuar është tejkaluar -> Shkëputni ngarkesën

Absolutisht çdo mbrojtje, jo vetëm aktuale, është ndërtuar në këtë mënyrë. Varësisht nga sasia fizike mbi të cilën është ndërtuar mbrojtja, në rrugën e zbatimit do të lindin probleme të ndryshme teknike dhe metoda për zgjidhjen e tyre, por thelbi është i pandryshuar.

Tani unë propozoj të kalojmë të gjithë zinxhirin e sigurisë në mënyrë që të zgjidhim të gjitha problemet teknike që dalin. Mbrojtja e mirë është mbrojtja që është planifikuar paraprakisht dhe funksionon. Kjo do të thotë se nuk mund të bëjmë pa modelim, unë do të përdor atë popullore dhe falas MultiSIM blu, e cila promovohet në mënyrë aktive nga Mouser. Mund ta shkarkoni atje - lidhje. Unë gjithashtu do të them paraprakisht se brenda kornizës së këtij artikulli nuk do të gërmoj në qark dhe do ta mbush kokën me gjëra të panevojshme në këtë fazë, vetëm dijeni që gjithçka do të jetë pak më e ndërlikuar në harduerin e vërtetë.

Matja aktuale

Kjo është pika e parë në zinxhirin tonë dhe ndoshta më e lehtë për t'u kuptuar. Ka disa mënyra për të matur rrymën në një qark, dhe secila ka avantazhet dhe disavantazhet e veta; cila prej tyre të përdorni në mënyrë specifike në detyrën tuaj varet nga ju që të vendosni. Unë do t'ju tregoj, bazuar në përvojën time, për këto avantazhe dhe disavantazhe. Disa prej tyre janë "përgjithësisht të pranuara", dhe disa janë botëkuptimet e mia; ju lutem vini re se as që po përpiqem të pretendoj se jam një lloj e vërtete.

1) Shunt aktuale. Baza e bazave "punon" në të njëjtin ligj të madh dhe të fuqishëm të Ohm-it. Metoda më e thjeshtë, më e lirë, më e shpejtë dhe përgjithësisht më e mira, por me një sërë disavantazhesh:

A) Nuk ka izolim galvanik. Do t'ju duhet ta zbatoni veçmas, për shembull, duke përdorur një optobashkues me shpejtësi të lartë. Kjo nuk është e vështirë për t'u zbatuar, por kërkon hapësirë ​​shtesë në tabelë, dc/dc të shkëputur dhe komponentë të tjerë që kushtojnë para dhe shtojnë dimensionet e përgjithshme. Edhe pse izolimi galvanik nuk është gjithmonë i nevojshëm, natyrisht.

B) Në rryma të larta, ngrohja globale përshpejtohet. Siç shkrova më herët, gjithçka "funksionon" sipas ligjit të Ohm-it, që do të thotë se nxehet dhe ngroh atmosferën. Kjo çon në një ulje të efikasitetit dhe nevojën për të ftohur shunt. Ekziston një mënyrë për të minimizuar këtë disavantazh - për të zvogëluar rezistencën e shuntit. Fatkeqësisht, nuk mund të reduktohet pafundësisht dhe fare Unë nuk do të rekomandoja reduktimin e tij në më pak se 1 mOhm, nëse keni ende pak përvojë, sepse lind nevoja për të luftuar ndërhyrjet dhe kërkesat për fazën e projektimit të bordit të qarkut të printuar rriten.

Në pajisjet e mia më pëlqen të përdor këto shuntime PA2512FKF7W0R002E:

Matja e rrymës ndodh duke matur rënien e tensionit nëpër devijim, për shembull, kur një rrymë prej 30A rrjedh nëpër devijim do të ketë një rënie:

Kjo do të thotë, kur marrim një rënie prej 60 mV në shunt, kjo do të thotë se kemi arritur kufirin dhe nëse rënia rritet më tej, atëherë do të duhet të fikim pajisjen ose ngarkesën tonë. Tani le të llogarisim se sa nxehtësi do të lëshohet në shunt tonë:

Jo pak, apo jo? Kjo pikë duhet të merret parasysh, sepse Fuqia maksimale e shuntit tim është 2 W dhe nuk mund të tejkalohet, dhe gjithashtu nuk duhet t'i bashkoni shuntet me saldim me shkrirje të ulët - mund të shkëputet, këtë e kam parë edhe unë.

