Жарознижуючі засоби для дітей призначаються педіатром. Але бувають ситуації невідкладної допомоги при лихоманці, коли дитині потрібно дати ліки негайно. Тоді батьки беруть на себе відповідальність і застосовують жарознижуючі препарати. Що дозволено давати дітям грудного віку? Чим можна збити температуру у дітей старшого віку? Які ліки найбезпечніші?
Реалізувати схему захисту не складно, тим більше що вона дуже важлива для захисту всіх своїх пристроїв від короткого замикання і перевантаження. Якщо в приладі з яких-небудь причин трапляється коротке замикання це може привести до непоправних наслідків для нього. Щоб захистити вас від зайвих витрат, а прилад від вигорання, досить зробити невелику доопрацювання, за наведеною нижче схемою.
Важливо відзначити що вся схема побудована на комплементарної парі транзисторів. Для розуміння розшифруємо сенс фрази. Комплементарної парою називають транзистори з однаковими параметрами, але різними напрямками p-n переходів.
Тобто всі параметри напруги, струму, потужності та інші у транзисторів абсолютно однакові. Відмінність лише проявляється в типі транзистора p-n-p або n-p-n. Також наведемо приклади комплементарних пар, щоб полегшити вам покупку. З російської номенклатури: КТ361 / КТ315, КТ3107 / КТ3102, КТ814 / КТ815, КТ816 / КТ817, КТ818 / КТ819. Як імпортних чудово підійдуть BD139 / BD140. Реле треба вибирати на робочу напругу не менше 12 В, 10-20 А.
Принцип дії:
При перевищенні певного порогу (поріг встановлюється змінним резистором, досвідченим шляхом) замикаються ключі комплементарної пари транзисторів. Напруга на виході приладу пропадає і спалахує світлодіод, який свідчить про спрацювання захисної системи приладу.
Кнопка між транзистора, дозволяє здійснити скидання захисту (в стаціонарному стані замкнута, тобто працює на розмикання). Скинути захист можна й іншим шляхом, просто вимкнути і включити блок. Захист актуальна для джерел живлення або акумуляторних зарядок.
Найпростіша захист від короткого замикання актуальна як для досвідченого, так і для початківця радіоаматора, так як від помилок не застрахований ніхто. У цій статті наведено просту, але досить оригінальну схему, яка допоможе вам уберегти ваш пристрій від бажаного виходу з ладу. Самовідновлюється запобіжник обезструмлює схему, а світлодіоди сигналізують про аварійну ситуацію, швидко, надійно і просто.
Схема захисту від КЗ:
Схема, наведена на малюнку №1, є вельми простий в налаштуванні захистом для радіоаматорського блоку живлення або будь-який інший схеми.
Малюнок №1 - Схема захисту від коротко замикання. Робота схеми захисту від короткого замикання:
Схема досить проста, і зрозуміла. Так як струм тече по шляху найменшого опору поки запобіжник FU1 цілий, то підключена вихідна навантаження Rн малюнок №2 і через неї протікає струм. При цьому постійно горить світлодіод VD4 (бажано зеленого кольору світіння).
Малюнок №2 - Робота схеми при цілому запобіжнику Якщо ж струм навантаження, перевищує максимальний струм допустимий для запобіжника, він спрацьовує тим самим розриваючи (шунтуючи) ланцюг навантаження малюнок №3. При цьому загоряється світлодіод VD3 (червоного кольору світіння) а VD4 гасне. При цьому не страждає і ваша навантаження ні схема (звичайно за умови своєчасно спрацьовування запобіжника).
Малюнок №3 - Спрацював запобіжник Діоди VD1, VD5 і стабілітрон VD2, захищають світлодіоди від зворотних струмів. Резистори R1, R2 обмежують струм в схемі захисту. В якості запобіжника FU1 я рекомендую використовувати самовідновлюється запобіжник. А номінали всіх елементів схеми ви підбираєте залежно від ваших потреб.
