ฉันคิดว่านักวิทยุสมัครเล่นทุกคนที่ออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นประจำมีแหล่งจ่ายไฟที่ได้รับการควบคุมที่บ้าน สิ่งนี้สะดวกและมีประโยชน์จริง ๆ โดยที่เมื่อคุณลองทำจริงแล้วก็จะกลายเป็นเรื่องยากที่จะทำได้ แท้จริงแล้วหากเราต้องตรวจสอบ เช่น LED เราจะต้องตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าในการทำงานอย่างแม่นยำ เนื่องจากหากแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับ LED เกินอย่างมีนัยสำคัญ แรงดันไฟฟ้าอันหลังก็อาจจะไหม้ได้ นอกจากนี้ เมื่อใช้วงจรดิจิทัล เราตั้งค่าแรงดันเอาต์พุตบนมัลติมิเตอร์เป็น 5 โวลต์ หรือแรงดันไฟฟ้าอื่นๆ ที่เราต้องการแล้วดำเนินการต่อ

นักวิทยุสมัครเล่นมือใหม่หลายคนประกอบแหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุมอย่างง่ายก่อน โดยไม่ต้องปรับกระแสไฟขาออกและไม่มีการป้องกันการลัดวงจร เมื่อประมาณ 5 ปีที่แล้วฉันประกอบแหล่งจ่ายไฟธรรมดาที่มีแรงดันเอาต์พุตที่ปรับได้ตั้งแต่ 0.6 ถึง 11 โวลต์เท่านั้น แผนภาพแสดงในรูปด้านล่าง:

แต่เมื่อไม่กี่เดือนที่ผ่านมาฉันตัดสินใจอัพเกรดแหล่งจ่ายไฟนี้และเพิ่มวงจรป้องกันการลัดวงจรขนาดเล็กลงในวงจร ฉันพบแผนภาพนี้ในนิตยสาร Radio ฉบับหนึ่ง เมื่อตรวจสอบอย่างใกล้ชิดปรากฎว่าวงจรนั้นชวนให้นึกถึงแผนภาพวงจรด้านบนของแหล่งจ่ายไฟที่ฉันประกอบไว้ก่อนหน้านี้ในหลาย ๆ ด้าน หากมีการลัดวงจรในวงจรจ่ายไฟ LED ลัดวงจรจะดับลงเพื่อส่งสัญญาณนี้และกระแสเอาต์พุตจะเท่ากับ 30 มิลลิแอมป์ มีการตัดสินใจที่จะเข้าร่วมโครงการนี้และเสริมด้วยโครงการของฉันเอง ซึ่งเป็นสิ่งที่ฉันทำ แผนภาพต้นฉบับจากนิตยสาร Radio ซึ่งรวมถึงส่วนเพิ่มเติมแสดงอยู่ในรูปด้านล่าง:

รูปภาพต่อไปนี้แสดงส่วนของวงจรนี้ที่จะต้องประกอบ

ค่าของชิ้นส่วนบางส่วน โดยเฉพาะตัวต้านทาน R1 และ R2 จำเป็นต้องคำนวณใหม่ขึ้นไป หากใครยังมีคำถามเกี่ยวกับตำแหน่งที่จะต่อสายเอาท์พุตจากวงจรนี้ ผมจะให้รูปดังนี้

ฉันจะเพิ่มสิ่งนั้นในวงจรที่ประกอบ ไม่ว่าจะเป็นวงจรแรกหรือวงจรจากนิตยสาร Radio คุณต้องวางตัวต้านทาน 1 kOhm ที่เอาต์พุต ระหว่างบวกและลบ ในแผนภาพจากนิตยสาร Radio นี่คือตัวต้านทาน R6 สิ่งที่เหลืออยู่คือการแกะสลักบอร์ดและประกอบทุกอย่างเข้าด้วยกันในกล่องจ่ายไฟ บอร์ดมิเรอร์ในโปรแกรม เค้าโครงวิ่งไม่จำเป็น. การเขียนแบบแผงวงจรป้องกันการลัดวงจร:

ประมาณหนึ่งเดือนที่ผ่านมา ฉันเจอไดอะแกรมของสิ่งที่แนบมากับตัวควบคุมกระแสเอาต์พุตที่สามารถใช้ร่วมกับแหล่งจ่ายไฟนี้ได้ ฉันเอามาจากเว็บไซต์นี้ จากนั้น ฉันประกอบกล่องรับสัญญาณนี้ไว้ในกล่องแยกต่างหาก และตัดสินใจเชื่อมต่อตามที่จำเป็นเพื่อชาร์จแบตเตอรี่และการดำเนินการที่คล้ายกัน ซึ่งการตรวจสอบกระแสไฟขาออกเป็นสิ่งสำคัญ นี่คือไดอะแกรมของกล่องรับสัญญาณซึ่งมีทรานซิสเตอร์ KT3107 อยู่ในนั้นถูกแทนที่ด้วย KT361

แต่ต่อมาเกิดความคิดที่จะรวมทั้งหมดนี้ไว้ในอาคารเดียวเพื่อความสะดวก ฉันเปิดกล่องจ่ายไฟแล้วดูว่ามีพื้นที่เหลือไม่เพียงพอ ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ไม่พอดี วงจรควบคุมกระแสใช้ตัวต้านทานแบบแปรผันที่ทรงพลังซึ่งมีขนาดค่อนข้างใหญ่ นี่คือสิ่งที่ดูเหมือน:

จากนั้นฉันก็ตัดสินใจเชื่อมต่อทั้งสองกรณีด้วยสกรูเพื่อเชื่อมต่อระหว่างบอร์ดด้วยสายไฟ ฉันยังตั้งสวิตช์สลับเป็นสองตำแหน่ง: เอาต์พุตแบบปรับกระแสได้และแบบไม่มีการควบคุม ในกรณีแรก เอาต์พุตจากกระดานหลักของแหล่งจ่ายไฟเชื่อมต่อกับอินพุตของตัวควบคุมกระแส และเอาต์พุตของตัวควบคุมกระแสจะไปที่แคลมป์บนตัวจ่ายไฟ และในกรณีที่สอง แคลมป์ เชื่อมต่อโดยตรงกับเอาต์พุตจากกระดานหลักของแหล่งจ่ายไฟ ทั้งหมดนี้ถูกสลับด้วยสวิตช์สลับหกพินใน 2 ตำแหน่ง นี่คือภาพวาดของแผงวงจรพิมพ์ควบคุมปัจจุบัน:

ในรูปของแผงวงจรพิมพ์ R3.1 และ R3.3 ระบุเทอร์มินัลตัวแรกและตัวที่สามของตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ นับจากด้านซ้าย หากใครต้องการทำซ้ำนี่คือแผนภาพสำหรับเชื่อมต่อสวิตช์สลับสำหรับการสลับ:

แผงวงจรพิมพ์ของแหล่งจ่ายไฟวงจรป้องกันและวงจรควบคุมกระแสจะติดอยู่ในไฟล์เก็บถาวร วัสดุที่เตรียมโดย AKV

มีการนำเสนอการออกแบบการป้องกันสำหรับแหล่งจ่ายไฟทุกประเภท วงจรป้องกันนี้สามารถทำงานร่วมกับแหล่งจ่ายไฟใดๆ - แหล่งจ่ายไฟหลัก สวิตชิ่ง และแบตเตอรี่ DC การแยกแผนผังของหน่วยป้องกันดังกล่าวค่อนข้างง่ายและประกอบด้วยส่วนประกอบหลายอย่าง

วงจรป้องกันแหล่งจ่ายไฟ

ส่วนกำลัง - ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามอันทรงพลัง - ไม่ร้อนเกินไประหว่างการทำงานดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมีแผ่นระบายความร้อน ในขณะเดียวกันวงจรก็มีการป้องกันไฟฟ้าเกินพิกัด โอเวอร์โหลด และการลัดวงจรที่เอาต์พุต สามารถเลือกกระแสการดำเนินการป้องกันได้โดยการเลือกความต้านทานของตัวต้านทานแบบแบ่ง ในกรณีของฉันกระแสคือ 8 แอมแปร์ ตัวต้านทาน 6 ตัวที่ 5 ใช้วัตต์ 0.1 โอห์มต่อแบบขนาน การแบ่งสามารถทำได้จากตัวต้านทานที่มีกำลัง 1-3 วัตต์

การป้องกันสามารถปรับได้แม่นยำมากขึ้นโดยการเลือกความต้านทานของตัวต้านทานแบบทริมมิง วงจรป้องกันแหล่งจ่ายไฟ, เครื่องควบคุมขีดจำกัดกระแส วงจรป้องกันแหล่งจ่ายไฟ, เครื่องควบคุมขีดจำกัดกระแส

~~~~ในกรณีที่เกิดการลัดวงจรและการโอเวอร์โหลดของเอาท์พุตยูนิต การป้องกันจะทำงานทันทีโดยปิดแหล่งพลังงาน ไฟ LED จะแสดงว่าการป้องกันถูกกระตุ้นแล้ว แม้ว่าเอาท์พุตจะลัดวงจรเป็นเวลาสองสามสิบวินาที ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามจะยังคงเย็นอยู่

~~~ ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามไม่สำคัญ สวิตช์ใด ๆ ที่มีกระแส 15-20 แอมป์หรือสูงกว่าและแรงดันไฟฟ้าในการทำงาน 20-60 โวลต์จะทำงานได้ ปุ่มจากสาย IRFZ24, IRFZ40, IRFZ44, IRFZ46, IRFZ48 หรือปุ่มที่ทรงพลังกว่า - IRF3205, IRL3705, IRL2505 และสิ่งที่คล้ายกันนั้นเหมาะอย่างยิ่ง

~~~ วงจรนี้ยังดีสำหรับการปกป้องเครื่องชาร์จสำหรับแบตเตอรี่รถยนต์ หากขั้วการเชื่อมต่อกลับด้านกะทันหัน จะไม่มีอะไรเลวร้ายเกิดขึ้นกับเครื่องชาร์จ การป้องกันจะบันทึกอุปกรณ์ในสถานการณ์เช่นนี้