• Përdorni shunta kur keni tension të lartë dhe rryma jo shumë të larta
• Monitoroni sasinë e nxehtësisë së gjeneruar nga shunt
• Përdorni shuntet aty ku keni nevojë për performancë maksimale
• Përdorni shunts vetëm nga materiale të veçanta: konstantan, manganinë dhe të ngjashme

2) Sensorët e rrymës me efekt Hall. Këtu do t'i lejoj vetes klasifikimin tim, i cili pasqyron plotësisht thelbin e zgjidhjeve të ndryshme për këtë efekt, përkatësisht: i lirë Dhe shtrenjtë.

A) I lirë, për shembull, ACS712 dhe të ngjashme. Ndër avantazhet, mund të vërej lehtësinë e përdorimit dhe praninë e izolimit galvanik, por këtu përfundojnë avantazhet. Disavantazhi kryesor është sjellja jashtëzakonisht e paqëndrueshme nën ndikimin e ndërhyrjes RF. Çdo ngarkesë reaktive dc/dc ose e fuqishme është ndërhyrje, domethënë në 90% të rasteve këta sensorë janë të padobishëm, sepse "çmenden" dhe më tepër tregojnë motin në Mars. Por nuk është më kot që janë bërë?

A janë ato të izoluara në mënyrë galvanike dhe mund të matin rrymat e larta? Po. Nuk ju pëlqen ndërhyrja? Po gjithashtu. Ku t'i vendosni ato? Kjo është e drejtë, në një sistem monitorimi me përgjegjësi të ulët dhe për matjen e konsumit aktual nga bateritë. I kam në inverterë për termocentrale diellore dhe termocentrale me erë për një vlerësim cilësor të konsumit aktual nga bateria, gjë që ju lejon të zgjasni ciklin e jetës së baterive. Këta sensorë duken kështu:

B) Të shtrenjta. Ata kanë të gjitha avantazhet e atyre të lira, por nuk kanë disavantazhet e tyre. Një shembull i një sensori të tillë LEM LTS 15-NP:

Çfarë kemi si rezultat:
1) Performancë e lartë;
2) Izolimi galvanik;
3) Lehtësia e përdorimit;
4) Rryma të mëdha të matura pavarësisht nga tensioni;
5) Saktësi e lartë e matjes;
6) Edhe PMM-të “e liga” nuk ndërhyjnë në punë; ndikojnë në saktësinë.

Por cila është e keqja atëherë? Ata që hapën lidhjen e mësipërme e panë qartë - ky është çmimi. 18 dollarë, Karl! Dhe edhe për një seri prej 1000+ copash, çmimi nuk do të bjerë nën 10 dollarë, dhe blerja aktuale do të jetë 12-13 dollarë. Ju nuk mund ta instaloni këtë në një njësi furnizimi me energji elektrike për disa dollarë, por unë do të doja ... Përmblidhni:

A) Kjo është zgjidhja më e mirë në parim për matjen e rrymës, por e shtrenjtë;
b) Përdorni këta sensorë në kushte të vështira operimi;
c) Përdorni këta sensorë në komponentët kritikë;
d) Përdorni ato nëse pajisja juaj kushton shumë, për shembull, një UPS 5-10 kW, ku patjetër do të justifikohet, sepse çmimi i pajisjes do të jetë disa mijëra dollarë.

3) Transformatori i rrymës. Zgjidhje standarde në shumë pajisje. Ka dy minuse - ato nuk punojnë me rrymë direkte dhe kanë karakteristika jolineare. Pro - të lirë, të besueshëm dhe mund të matni rryma të mëdha. Është në transformatorët e rrymës që sistemet e automatizimit dhe mbrojtjes janë ndërtuar në ndërmarrjet RU-0.4, 6, 10, 35 kV, dhe atje mijëra amper janë mjaft normale.