Представлені нижче радіолюбительські схеми захисту блоків живлення або зарядних пристроїв можуть спільно працювати практично з будь-якими джерелами - мережевими, імпульсними і акумуляторними батареями. Схемотехнічна реалізація цих конструкція відносна проста і доступна для повторення навіть початківцям радіоаматором.
Силова частина виконана на потужному польовому транзистор. У процесі роботи він не перегрівається, тому тепловідвід можна не використовувати. Пристрій одночасно є відмінно захистом від переплюсовкі, перевантаження і короткого замикання в вихідний ланцюга, струм спрацьовування можна підібрати підбором резистора шунта, в нашому випадку він становить 8 Ампер, використано 6 паралельно підключених опорів потужністю 5 ват 0,1 Ом. Шунт можна зробити також з опору потужністю 1-3 ват.
Більш точно захист можна підлаштувати шляхом регулювання опору підлаштування резистора. При короткому замиканні і перевантаження на виході, захист майже відразу спрацює, відключивши блок живлення. Про спрацювала захисту підкаже світлодіод. Навіть при замиканні виходу на 30-40 секунд, польовика залишається майже холодним. Його тип не критичний, підійдуть практично будь-які силові ключі зі струмом 15-20 Ампер на робочу напругу 20-60 Вольт. Відмінно підійдуть транзистори з серії IRFZ24, IRFZ40, IRFZ44, IRFZ46, IRFZ48 або більш потужні.
Даний варіант схеми буде корисний автолюбителям в ролі захисту зарядного пристрою для свинцевих акумуляторів, якщо раптом переплутати полярність під'єднання, то з ЗУ нічого страшного не трапиться.
Завдяки швидкому спрацьовуванню захисту, її можна ефективно використовувати для імпульсних схем, при короткому замиканні захист спрацює набагато швидше, ніж перегорять силові ключі імпульсного БП. Конструкція підійде також для імпульсних інверторів, в ролі струмового захисту.
Захист від короткого замикання на MOSFET-транзисторі |
Якщо в ваших блоках харчування і ЗУ для перемикання навантаження використовується польовий транзистор (MOSFET), то ви можете легко додати в таку схему захист від короткого замикання або перевантаження. В даному прикладі ми будемо застосовувати внутрішній опір RSD, на якому виникає падіння напруги, пропорційне току, що йде через MOSFET.
Напруга, наступне через внутрішній резистор, може реєструватися за допомогою компаратора або навіть транзистора, що переключається при напрузі рівнем від 0.5 В, тобто, можна відмовитися від застосування токочувствітельного опору (шунта), на якому зазвичай виникає надлишок напруги. За компаратором можна стежити за допомогою мікроконтролера. У разі КЗ або перевантаження програмно можна запустити ШІМ-регулювання, сигналізацію, аварійну зупинку). Можливо також підключення виходу компаратора до затвору польового транзистора, якщо при виникненні КЗ потрібно відразу ж відключити польовика.
Блок живлення з системою захисту від КЗ |
Сьогодні моя стаття буде носити виключно теоретичний характер, вірніше в ній не буде «заліза» як в попередніх статтях, але не турбуйтеся - менш корисною вона не стала. Справа в тому, що проблема захисту електронних вузлів безпосередньо впливає на надійність пристроїв, їх ресурс, а значить і на ваше важливу конкурентну перевагу - можливість давати тривалу гарантію на продукцію. Реалізація захисту стосується не тільки моєї улюбленої силової електроніки, але і будь-якого пристрою в принципі, тому навіть якщо ви проектуєте IoT-вироби і у вас скромні 100 мА - вам все одно потрібно розуміти як забезпечити безвідмовну роботу свого пристрою.
Захист по струму або захист від короткого замикання (КЗ) - напевно найпоширеніший вид захисту тому, що нехтування в даному питанні викликає руйнівні наслідки в прямому сенсі. Для прикладу пропоную подивитися на стабілізатор напруги, якому стало сумно від виниклого КЗ:
Діагноз тут простий - в стабілізаторі виникла помилка і в ланцюзі почали протікати надвисокі струми, по хорошому захист мав відключити пристрій, але щось пішло не так. Після ознайомлення зі статтею мені здається ви і самі зможете припустити в чому могла бути проблема.
