НА СЛУЧАЙ ЗАМЫКАНИЯ

Как известно, гальванические элементы, батареи, аккумуляторы и многие электрогенераторы не имеют высокоэффективной, быстро срабатывающей защиты от коротких замыканий (КЗ). Нет ее и в большинстве источников вторичного электропитания Плавкие же предохранители здесь, что называется, не в счет. Во-первых, по причине большого времени срабатывания, зачастую абсолютно не подходящего для современной аппаратуры, мгновенно реагирующей на возникновение нештатных ситуаций. Во-вторых, плавкие предохранители являются одноразовыми устройствами защиты, требующими замены на новые после своего перегорания, что далеко не всюду и не всегда приемлемо.

Сконструированное мною устройство, включаемое между источником питания и потребителем, не только надежно защищает от КЗ цепь питания постоянным током, но и позволяет оперативно восстанавливать ее после устранения короткого замыкания.

Принципиальная электрическая схема устройства (см. рис.) довольно проста. Она состоит лишь из цепи запуска-индикации, образованной параллельно соединенными (для надежности) лампами накаливания HL1 и HL2, да коммутатора, выполненного на транзисторах VT1, VT2.

При подаче питающего напряжения образуется цепь:«+» источника, «параллель» из HL1 и HL2, сопротивление нагрузки Rн, «общая» шина. В начальный момент нити накала ламп не разогреты и их сопротивление мало, в результате чего открывается полупроводниковый триод VT2 (током базы, задаваемым резистором R1), а затем — и транзистор VT1.

Если на выходе устройства отсутствует короткое замыкание, то VT1, вынужденно находясь в состоянии насыщения, шунтирует HL и HL2. Следовательно, лампы не светятся.

Положение резко изменяется, когда на выходе устройства вдруг возникает КЗ. Резистор R4 оказывается подсоединенным к «общей» шине, что вызывает незамедлительный перевод полупроводникового триода VT2 в закрытое состояние. Закрывается также и транзистор VT1, отсоединяя источник питания от аварийного участка электрической цепи. Питающее напряжение оказывается полностью приложенным к HL с HL2, загораются лампы аварийной ситуации.

Принципиальная электрическая схема и топология печатной платы самодельного устройства для аварийной световой индикации и защиты от коротких замыканий в цепи постоянного тока

После устранения КЗ запуск легко возобновляют: отключением с последующим повторным подключением к устройству источника питания, который должен обеспечивать (при соблюдении номиналов сопротивлений, приведенных на принципиальной электрической схеме) требуемые 12 В на входе электронной защиты. Тогда непосредственно на нагрузке будет не менее 11,5 В. Это — штатный режим, когда рабочий ток устройства составляет 2 А, а падение напряжения на нем — не более 0,5 В.

С возникновением знакомых всем перегрузок в цепи электропитания работа рассматриваемого устройства несколько изменяется. В частности, полупроводниковый триод VT2 только подзакрывается, транзистор VT1 выходит из состояния насыщения, а лампы HL1 и HL2 начинают светиться лишь вполнакала. Для такого нештатного режима характерно 5-вольтное падение напряжения на устройстве защиты при токе нагрузки 3 А. С дальнейшим же увеличением тока нагрузки полупроводниковый триод VT2 закрывается полностью, а транзистор VT1 находится в состоянии насыщения до 15 Вт. Для надежности работы устройства данный транзистор желательно (но не обязательно — по сигнальному свечению ламп вполнакала можно предотвратить перегрев VT1, отключив напряжение питания) снабдить массивным теплоотводом.

Устройство рекомендуется монтировать на печатной плате с последующим размещением в корпусе 50x35x20 мм. Транзистор VT1 в авторском варианте устройства защиты крепится к теплоотводу, являющемуся одновременно верхней крышкой корпуса. Лампы HL1 и HL2 устанавливаются в резьбовые отверстия того же теплоотвода.

О. СИДОРОВИЧ, г. Львов, Украина