Për të qenë i sinqertë, përpiqem të mos i përdor, sepse nuk më pëlqejnë, por gjithsesi i përdor në kabinete të ndryshme kontrolli dhe sisteme të tjera AC, sepse Ata kushtojnë disa dollarë dhe ofrojnë izolim galvanik, jo 15-20 dollarë si LEM-të, dhe ata e kryejnë detyrën e tyre në mënyrë të përsosur në një rrjet 50 Hz. Zakonisht duken kështu, por shfaqen gjithashtu në të gjitha llojet e bërthamave EFD:

Ndoshta mund të përfundojmë me metodat aktuale të matjes. Unë fola për ato kryesore, por sigurisht jo të gjitha. Për të zgjeruar horizontet dhe njohuritë tuaja, ju këshilloj të paktën të kërkoni në google dhe të shikoni sensorë të ndryshëm në të njëjtin çelës dixhital.

Fitimi i matur i rënies së tensionit

Ndërtimi i mëtejshëm i sistemit të mbrojtjes do të bazohet në shunt si një sensor aktual. Le të ndërtojmë një sistem me vlerën aktuale të shpallur më parë prej 30A. Në shunt marrim një rënie prej 60 mV dhe këtu lindin 2 probleme teknike:

A) Është e papërshtatshme të matet dhe të krahasohet një sinjal me një amplitudë prej 60 mV. ADC-të zakonisht kanë një gamë matëse prej 3.3 V, domethënë, me 12 bit kapacitet marrim një hap kuantizimi:

Kjo do të thotë që për diapazonin 0-60 mV, që korrespondon me 0-30A, do të marrim një numër të vogël hapash:

Ne zbulojmë se thellësia e matjes do të jetë vetëm:

Vlen të kuptohet se kjo është një figurë e idealizuar dhe në realitet do të jenë shumë herë më keq, sepse... Vetë ADC ka një gabim, veçanërisht rreth zeros. Sigurisht, nuk do të përdorim një ADC për mbrojtje, por do të duhet të matim rrymën nga i njëjti shunt për të ndërtuar një sistem kontrolli. Këtu detyra ishte të shpjegohej qartë, por kjo është gjithashtu e rëndësishme për krahasuesit, të cilët në fushën e potencialit tokësor (zakonisht 0V) funksionojnë shumë të paqëndrueshëm, madje edhe nga hekurudha në hekurudhë.

B) Nëse duam të tërheqim një sinjal me një amplitudë 60 mV në të gjithë tabelën, atëherë pas 5-10 cm nuk do të mbetet asgjë prej tij për shkak të interferencës dhe në momentin e qarkut të shkurtër nuk do të na duhet patjetër të llogarisni në të, sepse EMR do të rritet më tej. Sigurisht, ju mund ta varni qarkun e mbrojtjes direkt në këmbën e shuntit, por ne nuk do të shpëtojmë nga problemi i parë.

Për të zgjidhur këto probleme na duhet një përforcues operacional (op-amp). Unë nuk do të flas për mënyrën se si funksionon - tema googletohet lehtësisht, por ne do të flasim për parametrat kritikë dhe zgjedhjen e op-amp. Së pari, le të përcaktojmë skemën. Unë thashë që nuk do të ketë ndonjë hir të veçantë këtu, kështu që le të mbulojmë op-amp me reagime negative (NFB) dhe të marrim një përforcues me një fitim të njohur. Unë do ta modeloj këtë veprim në MultiSIM (foto mund të klikohet):

Ju mund ta shkarkoni skedarin për simulimin në shtëpi - .