Що стосується самої навантаження ... Якщо у вас електронний пристрій розміром із сірникову коробку, немає таких струмів, то не думайте, що вам не може стати так само сумно, як стабілізатора. Напевно вам не хочеться спалювати пачками мікросхеми по 10-1000 $? Якщо так, то запрошую до ознайомлення з принципами і методами боротьби з короткими замиканнями!
мета статті
Свою статтю я орієнтую на людей для яких електроніка це хобі і початківців розробників, тому все буде розповідатися «на пальцях» для більш осмисленого розуміння того, що відбувається. Для тих, кому хочеться академічності - йдемо і читаємо будь вузівських підручників по електротехніки + «класику» Хоровіца, Хілла «Мистецтво схемотехніки».Окремо хотілося сказати про те, що всі рішення будуть апаратними, тобто без мікроконтролерів і інших збочень. В останні роки стало зовсім модно програмувати там де треба і не треба. Часто спостерігаю «захист» по току, яка реалізується банальним виміром напруги АЦП який-небудь arduino або мікро контролером, а потім пристрою все одно виходять з ладу. Я настійно не раджу вам робити так само! Про цю проблему я ще далі розповім більш докладно.
Трохи про токах короткого замикання
Для того, щоб почати вигадувати методи захисту, потрібно спочатку зрозуміти з чим ми взагалі боремося. Що ж таке «коротке замикання»? Тут нам допоможе улюблений закон Ома, розглянемо ідеальний випадок:
Просто? Власне дана схема є еквівалентною схемою практично будь-якого електронного пристрою, тобто є джерело енергії, який віддає її в навантаження, а та гріється і щось ще робить чи не робить.
Домовимося, що потужність джерела дозволяє напрузі бути постійним, то тобто «не просідати» під будь-яким навантаженням. При нормальній роботі струм, що діє в ланцюзі, буде дорівнює:
Тепер уявімо, що дядько Вася впустив гайковий ключ на дроти що йдуть до лампочки і наша навантаження зменшилося в 100 разів, тобто замість R вона стала 0,01 * R і за допомогою нехитрих обчислень ми отримуємо струм в 100 разів більше. Якщо лампочка споживала 5А, то тепер ток від навантаження буде відбиратися близько 500А, чого цілком вистачить щоб розплавити ключ дяді Васі. Тепер невеликий висновок ...
Коротке замикання- значне зменшення опору навантаження, яке веде до значного збільшення струму в ланцюзі.
Варто розуміти, що струми КЗ зазвичай в сотні і тисячі разів більше, ніж струм номінальний і навіть короткого проміжку часу вистачає, щоб пристрій вийшов з ладу. Тут напевно багато хто пригадає про електромеханічних пристроях захисту ( «автомати» та інші), але тут все дуже прозаїчно ... Зазвичай розетка побутова захищена автоматом з номінальним струмом 16А, тобто відключення відбудеться при 6-7 кратному струмі, що вже близько 100А. Блок живлення ноутбука має потужність близько 100 Вт, тобто струм ньому менше 1А. Навіть якщо станеться КЗ, то автомат довго буде цього не помічати і відключить навантаження, тільки коли все вже згорить. Це скоріше захист від пожежі, а не захист техніки.
Тепер давайте розглянемо ще один, часто зустрічається випадок - наскрізний струм. Покажу я його на прикладі dc / dc перетворювача з топологією синхронний buck, все MPPT контролери, багато LED-драйвера і потужні DC / DC перетворювачі на платах побудовані саме по ній. Дивимося на схему перетворювача:
На схемі позначені два варіанти перевищення струму: зелений шляхдля «класичного» КЗ, коли відбулося зменшення опору навантаження ( «сопля» між доріг після пайки, наприклад) і помаранчевий шлях. Коли струм може протікати по помаранчевому шляху? Я думаю багато хто знає, що опір відкритого каналу польового транзистора дуже невелике, у сучасних низьковольтних транзисторів воно становить 1-10 мОм. Тепер уявімо, що на ключі одночасно прийшов ШІМ з високим рівнем, тобто обидва ключа відкрилися, для джерела «VCCIN - GND» це рівносильно підключенню навантаження опором близько 2-20 мОм! Застосуємо великий і могутній закон Ома і отримаємо навіть при харчуванні 5В значення струму більше 250А! Хоча не переживайте, такого струму не буде - компоненти і провідники на друкованій платі згорять раніше і розірвуть ланцюг.
