Схема защиты от перенапряжения для регулируемого блока питания

Выход из строя устройств, питаемых от блоков питания (БП), по причине перенапряжения - случай не редкий. Но наиболее вероятен отказ устройств, питаемых от БП с регулируемым в широких пределах выходным напряжением, так как в случае неисправности стабилизатора или пробоя регулирующего транзистора на выходе такого БП может присутствовать напряжение, превышающее установленное в несколько раз. В нерегулируемых БП иногда применяются схемы защиты от перенапряжения [1-3]. Обычно это включенный на выходе тринистор, который при повышении выходного напряжения открывается и закорачивает выход БП, что вызывает перегорание предохранителя в силовой цепи. Когда же автору при конструировании лабораторного БП потребовалась схема защиты регулируемого БП от перенапряжения, ничего подходящего найти в популярной радиолюбительской литературе и в Интернете не удалось. Поэтому была разработана простая схема, показанная на рис.1.

Выходное напряжение с регулируемого БП поступает на клеммы XS1, XS2 и на вывод 2 светодиода тиристорной оптопары U1. На вывод 3 светодиода через токоограничительный резистор R5 поступает напряжение от дополнительного маломощного регулируемого стабилизатора ST, питаемого от выпрямителя БП или другого нестабилизированного источника. Выходное напряжение ST определяет напряжение срабатывания защиты. Резистор R4 - условный регулятор напряжения дополнительного стабилизатора. Если выходное напряжение блока питания превысит установленное напряжение дополнительного стабилизатора (на выводе 2 оптопары) на величину, достаточную для срабатывания тиристора (примерно 1 В), тиристор откроется , сработает реле К1 и своими контактами К1.1 отключит нагрузку. Одновременно загорится красный светодиод HL1 и запищит зуммер HA1. Восстановление нормальной работы схемы после устранения причины перенапряжения происходит после кратковременного нажатия кнопки SB1. Резисторы R1, R2, R3 - токоограничительные. Диоды VD1, VD2 ограничивают обратное напряжение на светодиоде оптопары.

Резисторы R1, R2, R3, R5 могут быть любыми, соответствующей мощности. Светодиод HL1, зуммер HA1, вольтметр PV1, кнопка SB1 также могут быть любого типа. Резистор R4 должен быть достаточно надежным. Стабилизатор может быть выполнен на микросхемах К142ЕН12, К142ЕН22 или их аналогах (с учетом максимально допустимого входного напряжения ) по стандартным схемам или по любым другим схемам. Реле К1 должно обеспечивать коммутацию максимального выходного тока БП. Оптопару АОУ103А можно заменить на любую из серии АОУ115. Диоды VD1, VD2 - любые кремниевые с максимальным током не менее 100 мА. Если суммарный ток HL1, K1, HA1 превышает максимальный прямой ток тиристора оптопары U1 (100 мА) [4], следует применить более мощную оптопару или промежуточное реле.

Настройка схемы заключается в установке резисторами R1,R2, R3 рабочих токов (напряжений) элементов HL1, K1, HA1 и в установке резистором R5 максимального прямого тока через светодиод оптопары U1 (при максимальной разности выходных напряжений выпрямителя БП и дополнительного стабилизатора), не превышающего максимально допустимого (55 мА) [4].

Схема защиты может быть выполнена в виде приставки или встроена в имеющийся БП. Во втором случае для питания дополнительного стабилизатора используется выпрямитель БП. Если имеется возможность сделать зависимость изменения выходного напряжения от угла поворота регулирующего резистора дополнительного стабилизатора аналогичной такой же зависимости стабилизатора БП (например, выполнить дополнительный стабилизатор на той же микросхеме, что и стабилизатор БП), то можно, используя для регулировки напряжений сдвоенный переменный резистор, обеспечить автоматическую установку уровня срабатывания защиты [5]. При этом необходимость использования PV1отпадает. Если используется раздельная регулировка напряжений БП и защиты, в качестве PV1можно применить вольтметр БП, а для его подключения к выходу дополнительного стабилизатора использовать кнопочный переключатель.

При реализации схемы в виде приставки к БП и невозможности питания дополнительного стабилизатора от выпрямителя БП (БП на гарантии), для питания дополнительного стабилизатора используется встроенный маломощный выпрямитель, имеющий выходное напряжение, обеспечивающее максимальное выходное напряжение на выходе дополнительного стабилизатора не ниже, чем максимальное выходное напряжение БП и ток, необходимый для питания приставки (если верхний предел напряжения БП будет меньше, то и требуемое напряжение питания приставки будет меньше).

Для проверки работоспособности схемы достаточно плавно снижать выходное напряжение дополнительного стабилизатора, контролируя его по вольтметру. При напряжении ниже выходного напряжения БП примерно на 1 В схема защиты должна сработать. В рабочем режиме устанавливается такой уровень срабатывания защиты, какой радиолюбитель считает допустимым.. Эту схему можно применить и в комбинации со схемой защиты от перегрузки по току [6].

ЛИТЕРАТУРА

1. http://www.cqham.ru/un7gm_stb.htm
2. http://www.cqham.ru/power15.htm
3. http://www.cqham.ru/images/rs20.gif
4. Юшин А.М. Оптоэлектронные приборы и их зарубежные аналоги. т.1, РадиоСофт, Москва, 1998 г.
5. Коломоец Е. Лабораторный блок питания с комплексной защитой.- Радио, 2004, №7, с. 36-38.
6. http://www.cqham.ru/power15.htm

Коломоец Е.В. , RA0SDS, ex RA0SDC, irradio@mail.ru
г. Иркутск