Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Wyszukiwarki naszych partnerów

Kategoria: Kamery IP / Alarmy / Automatyka Bram
Montersi
Kategoria: Akumulatorki / Baterie / Ładowarki
Proszę, dodaj wyjątek elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Prosty bezpiecznik elektroniczny DIY

ghost666 04 Lut 2017 14:46
  • Prosty bezpiecznik elektroniczny DIY
    Bezpiecznik elektroniczny eliminuje konieczność wymiany elementu przepalającego się przy nadmiernym natężeniu podczas wykorzystania klasycznego bezpiecznika np. topikowego. Element ten w żaden sposób nie działa jako ogranicznik prądu - w sytuacji, gdy wzrośnie on powyżej ustalonego limitu układ rozłącza obwód. Ogranicznik zamiast tego ograniczyłby płynący prąd do ustalonego limitu i zmniejszyłby np. napiecie, aby zachować prąd lub w inny sposób rozpraszał nadmiarową moc, zamieniając ją np. w ciepło.

    Zaprezentowany obok schemat prostego bezpiecznika elektronicznego, dedykowanego dla napięcia stałego, składa się z dwóch tranzystorów. Układ składa się z jednego bipolarnego tranzystora PNP oraz tranzystora polowego z kanałem typu P. Układ ten działa w obwodach prądu stałego (DC) po 'wysokiej' stronie zasilania, tj. wpięty pomiędzy zasilacz a odbiornik, który podłączony jest dalej do masy.

    Tranzystor Q1 monitoruje napięcie na oporniku R1 wpiętym w linię zasilania. Gdy spadek napięcia na oporniku zwiększy się, to tranzystor Q1 zacznie przewodzić. To z kolei spowoduje, że na bramce tranzystora M1 zacznie narastać napięcie, które spowoduje przejście tego tranzystora w stan zaporowy - prąd przestanie przezeń płynąć.

    Po rozłączeniu tranzystora M1, napięcie wyjściowe będzie niższe niż napięcie emiterowe Q1 to rezystor R3 zaczyna przewodzić, co powoduje dalsze zwiększanie napięcia na bazie Q1 i pełne włączenie tranzystora, które przełoży się na pełne rozłączenie tranzystora M1. Układ zastrzaskuje się w taki stanie tranzystor M1 pozostaje rozłączony aż do momentu, gdy użytkownik manualnie odłączy prąd od układu (w przeprowadzonej symulacji oddano to przyciskiem SReset).

    Jako tranzystora M1 użyć można w zasadzie dowolnego tranzystora MOSFET z kanałem typu P, który ma dostatecznie duże napięcie pracy i niewielką rezystancję kanału w stanie przewodzenia (tzw. [tex]R_{DS(ON}[\tex] - rezystancja pomiędzy drenem a źródłem w stanie przewodnictwa).

    Jeśli napięcie jest poniżej 10 V możemy zastosować MOSFET dostosowany do poziomów logicznych - rezystancję takiego elementu specyfikuje się dla napięcia bramka-źródło wynoszącym -5 V lub mniej (patrz karta katalogowa). Jeśli napięcie zasilania w układzie jest większe od maksymalnego napięcia bramka-źródło wykorzystanego wykorzystanego tranzystora polowego (typowo jest to około 20 V) to konieczne może być ograniczenie napięcia na bramce tego elementu z wykorzystaniem dodatkowych elementów - najprościej wykorzystując zwykły opornik pomiędzy źródłem a bramką, który działać będzie jako dzielnik napięcia, który redukować będzie napięcie na bramce FETa do akceptowalnego poziomu.

    Kondensator C1 jest dodatkowym elementem, który wydłuża czas odpowiedzi układu, dzięki czemu nasz bezpiecznik działać będzie z pewną zwłoką, co sprawi, że bezpiecznik nie będzie rozłączał układu np. podczas rozruchu obciążenia, gdy chwilowo pobiera ono większy niż maksymalny prąd, lub też w przypadku przepięć i chwilowego zwiększenia prądu w innych warunkach.