Дана помилка дуже часто виникає в системі харчування і особливо в силовій електроніці. Вона може виникати з різних причин, наприклад, через помилки управління або тривалих перехідних процесах. В останньому випадку не врятує навіть «мертвий час» (deadtime) в вашому перетворювачі.
Думаю проблема зрозуміла і багатьом з вас знайома, тепер зрозуміло з чим треба боротися і залишилося лише придумати ЯК. Про це і піде подальша розповідь.
Принцип роботи захисту по струму
Тут необхідно застосувати звичайну логіку і побачити причинно-наслідковий зв'язок:1) Основна проблема - велике значення струму в ланцюзі;
2) Як зрозуміти яке значення струму? -> Виміряти його;
3) Зміряли і отримали значення -> Порівнюємо його з заданим допустимим значенням;
4) Якщо перевищили значення -> Відключаємо навантаження від джерела струму.
Виміряти струм -> Дізнатися перевищили допустимий струм -> Відключити навантаженняАбсолютно будь-який захист, не тільки по току, будується саме так. Залежно від фізичної величини по якій будується захист, будуть виникати на шляху реалізації різні технічні проблеми і методи їх вирішення, але суть незмінна.
Тепер пропоную по порядку пройти по всій ланцюжка побудови захисту і вирішити всі виникаючі технічні проблеми. Хороша захист - це захист, яку передбачили заздалегідь і вона працює. Значить без моделювання нам не обійтися, я буду використовувати популярний і безкоштовний MultiSIM Blue, Який активно просувається Mouser-му. Завантажити його можна там же - посилання. Також заздалегідь скажу, що в рамках даної статті я не буду заглиблюватися в схемотехнические вишукування і забивати вам голову зайвими на даному етапі речами, просто знайте, що все трохи складніше в реальному залозі буде.
Вимірювання струму
Це перший пункт в нашому ланцюжку і напевно найпростіший для розуміння. Виміряти струм в ланцюзі можна декількома способами і у кожного є свої переваги і недоліки, який з них застосувати конкретно у вашій задачі - вирішувати тільки вам. Я ж розповім, спираючись на свій досвід, про цих самих достоїнства і недоліки. Частина з них «загальноприйняті», а частина мої світовідчуття, прошу зауважити, що як якусь істину навіть не намагаюся претендувати.1) Токовий шунт. Основа основ, «працює» все на тому ж великому і могутньому законі Ома. Найпростіший, найдешевший, найшвидший і взагалі самий самий спосіб, але з низкою недоліків:
А) Відсутність гальванічної розв'язки. Її вам доведеться реалізовувати окремо, наприклад, за допомогою швидкодіючого оптрона. Реалізувати це не складно, але вимагає додаткового місця на платі, розв'язаного dc / dc та інші компоненти, які коштують грошей і додають габаритних розмірів. Хоча гальванічна розв'язка потрібна далеко не завжди, зрозуміло.
Б) На великих токах прискорює глобальне потепління. Як я раніше писав, «працює» це все на законі Ома, а значить гріється і гріє атмосферу. Це призводить до зменшення ККД і необхідність охолоджувати шунт. Є спосіб мінімізувати цей недолік - зменшити опору шунта. На жаль нескінченно зменшувати його не можна і взагалі я б не рекомендував зменшувати його менш 1 мОм, Якщо у вас поки що мало досвіду, бо виникає необхідність боротьби з перешкодами і підвищуються вимоги до етапу конструювання друкованої плати.
