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/
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/