    Autor przeprowadził symulację działania bezpiecznika wykorzystując do tego LTspice. Symulacje przeprowadzone zostały dla dwóch napięć zasilania - 5 V (zielona linia) oraz 20 V (żółta linia). Układ wyzwala się przy prądzie wynoszącym około 1,3 A. W symulacji wyjście pozostaje rozłączone przez około 48 ms do momentu zamknięcia obwodu poprzez SReset.

    Prąd zadziałania układu zależny jest od rezystancji opornika R1. Prąd zadziałania układu wynosi około 0,67 V / R1 (w Ω).

    Źródło: http://www.electro-tech-online.com/articles/electronic-dc-fuse-simple-two-transistor-circuit.773/

  • #3 06 Lut 2017 22:08
    zbyrek
    Poziom 23  

    Od tego są bezpieczniki polimerowe...

    Co w przypadku gdy, któryś z elementów układu zawiedzie i układ nie zostanie rozłączony? Bezpieczniki nie zabezpieczają samego urządzenia, a przed skutkami uszkodzenia takimi jak pożar, dlatego powinny być jak najbardziej niezawodne, a co za tym idzie proste.

  • #4 07 Lut 2017 10:13
    marcin55246
    Poziom 23  

    zbyrek napisał:
    Co w przypadku gdy, któryś z elementów układu zawiedzie i układ nie zostanie rozłączony?

    No to można dołożyć drugi bezpiecznik np. polimerowy. Polimerowe sprawiają trudność bo w przypadku długotrwałego zwarcia tak szybko się nie spali i nie odłączy zasilania na stałe.

  • #5 07 Lut 2017 10:27
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    Koledzy, nie przesadzajcie - czasem taki bezpiecznik bywa potrzebny. Jest szybki - w przeciwieństwie do polimerowego, którego największą wadą jest długi czas stygnięcia.
    Ten ma inną wadę - niedokładność wywołaną zmianami temperatury UbeQ1=f(temp.).
    Podobne konstrukcje tworzono w latach 60-70-tych ub.w, sam w zasilaczu zrobiłem bezpiecznik 2A na przerzutniku zbudowanym na 2 tranzystorach.

  • #6 07 Lut 2017 15:18
    kemot55
    Poziom 30  

    Takie bezpieczniku występują też jako układy komercyjne. Ostatnio próbowałem zastosować STEF05. Układ głupieje jeżeli prąd się ustawi poniżej pewnej wartości (przy czym nie ma nigdzie informacji o minimum Rlim). Drugi układ (stabilny) to ST890.
    Ja to stosowałem jako zabezpieczenie przed pomysłami różnych "fachowców" w układach gdzie zewnętrznie był dokręcany czujnik z DS1820. Jeżeli się błędnie podłączy DS'a to robi zwarcie a zastosowanie bezpiecznika (oprócz ograniczenia prądu zwarcia) daje informację, że coś się dzieje i nie zabiera miejsca.
    Natomiast czy jest sens robić takiego pająka jak na początku artykułu to nie wiem (chyba tylko edukacyjnie).

  • #7 09 Lut 2017 23:33
    misiekagh
    Poziom 11  

    Problem w tym, że ten "bezpiecznik" może się spalić na zwarcie

  • #8 10 Lut 2017 17:13
    CMS
    Moderator

    misiekagh napisał:
    Problem w tym, że ten "bezpiecznik" może się spalić na zwarcie


    Aż dziwne, że nikt wcześniej nie zwrócił uwagi na ten "mało istotny szczególik".