~~~ ขอบคุณการทำงานที่รวดเร็วของการป้องกัน จึงสามารถใช้กับวงจรพัลซิ่งได้สำเร็จ ในกรณีที่ไฟฟ้าลัดวงจร การป้องกันจะทำงานเร็วกว่าสวิตช์ไฟของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งมีเวลาที่จะเผาไหม้ วงจรนี้ยังเหมาะสำหรับพัลส์อินเวอร์เตอร์เพื่อเป็นการป้องกันกระแสอีกด้วย หากมีโอเวอร์โหลดหรือไฟฟ้าลัดวงจรในวงจรทุติยภูมิของอินเวอร์เตอร์ พาวเวอร์ทรานซิสเตอร์ของอินเวอร์เตอร์จะลอยออกไปทันที และการป้องกันดังกล่าวจะป้องกันไม่ให้สิ่งนี้เกิดขึ้น

ความคิดเห็น
ป้องกันการลัดวงจรการกลับขั้วและการโอเวอร์โหลดจะถูกประกอบบนบอร์ดแยกต่างหาก พาวเวอร์ทรานซิสเตอร์ถูกใช้ในซีรีย์ IRFZ44 แต่หากต้องการก็สามารถแทนที่ด้วย IRF3205 ที่ทรงพลังกว่าหรือสวิตช์ไฟอื่น ๆ ที่มีพารามิเตอร์ที่คล้ายกัน คุณสามารถใช้คีย์จากสาย IRFZ24, IRFZ40, IRFZ46, IRFZ48 และคีย์อื่นๆ ที่มีกระแสมากกว่า 20 แอมป์ ในระหว่างการทำงาน ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามจะยังคงเป็นน้ำแข็ง จึงไม่จำเป็นต้องมีแผ่นระบายความร้อน

ทรานซิสเตอร์ตัวที่สองก็ไม่สำคัญเช่นกันในกรณีของฉันมีการใช้ทรานซิสเตอร์สองขั้วไฟฟ้าแรงสูงของซีรีย์ MJE13003 แต่มีตัวเลือกมากมาย กระแสการป้องกันถูกเลือกตามความต้านทานแบ่ง - ในกรณีของฉันคือตัวต้านทาน 6 0.1 โอห์มแบบขนานการป้องกันจะถูกกระตุ้นที่โหลด 6-7 แอมป์ คุณสามารถตั้งค่าได้แม่นยำยิ่งขึ้นโดยการหมุนตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ ดังนั้นฉันจึงตั้งค่ากระแสไฟทำงานไว้ที่ประมาณ 5 แอมป์

กำลังไฟค่อนข้างดีกระแสไฟขาออกถึง 6-7 แอมป์ซึ่งเพียงพอสำหรับการชาร์จแบตเตอรี่รถยนต์
ฉันเลือกตัวต้านทานแบบแบ่งที่มีกำลัง 5 วัตต์ แต่ก็สามารถใช้ 2-3 วัตต์ได้เช่นกัน

หากทุกอย่างถูกต้องเครื่องจะเริ่มทำงานทันที ปิดเอาต์พุต ไฟ LED ป้องกันจะสว่างขึ้น ซึ่งจะสว่างขึ้นตราบใดที่สายเอาต์พุตยังอยู่ในโหมดลัดวงจร
หากทุกอย่างทำงานได้ตามที่ควรเราจะดำเนินการต่อไป การประกอบวงจรตัวบ่งชี้

วงจรคัดลอกมาจากเครื่องชาร์จไขควงแบตเตอรี่ไฟแสดงสถานะสีแดงแสดงว่ามีแรงดันเอาต์พุตที่เอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟ ไฟแสดงสถานะสีเขียวแสดงกระบวนการชาร์จ ด้วยการจัดเรียงส่วนประกอบนี้ไฟสีเขียวจะค่อยๆดับลงและดับในที่สุดเมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่อยู่ที่ 12.2-12.4 โวลต์ เมื่อถอดแบตเตอรี่ออกไฟสัญญาณจะไม่สว่างขึ้น

อุปกรณ์ป้องกันความเร็วสูงที่ผลิตโดย Bourns เป็นองค์ประกอบพื้นฐานของการปกป้องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางวิทยุ (ส่วนใหญ่เป็นสายโทรคมนาคมและอินเทอร์เฟซ) จากกระแสไฟกระชากและแรงดันไฟกระชากที่เกิดจากการปล่อยฟ้าผ่า การลัดวงจร และการรบกวนแบบสวิตช์ ข้อดีคือประสิทธิภาพสูง ความเป็นอิสระ คุณลักษณะที่แม่นยำ และแบนด์วิธที่กว้าง

อุปกรณ์ TBU ที่ผลิตโดย Bourns ได้รับการออกแบบมาเพื่อการปกป้องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ความเร็วสูงจากการปล่อยฟ้าผ่า การลัดวงจร และผลกระทบของแรงดันไฟหลักบนบัสข้อมูล TBU สร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ MOSFET และติดตั้งที่อินพุตในวงจรอนุกรม การป้องกันตอบสนองต่อการโอเวอร์โหลดทั้งกระแสและแรงดัน สิ่งนี้จะควบคุมกระแสที่ไหลผ่านเส้นเป็นหลัก หากกระแสไฟฟ้าขาเข้าเพิ่มขึ้นถึงระดับขีดจำกัดแล้วเกินระดับดังกล่าว TBU จะตัดแรงดันไฟฟ้าออกจากโหลด ทำให้เกิดอุปสรรคที่มีประสิทธิภาพต่ออิทธิพลการทำลายล้างจนกว่าจะหายไป เมื่อระดับกระแสขาเข้าถึงค่ากระแสตัดกระแส TBU จะทำงานในเวลาประมาณ 1 µs และจำกัดกระแสไฟเส้นให้น้อยกว่า 1 mA หากแรงดันไฟฟ้าตกคร่อม TBU ลดลงถึงระดับรีเซ็ต Vreset หรือต่ำกว่า อุปกรณ์จะกลับสู่การทำงานปกติโดยอัตโนมัติ ลักษณะของการทำงานของ TBU สามารถดูได้ในลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบัน (รูปที่ 1)

ตระกูล TBU ต่อไปนี้มีจำหน่ายในปัจจุบัน: TBU-CA, TBU-DT, TBU-PL, P40 และ P-G (P500-G, P850-G)

ตารางที่ 1. ลักษณะสำคัญของตระกูล TBU

ชื่อ	คำอธิบาย	แรงดันอิมพัลส์สูงสุด (Vimp), V	แรงดันไฟฟ้า RMS สูงสุด (Vrms), V	แรงดันการกู้คืน (Vreset), V	กระแสทริกเกอร์ (Itrig), mA	เวลาตอบสนอง (tblock), μs	ขนาดโดยรวม, มม	อุณหภูมิในการทำงาน (แทรบ), °С
	แบบสองทิศทางเดียว	250, 400, 500, 650, 850	100, 200, 250, 300, 425	12…20	50, 100, 200, 300, 500	1	6.5×4	-55…125
	ทิศทางเดียวสองเท่า	650, 850	300, 425	10…18	100, 200, 300, 500	1	5x5	-40…125
	สองทิศทาง	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
พี-จี		500, 850	300, 425	22	100, 200	1	6x4

ลักษณะสำคัญที่กล่าวถึงในตารางที่ 1 ได้แก่:

• Vimp - แรงดันไฟฟ้าปิดสูงสุดระหว่างแรงดันไฟกระชากยาวนาน ≥1 μs;
• Vrms - แรงดันไฟฟ้าปิดสูงสุดเมื่อสัมผัสกับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ
• Vreset – แรงดันไฟฟ้ากู้คืนที่กำหนด;
• Itrig – การดำเนินงานในปัจจุบัน;
• tblock - เวลาสูงสุดสำหรับการเปลี่ยนจากโหมดการทำงานเป็นโหมดการบล็อก
• Twork – อุณหภูมิในการทำงาน

แยกกันซีรีส์นี้สามารถระบุได้ว่าเร็วที่สุด แต่จะด้อยกว่าซีรีย์อื่น ๆ ทั้งหมดในแง่ของระดับแรงดันไฟฟ้าขาเข้า ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างซีรีส์ TBU ยังรวมถึงทิศทางของการส่งสัญญาณ การรวมกันของแรงดันไฟฟ้าสูงสุดและกระแสปิดกั้น และสภาวะอุณหภูมิในการทำงาน การออกแบบสองช่องสัญญาณเกี่ยวข้องกับการประหยัดพื้นที่บนบอร์ดและความสะดวกในการติดตั้ง อย่างไรก็ตาม ในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุร้ายแรงและความเสียหายที่ไม่สามารถย้อนกลับไปยังช่องใดช่องหนึ่งได้ องค์ประกอบทั้งหมดจะต้องเปลี่ยนใหม่ ดังนั้นเวอร์ชันสองช่องจึงไม่ได้รับความนิยมอย่างกว้างขวางซึ่งไม่สามารถพูดได้เกี่ยวกับซีรีย์สองทิศทางแบบช่องเดียว ช่วงกระแสและแรงดันไฟฟ้าที่หลากหลาย ความต้านทานต่ำ และช่วงอุณหภูมิอุตสาหกรรม ทำให้ตระกูลนี้ได้รับความนิยมมากที่สุดในรัสเซียและในโลก แผนการป้องกัน TBU ทั่วไปส่วนใหญ่ที่แนะนำโดย Bourns ใช้

เกณฑ์การคัดเลือก

แม้ว่าครอบครัว TBU ทั้งหมดจะบรรลุเป้าหมายเดียวกัน นั่นคือการป้องกันกระแสไฟกระชากและแรงดันไฟฟ้า ปัญหาของการเลือกอุปกรณ์ป้องกันที่ถูกต้องเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำสูงสมัยใหม่ แม้แต่พารามิเตอร์การทำงานที่มากเกินไปเล็กน้อยก็สามารถนำไปสู่ความเสียหายได้ ผลที่ตามมา.