Burimi i tensionit V2 vepron si shunt ynë, ose më mirë, ai simulon rënien e tensionit në të. Për hir të qartësisë, unë kam zgjedhur një vlerë zbritëse prej 100 mV, tani duhet të rrisim sinjalin për ta zhvendosur atë në një tension më të përshtatshëm, zakonisht midis 1/2 dhe 2/3 V ref. Kjo do t'ju lejojë të merrni një numër të madh hapash kuantizimi në intervalin aktual + të lini një diferencë për matjet për të vlerësuar se sa e keqe është gjithçka dhe për të llogaritur kohën aktuale të rritjes, kjo është e rëndësishme në sistemet komplekse të kontrollit të ngarkesës reaktive. Fitimi në këtë rast është i barabartë me:

Në këtë mënyrë ne kemi mundësinë për të përforcuar sinjalin tonë në nivelin e kërkuar. Tani le të shohim se cilat parametra duhet t'i kushtoni vëmendje:

• Përforcuesi operativ duhet të jetë nga hekurudha në hekurudhë për të trajtuar siç duhet sinjalet pranë potencialit të tokës (GND)
• Vlen të zgjidhni një op-amp me një shkallë të lartë të lëvizjes së sinjalit të daljes. Për OPA376 tim të preferuar, ky parametër është 2V/µs, i cili ju lejon të arrini vlerën maksimale të daljes së op-amp të barabartë me VCC 3.3V në vetëm 2 µs. Kjo shpejtësi është mjaft e mjaftueshme për të kursyer çdo konvertues ose ngarkesë me frekuenca deri në 200 kHz. Këto parametra duhet të kuptohen dhe të aktivizohen kur zgjidhni një op-amp, përndryshe ka një shans për të vendosur një op-amp për 10 $ ku do të mjaftonte një përforcues për $1.
• Gjerësia e brezit të zgjedhur nga op-amp duhet të jetë të paktën 10 herë më e madhe se frekuenca maksimale e ndërrimit të ngarkesës. Përsëri, kërkoni "mesataren e artë" në raportin çmim / performancë, gjithçka është e mirë në moderim

Në shumicën e projekteve të mia përdor një op-amp nga Texas Instruments - OPA376, karakteristikat e tij të performancës janë të mjaftueshme për të zbatuar mbrojtjen në shumicën e detyrave dhe çmimi prej $1 është mjaft i mirë. Nëse keni nevojë për më lirë, atëherë shikoni zgjidhjet nga ST, dhe nëse edhe më të lira, atëherë Microchip dhe Micrel. Për arsye fetare, përdor vetëm TI dhe Linear, sepse më pëlqen dhe fle më i qetë.

Shtimi i realizmit në sistemin e sigurisë

Le të shtojmë tani një shunt, ngarkesë, burim energjie dhe atribute të tjera në simulator që do ta afrojnë modelin tonë më afër realitetit. Rezultati që rezulton duket si ky (imazhi i klikuar):

Mund të shkarkoni skedarin e simulimit për MultiSIM - .

Këtu ne shohim tashmë shuntin tonë R1 me një rezistencë të të njëjtës 2 mOhm, zgjodha një burim energjie prej 310V (rrjeti i korrigjuar) dhe ngarkesa për të është një rezistencë 10.2 Ohm, e cila përsëri, sipas ligjit të Ohm, na jep një rrymë :

Siç mund ta shihni, 60 mV e llogaritur më parë bie në shunt dhe ne e përforcojmë atë me fitimin:

Në dalje marrim një sinjal të përforcuar me një amplitudë 3.1V. Pajtohem, mund ta futni atë në ADC, në krahasues dhe ta tërhiqni në të gjithë tabelën 20-40 mm pa ndonjë frikë ose përkeqësim të stabilitetit. Ne do të vazhdojmë të punojmë me këtë sinjal.

Krahasimi i sinjaleve duke përdorur një krahasues

Krahasues- ky është një qark që pranon 2 sinjale si hyrje, dhe nëse amplituda e sinjalit në hyrjen direkte (+) është më e madhe se në hyrjen e kundërt (-), atëherë në dalje shfaqet një regjistër. 1 (KQV). Përndryshe log. 0 (GND).

