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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Dispositivo de protección de corriente de la fuente de alimentación. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes de alimentación La unidad de protección de corriente descrita en este artículo está diseñada para una fuente de alimentación, cuya descripción se puede encontrar en [1], que funciona en conjunto con un medidor de tensión de salida y corriente de carga [2]. El nodo se diferencia de otros dispositivos similares en que, además de realizar funciones de protección, permite configurar y controlar el umbral de respuesta del medidor de corriente de carga de la fuente de alimentación sin cargarla. En la mayoría de los dispositivos de protección actuales, el umbral se modifica mediante una resistencia variable con una escala graduada o un interruptor con un conjunto de resistencias. En el primer caso, es difícil establecer exactamente el umbral requerido, en el segundo caso, el número de sus valores posibles está limitado por el número de posiciones del interruptor. Además, sus contactos deben soportar la corriente de carga máxima, y dichos interruptores son bastante caros. El dispositivo de protección presentado en este artículo le permite configurar el umbral de protección en todo el rango de operación del medidor de corriente de carga con la precisión proporcionada por este medidor sin ninguna calibración y selección de resistencias. El dispositivo de protección funciona en dos modos: limita la corriente de carga y apaga el voltaje de salida cuando se excede el umbral (modo de activación). Su esquema se muestra en la Fig. 1. Está construido sobre el amplificador operacional DA1, incluido en el esquema de un amplificador no inversor.
Se suministra un voltaje ejemplar a la entrada inversora del amplificador operacional desde el divisor resistivo R4-R6. El voltaje de la salida del amplificador de la unidad de medición de corriente [2] se utilizó como señal de entrada del dispositivo de protección. Mientras no haya carga, en la salida de este amplificador y, por lo tanto, en la entrada no inversora del amplificador operacional DA1, el voltaje es cero. Dado que el voltaje en su entrada inversora está por encima de cero, el voltaje en la salida de este amplificador operacional está por debajo de cero, el transistor VT1 está cerrado y el LED HL1 está apagado. Con el advenimiento de la corriente de carga, aumenta el voltaje en la entrada no inversora del amplificador operacional. Tan pronto como exceda el ejemplar, el voltaje en la salida del amplificador operacional estará por encima de cero y abrirá el transistor VT1. Este último, al abrirse, desvía la salida del regulador de voltaje paralelo DA1 (Fig. 5 en [2]). El voltaje de salida de la fuente de alimentación, y con él la corriente de carga, disminuye hasta que el voltaje en la entrada no inversora del amplificador operacional DA1 es igual al del ejemplo. La corriente de carga se limitará a un estado estable. El LED HL1 señala la transición al modo de limitación de corriente. Para cambiar al modo de disparo, debe cerrar los contactos del interruptor de botón SB2. En este caso, cuando la corriente de carga exceda el valor establecido, el transistor VT2 se abrirá y se suministrará un voltaje de -1 V a la entrada inversora del amplificador operacional DA8. Se establecerá un voltaje de aproximadamente +6 V en la salida del amplificador operacional, el transistor VT1 se abrirá por completo, el voltaje de salida de la fuente se acercará a cero. El LED en este modo señala el funcionamiento de la protección. Para regresar la fuente al modo de operación, es suficiente cambiar la protección al modo de limitación de corriente por un corto tiempo. Con los valores de las resistencias R4-R6 indicados en el diagrama, se puede ajustar el umbral para su funcionamiento desde 20 mA hasta 2 A. Para cambiar este intervalo, se seleccionan las resistencias mencionadas. El circuito R11C7 sirve para evitar la autoexcitación del amplificador operacional. Aunque lo más probable es que no sea posible eliminarlo por completo, el circuito R11C7 reduce significativamente la amplitud del voltaje alterno de alta frecuencia en la salida del amplificador operacional. Para que la generación no afecte el funcionamiento de los nodos restantes, la señal de salida del amplificador operacional se aplica a la base del transistor VT1 a través del filtro R2C1. La resistencia R1 en el circuito emisor VT1 crea una retroalimentación de corriente negativa local. La derivación de la sección colector-emisor del transistor VT1 (Fig. 5 en [1]) con un condensador de 4,7 μF para un voltaje de 63 V también ayudará a eliminar la autoexcitación.La ausencia de ruido de fuente acústica indica indirectamente que no hay autoexcitación. Y la autoexcitación se acompaña de sonidos característicos, bien percibidos por el oído. En cualquier caso, debe verificar el rango de ondas de voltaje de salida en el modo de limitación de corriente con un osciloscopio y, al seleccionar circuitos correctivos, minimizarlo. Puede ser necesario estabilizar el voltaje de suministro del amplificador operacional. Cabe señalar que no siempre se requiere el uso del circuito R11C7 y la resistencia R1. En una de las copias del dispositivo de protección, no era necesario instalarlos en absoluto, aunque la amplitud de las ondas con una frecuencia de más de 200 kHz en la salida del amplificador operacional DA1 alcanzó los 100 mV. El criterio es la amplitud de pulsaciones a la salida de la fuente. Si, durante su funcionamiento en el modo de limitación de corriente, no supera los 10 ... 15 mV, el funcionamiento del nodo de protección puede considerarse satisfactorio, ya que dicho modo se considera de emergencia en la mayoría de los casos. El circuito R11C7 y la resistencia R1 también se pueden omitir si no se espera que la fuente funcione en el modo de limitación de corriente, pero solo se requiere el modo de disparo. En este caso, el colector del transistor VT2 debe conectarse directamente al pin 2 de DA1, y el interruptor SB2 debe reemplazarse con un interruptor convirtiéndolo en una ruptura en el cable que conecta la resistencia R9 al pin 3 de DA1 de acuerdo con el diagrama que se muestra en la Fig. 2. Con la protección del gatillo deshabilitada, la corriente de salida de la fuente [1] se limitará a aproximadamente 2,5 A.