У своїх пристроях я люблю використовувати ось такі шунти PA2512FKF7W0R002E:
Вимірювання струму відбувається шляхом вимірювання падіння напруги на шунт, наприклад, при протіканні струму 30А на шунт буде падіння:
Тобто, коли ми отримаємо на шунт падіння 60 мВ - це буде означати, що ми досягли межі і якщо падіння збільшиться ще, то потрібно буде відключати наше пристрій або навантаження. Тепер давайте порахуємо скільки тепла виділиться на нашому шунт:
Не мало, правда? Цей момент треба враховувати, тому що гранична потужність мого шунта становить 2 Вт і перевищувати її не можна, так само не варто припаювати шунти легкоплавким припоєм - відпаяні може, бачив і таке інше.
- Використовуйте шунти, коли у вас велика напруга і не сильно великі струми
- Слідкуйте за кількістю виділяється на шунт тепла
- Використовуйте шунти там, де потрібна максимальна швидкодія
- Використовуйте шунти тільки з спеціальним матеріалів: константана, манганина і подібних
А) дешеві, Наприклад, ACS712 і подібні. З плюсів можу відзначити простоту використання і наявності гальванічної розв'язки, на цьому плюси закінчуються. Основним недоліком є вкрай нестабільна поведінка під впливом ВЧ перешкод. Будь-dc / dc або потужна реактивна навантаження - це перешкоди, тобто в 90% випадків дані датчики марні, бо «божеволіють» і показують швидше погоду на Марсі. Але не дарма ж їх роблять?
Вони мають гальванічну розв'язку і можуть вимірювати великі струми? Так. Не люблять перешкоди? Теж так. Куди ж їх поставити? Правильно, в систему моніторингу з низькою відповідальністю і для вимірювання струму споживання з акумуляторів. У мене вони стоять в інверторах для СЕС і ВЕС для якісної оцінки струму споживання з АКБ, що дозволяє продовжити життєвий цикл акумуляторів. Виглядають дані датчики ось так: 
Б) дорогі. Мають всі плюси дешевих, але не мають їх мінусів. Приклад такого датчика LEM LTS 15-NP: 
Що ми маємо в підсумку:
1) Висока швидкодія;
2) гальванічна розв'язка;
3) Зручність використання;
4) Великі вимірювані струми незалежно від напруги;
5) Висока точність вимірювання;
6) Навіть «злі» ЕМВ не заважають роботі і не; впливають на точність.
Але в чому тоді мінус? Ті, хто відкривали посилання вище однозначно його побачили - це ціна. 18 $, Карл! І навіть на серії 1000+ штук ціна не впаде нижче 10 $, а реальна закупівля буде по 12-13 $. У БП за пару баксів таке не поставити, а як хотілося б ... Підведемо підсумок:
А) Це найкраще рішення в принципі для вимірювання струму, але дороге;
б) Застосовуйте дані датчики в важких умовах експлуатації;
в) Чи застосовуєте ці датчики в відповідальних вузлах;
г) Застосовуйте їх якщо ваш пристрій коштує дуже багато грошей, наприклад, ДБЖ на 5-10 кВт, там він себе однозначно виправдає, адже ціна пристрою буде кілька тисяч $.
3) Трансформатор струму. Стандартне рішення в багатьох пристроях. Мінуса два - не працюють з постійним струмом і мають нелінійні характеристики. Плюси - дешево, надійно і можна вимірювати просто величезні струми. Саме на трансформаторах струму побудовані системи автоматики і захисту в РУ-0.4, 6, 10, 35 кВ на підприємствах, а там тисячі ампер цілком собі нормальне явище.
Чесно кажучи, я намагаюся їх не використовувати, бо не люблю, але в різних шафах управління і інших системах на змінному струмі все таки ставлю, тому що стоять вони пару $ і дають гальванічну розв'язку, а не 15-20 $ як LEM-и і своє завдання в мережі 50 Гц відмінно виконують. Виглядають зазвичай ось так, але бувають і на будь-яких EFD сердечниках:
Мабуть з методами вимірювання струму можна закінчити. Я розповів про основні, але зрозуміло не про всіх. Для розширення власного кругозору і знань, раджу додатково хоча б погуглити та подивитися різні датчики на тому ж digikey.
