Применение самовосстанавливающихся предохранителей для модернизации шнура питания

При подключении различных устройств к сильноточным источникам напряжения, напри­мер к автомобильному аккумулятору, возможны фатальные повреждения нагрузки из-за неис­правности устройства или человеческой ошибки, например, при переполюсовке полярности на­пряжения питания.

Чтобы уменьшить вероятность подобных не­приятностей, можно оснастить шнур питания, с помощью которого подключаются потребители тока, полимерным самовосстанавливающимся предохранителем.

Принципиальная схема для модификации гиб­кого питающего провода показана на рис.1. На­пряжение питания постоянного тока 0…50 В по­ступает на вход устройства в соответствии с ука­занной полярностью подключения. Если контак­ты выключателя SA1 разомкнуты, то ток нагрузки протекает через самовосстанавливающийся предохранитель FU1. Когда такой предохрани­тель холодный, его сопротивление около 0.1…0.12 Ом, это означает, что при токе через не­го 1 А падение напряжения на самовосстанавливающемся предохранителе будут не более 0.2 В. При токе через самовосстанавливающийся пре­дохранитель больше номинального рабочего, предохранитель разогревается и переходит в со­стояние высокого сопротивления, защищая под­ключенные к выходу нагрузки от фатального по­вреждения. Конденсатор С1 блокировочный по цепи питания.

Fig. 1

На транзисторах VT1, VT2 собран узел генера­тора стабильного тока для питания светодиода. В конструкции применен светодиод с повышенной светоотдачей, который хорошо светит при токе 1.5 мА. Уменьшить протекающий через светодиод ток можно, установив резистор R3 большего со­противления. Соответственно, если этот резис­тор установить меньшего сопротивления, то ток через светодиод увеличится. При этом нужно рас­считывать, чтобы рассеиваемая транзистором VT2 мощность не превысила максимально допус­тимую для него. Если предполагается, что на вход устройства будет поступать напряжение пере­менного тока, то транзисторный узел включают в диагональ выпрямительного диодного моста.

Если контакты выключателя SA1 замкнуты, то самовосстанавливающийся предохранитель в работе не участвует. Защита нагрузок осуществ­ляется встроенными в блок питания средствами, а при их отсутствии возможны повреждения обо­рудования. Предохранитель выбран на ток 1.6 А исходя из того, что этот ток достаточен для пита­ния автомагнитол, мощных УМЗЧ, работающих на малой громкости, но, в то же время, этот ток относительно небольшой, который обычно не способен привести к фатальным неисправностям оборудования, например, при переполюсовке полярности или при неисправности только одно­го плеча мощного УМЗЧ – второе плечо может выдержать кратковременную перегрузку, обес­печив сохранность хотя бы части дорогих мощ­ных транзисторов. Таким устройством можно пользоваться, например, при подключении сла­боточных устройств к компьютерному блоку пи­тания, способному выдавать ток по основным ли­ниям питания более 10 А, или, например, к само­дельному БП, собранному по схеме [1].

Diseño

Узел генератора стабильного тока смонтиро­ван на небольшой монтажной плате размерами 37×15 мм (рис.2). Компоновка деталей в корпусе размерами 45x40x15 мм показана на рис.3, а вид устройства в сборе – на foto в начале статьи.

Fig. 2

Выход устройства оснащен двумя типами соеди­нителей: «крокодилами» и круглым штекером пи­тания с наружным диаметром 5.5 мм.

Fig. 3

Устройство с устанавливаемым максимальным током нагрузки

Возможности шнура питания со встроенной защитой можно расширить, если вместо одного самовосстанавливающегося предохранителя применить несколько таких предохранителей, переключаемых на требуемый рабочий ток. На Figura 4 показана принципиальная схема узла за­щиты от перегрузок на восемь значений постоян­ного или переменного тока, в котором использо­вано всего четыре самовосстанавливающихся предохранителя.