อัลกอริธึมการเลือกสามารถแบ่งออกเป็นขั้นตอนต่อไปนี้:

• การหาค่ากระแสไฟสูงสุดในการทำงานและอุณหภูมิแวดล้อมสูงสุดในการทำงาน ในขั้นตอนนี้ จำเป็นต้องดูกราฟของกระแสไฟฟ้าที่ใช้งานเทียบกับอุณหภูมิ ซึ่งมีอยู่ในเอกสารประกอบของผลิตภัณฑ์ เพื่อกำหนดค่าของการลดพิกัด TBU ภายใต้สภาวะการทำงานเฉพาะ
• การกำหนดระดับแรงดันไฟฟ้าในการทำงานของอุปกรณ์ การเลือก TBU ควรกระทำในลักษณะที่แรงดันไฟฟ้าพังทลายที่ประกาศไว้นั้นต่ำที่สุดในบรรดาแรงดันไฟฟ้าที่มีอยู่ในตระกูล แต่ในขณะเดียวกันก็เกินแรงดันไฟฟ้าของระบบปกติและการกระเพื่อมที่อนุญาต อุปกรณ์ที่เลือกจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดสำหรับลักษณะการโหลดด้วย
• การเลือกผลิตภัณฑ์ TBU เฉพาะที่มีแรงดันอิมพัลส์สูงสุด (Vimp) มากกว่าแรงดันพังทลายอิมพัลส์ของตัวจำกัดแรงดันไฟฟ้าระยะแรกที่ใช้ (เช่น ตัวปล่อยก๊าซ) อุปกรณ์ TBU ที่เลือกจะต้องมีกระแสทริปขั้นต่ำ Itrigger สูงกว่ากระแสสูงสุดสูงสุดของระบบที่ได้รับการป้องกัน โดยคำนึงถึงการชดเชยผลกระทบของอุณหภูมิโดยรอบ

ในกรณีส่วนใหญ่ วงจรที่ได้รับการป้องกันจะมีกระแสไฟฟ้าเพียงพอในการทริป TBU แต่หากวงจรที่ได้รับการป้องกันมีอิมพีแดนซ์สูง เพื่อรับประกันว่าการป้องกันจะทำงาน ก็คุ้มค่าที่จะวางไดโอดถล่มขนาดเล็กที่เชื่อมต่อกับกราวด์หลัง TBU วิธีการนี้ช่วยให้แน่ใจว่า TBU ทำหน้าที่ป้องกัน

พื้นที่การใช้งานและตัวอย่าง

ประสิทธิภาพสูงช่วยให้ใช้ TBU เพื่อปกป้องส่วนประกอบที่ละเอียดอ่อนราคาแพงของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ได้ และค่าความจุไฟฟ้าต่ำและช่วงความถี่กว้าง (สูงสุด 3 GHz) เปิดทางสู่การใช้งานที่มีความเร็วสูง TBU ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์โทรคมนาคม รวมถึงการ์ด xDSL, การ์ดคำสั่งผสม POTS และ xDSL, การ์ดเสียง/VDSL, อุปกรณ์เข้าถึงเครือข่าย, อุปกรณ์สำหรับสาย T1/E1 และ T3/E3, การป้องกันพอร์ตอีเธอร์เน็ต, โมเด็มบรอดแบนด์และเกตเวย์เครือข่าย, โมดูลป้องกัน และโปรแกรมเมอร์ อุปกรณ์อุตสาหกรรมเพื่อการควบคุมและตรวจสอบ อุปกรณ์เครื่องมือวัด เมื่อพัฒนาอุปกรณ์ดังกล่าว ข้อกำหนดบังคับยังคงเป็นตัวเลือกที่ถูกต้องของแรงดันไฟฟ้า TBU สูงสุด ซึ่งไม่ควรเกินพารามิเตอร์การทำงานสูงสุดของอุปกรณ์ที่ได้รับการป้องกัน การป้องกันที่เหมาะสมที่สุดจะรวมอุปกรณ์ป้องกัน TBU เข้ากับวาริสเตอร์หรือตัวป้องกันก๊าซ ตัวป้องกัน TVS มักถูกติดตั้งหลังจาก TBU เมื่อพูดถึงการปกป้องอุปกรณ์โทรคมนาคม การปล่อยฟ้าผ่าโดยตรงหรือเหนี่ยวนำถือเป็นปัจจัยที่สร้างความเสียหายหลักเสมอ บทบาทอย่างมากในที่นี้มอบให้กับวิธีการดับไฟหลัก: วงจรกราวด์, เบรกเกอร์วงจรไฟฟ้าต่างๆ, ห้องดับเพลิงประกายไฟ และส่วนประกอบอื่น ๆ แต่ตามกฎแล้วการปล่อยพลังงานที่ตกค้างยังคงสูงจะแทรกซึมเข้าไปในวงจรอุปกรณ์โดยตรง การใช้การป้องกันทุติยภูมิแบบหลายขั้นตอน รวมถึงการใช้ Bourns TBU ช่วยลดความเสี่ยงที่อุปกรณ์จะเสียหายร้ายแรงหลายครั้งหรือป้องกันอุบัติเหตุโดยสิ้นเชิง ในสถานการณ์เช่นนี้ การป้องกันเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับสายขาเข้า/ขาออกทั้งหมด: ขั้วต่อโคแอกเชียลและเครือข่าย สายควบคุม และอื่นๆ แม้แต่พอร์ตเดียวที่ไม่ได้รับการป้องกันก็สามารถสร้างความเสียหายให้กับอุปกรณ์ทั้งหมดเป็นวงกว้างได้

นอกจากนี้ พอร์ต RS-232, RS-485 และพอร์ตที่มีอินพุตออปติคอลยังมีความเสี่ยงสูงเนื่องจากมีการกระจายที่กว้างขวาง สำหรับการป้องกัน RS-232 ที่ครอบคลุม Bourns นำเสนอการออกแบบต่อไปนี้โดยยึดตาม TBU-P850 (รูปที่ 2) หรือฐาน (รูปที่ 3)

RS-485 เป็นมาตรฐานการรับส่งข้อมูลที่ทันสมัยยิ่งขึ้น เทอร์มินัล RS-485 หลายตัวสามารถทำงานร่วมกันบนบัสเดียวกันได้ ไดโอดคู่ที่แสดงในแผนภาพด้านล่างได้รับการออกแบบเพื่อให้การทำงานทั่วไปในช่วง -7...12 V มีโทโพโลยีการป้องกันสองแบบให้เลือก รวมถึงใช้ TBU-P850 และ (รูปที่ 4 และ 5)

การพัฒนาเครื่องมือวัดและควบคุมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในยานยนต์ทำให้ CAN บัสได้รับความนิยมซึ่งมีวงจรป้องกันที่ใช้ TBU ด้วย (รูปที่ 6)

วิธีที่ได้รับความนิยมอย่างมากในการเชื่อมต่ออุปกรณ์ทั้งสองที่มีการป้องกันอินพุตและเอาต์พุตยังคงเป็นวงจรที่ใช้การแยกแสง ข้อแนะนำในการป้องกันโดยใช้ TBU แสดงไว้ในรูปที่ 7

ข้อได้เปรียบทางการแข่งขันของ TBU การปฏิบัติตามข้อกำหนดที่บังคับใช้และมาตรฐานสากล

ข้อดีของ TBU ได้แก่ :

• รูปแบบการป้องกันที่ง่ายและเชื่อถือได้
• การป้องกันแรงดันไฟเกินและกระแสในตัวเครื่องเดียว
• ประสิทธิภาพสูง;
• ข้อจำกัดความแม่นยำของกระแสเอาต์พุตและแรงดันไฟฟ้า
• การรักษาตนเอง;
• แบนด์วิดท์กว้างโดยไม่รบกวนสัญญาณที่มีประโยชน์ (สูงสุด 3 GHz)
• ขนาดโดยรวมเล็กในตัวเรือน DFN
• การปฏิบัติตาม RoHS

เนื่องจากพื้นที่การใช้งานหลักของ TBU คือการปกป้องสายโทรคมนาคมซึ่งในปัจจุบันมีความต้องการด้านคุณภาพ ความเร็ว และระดับของการบิดเบือนที่แนะนำสูง อุปกรณ์ป้องกันจึงต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดหลายประการและ มาตรฐานสากล ที่มีชื่อเสียงและน่าเชื่อถือที่สุดในปัจจุบันคือ ITU (International Telecommunications Union) และ Telcordia Bourns มีส่วนร่วมในการพัฒนามาตรฐานเหล่านี้และผลิตส่วนประกอบที่สอดคล้องกับข้อกำหนดด้านกฎระเบียบที่เผยแพร่โดยสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ TBU เกินข้อกำหนดของ Telcordia GR-1089 และ ITU-T K.20, K.21, K.45 ซึ่งทำให้พวกเขาได้รับความปลอดภัยสำหรับการเติบโตในอนาคตในข้อกำหนดทางเทคโนโลยี

บทสรุป

ควรจำไว้เสมอว่าการป้องกันวงจรเป็นการดำเนินการที่ซับซ้อน และการพึ่งพาการป้องกันประเภทใดประเภทหนึ่งถือเป็นอันตราย TBU ที่ผลิตโดย Bourns เป็น "ผู้เล่นในทีม" และสามารถเปิดเผยศักยภาพได้อย่างเต็มที่เมื่อใช้ร่วมกับวิธีการป้องกันเพิ่มเติมเท่านั้น: วาริสเตอร์ ตัวปล่อยก๊าซ ไดโอด TVS ซึ่งในทางกลับกัน จะต้องเลือกอย่างถูกต้องเพื่อการประสานงานการป้องกันที่เหมาะสมในฐานะ ทั้งหมด.