Посилення виміряного падіння напруги
Подальша побудова системи захисту піде на базі шунта в ролі датчика струму. Давайте будувати систему з раніше озвученими значенням струму в 30А. На шунт ми отримуємо падіння 60 мВ і тут виникають 2 технічні проблеми:А) Вимірювати і порівнювати сигнал з амплітудою 60 мВ незручно. АЦП мають зазвичай діапазон вимірювань 3.3В, тобто при 12 бітах розрядності ми отримуємо крок квантування:
Це означає, що на діапазон 0-60 мВ, який відповідає 0-30А ми отримаємо невелику кількість кроків:
Отримуємо, що розрядність вимірювання буде всього лише:
Варто розуміти, що це ідеалізована цифра і в реальності вони буде в рази гірше, тому що АЦП сам по собі має похибку, особливо в районі нуля. Звичайно АЦП для захисту ми використовувати не будемо, але вимірювати струм з цього ж шунта для побудови системи управління доведеться. Тут завдання було наочно пояснити, але це так само актуально і для компараторів, які в районі потенціалу землі (0В зазвичай) працюють дуже нестабільно, навіть rail-to-rail.
Б) Якщо ми захочемо протягнути по платі сигнал з амплітудою 60 мВ, то через 5-10 см від нього нічого не залишиться через перешкоди, а в момент КЗ розраховувати на нього точно не доведеться, тому що ЕМІ додатково зростуть. Звичайно можна схему захисту повісити прямо на ногу шунта, але від першої проблеми ми не позбудемося.
Для вирішення даних проблем нам знадобиться операційний підсилювач (ОУ). Розповідати про те, як він працює не буду - тема відмінно гугл, а ось про критичних параметрах і виборі ОУ ми поговоримо. Для початку давайте визначимося зі схемою. Я говорив, що особливих витонченість тут не буде, тому охопимо ОУ негативним зворотним зв'язком (ООС) і отримаємо підсилювач з відомим коефіцієнтів посилення. Дане дії я змоделюють в MultiSIM (картинка клікабельні):
Завантажити файл для симуляції у себе можна -.
Джерело напруги V2 виконує роль нашого шунта, вірніше він симулює падіння напруги на ньому. Для наочності я вибрав значення падіння рівне 100 мВ, тепер нам потрібно посилити сигнал так, щоб перенести його в більш зручне напруга, зазвичай між 1/2 і 2/3 V ref. Це дозволить отримати велику кількість кроків квантування в діапазон струмів + залишити запас на вимірювання, щоб оцінити наскільки все погано і порахувати час наростання струму, це важливо в складних системах управління реактивним навантаженням. Коефіцієнт посилення в даному випадку дорівнює:
Таким чином ми маємо можливість посилити сигнал наш сигнал до необхідного рівня. Тепер розглянемо на які параметри варто звернути увагу:
- ОУ повинен бути rail-to-rail, щоб адекватно працювати з сигналами близько потенціалу землі (GND)
- Варто вибирати ОУ з високою швидкістю наростання вихідного сигналу. У мого улюбленого OPA376 цей параметр дорівнює 2В / мкс, що дозволяє досягати максимальна вихідна значення ОУ рівне VCC 3.3В всього за 2 мкс. Цього швидкодії цілком достатньо, щоб врятувати будь-перетворювач або навантаження з частотами до 200 кГц. Дані параметри варто розуміти і включати голову при виборі ОУ, інакше є шанс поставити ОУ за 10 $ там, де вистачило б і підсилювача за 1 $
- Смуга пропускання, обраного ОУ, повинна бути як мінімум в 10 разів більше, ніж максимальна частота комутації навантаження. Знову ж шукайте «золоту середину» в співвідношення «ціна / ТТХ», все добре в міру
Додаємо реалізм в систему захисту
Давайте тепер в симуляторі додамо шунт, навантаження, джерело живлення і інші атрибути, які наблизять нашу модель до реальності. Отриманий результат виглядає наступним чином (картинка клікабелье):
Завантажити файл симуляції для MultiSIM можна -.