Fig. 4

Разные значения тока срабатывания защиты выбираются с помощью восьмипозиционного кнопочного переключателя SA1. Когда нажата кнопка SA1.1, ток на нагрузку проходит через пре­дохранитель FU1, рассчитанный на номинальный рабочий ток 0.1 А. Сопротивление такого предо­хранителя в холодном состоянии около 3 Ом, что в некоторых случаях необходимо учитывать, на­пример, при питании импульсного преобразова­теля напряжения. При двукратной перегрузке (начальный ток 200 мА) испытанный экземпляр предохранителя переходил в состояние высоко­го сопротивления через 55 с при начальной тем­пературе корпуса 20°С. После срабатывания это­го предохранителя ток через нагрузку уменьшал­ся до 34 мА.

При нажатии кнопки переключателя SA1.2 предохранитель FU1 отключается, a FU2 на ток 200 мА подключается. Сопротивление такого предохранителя в холодном состоянии около 2 Ом. При нажатии кнопки переключателя SA1.3 ток на­грузки протекает уже по двум предохранителям – FU1 и FU2, суммарный номинальный рабочий ток которых составит около 300 мА. При нажатии кнопки SA1.4 контакты SA1.3 размыкаются, ток будет протекать через предохранитель FU3. Со­противление этого предохранителя в холодном состоянии около 0.3 Ом. При нажатии кнопки SА1.5 ток будет протекать через предохранители FU2, FU3 – 200 мА +650 мА. При нажатой кнопке SА1.6 ток будет протекать через предохранитель FU4. В холодном состоянии сопротивление это­го предохранителя около 0.2 Ом. При нажатии кнопки SА1.7 ток будет протекать через предо­хранители FU2 и FU4 – 200 мА +1100 мА, а при на­жатой SА1.8 – через FU3 и FU4 – 650 мА+1100 мА. Светодиод НL1 своим свечением будет сигнали­зировать о срабатывании подключенных предо­хранителей.

При параллельном включении двух самовосстанавливающихся предохранителей они сраба­тывают приблизительно через 120 с при превы­шении тока нагрузки на 30% от их суммарного то­ка срабатывания или, через 15 с при двукратном увеличении тока выше суммарного номинального.

Температура корпуса наиболее сильноточного предохранителя всегда будет больше температу­ры корпуса параллельно включенного слаботоч­ного предохранителя.

Datos de

Для рассмотренных устройств подойдут по­стоянные резисторы любого типа, например МЛТ, С1-4. Конденсатор К50-35, К50-68 или аналог. Транзисторы КТ503Е (две белых точки на корпусе) можно заменить КТ503Д, КТ611БМ, MPSA-06, МРSА-43, 2N6515, 2SC1009. Сверхъяркий сдво­енный светодиод L-57SRSRD можно заменить любым из серий L-57, L-937, L-117 или аналогич­ным. Вместо светодиода RL311-SR114S красно­го цвета свечения можно применить любой не­прерывного свечения без встроенного резистора с повышенной светоотдачей, например, из серий КИПД40, КИПД66. Переключатель PS10 от ком­пьютерного блока питания, рассчитанный на коммутируемый ток 6 А. Обе группы его контак­тов соединяют параллельно. Переключатель – блок из восьми кнопок ПКн-61 с зависимой фик­сацией положения, можно применить аналогич­ный блок кнопок типа П2К. Самовосстанавливающиеся предохранители можно применить лю­бые из серий LР60 или МF-R. Следует учиты­вать, что самовосстанавливающиеся предохра­нители серии МF-R на номинальный рабочий ток более 1.1 А рассчитаны на рабочее напряжение до 30 В.

Bibliografía

1. Бутов А.Л. Мощный источник питания АБК- 11-18-5// Электрик. – 2011. – №10. – c.50-52.

Autor: Андрей Бутов, с. Курба, Ярославской обл.
Fuente: Радиоаматор №4/2017