เวอร์ชันและชื่อที่ได้รับความนิยมสูงสุดของ TBU สามารถพบได้ในคลังสินค้าของตัวแทนจำหน่ายอย่างเป็นทางการของ Bourns - บริษัท COMPEL นอกจากสต็อกในคลังสินค้าแล้ว COMPEL ยังมีบริการจัดส่งตามสั่ง ตัวอย่างฟรี และสินค้าพิเศษอีกด้วย ราคา การสนับสนุนทางเทคนิค และวัสดุโครงการสำหรับการผลิตของคุณ

วรรณกรรม

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 เปิดตัวไดโอด PTVS ไฟฟ้าแรงสูงรุ่นใหม่ในซีรีส์ S3, S6 และ S10

PTVS (Power TVS) – ตัวป้องกันแบบสองทิศทางที่มีความแม่นยำสูงสำหรับการปกป้องอุปกรณ์บนสายไฟ AC และ DC ที่ทรงพลังจากผลกระทบของการปล่อยประจุไฟฟ้าสถิต คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า การสลับสัญญาณรบกวน ฟ้าผ่าที่เกิดขึ้น และสิ่งอื่น ๆ และแม้ว่าซีรีส์ SMAJ และ SMBJ มาตรฐานจะมีวางจำหน่ายอย่างกว้างขวางในตลาด แต่มีเพียงไม่กี่โซลูชันเท่านั้นที่นำเสนอโซลูชัน TVS กำลังสูง PTVS รุ่นใหม่มีการป้องกันสองทางที่แรงดันไฟฟ้า 170...470 V ได้รับการจัดอันดับสำหรับการสัมผัสกับอิมพัลส์มาตรฐาน 8/20 µs ตามข้อกำหนดของ IEC 61000-4-5 เทคโนโลยีซิลิโคนช่วยให้แรงดันไฟฟ้าในการจับยึดต่ำเมื่อเทียบกับวาริสเตอร์โลหะออกไซด์ และรับประกันประสิทธิภาพที่มั่นคงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ข้อได้เปรียบหลักของ PTVS ที่เหนือกว่าวาริสเตอร์จะแสดงออกมาอย่างชัดเจนที่กระแสสูง - แรงดันไฟฟ้าในการจับยึดบนวาริสเตอร์จะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญหลังจากกระแสไฟกระชาก ขณะที่บนไดโอด PTVS หลังจากไฟกระชากสั้นมาก จะลดลงเหลือค่าป้ายชื่อและยังคงคงที่ สำหรับวาริสเตอร์และ PTVS ที่มีลักษณะการทำงานคล้ายคลึงกัน ความแตกต่างนี้สามารถเป็นสองเท่าของ PTVS (โปรดจำไว้ว่าเรากำลังพูดถึงแรงดันไฟฟ้าหลายร้อยโวลต์) PTVS ซีรีส์ S3, S6 และ S10 มีจำหน่ายในตัวเรือนรูทะลุ และเป็นไปตามข้อกำหนด RoHS

ไดโอด PTVS เป็นโซลูชันที่ยอดเยี่ยมสำหรับการจ่ายไฟในอุปกรณ์โทรคมนาคมและการใช้งานอื่นๆ ที่มีความไวต่อสัญญาณรบกวนและการรบกวนสูง การเปิดตัวรุ่นใหม่สำหรับซีรีส์ S3, S6 และ S10 ช่วยขยายขอบเขตการใช้งานสำหรับ Bourns PTVS อย่างมาก

วันนี้บทความของฉันจะมีลักษณะทางทฤษฎีโดยเฉพาะหรือจะไม่มี "ฮาร์ดแวร์" เหมือนในบทความก่อน ๆ แต่อย่าอารมณ์เสีย - มันไม่ได้มีประโยชน์น้อยลงเลย ความจริงก็คือปัญหาในการปกป้องชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ส่งผลโดยตรงต่อความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ อายุการใช้งาน และความได้เปรียบทางการแข่งขันที่สำคัญของคุณ - ความสามารถในการรับประกันผลิตภัณฑ์ในระยะยาว. การนำการป้องกันไปใช้ไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังที่ฉันชื่นชอบเท่านั้น แต่ยังรวมถึงอุปกรณ์ใดๆ ในหลักการด้วย ดังนั้นแม้ว่าคุณจะออกแบบงานฝีมือ IoT และมีกระแสไฟเพียง 100 mA คุณยังคงต้องเข้าใจวิธีการตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ของคุณทำงานโดยปราศจากปัญหา .

การป้องกันกระแสหรือการป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร (ลัดวงจร) น่าจะเป็นประเภทการป้องกันที่พบบ่อยที่สุดเนื่องจากการละเลยในเรื่องนี้ทำให้เกิดผลร้ายแรงในความหมายที่แท้จริง ตัวอย่างเช่น ฉันขอแนะนำให้ดูตัวปรับแรงดันไฟฟ้าที่น่าเศร้าเนื่องจากการลัดวงจร:

การวินิจฉัยที่นี่ทำได้ง่าย - เกิดข้อผิดพลาดในตัวโคลงและกระแสสูงพิเศษเริ่มไหลในวงจร การป้องกันควรปิดอุปกรณ์ แต่มีบางอย่างผิดพลาด หลังจากอ่านบทความแล้ว สำหรับฉันแล้วดูเหมือนว่าคุณเองจะสามารถเดาได้ว่าปัญหาคืออะไร

ส่วนโหลดนั้นเอง... หากคุณมีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเท่ากล่องไม้ขีดไฟไม่มีกระแสดังกล่าวอย่าคิดว่าคุณจะเศร้าเท่ากับโคลงไม่ได้ แน่นอนว่าคุณคงไม่อยากเผาชิป $10-$1,000 เป็นกลุ่มใช่ไหม? หากเป็นเช่นนั้น ฉันขอเชิญคุณมาทำความคุ้นเคยกับหลักการและวิธีการจัดการกับไฟฟ้าลัดวงจร!

วัตถุประสงค์ของบทความ

ฉันกำหนดเป้าหมายบทความของฉันไปที่ผู้ที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นงานอดิเรกและเป็นนักพัฒนามือใหม่ ดังนั้นทุกอย่างจะได้รับการบอกเล่า "โดยสรุป" เพื่อความเข้าใจที่มีความหมายมากขึ้นเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้น สำหรับผู้ที่ต้องการสัมผัสทางวิชาการ ลองอ่านหนังสือเรียนของมหาวิทยาลัยเกี่ยวกับวิศวกรรมไฟฟ้า + "คลาสสิก" ของ Horowitz, Hill "The Art of Circuit Design"

ฉันอยากจะบอกว่าโซลูชันทั้งหมดจะใช้ฮาร์ดแวร์ซึ่งก็คือโดยไม่มีไมโครคอนโทรลเลอร์และการบิดเบือนอื่น ๆ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การเขียนโปรแกรมในส่วนที่จำเป็นและส่วนที่ไม่จำเป็นกลายเป็นเรื่องที่ค่อนข้างทันสมัย ฉันมักจะสังเกต "การป้องกัน" ในปัจจุบันซึ่งดำเนินการโดยการวัดแรงดันไฟฟ้า ADC ด้วย Arduino หรือไมโครคอนโทรลเลอร์บางตัว จากนั้นอุปกรณ์ก็ยังคงทำงานล้มเหลว ฉันขอแนะนำอย่างยิ่งให้คุณอย่าทำเช่นเดียวกัน! ฉันจะพูดถึงปัญหานี้โดยละเอียดในภายหลัง

เล็กน้อยเกี่ยวกับกระแสลัดวงจร

เพื่อจะเริ่มคิดหาวิธีป้องกันได้ คุณต้องเข้าใจก่อนว่าเรากำลังต่อสู้กับอะไร “ไฟฟ้าลัดวงจร” คืออะไร? กฎหมายโปรดของโอห์มจะช่วยเราที่นี่ พิจารณากรณีในอุดมคติ:

แค่? จริงๆ แล้ว วงจรนี้เป็นวงจรที่เทียบเท่ากับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เกือบทุกชนิด กล่าวคือ มีแหล่งพลังงานที่จ่ายให้กับโหลด และมันจะร้อนขึ้นและทำหรือไม่ทำอย่างอื่น

ยอมรับว่ากำลังของแหล่งกำเนิดทำให้แรงดันไฟฟ้าคงที่ กล่าวคือ "ไม่ทำให้หย่อน" ภายใต้โหลดใดๆ ในระหว่างการทำงานปกติ กระแสที่กระทำในวงจรจะเท่ากับ:

ตอนนี้ลองนึกภาพว่าลุงวาสยาทำประแจหล่นบนสายไฟที่ไปที่หลอดไฟและโหลดของเราลดลง 100 เท่านั่นคือแทนที่จะเป็น R กลายเป็น 0.01*R และด้วยความช่วยเหลือของการคำนวณอย่างง่ายเราจึงได้กระแสเพิ่มขึ้น 100 เท่า หากหลอดไฟใช้ไฟ 5A ตอนนี้กระแสจากโหลดจะอยู่ที่ประมาณ 500A ซึ่งเพียงพอที่จะละลายกุญแจของลุงวาสยาได้ ตอนนี้มีข้อสรุปเล็กๆ น้อยๆ...

ไฟฟ้าลัดวงจร- ความต้านทานโหลดลดลงอย่างมากซึ่งทำให้กระแสในวงจรเพิ่มขึ้นอย่างมาก

ควรทำความเข้าใจว่ากระแสไฟฟ้าลัดวงจรมักจะมากกว่ากระแสไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับหลายร้อยหลายพันเท่าและแม้แต่ช่วงเวลาสั้น ๆ ก็เพียงพอแล้วที่จะทำให้อุปกรณ์ล้มเหลว ที่นี่หลายคนคงจำอุปกรณ์ป้องกันระบบเครื่องกลไฟฟ้า (“อุปกรณ์อัตโนมัติ” และอื่น ๆ ) แต่ทุกอย่างที่นี่ธรรมดามาก... โดยปกติแล้วซ็อกเก็ตในครัวเรือนจะได้รับการปกป้องโดยเบรกเกอร์ที่มีกระแสไฟพิกัด 16A นั่นคือการปิดเครื่องจะเกิดขึ้น ที่ 6-7 เท่าของกระแสซึ่งมีอยู่แล้วประมาณ 100A แหล่งจ่ายไฟของแล็ปท็อปมีกำลังไฟประมาณ 100 W นั่นคือกระแสไฟน้อยกว่า 1A แม้ว่าไฟฟ้าลัดวงจรจะเกิดขึ้นเครื่องจะไม่สังเกตเห็นเป็นเวลานานและจะปิดโหลดเมื่อทุกอย่างไหม้หมดแล้วเท่านั้น นี่คือการป้องกันอัคคีภัยมากกว่าการป้องกันอุปกรณ์