Тут уже ми бачимо наш шунт R1 з опором все ті ж 2 мОм, джерело живлення я вибрав 310В (випрямлена мережу) і навантаженням для нього є резистор 10.2 Ом, що знову за законом Ома дає нам ток:
На шунт як бачите падають, раніше пораховані, 60 мВ і їх ми підсилюємо з коефіцієнтом посилення:
На виході ми отримуємо посилений сигнал з амплітудою 3.1В. Погодьтеся, його вже і на АЦП можна подати, і на компаратор і протягнути по платі 20-40 мм без будь-яких побоювань і погіршення стабільності роботи. З цим сигналом ми і будемо далі працювати.
Порівняння сигналів за допомогою компаратора
компаратор- це схема, яка приймає на вхід 2 сигналу і в разі якщо амплітуда сигналу на прямому вході (+) більше, ніж на інверсному (-), то на виході з'являється лог. 1 (VCC). В іншому випадку лог. 0 (GND).
Формально будь-який ОУ можна включити як компаратор, але таке рішення по ТТХ поступатиметься компаратору за швидкодією і співвідношенню «ціна / результат». У нашому випадку, чим вище швидкодія, тим вище ймовірність, що захист встигне відпрацювати і врятувати пристрій. Я люблю застосовувати компаратор, знову ж від Texas Instrumets - LMV7271. На що варто звернути увагу:
- Затримка спрацьовування, за фактом це основний обмежувач швидкодії. У зазначеного вище компаратора цей час близько 880 нс, що досить швидко і в багатьох задачах кілька надлишково за ціною в 2 $ і ви можете підібрати найбільш раціональний компаратор
- Знову ж - раджу використовувати rail-to-rail компаратор, інакше на виході у вас буде не 5В, а менше. Переконатися в цьому вам допоможе симулятор, виберіть щось не rail-to-rail і поекспериментуйте. Сигнал з компаратора зазвичай подається на вхід аварії драйверів (SD) і добре б мати там стійкий TTL сигнал
- Вибирайте компаратор з виходом push-pull, а не open-drain і інші. Це зручно і маємо прогнозовані ТТХ по виходу
Завантажити файл для симуляції в MultiSIM можна -.
Що нам потрібно ... Потрібно в разі перевищення струму більш 30А, щоб на виході компаратора був лог. 0 (GND), цей сигнал буде подавати на вхід SD або EN драйвера і вимикати його. У нормальному стані на виході повинна бути лог. 1 (5В TTL) і включати роботу драйвера силового ключа (наприклад, «народний» IR2110 і менш древні).
Повертаємося до нашої логіки:
1) Зміряли ток на шунт і отримали 56,4 мВ;
2) Посилили наш сигнал з коефіцієнтом 50.78 і отримали на виході ОУ 2.88В;
3) На прямий вхід компаратора подаємо опорний сигнал з яким будемо порівнювати. Його задаємо за допомогою дільника на R2 і виставляє 3.1В - це відповідає току приблизно в 30А. Даним резистором регулюється поріг спрацьовування захисту!
4) Тепер сигнал з виходу ОУ подаємо на інверсний і порівнюємо два сигнали: 3.1В> 2.88В. На прямому входу (+) напруга вище, ніж на інверсному вході (-), значить струм не перевищено і на виході лог. 1 - драйвера працюють, а наш світлодіод LED1 не горить.
Тепер збільшуємо ток до значення> 30А (крутимо R8 і зменшуємо опір) і дивимося на результат (клікабелье картинка):
Давайте переглянь пункти з нашої «логіки»:
1) Зміряли ток на шунт і отримали 68,9 мВ;
2) Посилили наш сигнал з коефіцієнтом 50.78 і отримали на виході ОУ 3.4В;
4) Тепер сигнал з виходу ОУ подаємо на інверсний і порівнюємо два сигнали: 3.1В< 3.4В. На прямом входу (+) напряжение НИЖЕ, чем на инверсном входе (-), значит ток превышен и на выходе лог. 0 - драйвера НЕ работают, а наш светодиод LED1 горит.
