Защитная приставка к блоку питания
Часто радиолюбители питают ремонтируемые или налаживаемые устройства от мощных блоков питания, применяемых, например, для питания трансиверов. Риск выхода из строя этих устройств достаточно высок, так как в случае чего, маломощные устройства выходят из строя при токах гораздо меньших, чем ток срабатывания защиты мощного блока питания (20-30 А). К тому же мощные блоки питания низкой и средней ценовой категории (EPS-2022, PS-1220, ECV-1822, GSV-3000, Волна ББП-10/20 и т.п.) или радиолюбительские [1-3] имеют только электронную схему защиты, которая не спасает питаемые устройства в случае неисправности стабилизатора или пробоя регулирующих транзисторов. Во всех этих случаях предлагаемая защитная приставка к блоку питания позволит с высокой степенью вероятности избежать неприятных последствий, связанных с токовыми перегрузками питаемых устройств.
Приставка представляет собой релейный предохранитель с регулируемым в широком диапазоне током срабатывания. Приставка имеет простую схему, не содержит дефицитных и дорогостоящих компонентов, имеет малое падение напряжения (менее 0,01В) . Принципиальная схема приставки приведена на рис.1.
Основой приставки является двухобмоточное реле К1, в качестве которого используется доработанное герконовое реле РЭС-55. Доработка заключается в изготовлении дополнительной обмотки В-Г, включаемой в цепь нагрузки. Если включить обмотки А-Б и В-Г так, чтобы магнитные поля, создаваемые протекающими по ним токами, суммировались, то, изменяя подмагничивающий ток в обмотке А-Б , можно регулировать ток срабатывания реле К1 по обмотке В-Г, т.е. ток срабатывания защиты.
Ток срабатывания приставки определяется сопротивлением резисторов R2 –R12 и устанавливается переключателем SA1. При срабатывании реле К1 замыкаются его контакты К1.1 и оно самоблокируется через диод VD2. При этом срабатывает силовое реле К2 и своими контактами К2.1 разрывает цепь нагрузки. Светодиод HL1 красного цвета и зуммер НА1 сигнализируют о срабатывании защиты. Возврат приставки в рабочее состояние после устранения причины перегрузки происходит после кратковременного нажатия кнопки SB1 “Сброс”. Вольтметр PV1 полезно установить, если блок питания не имеет встроенного вольтметра. Если блок питания используется только для питания трансивера, токозадающий узел (ниже точки А) можно выполнить по схеме, приведенной на рис 2.
На ней резистор R2 определяет ток срабатывания защиты в режиме “ТХ”, когда транзистор VT1 заперт сигналом “TX’ нулевого уровня. В режиме “RX” транзистор VT1 подключает параллельно резистору R2 резистор R3, снижая тем самым ток срабатывания защиты. Токозадающие узлы можно использовать и совместно, если установить переключатель в точку А.
В качестве реле К1 автором применено реле РЭС-55 с сопротивлением обмотки 2000 ом (27В,паспорт РС4.569.626). Фактическое напряжение срабатывания этого реле составило10,5 В. Подойдут и реле с сопротивлением обмотки 400 Ом(12В), но при этом параметры дополнительной обмотки и токозадающих резисторов будут другими и последовательно с реле, возможно, потребуется включение токоограничительного резистора.
Дополнительная обмотка В-Г наматывается на корпус реле. Предварительно вывод корпуса удаляется и корпус реле обматывается одним слоем изоленты. При выборе диаметра провода следует ориентироваться на плотность тока 10 А/кв.мм. Обмотка фиксируется термоусадочной трубкой или клеем. У автора обмотка содержит 14 витков провода ПЭВ диаметром 1,4 мм. При этом ток срабатывания реле по дополнительной обмотке составил около 23 А. Обмотку следует намотать, как показано на рис. 3 и включить обмотки, как показано на схеме ( рис.1). В этом случае магнитные поля обмоток будут суммироваться. Реле К2 может быть любым, способным коммутировать максимальный ток блока питания и устойчиво срабатывающим от минимального входного напряжения. Автор применяет автомобильное реле 90.3747-01 (12В, 30А). Резисторы, светодиод, зуммер НА1, вольтметр – любого типа. Диоды VD1-VD3 – любые маломощные кремниевые. В качестве переключателя SA1 может быть применен любой галетный переключатель на достаточное количество положений. Автор применил переключатель ПГ-3 на 11 положений: 0,5; 1; 2; 3; 4; 6; 9; 12; 15; 18; 21А. При этом диапазон сопротивлений токозадающих резисторов R2-R12 составил 0,3 – 9 кОм. При невысоких требованиях к точности срабатывания узел SA1, R2-R12 может быть заменен переменным резистором (лучше проволочным, например, ПП3-45).