ทีนี้มาดูอีกกรณีหนึ่งที่พบบ่อย - ผ่านกระแส. ฉันจะแสดงโดยใช้ตัวอย่างของตัวแปลง dc/dc ที่มีโทโพโลยีบั๊กแบบซิงโครนัส ตัวควบคุม MPPT ทั้งหมด ไดรเวอร์ LED จำนวนมาก และตัวแปลง DC/DC ที่ทรงพลังบนบอร์ดถูกสร้างขึ้นบนนั้นทุกประการ ลองดูวงจรคอนเวอร์เตอร์:

แผนภาพแสดงสองตัวเลือกสำหรับกระแสเกิน: ทางสีเขียวสำหรับการลัดวงจรแบบ "คลาสสิก" เมื่อมีความต้านทานโหลดลดลง (“ น้ำมูก” ระหว่างถนนหลังการบัดกรีเป็นต้น) และ เส้นทางสีส้ม. กระแสน้ำจะไหลผ่านเส้นทางสีส้มได้เมื่อใด? ฉันคิดว่าหลายคนรู้ว่าความต้านทานช่องเปิดของทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามนั้นน้อยมาก ในทรานซิสเตอร์แรงดันต่ำสมัยใหม่จะอยู่ที่ 1-10 mOhm ทีนี้ลองจินตนาการว่าในเวลาเดียวกันคีย์ PWM ที่มีระดับสูงมาถึงนั่นคือทั้งสองคีย์ที่เปิดอยู่สำหรับแหล่ง "VCCIN - GND" ซึ่งเทียบเท่ากับการเชื่อมต่อโหลดที่มีความต้านทานประมาณ 2-20 mOhm! ลองใช้กฎของโอห์มที่ยิ่งใหญ่และทรงพลังและรับค่าปัจจุบันมากกว่า 250A แม้ว่าจะใช้แหล่งจ่ายไฟ 5V! แม้ว่าจะไม่ต้องกังวล แต่จะไม่มีกระแสดังกล่าว - ส่วนประกอบและตัวนำบนแผงวงจรพิมพ์จะไหม้เร็วขึ้นและวงจรแตก

ข้อผิดพลาดนี้มักเกิดขึ้นในระบบไฟฟ้าและโดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง มันสามารถเกิดขึ้นได้จากหลายสาเหตุ เช่น เนื่องจากข้อผิดพลาดในการควบคุมหรือกระบวนการชั่วคราวในระยะยาว ในกรณีหลังนี้ แม้แต่ "เวลาตาย" ในตัวแปลงของคุณก็ไม่สามารถช่วยอะไรได้

ฉันคิดว่าปัญหานั้นชัดเจนและคุ้นเคยสำหรับหลาย ๆ คน ตอนนี้ก็ชัดเจนว่าจะต้องจัดการอะไร และสิ่งที่เหลืออยู่ก็คือต้องหาว่าทำอย่างไร นี่คือสิ่งที่เรื่องราวต่อไปจะเกี่ยวกับ

หลักการทำงานของการป้องกันกระแสไฟ

ที่นี่คุณจะต้องใช้ตรรกะธรรมดาและดูความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผล:
1) ปัญหาหลักคือกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ในวงจร
2) จะเข้าใจมูลค่าปัจจุบันได้อย่างไร? -> วัดมัน;
3) วัดและรับค่า -> เปรียบเทียบกับค่าที่ยอมรับได้ที่ระบุ
4) หากเกินค่า -> ตัดการเชื่อมต่อโหลดจากแหล่งปัจจุบัน

วัดกระแส -> ค้นหาว่ากระแสไฟที่อนุญาตเกินหรือไม่ -> ตัดการเชื่อมต่อโหลด

การป้องกันใดๆ ไม่เพียงแต่ในปัจจุบันเท่านั้นที่ถูกสร้างขึ้นในลักษณะนี้ ขึ้นอยู่กับปริมาณทางกายภาพที่สร้างการป้องกัน ปัญหาทางเทคนิคและวิธีการแก้ไขต่างๆ จะเกิดขึ้นระหว่างการดำเนินการ แต่สาระสำคัญไม่เปลี่ยนแปลง

ตอนนี้ฉันเสนอให้ดำเนินการผ่านห่วงโซ่ความปลอดภัยทั้งหมดเพื่อแก้ไขปัญหาทางเทคนิคทั้งหมดที่เกิดขึ้น การป้องกันที่ดีคือการป้องกันที่วางแผนไว้ล่วงหน้าและได้ผล ซึ่งหมายความว่าเราทำไม่ได้หากไม่มีการสร้างแบบจำลอง ฉันจะใช้อันยอดนิยมและฟรี มัลติซิม สีฟ้าซึ่งได้รับการส่งเสริมโดย Mouser คุณสามารถดาวน์โหลดได้ที่นั่น - ลิงค์ ฉันจะบอกล่วงหน้าด้วยว่าภายในกรอบของบทความนี้ฉันจะไม่เจาะลึกวงจรและกรอกสิ่งที่ไม่จำเป็นในขั้นตอนนี้เพียงแค่รู้ว่าทุกอย่างจะซับซ้อนขึ้นเล็กน้อยในฮาร์ดแวร์จริง

การวัดปัจจุบัน

นี่เป็นจุดแรกในห่วงโซ่ของเราและอาจเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการทำความเข้าใจ มีหลายวิธีในการวัดกระแสในวงจร และแต่ละวิธีก็มีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง วิธีใดที่จะใช้ในงานของคุณโดยเฉพาะนั้นขึ้นอยู่กับคุณตัดสินใจ ตามประสบการณ์ของฉันฉันจะบอกคุณเกี่ยวกับข้อดีและข้อเสียเหล่านี้ บางส่วน "เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป" และบางส่วนเป็นโลกทัศน์ของฉัน โปรดทราบว่าฉันไม่ได้พยายามแสร้งทำเป็นว่าเป็นความจริงบางประเภทด้วยซ้ำ

1) แบ่งปัจจุบัน. พื้นฐานของพื้นฐาน "การทำงาน" ตามกฎของโอห์มที่ยิ่งใหญ่และทรงพลังเช่นเดียวกัน วิธีที่ง่ายที่สุด ถูกที่สุด เร็วที่สุด และโดยทั่วไปเป็นวิธีที่ดีที่สุด แต่มีข้อเสียหลายประการ:

ก) ไม่มีการแยกกัลวานิก. คุณจะต้องใช้งานแยกกัน เช่น การใช้ออปโตคัปเปลอร์ความเร็วสูง การดำเนินการนี้ไม่ใช่เรื่องยาก แต่ต้องใช้พื้นที่เพิ่มเติมบนบอร์ด แยก dc/dc และส่วนประกอบอื่นๆ ที่ต้องเสียเงินและเพิ่มขนาดโดยรวม แม้ว่าการแยกกระแสไฟฟ้าจะไม่จำเป็นเสมอไปก็ตาม

ข) เมื่อกระแสน้ำสูง ภาวะโลกร้อนจะเร่งตัวเร็วขึ้น. อย่างที่ฉันเขียนไปก่อนหน้านี้ ทุกอย่าง "ได้ผล" ตามกฎของโอห์ม ซึ่งหมายความว่ามันจะร้อนขึ้นและทำให้บรรยากาศอบอุ่นขึ้น สิ่งนี้ส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลงและความจำเป็นในการระบายความร้อนของสับเปลี่ยน มีวิธีที่จะลดข้อเสียนี้ให้เหลือน้อยที่สุด - เพื่อลดความต้านทานแบบแบ่ง น่าเสียดายที่ไม่สามารถลดขนาดลงได้อย่างไม่มีกำหนดเลย ฉันไม่แนะนำให้ลดให้เหลือน้อยกว่า 1 mOhmหากคุณยังคงมีประสบการณ์น้อยเนื่องจากมีความจำเป็นในการต่อสู้กับสัญญาณรบกวนและข้อกำหนดสำหรับขั้นตอนการออกแบบของแผงวงจรพิมพ์เพิ่มขึ้น

ในอุปกรณ์ของฉัน ฉันชอบใช้การแบ่ง PA2512FKF7W0R002E เหล่านี้:

การวัดกระแสเกิดขึ้นโดยการวัดแรงดันตกคร่อมวงจรสับเปลี่ยน เช่น เมื่อกระแสไฟฟ้า 30A ไหลข้ามวงจรสับเปลี่ยน ก็จะมีกระแสตกคร่อม:

นั่นคือเมื่อเราลดลง 60 mV ในการแบ่ง นี่จะหมายความว่าเราถึงขีดจำกัดแล้ว และหากการลดลงเพิ่มขึ้นอีก เราจะต้องปิดอุปกรณ์หรือโหลดของเรา ทีนี้ลองคำนวณดูว่าจะปล่อยความร้อนออกมาเท่าใด:

ไม่น้อยเลยใช่ไหม? ประเด็นนี้ต้องนำมาพิจารณาด้วยเพราะว่า กำลังสูงสุดของการแบ่งของฉันคือ 2 W และไม่สามารถเกินได้ และคุณไม่ควรบัดกรีสับเปลี่ยนด้วยการบัดกรีที่ละลายต่ำ - มันสามารถหลุดออกมาได้ ฉันเคยเห็นมาแล้วเช่นกัน

• ใช้ shunts เมื่อคุณมีไฟฟ้าแรงสูงและกระแสไม่สูงมาก
• ตรวจสอบปริมาณความร้อนที่เกิดจากการแบ่ง
• ใช้การสับเปลี่ยนในตำแหน่งที่คุณต้องการประสิทธิภาพสูงสุด
• ใช้การสับเปลี่ยนจากวัสดุพิเศษเท่านั้น: คอนสแตนตัน แมงกานิน และอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกัน

2) เซ็นเซอร์กระแสฮอลเอฟเฟกต์. ที่นี่ฉันจะอนุญาตให้ตัวเองจัดหมวดหมู่ของตัวเองซึ่งสะท้อนถึงสาระสำคัญของการแก้ปัญหาต่าง ๆ สำหรับผลกระทบนี้อย่างเต็มที่ กล่าวคือ: ราคาถูกและ แพง.