  • #9 10 Lut 2017 17:46
    __Grzegorz__
    Poziom 27  

    misiekagh napisał:
    Problem w tym, że ten "bezpiecznik" może się spalić na zwarcie

    R1 bezpiecznikowy zrobi pufff i już po zwarciu :)

  • #10 13 Lut 2017 23:35
    zbyrek
    Poziom 23  

    __Grzegorz__ napisał:
    misiekagh napisał:
    Problem w tym, że ten "bezpiecznik" może się spalić na zwarcie

    R1 bezpiecznikowy zrobi pufff i już po zwarciu :)


    Cytat:
    Układ wyzwala się przy prądzie wynoszącym około 1,3 A.


    Jeśli zwarcie będzie wynosiło powiedzmy 2A, gdzie bezpiecznik powinien już zadziałać to 2*2*0.5 = 2W - wniosek rezystor raczej nie zrobi puf...

  • #11 15 Lut 2017 14:46
    misiekagh
    Poziom 11  

    A jaki to jest R1? Jaki typ? Jak robi puff? Jeśli eksploduje tak, że metalizuje wszystko wokół to rozwarcie może być co najwyżej średnie.
    Widziałem typowe bezpieczniki, które tak eksplodowały, że przy wyższym napięciu napylenie, które powstało w wyniku eksplozji bezpiecznika zaczęło przewodzić prąd.
    Wiadomo. Wszystko jest przewodnikiem. Kwestia tylko napięcia. Spróbuj zrobić puff bardzo wysokim napięciem i zobacz jaki będzie upływ.

  • #12 15 Lut 2017 23:02
    Ingvarus
    Poziom 2  

    Zmieniłem trochę schemat zmniejszając wartość rezystora R1 stokrotnie, jednocześnie wzmacniając napięcie. Czy taki układ będzie dobrze pracował? Można go jakoś zmniejszyć?
    Prosty bezpiecznik elektroniczny DIY Prosty bezpiecznik elektroniczny DIY
    Overcurren...ction2.asc Download (4.4 kB)
    Jak możnaby zmniejszyć spadek napięcia na rezystorze R5? (Na symulacji napięcie na zaciskach)
    Prosty bezpiecznik elektroniczny DIY

  • #13 16 Lut 2017 17:03
    krisRaba
    Poziom 21  

    W bezpiecznikach polimerowych jak już wspomniano wadą jest czas zadziałania, w małych obudowach SMD raczej niskie zakresy napięciowe, rozrzut między Ihold i Itrip, oraz czasem niemała rezystancja powodująca niepotrzebne spadki. Zwykle przebieg za PTC to niezła sieczka przy odbiornikach impulsowych.

    Tego typu rozwiązania można np. stosować dla kilku wyjść zasilających i grupę dobezpieczyć w inny sposób, np. zwykłym bezpiecznikiem. Dzięki temu mamy rozwiązanie resetowalne i bardzo elastyczne, a ewentualne uszkodzenie elementów wyzwoli zabezpieczenie grupowe.

    Nie da się natomiast ukryć, że zdarzają się sytuacje, gdzie różne zabezpieczenia nie pomogą, np. PTC odparuje, coś wywoła zwarcie z pominięciem bezpiecznika itp.
    Widziałem kiedyś zasilacz PLC na 24VDC, do którego ktoś omyłkowo podłączył 230VAC ;) Albo urządzenie zalane pulpą, gdzie osad + korozja itp. utorowały nową drogę, poza tą przewidzianą przez projektanta :D

  • #14 19 Lut 2017 18:46
    misiekagh
    Poziom 11  

    Ważne jest to jak element robi puff. Element, który przerywa obwód nawet przy wysokim napięciu i ostrej rampie nie może eksplodować tak, że metalizuje wszystko wokół. Powinien grzecznie zrobić puff i pójść spać ;) Przy niskim napięciu podobnie.

    Kurz, tłuszcz plus metalizacja po eksplozji mogą poskutkować tym, że prąd będzie dalej przewodzić i destrukcja będzie postępować, lecz jej dalszy proces nie został sprawdzony podczas badań i nie wiadomo jak się urządzenie zachowa. A w takim przypadku są dwa wyjścia. Albo elektronika się nie zapali, a może jednak? ;)