logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Prosty bezpiecznik elektroniczny DIY

ghost666 04 Lut 2017 14:46 23112 15
  • 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/
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    https://twitter.com/Moonstreet_Labs
    ghost666 napisał 11960 postów o ocenie 10197, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • #3 16258425
    Konto nie istnieje
    Poziom 1  
  • #4 16259065
    marcin55246
    Poziom 25  
    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 16259080
    Konto nie istnieje
    Poziom 1  
  • #6 16259669
    kemot55
    Poziom 31  
    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 16266734
    misiekagh
    Poziom 12  
    Problem w tym, że ten "bezpiecznik" może się spalić na zwarcie
  • #8 16268097
    CMS
    Administrator HydePark
    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 16268183
    __Grzegorz__
    Poziom 30  
    misiekagh napisał:
    Problem w tym, że ten "bezpiecznik" może się spalić na zwarcie

    R1 bezpiecznikowy zrobi pufff i już po zwarciu :)
  • #10 16277214
    Konto nie istnieje
    Poziom 1  
  • #11 16280745
    misiekagh
    Poziom 12  
    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 16282101
    Ingvarus
    Poziom 1  
    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 16283524
    krisRaba
    Poziom 31  
    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 16291366
    misiekagh
    Poziom 12  
    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? ;)
  • #15 16457142
    jaca33gda
    Poziom 12  
    gdyby za Q1 zastosować tranzystor germanowy to R1 mógłby być mniejszy. Wynika to stąd, że Ube dla Ge wynosi ok 0,2V zamiast 0,65V dla Si.
    Germanowe są nadal dostępne na aukcjach internetowych.
  • #16 16457592
    Konto nie istnieje
    Poziom 1  
REKLAMA