Конструкция приставки зависит только от возможностей и фантазии радиолюбителя. Автор разместил приставку в прямоугольном металлическом корпусе размерами 180х90х80 мм. На передней панели размещены входные и выходные гнезда, переключатель тока защиты SA1, светодиод HL1, вольтметр PV1, кнопка “Сброс”. Монтаж элементов навесной. Входные гнезда приставки соединяются с выходными гнездами блока питания EPS-2022 короткими проводами сечением 2,5 кв.мм. Приставка также может быть встроена в любой блок питания, например, как сделано в [4 ].
Настройку приставки можно начать сразу же после намотки дополнительной обмотки В-Г на всю длину корпуса реле. Для настройки собирают схему ( рис.4). Используемые при настройке блок питания и амперметр PA1 должны быть рассчитаны на ток, несколько превышающий максимальный ток срабатывания приставки.
Реостат (реостаты) R2 должен иметь достаточную мощность, диапазон изменения сопротивления должен соответствовать требуемым значениям тока срабатывания защиты. Отсоединяем переменный резистор R1 от вывода Б основной обмотки реле. Плавно уменьшая сопротивление реостата R2, увеличиваем ток нагрузки. По амперметру фиксируем ток в момент срабатывания реле (определяется по омметру, подключенному к контактам 2-3 реле). Если ток срабатывания реле меньше требуемого, отматываем от обмотки по витку (части витка) до получения необходимого максимального тока срабатывания. Если ток срабатывания реле (как у автора) несколько больше требуемого, подключаем резистор R1 к выводу Б основной обмотки, устанавливаем реостатом требуемый максимальный ток срабатывания защиты, и, уменьшая сопротивление резистора R1 от максимального, добиваемся срабатывания реле. Отсоединяем переменный резистор от вывода Б обмотки реле и цифровым омметром измеряем его сопротивление. Эту же операцию проделываем для всех необходимых значений тока срабатывания. Затем подбираем постоянные резисторы, соответствующие измеренным значениям. Если подобрать сопротивления резисторов из стандартного ряда сопротивлений невозможно, выбираем резистор с ближайшим меньшим сопротивлением и, подтачивая мелкой наждачной бумагой резистивный слой, добиваемся нужного сопротивления.
При настройке схемы (рис.2) подаем на вход “TX” сигнал нулевого уровня (корпус). Резистор R2 заменяем переменным и в соответствии с вышеизложенной методикой устанавливаем ток срабатывания защиты несколько большим, чем максимальный ток, потребляемый трансивером в режиме “TX”. Затем измеряем сопротивление переменного резистора и заменяем его постоянным. В режиме “RX” заменяем резистор R3 переменным (порядка 1,5 кОм) и устанавливаем ток срабатывания защиты несколько большим, чем максимальный ток, потребляемый трансивером в режиме “RX”.
Если, как предложил Александр, RZ6FE, установить между точкой А и минусом питания стабилитрон с напряжением стабилизации несколько большим, чем номинальное выходное напряжение блока питания, то надежность защиты увеличится, так как появится дополнительная защита от перенапряжения. Стабилитрон может быть любого типа. Разность между напряжением стабилизации стабилитрона и номинальным выходным напряжением блока питания должна быть минимальной и такой , при которой ток через стабилитрон еще отсутствует. Выполнение этих условий позволит обеспечить срабатывание защиты при минимальном перенапряжении и отсутствие влияния стабилитрона на ток срабатывания защиты.
Автор надеется, что при правильном применении предлагаемой приставки радиолюбители будут избавлены от огорчений и материальных потерь, связанных с токовыми перегрузками устройств, питаемых от несовершенных блоков питания.
ЛИТЕРАТУРА
- 1. http://www.cqham.ru/pow17_5.htm
- 2. http://www.cqham.ru/power17_1.htm
- 3. http://www.cqham.ru/power15.htm
- 4. Коломоец Е. Лабораторный блок питания с комплексной защитой.- Радио, 2004, №7, с. 36-38.
Коломоец Е.В. , RA0SDS,
ex RA0SDC, irradio@mail.ru
г. Иркутск