Formalisht, çdo op-amp mund të ndizet si krahasues, por një zgjidhje e tillë për sa i përket karakteristikave të performancës do të jetë inferiore ndaj krahasuesit për sa i përket shpejtësisë dhe raportit çmim/rezultat. Në rastin tonë, sa më e lartë të jetë performanca, aq më e lartë është gjasat që mbrojtja të ketë kohë për të punuar dhe për të shpëtuar pajisjen. Më pëlqen të përdor një krahasues, përsëri nga Texas Instruments - LMV7271. Çfarë duhet t'i kushtoni vëmendje:

• Vonesa e përgjigjes është, në fakt, kufizuesi kryesor i shpejtësisë. Për krahasuesin e përmendur më sipër, kjo kohë është rreth 880 ns, që është mjaft e shpejtë dhe në shumë detyra është disi e tepërt me një çmim prej $2, dhe ju mund të zgjidhni një krahasues më optimal
• Përsëri, unë ju këshilloj të përdorni një krahasues hekurudhor me hekurudhë, përndryshe dalja nuk do të jetë 5V, por më pak. Simulatori do t'ju ndihmojë ta verifikoni këtë; zgjidhni diçka që nuk është "rail me hekurudhë" dhe eksperimentoni. Sinjali nga krahasuesi zakonisht futet në hyrjen e dështimit të drejtuesit (SD) dhe do të ishte mirë të kishim një sinjal të qëndrueshëm TTL atje
• Zgjidhni një krahasues me një dalje shtytje-tërheqëse në vend të një kullimi të hapur dhe të tjerë. Kjo është e përshtatshme dhe ne kemi parashikuar karakteristikat e performancës për rezultatin

Tani le të shtojmë një krahasues në projektin tonë në simulator dhe të shikojmë funksionimin e tij në modalitetin kur mbrojtja nuk ka funksionuar dhe rryma nuk e kalon atë të urgjencës (imazhi i klikuar):

Mund ta shkarkoni skedarin për simulim në MultiSIM - .

Çfarë na duhet... Nëse rryma tejkalon 30A, është e nevojshme që të ketë një regjistër në daljen e krahasuesit. 0 (GND), ky sinjal do të ushqejë hyrjen SD ose EN të drejtuesit dhe do ta fikur atë. Në gjendje normale, dalja duhet të jetë një regjistër. 1 (5V TTL) dhe ndizni drejtuesin e ndërprerësit të energjisë (për shembull, IR2110 "popullore" dhe ato më pak të lashta).

Le të kthehemi në logjikën tonë:
1) Ne matëm rrymën në shunt dhe morëm 56.4 mV;
2) Ne e përforcuam sinjalin tonë me një faktor prej 50.78 dhe morëm 2.88 V në daljen op-amp;
3) Aplikojmë një sinjal referimi me të cilin do të krahasohemi me hyrjen direkte të krahasuesit. Ne e vendosim atë duke përdorur një ndarës në R2 dhe e vendosëm në 3.1V - kjo korrespondon me një rrymë prej afërsisht 30A. Kjo rezistencë rregullon pragun e mbrojtjes!
4) Tani ne aplikojmë sinjalin nga dalja op-amp në të kundërt dhe krahasojmë dy sinjalet: 3.1V > 2.88V. Në hyrjen direkte (+) voltazhi është më i lartë se në hyrjen e kundërt (-), që do të thotë se rryma nuk tejkalohet dhe dalja është log. 1 - drejtuesit janë duke punuar, por LED1 ynë nuk është i ndezur.

Tani e rrisim rrymën në një vlerë prej >30A (përdredhim R8 dhe zvogëlojmë rezistencën) dhe shikojmë rezultatin (imazhi i klikuar):

Le të shqyrtojmë pikat nga "logjika" jonë:
1) Ne matëm rrymën në shunt dhe morëm 68.9 mV;
2) Ne përforcuam sinjalin tonë me një faktor prej 50.78 dhe morëm 3.4V në daljen op-amp;
4) Tani ne aplikojmë sinjalin nga dalja op-amp në të kundërt dhe krahasojmë dy sinjalet: 3.1V< 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.

Pse hardueri?

Përgjigja për këtë pyetje është e thjeshtë - çdo zgjidhje e programueshme në një MK, me një ADC të jashtëm, etj., Thjesht mund të "ngrijë" dhe edhe nëse jeni një shkrimtar mjaft kompetent i softuerit dhe keni ndezur një kohëmatës roje dhe anti-ngrirje të tjera mbrojtjet - ndërsa gjithçka është duke u përpunuar, pajisja juaj do të digjet.

