Примечания:
Стабилизированный блок питания для интегральных схем серий TTL и 74LS имеет высокую точность и малочувствителен к изменениям напряжения в переходном процессе. Указанные ИС подвержены повреждению при кратковременных всплесках напряжения. Перегорание предохранителя происходит в тот момент, когда превышено максимально допустимое значение тока, однако время срабатывания составляет несколько сотен миллисекунд. Настоящая схема отреагирует через несколько микросекунд, активация происходит в тот момент, когда выходное напряжение превышает лимит стабилитрона.
В настоящей схеме применяется метод шунтирующего вентиля, в котором используется тиристор, замыкающий цепь накоротко, что приводит к перегоранию предохранителя. Весь процесс занимает несколько миллисекунд или даже меньше, что обеспечивает гораздо лучшую защиту по сравнению с обычным предохранителем. Если выходное напряжение превышает 5,6 В, стабилитрон начинает проводить ток, который включит тиристор (всё это происходит в течение нескольких миллисекунд), следовательно выходное напряжение сократится до 0 В, что спасёт чувствительные логические ИС. На перегорание у предохранителей уйдёт ещё пару сотен миллисекунд, однако это уже не важно, поскольку напряжение цепи уже упало до нуля и интегральным схемам не будет нанесен ущерб. Переменный ток, подаваемый на стабилизатор должен быть на несколько вольт выше напряжения стабилизатора. В случае стабилизатора 5 В можно порекомендовать трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 8–10 В / переменный ток. Путём подбора нужного стабилизатора и стабилитрона вы можете собрать устройство расцепления для любого значения повышенного напряжения. Ниже приведены смоделированные диаграммы переходов данной схемы защиты от перегрузки по напряжению.
Защита от перегрузки по напряжению
Такие устройства защиты, как предохранители обеспечивают защиту от избыточного тока, однако не действуют в ходе переходных процессов и кратковременных всплесков высокого напряжения на линиях электроснабжения. В данной схеме применяется метод «шунтирующего вентиля», обеспечивающую быстро реагирующую защиту от всплесков переходного напряжения, переходных процессов, которые могут вызвать повреждение чувствительных элементов схемы.
Включение тиристора произойдёт через несколько миллисекунд. Это более чем в тысячу раз быстрее скорости срабатывания быстродействующего предохранителя. Если выходное напряжение превышает лимит установленный стабилитроном, то последний начинает проводить ток. Напряжение на резисторе 4,7 кОм повысится, произойдёт включение тиристора с последующим коротким замыканием на шине питания. Время, требуемое на короткое замыкание, составит всего несколько миллисекунд, прежде чем перегорит предохранитель. За это короткое время напряжение значительно упадёт. Ниже представлен график смоделированного переходного процесса, созданный с помощью программы TINA. На выше приведённой схеме и на графике предел срабатывания установлен на 5,6 вольт.
Входное возбуждение цепи представляло собой очень медленную волну в виде последовательности треугольных импульсов, наложенную на источник питания постоянного тока 5 В. Как видно на графике, в тот момент когда напряжение нагрузки достигает 5,6 В, тиристор проводит и подаёт напряжение до тех пор пока нагрузка не упадёт до нуля. Работа тиристора длится всего лишь долю миллисекунды, поэтому для него не требуется теплоотвод. Однако вам следует убедиться, что он способен выдержать номинальный ток предохранителя. Ниже представлен график с увеличенным масштабом, на котором время срабатывания рассчитано с точностью до пятого десятичного разряда:
Скорость срабатывания составляла 480 нс или примерно 0,5 мкс. Следует помнить, что здесь всего лишь представлена смоделированная ситуация, однако спрогнозированные результаты должны быть очень близки к реальным величинам. При использовании более быстрого тиристора время срабатывания станет ещё более коротким.