ก) ราคาถูกเช่น ACS712 และอื่นๆ ที่คล้ายกัน ในบรรดาข้อดีต่างๆ ฉันสังเกตเห็นความง่ายในการใช้งานและการมีอยู่ของการแยกกระแสไฟฟ้า แต่นั่นคือจุดสิ้นสุดของข้อดี ข้อเสียเปรียบหลักคือพฤติกรรมที่ไม่เสถียรอย่างยิ่งภายใต้อิทธิพลของการรบกวน RF โหลดปฏิกิริยา dc/dc หรือกำลังไฟฟ้าสูงใดๆ ถือเป็นการรบกวน กล่าวคือ ใน 90% ของกรณีเซ็นเซอร์เหล่านี้ไม่มีประโยชน์ เนื่องจากเซ็นเซอร์ "ทำงานผิดปกติ" และแสดงสภาพอากาศบนดาวอังคารแทน แต่ไม่ใช่เพื่ออะไรเลยที่พวกเขาถูกสร้างขึ้นมา?

พวกมันแยกออกจากกันทางไฟฟ้าและสามารถวัดกระแสสูงได้หรือไม่? ใช่. ไม่ชอบการรบกวน? ใช่เช่นกัน จะวางไว้ที่ไหน? ใช่แล้ว ในระบบการตรวจสอบที่มีความรับผิดชอบต่ำและสำหรับการวัดการใช้กระแสไฟจากแบตเตอรี่ ฉันมีอินเวอร์เตอร์สำหรับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์และโรงไฟฟ้าพลังงานลมเพื่อการประเมินเชิงคุณภาพของการสิ้นเปลืองกระแสไฟจากแบตเตอรี่ ซึ่งช่วยให้คุณยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ได้ เซ็นเซอร์เหล่านี้มีลักษณะดังนี้:

ข) แพง. พวกเขามีข้อดีทั้งหมดของราคาถูก แต่ไม่มีข้อเสีย ตัวอย่างของเซ็นเซอร์ LEM LTS 15-NP:

สิ่งที่เราได้เป็นผล:
1) ประสิทธิภาพสูง
2) การแยกกัลวานิก
3) ใช้งานง่าย;
4) กระแสที่วัดได้ขนาดใหญ่โดยไม่คำนึงถึงแรงดันไฟฟ้า
5) ความแม่นยำในการวัดสูง
6) แม้แต่ EMP ที่ "ชั่วร้าย" ก็ไม่รบกวนการทำงาน ส่งผลต่อความแม่นยำ

แต่ข้อเสียคืออะไรล่ะ? ผู้ที่เปิดลิงค์ด้านบนเห็นชัดเจน - นี่คือราคา $18 คาร์ล! และแม้แต่ซีรีส์ที่มีจำนวนมากกว่า 1,000 ชิ้น ราคาก็จะไม่ต่ำกว่า 10 ดอลลาร์ และเมื่อซื้อจริงจะอยู่ที่ 12-13 ดอลลาร์ คุณไม่สามารถติดตั้งสิ่งนี้ในหน่วยจ่ายไฟได้ในราคาสองสามเหรียญ แต่ฉันต้องการ... สรุป:

A) นี่เป็นทางออกที่ดีที่สุดในหลักการในการวัดกระแสไฟฟ้า แต่มีราคาแพง
b) ใช้เซ็นเซอร์เหล่านี้ในสภาวะการทำงานที่รุนแรง
c) ใช้เซ็นเซอร์เหล่านี้ในส่วนประกอบที่สำคัญ
d) ใช้หากอุปกรณ์ของคุณมีค่าใช้จ่ายเป็นจำนวนมาก เช่น UPS ขนาด 5-10 kW ซึ่งจะพิสูจน์ตัวเองได้อย่างแน่นอน เนื่องจากราคาของอุปกรณ์จะอยู่ที่หลายพันดอลลาร์

3) หม้อแปลงกระแสไฟฟ้า. โซลูชันมาตรฐานในอุปกรณ์จำนวนมาก มีข้อเสียอยู่สองประการ - ไม่ทำงานกับกระแสตรงและมีลักษณะไม่เชิงเส้น ข้อดี - ราคาถูก เชื่อถือได้ และคุณสามารถวัดกระแสจำนวนมหาศาลได้ มันอยู่ในหม้อแปลงกระแสที่ระบบอัตโนมัติและการป้องกันถูกสร้างขึ้นในองค์กร RU-0.4, 6, 10, 35 kV และแอมแปร์นับพันนั้นค่อนข้างปกติ

บอกตรงๆ ผมพยายามจะไม่ใช้เพราะไม่ชอบแต่ก็ยังใช้อยู่ในตู้ควบคุมต่างๆและระบบไฟ AC อื่นๆ เพราะ พวกเขาเสียค่าใช้จ่ายสองสามดอลลาร์และให้การแยกกระแสไฟฟ้า ไม่ใช่ 15-20 ดอลลาร์เหมือน LEM และพวกเขาก็ทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบในเครือข่าย 50 Hz โดยปกติแล้วจะมีลักษณะเช่นนี้ แต่ก็ปรากฏบนคอร์ EFD ทุกประเภทด้วย:

บางทีเราอาจจบด้วยวิธีการวัดปัจจุบันได้ ฉันพูดคุยเกี่ยวกับเรื่องหลัก แต่แน่นอนว่าไม่ใช่ทั้งหมด เพื่อขยายขอบเขตและความรู้ของคุณเอง ฉันแนะนำให้คุณใช้ Google และดูเซ็นเซอร์ต่างๆ บน Digikey เดียวกัน

แรงดันไฟฟ้าตกที่วัดได้

การสร้างระบบป้องกันเพิ่มเติมจะขึ้นอยู่กับการแบ่งเป็นเซ็นเซอร์ปัจจุบัน มาสร้างระบบด้วยมูลค่าปัจจุบันที่ประกาศไว้ก่อนหน้านี้ที่ 30A เมื่อทำการสับเปลี่ยนเราจะได้ค่าลดลง 60 mV และเกิดปัญหาทางเทคนิค 2 ประการ:

A) ไม่สะดวกในการวัดและเปรียบเทียบสัญญาณที่มีแอมพลิจูด 60 mV โดยปกติแล้ว ADC จะมีช่วงการวัดที่ 3.3V นั่นคือด้วยความจุ 12 บิต เราจะได้ขั้นตอนการหาปริมาณ:

ซึ่งหมายความว่าในช่วง 0-60 mV ซึ่งสอดคล้องกับ 0-30A เราจะได้ขั้นตอนจำนวนเล็กน้อย:

เราพบว่าความลึกของการวัดจะเป็นเพียง:

เป็นเรื่องที่ควรเข้าใจว่านี่เป็นตัวเลขในอุดมคติและในความเป็นจริงพวกเขาจะแย่ลงหลายเท่าเพราะ... ADC เองก็มีข้อผิดพลาด โดยเฉพาะบริเวณประมาณศูนย์ แน่นอนว่าเราจะไม่ใช้ ADC ในการป้องกัน แต่เราจะต้องวัดกระแสจากสับเปลี่ยนเดียวกันเพื่อสร้างระบบควบคุม งานนี้ต้องอธิบายให้ชัดเจน แต่ก็เกี่ยวข้องกับเครื่องมือเปรียบเทียบด้วย ซึ่งในพื้นที่ศักย์ดิน (ปกติ 0V) ทำงานไม่เสถียรมาก แม้แต่แบบรางต่อรางก็ตาม

B) หากเราต้องการลากสัญญาณที่มีแอมพลิจูด 60 mV ไปทั่วกระดานหลังจากนั้น 5-10 ซม. จะไม่เหลืออะไรเลยเนื่องจากการรบกวนและในขณะที่ไฟฟ้าลัดวงจรเราจะไม่ต้องทำอย่างแน่นอน ไว้วางใจมันเพราะว่า EMR จะเพิ่มขึ้นอีก แน่นอนคุณสามารถแขวนวงจรป้องกันไว้ที่ขาปัดได้โดยตรง แต่เราจะไม่กำจัดปัญหาแรก

เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้ เราจำเป็นต้องมีเครื่องขยายสัญญาณปฏิบัติการ (op-amp) ฉันจะไม่พูดถึงวิธีการทำงาน - หัวข้อนี้ค้นหาได้ง่ายใน Google แต่เราจะพูดถึงพารามิเตอร์ที่สำคัญและตัวเลือกของ op-amp ขั้นแรก เรามากำหนดโครงร่างกันก่อน ฉันบอกว่าจะไม่มีความพิเศษใดๆ ที่นี่ ดังนั้นมาครอบคลุม op-amp ด้วยการตอบรับเชิงลบ (NFB) และรับแอมพลิฟายเออร์ที่มีเกนที่ทราบ ฉันจะจำลองการกระทำนี้ใน MultiSIM (คลิกรูปภาพได้):

คุณสามารถดาวน์โหลดไฟล์สำหรับการจำลองที่บ้านได้ - .

แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้า V2 ทำหน้าที่เป็นตัวแบ่งของเรา หรือจำลองแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมมัน เพื่อความชัดเจน ฉันได้เลือกค่าการดร็อปออฟที่ 100 mV ตอนนี้เราจำเป็นต้องเพิ่มสัญญาณเพื่อย้ายไปยังแรงดันไฟฟ้าที่สะดวกยิ่งขึ้น โดยปกติจะอยู่ระหว่าง 1/2 ถึง 2/3 V อ้างอิง ซึ่งจะช่วยให้คุณได้รับขั้นตอนการหาปริมาณจำนวนมากในช่วงปัจจุบัน + เว้นระยะไว้สำหรับการวัดเพื่อประเมินว่าทุกอย่างแย่แค่ไหน และคำนวณเวลาที่เพิ่มขึ้นในปัจจุบัน ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในระบบควบคุมโหลดรีแอกทีฟที่ซับซ้อน กำไรในกรณีนี้เท่ากับ:

ด้วยวิธีนี้เรามีโอกาสที่จะขยายสัญญาณของเราให้อยู่ในระดับที่ต้องการ ตอนนี้เรามาดูกันว่าพารามิเตอร์ใดที่คุณควรใส่ใจ:

• ออปแอมป์จะต้องเป็นแบบรางต่อรางเพื่อจัดการสัญญาณใกล้ศักย์กราวด์ (GND) อย่างเพียงพอ
• มันคุ้มค่าที่จะเลือก op-amp ที่มีอัตราการฆ่าสัญญาณเอาท์พุตสูง สำหรับ OPA376 ที่ฉันชื่นชอบ พารามิเตอร์นี้คือ 2V/µs ซึ่งช่วยให้คุณได้รับค่าเอาต์พุตสูงสุดของ op-amp ที่เท่ากับ VCC 3.3V ในเวลาเพียง 2 µs ความเร็วนี้ค่อนข้างเพียงพอที่จะบันทึกตัวแปลงหรือโหลดที่มีความถี่สูงถึง 200 kHz ควรทำความเข้าใจและเปิดพารามิเตอร์เหล่านี้เมื่อเลือก op-amp ไม่เช่นนั้นก็มีโอกาสที่จะใส่ op-amp ในราคา 10 ดอลลาร์ โดยที่แอมพลิฟายเออร์ราคา 1 ดอลลาร์ก็เพียงพอแล้ว
• แบนด์วิดท์ที่เลือกโดย op-amp จะต้องมากกว่าความถี่ในการสลับโหลดสูงสุดอย่างน้อย 10 เท่า อีกครั้ง ให้มองหา "ค่าเฉลี่ยสีทอง" ในอัตราส่วนราคา/ประสิทธิภาพ ทุกอย่างดีพอสมควร

ในโปรเจ็กต์ส่วนใหญ่ของฉัน ฉันใช้ op-amp จาก Texas Instruments - OPA376 คุณลักษณะด้านประสิทธิภาพเพียงพอที่จะใช้การป้องกันในงานส่วนใหญ่ และราคา 1 ดอลลาร์ก็ค่อนข้างดี หากคุณต้องการราคาถูกกว่า ลองดูโซลูชันจาก ST และหากถูกกว่าด้วยซ้ำ ลองดูที่ Microchip และ Micrel ด้วยเหตุผลทางศาสนา ฉันจึงใช้เฉพาะ TI และ Linear เท่านั้น เพราะฉันชอบและนอนหลับได้อย่างสงบมากขึ้น

เพิ่มความสมจริงให้กับระบบรักษาความปลอดภัย

ตอนนี้เรามาเพิ่มการแบ่ง โหลด แหล่งพลังงาน และคุณลักษณะอื่นๆ ในเครื่องจำลองที่จะทำให้โมเดลของเราเข้าใกล้ความเป็นจริงมากขึ้น ผลลัพธ์ที่ได้จะมีลักษณะดังนี้ (ภาพที่คลิกได้):

คุณสามารถดาวน์โหลดไฟล์จำลองสำหรับ MultiSIM - .

ที่นี่เราเห็น shunt R1 ของเราที่มีความต้านทาน 2 mOhm เท่ากันแล้วฉันเลือกแหล่งพลังงาน 310V (เครือข่ายแก้ไข) และโหลดสำหรับมันคือตัวต้านทาน 10.2 โอห์มซึ่งอีกครั้งตามกฎของโอห์มให้กระแสแก่เรา : :

อย่างที่คุณเห็น 60 mV ที่คำนวณไว้ก่อนหน้านี้ลดลงในการแบ่งและเราขยายด้วยอัตราขยาย:

ที่เอาต์พุตเรารับสัญญาณขยายที่มีแอมพลิจูด 3.1V เห็นด้วยคุณสามารถป้อนมันไปที่ ADC ไปยังเครื่องเปรียบเทียบแล้วลากไปทั่วกระดาน 20-40 มม. โดยไม่ต้องกลัวหรือทำให้เสถียรภาพลดลง เราจะทำงานต่อไปกับสัญญาณนี้

การเปรียบเทียบสัญญาณโดยใช้เครื่องเปรียบเทียบ

เครื่องเปรียบเทียบ- นี่คือวงจรที่รับสัญญาณ 2 สัญญาณเป็นอินพุต และหากแอมพลิจูดของสัญญาณที่อินพุตโดยตรง (+) มากกว่าที่อินพุตแบบผกผัน (-) บันทึกจะปรากฏขึ้นที่เอาต์พุต 1 (วีซีซี) มิฉะนั้นเข้าสู่ระบบ 0 (GND)

อย่างเป็นทางการ สามารถเปิด op-amp ใดๆ เป็นตัวเปรียบเทียบได้ แต่โซลูชันดังกล่าวในแง่ของคุณลักษณะด้านประสิทธิภาพจะด้อยกว่าตัวเปรียบเทียบในแง่ของความเร็วและอัตราส่วนราคา/ผลลัพธ์ ในกรณีของเรา ยิ่งประสิทธิภาพสูงขึ้นเท่าใด โอกาสที่การป้องกันจะมีเวลาทำงานและบันทึกอุปกรณ์ก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ฉันชอบใช้เครื่องมือเปรียบเทียบอีกครั้งจาก Texas Instruments - LMV7271 สิ่งที่คุณควรใส่ใจ:

• ความจริงแล้วความล่าช้าในการตอบสนองคือตัวจำกัดความเร็วหลัก สำหรับตัวเปรียบเทียบที่กล่าวถึงข้างต้น เวลานี้จะอยู่ที่ประมาณ 880 ns ซึ่งค่อนข้างเร็วและในหลาย ๆ งานค่อนข้างจะซ้ำซ้อนในราคา 2 ดอลลาร์ และคุณสามารถเลือกตัวเปรียบเทียบที่เหมาะสมที่สุดได้
• ฉันแนะนำให้คุณใช้ตัวเปรียบเทียบแบบรางต่อรางอีกครั้งมิฉะนั้นเอาต์พุตจะไม่ใช่ 5V แต่น้อยกว่า เครื่องจำลองจะช่วยคุณตรวจสอบสิ่งนี้ เลือกสิ่งที่ไม่ใช่แบบรางต่อรางและทำการทดลอง โดยทั่วไปสัญญาณจากตัวเปรียบเทียบจะถูกป้อนไปยังอินพุตความล้มเหลวของไดรเวอร์ (SD) และคงจะดีถ้ามีสัญญาณ TTL ที่เสถียรอยู่ที่นั่น
• เลือกเครื่องเปรียบเทียบที่มีเอาต์พุตแบบพุช-พูล แทนที่จะเป็นแบบ open-drain และอื่นๆ ซึ่งสะดวกและเราได้คาดการณ์คุณลักษณะด้านประสิทธิภาพของเอาต์พุตไว้แล้ว

ทีนี้มาเพิ่มตัวเปรียบเทียบให้กับโปรเจ็กต์ของเราในเครื่องจำลองและดูการทำงานของมันในโหมดเมื่อการป้องกันไม่ทำงานและกระแสไฟไม่เกินค่าฉุกเฉิน (รูปภาพที่คลิกได้):

คุณสามารถดาวน์โหลดไฟล์สำหรับการจำลองได้ใน MultiSIM - .

เราต้องการอะไร... หากกระแสเกิน 30A จำเป็นต้องมีบันทึกที่เอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบ 0 (GND) สัญญาณนี้จะป้อนอินพุต SD หรือ EN ของไดรเวอร์แล้วปิด ในสภาวะปกติ เอาต์พุตควรเป็นบันทึก 1 (5V TTL) และเปิดไดรเวอร์สวิตช์ไฟ (เช่น "พื้นบ้าน" IR2110 และอันที่โบราณน้อยกว่า)

กลับไปที่ตรรกะของเรา:
1) เราวัดกระแสบนตัวแบ่งและได้ 56.4 mV;
2) เราขยายสัญญาณของเราด้วยปัจจัย 50.78 และได้ 2.88V ที่เอาต์พุต op-amp;
3) เราใช้สัญญาณอ้างอิงซึ่งเราจะเปรียบเทียบกับอินพุตโดยตรงของตัวเปรียบเทียบ เราตั้งค่าโดยใช้ตัวแบ่งบน R2 และตั้งค่าเป็น 3.1V ซึ่งสอดคล้องกับกระแสประมาณ 30A ตัวต้านทานนี้ปรับเกณฑ์การป้องกัน!
4) ตอนนี้เราใช้สัญญาณจากเอาต์พุต op-amp ไปยังสัญญาณผกผันและเปรียบเทียบสัญญาณทั้งสอง: 3.1V > 2.88V ที่อินพุตโดยตรง (+) แรงดันไฟฟ้าจะสูงกว่าที่อินพุตผกผัน (-) ซึ่งหมายความว่ากระแสจะไม่เกินและเอาต์พุตจะถูกบันทึก 1 - ไดรเวอร์ใช้งานได้ แต่ LED1 ของเราไม่ติดสว่าง

ตอนนี้เราเพิ่มกระแสเป็นค่า >30A (บิด R8 และลดความต้านทาน) และดูผลลัพธ์ (ภาพที่คลิกได้):

มาทบทวนประเด็นต่างๆ จาก "ตรรกะ" ของเรากัน:
1) เราวัดกระแสบนสับเปลี่ยนและได้ 68.9 mV;
2) เราขยายสัญญาณของเราด้วยปัจจัย 50.78 และได้รับ 3.4V ที่เอาต์พุต op-amp;
4) ตอนนี้เราใช้สัญญาณจากเอาต์พุต op-amp กับสิ่งที่ตรงกันข้ามและเปรียบเทียบสัญญาณทั้งสอง: 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.

ทำไมต้องฮาร์ดแวร์?