Mbrojtja e harduerit ju lejon të zbatoni një sistem me performancë brenda disa mikrosekondave, dhe nëse buxheti lejon, atëherë brenda 100-200 ns, që në përgjithësi është e mjaftueshme për çdo detyrë. Gjithashtu, mbrojtja e harduerit nuk do të jetë në gjendje të ngrijë dhe do ta shpëtojë pajisjen, edhe nëse për ndonjë arsye mikrokontrolluesi juaj i kontrollit ose DSP është i ngrirë. Mbrojtja do të fikë drejtuesin, qarku juaj i kontrollit do të riniset në heshtje, do të testojë harduerin dhe ose do të raportojë një gabim, për shembull, në Modbus, ose do të fillojë nëse gjithçka është mirë.

Vlen të përmendet këtu se kontrollorët e specializuar për ndërtimin e konvertuesve të energjisë kanë hyrje të veçanta që ju lejojnë të çaktivizoni gjenerimin e një sinjali PWM në harduer. Për shembull, STM32 i dashur ka një hyrje BKIN për këtë.

Më vete, ia vlen të thuhet për një gjë të tillë si CPLD. Në thelb, ky është një grup logjike me shpejtësi të lartë dhe besueshmëria e tij është e krahasueshme me një zgjidhje harduerike. Do të ishte mjaft e zakonshme të vendosni një CPLD të vogël në tabelë dhe të zbatoni mbrojtjen e harduerit, kohën e fundit dhe pajisje të tjera në të, nëse po flasim për dc / dc ose një lloj kabineti kontrolli. CPLD e bën këtë zgjidhje shumë fleksibël dhe të përshtatshme.

Epilogu

Kjo është ndoshta e gjitha. Shpresoj se ju ka pëlqyer leximi i këtij artikulli dhe do t'ju japë disa njohuri të reja ose do të rifreskojë të vjetrat. Gjithmonë përpiquni të mendoni paraprakisht se cilat module në pajisjen tuaj duhet të zbatohen në harduer dhe cilët në softuer. Shpesh zbatimi i harduerit është shumë më i thjeshtë se zbatimi i softuerit, dhe kjo çon në kursime në kohën e zhvillimit dhe, në përputhje me rrethanat, në koston e tij.

Formati i një artikulli pa harduer është i ri për mua dhe do të doja t'ju kërkoja të shprehni mendimin tuaj në sondazh.

Vetëm përdoruesit e regjistruar mund të marrin pjesë në anketë. , Ju lutem.

Shumë njësi shtëpiake kanë disavantazhin e mungesës së mbrojtjes kundër polaritetit të kundërt të energjisë. Edhe një person me përvojë mund të ngatërrojë pa dashje polaritetin e furnizimit me energji elektrike. Dhe ka një probabilitet të lartë që pas kësaj karikuesi të bëhet i papërdorshëm.

Ky artikull do të diskutojë 3 opsione për mbrojtjen e polaritetit të kundërt, të cilat funksionojnë pa të meta dhe nuk kërkojnë asnjë rregullim.

opsioni 1

Kjo mbrojtje është më e thjeshta dhe ndryshon nga ato të ngjashme në atë që nuk përdor asnjë transistor ose mikroqark. Reletë, izolimi i diodës - këta janë të gjithë përbërësit e tij.

Skema funksionon si më poshtë. Minusi në qark është i zakonshëm, kështu që qarku pozitiv do të merret parasysh.

Nëse nuk ka bateri të lidhur me hyrjen, releja është në gjendje të hapur. Kur bateria është e lidhur, plusi furnizohet përmes diodës VD2 në mbështjelljen e stafetës, si rezultat i së cilës kontakti i stafetës mbyllet dhe rryma kryesore e karikimit rrjedh në bateri.

Në të njëjtën kohë, treguesi LED i gjelbër ndizet, duke treguar se lidhja është e saktë.

Dhe nëse tani e hiqni baterinë, atëherë do të ketë tension në daljen e qarkut, pasi rryma nga ngarkuesi do të vazhdojë të rrjedhë përmes diodës VD2 në mbështjelljen e stafetës.

