РЕЛЕ-ЗАЩИТНИК

Современные зарядные устройства (ЗУ) и блоки питания (БП) комплектуются, как правило, электронной системой защиты от короткого замыкания (КЗ) на выходе. Однако в радиолюбительской практике встречаются и простые сетевые источники электроэнергии, состоящие лишь из понижающего трансформатора и выпрямителя. Необходимые же компоненты для дополнения их электронной защитой подчас дороги, далеко не каждому и не всегда доступны.

Но даже в ультрасовременных, казалось бы, блоках и устройствах с параметрическим или компенсационным стабилизатором напряжения питания электронная защита тоже иной раз оказывается явно не на высоте по причине тепловых перегрузок регулируемого транзистора. Получается, что чем меньше выходное напряжение здесь установлено и чем ближе к максимальному ток, потребляемый нагрузкой, тем быстрее происходит нагрев. Ограничить протекание тока короткого замыкания переходом в расчетный режим работы такой полупроводниковый триод уже не может. А в результате — пробой транзистора и выход всего блока питания из строя.

Предлагаю несложную электромеханическую защиту от короткого замыкания с использованием реле или автоматических выключателей многократного действия (например, автоматических предохранителей в квартирных счетчиках — АВМ). Достоинства такой защиты: простота, отсутствие дорогих полупроводниковых приборов, гарантированная гальваническая развязка нагрузки и источника питающего напряжения. Недостатком же является инерционность. Так, быстродействие релейной защиты составляет примерно 0,1 с, с использованием АВМ — до 3 с. Однако на практике и этого бывает подчас вполне достаточно.

Рассмотрим принципиальную электрическую схему защиты, которую можно с успехом применять в зарядных устройствах и блоках питания с нерегулируемым напряжением (рис. а). С нажатием на кнопку SB1 происходит срабатывание реле К1, которое переходит в режим самоблокировки, удерживая в замкнутом состоянии контакты К1.1 и подводя электроэнергию непосредственно к нагрузке. При возникновении же короткого замыкания в цепях питания выходное напряжение резко уменьшается, обмотка реле обесточивается, что приводит к размыканию контактов и отключению нагрузки от источника.

Повторное включение нагрузки кнопкой SB1 возможно лишь после устранения неисправности. При этом конденсатор С1, заряженный до выходного напряжения источника питания, разряжается на обмотку реле, заставляя К1 сработать. Резистор R1 ограничивает импульс тока разряда, предотвращая разрушение внутренней структуры С1 при ошибочном включении нагрузки, когда короткое замыкание на выходе блока питания еще не устранено. Резистор R2 ограничивает ток короткого замыкания выпрямительных диодов. Его можно даже и не вводить в данную схему, если диоды рассчитаны на импульсы, превышающие по своей амплитуде ток короткого замыкания. В противном случае названный резистор обязателен. Однако следует помнить, что выходное напряжение источника в данном варианте должно превышать падение напряжения на R2 при номинальном зарядном токе или токе нагрузки.

Реле на защите электропитания от коротких замыканий с нерегулируемым (а) и регулируемым (6) напряжением на выходе

АВМ защищает при перегрузках по току, чего релейная защита выполнить не может. Автоматический предохранитель (или выключатель многократный, автоматически восстанавливаемый) устанавливают вместо резистора R2, ведь активное сопротивление АВМ обычно не намного превышает 0,4 Ом.

Теперь рассмотрим принципиальную электрическую схему защиты, которую можно применить в блоке питания с регулируемым выходным напряжением (рис. б). Как и у предыдущей, нагрузка включается кнопкой SB1, с нажатием на которую конденсатор С1 подсоединяется (через резисторы R2 и R3) к базе транзистора VT1. Если нет короткого замыкания на выходе, то VT1 откроется, получив необходимое напряжение смещения. Сработает реле К1, включив своими контактами К1.1 и регулируемый базовый стабилизатор, и нагрузку. Теперь уже выходное напряжение, каким бы оно ни было, станет поддерживать VT1 в открытом состоянии.

Ну а в случае возникновения короткого замыкания на выходе база транзистора окажется заземленной через резистор R2, и электронный страж — полупроводниковый триод закроется практически мгновенно. В результате такого срабатывания обесточится реле К1, отключив и стабилизатор, и нагрузку.

Роль резистора R3 во второй схеме аналогична назначению R1 в первой схеме. Конденсатор С1 во время работы стабилизатора выполняет функцию емкости низкочастотного фильтра. Диод VD1 защищает транзистор VT1 от индукционного тока, возникающего при коммутациях в обмотке реле К1.

Параметры реле зависят от номинального тока зарядного устройства или блока питания. Например, для зарядки автомобильных вккумуляторов необходимо выбирать реле на номинальное напряжение 12 В с допустимым током коммутации 20 А (можно и более). Таким условиям удовлетворяет, в частности, РЭН34 (паспорт ХП4.500.030-01), замыкающие контакты которого следует включать параллельно. Можно также использовать 12-вольтное реле с разводом контактов не менее 3 мм и током коммутации 20 А и более.

Вполне приемлемо для зарядных устройств и блоков питания с номинальным током до 1 А и реле РЭС22 (паспорт РФ4.523.023-05) или аналогичное по току коммутации и рабочему напряжению. Конденсатор С1 в обеих схемах оксидный, из числа К50-12, К50-16 и им подобных типов. В качестве резисторов Ш — ЯЗ подойдут распространенные МЛТ-0,5 или МЛТ-0,125. Исключением здесь является лишь сильноточный (32 (рис. а), он обязательно должен быть проволочным. Транзистор \/Т1 — КТ815А, КТ817Аили аналогичный им полупроводниковый триод средней мощности. Широкий простор для выбора имеет \ЛЭ1, на месте которого с одинаковым успехом работают диоды КД410, КД503, КД512, КД519, КД521. Кнопка БВ1 — любого типа.

При исправных деталях и правильно выполненном монтаже работоспособность обеих схем обеспечена, как говорится, на все сто процентов.

Д. АТАЕВ, г. Стерлитамак, Башкортостан