คำตอบสำหรับคำถามนี้นั้นง่ายมาก - โซลูชันที่ตั้งโปรแกรมได้ใด ๆ บน MK ที่มี ADC ภายนอก ฯลฯ สามารถ "หยุด" ได้อย่างง่ายดายและแม้ว่าคุณจะเป็นนักเขียนซอฟต์แวร์ที่มีความสามารถพอสมควรและได้เปิดตัวจับเวลาจ้องจับผิดและป้องกันการแช่แข็งอื่น ๆ การป้องกัน - ขณะที่กำลังประมวลผลทั้งหมด อุปกรณ์ของคุณก็จะไหม้

การป้องกันฮาร์ดแวร์ช่วยให้คุณสามารถใช้ระบบที่มีประสิทธิภาพภายในไม่กี่ไมโครวินาที และหากงบประมาณเอื้ออำนวย ก็จะภายใน 100-200 ns ซึ่งโดยทั่วไปก็เพียงพอสำหรับงานใดๆ นอกจากนี้การป้องกันฮาร์ดแวร์จะไม่สามารถหยุดการทำงานได้และจะบันทึกอุปกรณ์แม้ว่าไมโครคอนโทรลเลอร์ควบคุมหรือ DSP ของคุณจะถูกแช่แข็งด้วยเหตุผลบางประการก็ตาม การป้องกันจะปิดไดรเวอร์ วงจรควบคุมของคุณจะรีสตาร์ทอย่างเงียบๆ ทดสอบฮาร์ดแวร์ และรายงานข้อผิดพลาด เช่น ใน Modbus หรือเริ่มทำงานหากทุกอย่างเรียบร้อยดี

เป็นที่น่าสังเกตว่าตัวควบคุมเฉพาะสำหรับการสร้างตัวแปลงพลังงานมีอินพุตพิเศษที่ช่วยให้คุณสามารถปิดการใช้งานการสร้างสัญญาณ PWM ในฮาร์ดแวร์ได้ ตัวอย่างเช่น STM32 อันเป็นที่รักมีอินพุต BKIN สำหรับสิ่งนี้

แยกกันเป็นเรื่องควรค่าแก่การพูดเกี่ยวกับเรื่องเช่น CPLD โดยพื้นฐานแล้ว นี่คือชุดของลอจิกความเร็วสูงและความน่าเชื่อถือของมันเทียบได้กับโซลูชันฮาร์ดแวร์ ค่อนข้างจะเป็นเรื่องปกติที่จะใส่ CPLD เล็กๆ บนบอร์ด และใช้การป้องกันฮาร์ดแวร์ เวลาตาย และสิ่งอำนวยความสะดวกอื่นๆ ในนั้น หากเรากำลังพูดถึง dc/dc หรือตู้ควบคุมบางประเภท CPLD ทำให้โซลูชันนี้มีความยืดหยุ่นและสะดวกสบายมาก

บทส่งท้าย

นั่นอาจเป็นทั้งหมด ฉันหวังว่าคุณจะสนุกกับการอ่านบทความนี้ และมันจะให้ความรู้ใหม่ ๆ หรือรีเฟรชความรู้เก่า ๆ พยายามคิดล่วงหน้าเสมอว่าควรใช้โมดูลใดในอุปกรณ์ของคุณในฮาร์ดแวร์และในซอฟต์แวร์ บ่อยครั้งที่การนำฮาร์ดแวร์ไปใช้นั้นง่ายกว่าการนำซอฟต์แวร์ไปใช้ และทำให้ประหยัดเวลาในการพัฒนาและลดต้นทุนด้วย

รูปแบบของบทความที่ไม่มีฮาร์ดแวร์นั้นใหม่สำหรับฉัน และฉันอยากจะขอให้คุณแสดงความคิดเห็นในแบบสำรวจ

เฉพาะผู้ใช้ที่ลงทะเบียนเท่านั้นที่สามารถเข้าร่วมการสำรวจได้ , โปรด.

อุปกรณ์โฮมเมดจำนวนมากมีข้อเสียคือขาดการป้องกันไฟฟ้ากลับขั้ว แม้แต่ผู้มีประสบการณ์ก็สามารถสร้างความสับสนให้กับขั้วของแหล่งจ่ายไฟได้โดยไม่ได้ตั้งใจ และมีความเป็นไปได้สูงที่หลังจากนี้ที่ชาร์จจะใช้งานไม่ได้

บทความนี้จะกล่าวถึง 3 ตัวเลือกสำหรับการป้องกันขั้วย้อนกลับซึ่งทำงานได้อย่างไม่มีที่ติและไม่ต้องปรับแต่งใดๆ

ตัวเลือกที่ 1

การป้องกันนี้เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดและแตกต่างจากการป้องกันที่คล้ายกันตรงที่ไม่ใช้ทรานซิสเตอร์หรือไมโครวงจรใด ๆ รีเลย์ การแยกไดโอด - นั่นคือส่วนประกอบทั้งหมด

โครงการทำงานดังนี้ เครื่องหมายลบในวงจรเป็นเรื่องปกติ ดังนั้นจะพิจารณาวงจรบวกด้วย

หากไม่มีแบตเตอรี่เชื่อมต่อกับอินพุต แสดงว่ารีเลย์อยู่ในสถานะเปิด เมื่อเชื่อมต่อแบตเตอรี่จะมีการจ่ายเครื่องหมายบวกผ่านไดโอด VD2 ไปยังขดลวดรีเลย์ซึ่งเป็นผลมาจากการที่หน้าสัมผัสรีเลย์ปิดและกระแสการชาร์จหลักจะไหลไปยังแบตเตอรี่

ในเวลาเดียวกัน ไฟ LED สีเขียวจะสว่างขึ้นเพื่อแสดงว่าการเชื่อมต่อถูกต้อง

และถ้าคุณถอดแบตเตอรี่ออกตอนนี้จะมีแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของวงจรเนื่องจากกระแสจากเครื่องชาร์จจะยังคงไหลผ่านไดโอด VD2 ไปยังขดลวดรีเลย์

หากขั้วการเชื่อมต่อกลับด้าน ไดโอด VD2 จะถูกล็อคและจะไม่มีการจ่ายไฟให้กับขดลวดรีเลย์ รีเลย์จะไม่ทำงาน

ในกรณีนี้ไฟ LED สีแดงจะสว่างขึ้น ซึ่งจงใจเชื่อมต่อไม่ถูกต้อง จะแสดงว่าขั้วการต่อแบตเตอรี่ไม่ถูกต้อง

ไดโอด VD1 ปกป้องวงจรจากการเหนี่ยวนำตัวเองที่เกิดขึ้นเมื่อปิดรีเลย์

หากมีการนำความคุ้มครองดังกล่าวเข้ามา ควรใช้รีเลย์ 12 V กระแสไฟฟ้าที่อนุญาตของรีเลย์ขึ้นอยู่กับกำลังไฟเท่านั้น . โดยเฉลี่ยแล้วควรใช้รีเลย์ 15-20 A

โครงการนี้ยังไม่มีความคล้ายคลึงกันหลายประการ พร้อมป้องกันการกลับตัวของพลังงานและการลัดวงจร

หลักการทำงานของโครงการนี้มีดังนี้ ในระหว่างการทำงานปกติค่าบวกจากแหล่งพลังงานผ่าน LED และตัวต้านทาน R9 จะเปิดทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามและค่าลบผ่านทางแยกเปิดของ "สวิตช์ฟิลด์" ไปที่เอาต์พุตของวงจรไปยังแบตเตอรี่

เมื่อการกลับขั้วหรือการลัดวงจรเกิดขึ้น กระแสไฟฟ้าในวงจรจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าตกคร่อม "สวิตช์สนาม" และคร่อมวงจรสับเปลี่ยน แรงดันตกคร่อมนี้เพียงพอที่จะกระตุ้นทรานซิสเตอร์พลังงานต่ำ VT2 การเปิดส่วนหลังจะปิดทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามโดยปิดประตูลงกราวด์ ในเวลาเดียวกันไฟ LED จะสว่างขึ้นเนื่องจากพลังงานสำหรับไฟนั้นมาจากทางแยกเปิดของทรานซิสเตอร์ VT2

เนื่องจากความเร็วในการตอบสนองสูง วงจรนี้จึงรับประกันว่าจะป้องกันได้ สำหรับปัญหาใดๆ ที่เอาต์พุต

วงจรมีความน่าเชื่อถือในการทำงานและสามารถคงอยู่ในสถานะที่ได้รับการป้องกันได้อย่างไม่มีกำหนด

นี่เป็นวงจรที่เรียบง่ายเป็นพิเศษ ซึ่งแทบจะไม่สามารถเรียกได้ว่าเป็นวงจรเลยด้วยซ้ำ เนื่องจากใช้ส่วนประกอบเพียง 2 ชิ้นเท่านั้น นี่คือไดโอดและฟิวส์อันทรงพลัง ตัวเลือกนี้ค่อนข้างใช้งานได้และยังใช้ในระดับอุตสาหกรรมอีกด้วย

พลังงานจากเครื่องชาร์จจะจ่ายให้กับแบตเตอรี่ผ่านฟิวส์ ฟิวส์ถูกเลือกตามกระแสไฟชาร์จสูงสุด ตัวอย่างเช่น หากกระแสไฟอยู่ที่ 10 A แสดงว่าต้องใช้ฟิวส์ขนาด 12-15 A

ไดโอดเชื่อมต่อแบบขนานและปิดระหว่างการทำงานปกติ แต่ถ้ากลับขั้ว ไดโอดจะเปิด และจะเกิดไฟฟ้าลัดวงจร

และฟิวส์คือจุดอ่อนในวงจรนี้ซึ่งจะไหม้ไปพร้อมๆ กัน หลังจากนี้คุณจะต้องเปลี่ยนมัน

ควรเลือกไดโอดตามเอกสารข้อมูลโดยพิจารณาจากข้อเท็จจริงที่ว่ากระแสระยะสั้นสูงสุดนั้นมากกว่ากระแสการเผาไหม้ของฟิวส์หลายเท่า

โครงการนี้ไม่ได้ให้การป้องกัน 100% เนื่องจากมีบางกรณีที่เครื่องชาร์จหมดเร็วกว่าฟิวส์

บรรทัดล่าง

จากมุมมองของประสิทธิภาพ โครงการแรกดีกว่าโครงการอื่นๆ แต่จากมุมมองของความเก่งกาจและความเร็วในการตอบสนองตัวเลือกที่ดีที่สุดคือ แบบแผน 2 ตัวเลือกที่สามมักใช้ในระดับอุตสาหกรรม การป้องกันประเภทนี้สามารถเห็นได้บนวิทยุติดรถยนต์

วงจรทั้งหมดยกเว้นอันสุดท้ายมีฟังก์ชั่นการรักษาตัวเองนั่นคือการทำงานจะถูกเรียกคืนทันทีที่ไฟฟ้าลัดวงจรถูกถอดออกหรือขั้วของการเชื่อมต่อแบตเตอรี่เปลี่ยนไป

ไฟล์ที่แนบมา:

วิธีทำ Power Bank แบบง่ายๆด้วยมือของคุณเอง: แผนผังของ Power Bank แบบโฮมเมด