Nëse polariteti i lidhjes është i kundërt, dioda VD2 do të bllokohet dhe nuk do t'i jepet energji mbështjelljes së stafetës. Rele nuk do të funksionojë.

Në këtë rast, LED i kuq do të ndizet, i cili është lidhur qëllimisht gabimisht. Do të tregojë se polariteti i lidhjes së baterisë është i gabuar.

Dioda VD1 mbron qarkun nga vetë-induksioni që ndodh kur stafeta është e fikur.

Nëse një mbrojtje e tillë futet në , ia vlen të marrësh një stafetë 12 V. Rryma e lejuar e stafetës varet vetëm nga fuqia . Mesatarisht, ia vlen të përdorni një stafetë 15-20 A.

Kjo skemë ende nuk ka analoge në shumë aspekte. Njëkohësisht mbron nga kthimi i energjisë dhe qarku i shkurtër.

Parimi i funksionimit të kësaj skeme është si më poshtë. Gjatë funksionimit normal, plusi nga burimi i energjisë përmes LED dhe rezistencës R9 hap transistorin me efekt në terren, dhe minusi përmes kryqëzimit të hapur të "çelësit të fushës" shkon në daljen e qarkut në bateri.

Kur ndodh një ndryshim i polaritetit ose qark i shkurtër, rryma në qark rritet ndjeshëm, duke rezultuar në një rënie të tensionit në "çelësin e fushës" dhe në të gjithë devijim. Kjo rënie e tensionit është e mjaftueshme për të ndezur transistorin me fuqi të ulët VT2. Me hapjen, ky i fundit mbyll transistorin me efekt në terren, duke mbyllur portën në tokë. Në të njëjtën kohë, LED ndizet, pasi fuqia për të sigurohet nga kryqëzimi i hapur i transistorit VT2.

Për shkak të shpejtësisë së lartë të reagimit, ky qark është i garantuar për t'u mbrojtur për çdo problem në dalje.

Qarku është shumë i besueshëm në funksionim dhe mund të qëndrojë në një gjendje të mbrojtur për një kohë të pacaktuar.

Ky është një qark veçanërisht i thjeshtë, i cili vështirë se mund të quhet edhe qark, pasi përdor vetëm 2 komponentë. Kjo është një diodë dhe siguresë e fuqishme. Ky opsion është mjaft i zbatueshëm dhe madje përdoret në një shkallë industriale.

Fuqia nga ngarkuesi furnizohet me baterinë përmes siguresës. Siguresa zgjidhet në bazë të rrymës maksimale të karikimit. Për shembull, nëse rryma është 10 A, atëherë nevojitet një siguresë 12-15 A.

Dioda është e lidhur paralelisht dhe është e mbyllur gjatë funksionimit normal. Por nëse polariteti është i kundërt, dioda do të hapet dhe do të ndodhë një qark i shkurtër.

Dhe siguresa është lidhja e dobët në këtë qark, e cila do të digjet në të njëjtin moment. Pas kësaj do të duhet ta ndryshoni atë.

Dioda duhet të zgjidhet sipas fletës së të dhënave bazuar në faktin se rryma maksimale e saj afatshkurtër ishte disa herë më e madhe se rryma e djegies së siguresave.

Kjo skemë nuk siguron mbrojtje 100%, pasi ka pasur raste kur karikuesi digjet më shpejt se siguresa.

Fundi

Nga pikëpamja e efikasitetit, skema e parë është më e mirë se të tjerat. Por nga pikëpamja e shkathtësisë dhe shpejtësisë së përgjigjes, alternativa më e mirë është skema 2. Epo, opsioni i tretë shpesh përdoret në një shkallë industriale. Ky lloj mbrojtjeje mund të shihet, për shembull, në çdo radio makine.

Të gjitha qarqet, përveç atij të fundit, kanë një funksion vetë-shërues, domethënë, funksionimi do të rikthehet sapo të hiqet qarku i shkurtër ose të ndryshohet polariteti i lidhjes së baterisë.

Skedarët e bashkangjitur:

Si të bëni një Power Bank të thjeshtë me duart tuaja: diagrami i një banke energjie të bërë në shtëpi