Dado que a una corriente de carga igual al umbral, los voltajes en las entradas del amplificador operacional son iguales, para determinar el umbral para la operación de protección, basta con medir el voltaje en el motor de la resistencia variable R5 en relación con el cable de carga negativo. Para hacer esto, en el medidor [2] debe romper el circuito entre la salida del amplificador operacional DA1 y la resistencia R10 y llevar los cables a los contactos del interruptor SB1. La corriente de protección se puede medir en cualquier modo de funcionamiento. El dispositivo de protección es alimentado por un convertidor de voltaje integrado en el medidor [2]. Su poder es suficiente para esto. Por supuesto, la mejor opción es utilizar devanados secundarios adicionales del transformador de potencia con rectificadores y estabilizadores apropiados en lugar del convertidor. La fuente de alimentación, construida a partir de los nodos descritos en [1] y [2], con el dispositivo de protección propuesto no está exenta de inconvenientes. En primer lugar, cuando está conectado a la red, aparece un pulso de voltaje en la salida, cuya amplitud no supera el voltaje de salida establecido. Esto es consecuencia de la alimentación de la unidad de protección desde el convertidor de tensión. Comienza más tarde que la fuente de alimentación, por lo que los transitorios en el nodo de protección ocurren con un retraso. En el momento en que se inicia el convertidor, aparece brevemente un voltaje de +1 V en la salida del amplificador operacional DA6 y se abre el transistor VT1, lo que provoca la aparición de un pulso. Otra desventaja se debe a la misma razón que la primera, pero se manifiesta cuando el modo de protección del gatillo está activado. Cuando se aplica energía, aparece un pulso de voltaje, cuya amplitud no excede el voltaje de salida establecido, y luego la fuente se apaga. Si el nodo de protección y el medidor se alimentan de devanados adicionales del transformador de red, estos efectos son menos pronunciados. Para eliminar la influencia de estas deficiencias, simplemente no puede activar el modo de disparo y no conectar la carga hasta que se establezca el voltaje de salida de la unidad. Pero deshacerse de ellos por completo ayudará al circuito, cuyo diagrama se muestra en la Fig. 3. En el momento en que la unidad se conecta a la red, el capacitor C9 se descarga, se suministra un voltaje negativo a la entrada no inversora del amplificador operacional DA1 a través del diodo VD1, por lo que no aparece un pulso en su salida. A medida que se carga el capacitor, el voltaje a través de él aumenta gradualmente. Cuando sea mayor que en la entrada del amplificador operacional, el diodo VD1 se cerrará y el condensador C9 a través de la resistencia R12 se cargará al voltaje total en las salidas del convertidor (16 V) y ya no afectará el funcionamiento posterior del dispositivo. El diodo VD2 sirve para acelerar la descarga del condensador C9 cuando se apaga la alimentación. La constante de tiempo del circuito C9R12 debe elegirse para que sea el mínimo en el que la protección de disparo no funciona en el momento en que la fuente se conecta a la red.
No se desarrolló la placa de circuito impreso para el nodo de protección. Al equipar la fuente de alimentación [1] con este nodo, en lugar de la resistencia variable R11' (Fig. 3 en [1]), establezca un valor constante de 3,6 kOhm y excluya la resistencia R11''. La unidad de protección utiliza resistencias MLT y condensadores de óxido importados. Resistencia variable - SP3-40. Los transistores KT3102E se pueden reemplazar con SS9014 y, en lugar del amplificador operacional KR140UD708, use análogos importados u otros amplificadores operacionales domésticos, por ejemplo, KR1408UD1A. Se debe preferir un amplificador operacional con una velocidad de respuesta baja. Literatura
Autor: E. Gerasimov
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