Чому апаратна?
Відповідь на це запитання проста - будь-програмований рішення на МК, з зовнішнім АЦП та інше, можуть просто «зависнути» і навіть якщо ви досить грамотний софтопісатель і включили сторожовий таймер і інші захисту від зависання - поки воно все буде опрацьовано ваш пристрій згорить.Апаратна захист дозволяє реалізувати систему з швидкодією в межах декількох мікросекунд, а якщо бюджет дозволяє, то в межах 100-200 нс, чого достатньо взагалі для будь-якого завдання. Також апаратний захист не зможе «зависнути» і врятує пристрій, навіть якщо з якихось причин ваш керуючий мікроконтролер або DSP «зависли». Захист відключить драйвер, ваша керуюча схема спокійно увімкнеться знову, протестує апаратну частину і або подасть помилку, наприклад, в Modbus або запуститься якщо все добре.
Тут варто зазначити, що в спеціалізованих контролерах для побудови силових перетворювачів є спеціальні входи, які дозволяють апаратно відключити генерацію ШІМ сигналу. Наприклад, у всіма улюбленого STM32 для цього є вхід BKIN.
Окремо варто сказати ще про таку річ як CPLD. По суті це набір високошвидкісний логіки і по надійності воно порівнянно з апаратним рішенням. Цілком здоровим глуздом буде поставити на плату дрібну CPLD і реалізувати в ній і апаратні захисту, і deadtime та інші принади, якщо ми говоримо про dc / dc або якихось шафах управління. CPLD дозволяє зробити таке рішення дуже гнучким і зручним.
Епілог
На цьому мабуть і все. Сподіваюся вам було цікаво читати цю статтю і вона дасть вам якісь нові знання або освіжить старі. Завжди намагайтеся заздалегідь думати які модулі у вашому пристрої варто реалізувати апаратно, а які програмно. Часто реалізація апаратна на порядки простіше реалізації програмної, а це веде з економії часу на розробку і відповідно її вартості.Формат статті без «заліза» для мене новий і попрошу висловити вашу думку в опитуванні.
Доброго дня. У цій замітці я хочу запропонувати вашій увазі блок живлення додаткового підсилювача потужності для портативної радіостанції «Веда-ФМ». Вихідна напруга блоку живлення 24В, номінальний струм навантаження - 3,5 А, поріг струму спрацьовування захисту від короткого замикання - 5,5 А, струм короткого замикання - 0,06А.
Загальний вигляд комплекту показаний на фото 1.
Схема блоку живлення представлена на малюнку 1. 
Силовий трансформатор блоку - перемотаний мережевий трансформатор від старого телевізора ТС-90-1, в якості первинної обмотки - використовуються всі витки мережевий обмотки трансформатора. Нова вторинна обмотка містить 2 × 65 витків дроту ПЕТВ-2 діаметром 1,25 мм. При відсутності проводу даного діаметра, можна на кожній з котушок намотати по 130 витків проводом діаметром 0,9 мм. При цьому котушки потім з'єднують синфазно паралельно при збереженні схеми мостового випрямляча. Якщо ці котушки з'єднати послідовно, то від двох діодів можна позбутися (Рис.2). 
Схема стабілізатора зібрана навісним монтажем (1 на фото 2). Конденсатори С3 і С4 у мене знаходяться в корпусі підсилювача потужності. Цифрою два позначений додатковий регульований стабілізатор напруги для харчування «Веда-ФМ», зібраного на мікросхемі КРЕН12А. Змінюючи напруга живлення самої радіостанції, можна змінювати в деяких межах вихідну потужність випромінювання підсилювача. Схему цього стабілізатора можна знайти в рубриці «Блоки живлення» - «Стабілізатор напруги на КР142ЕН12А». Індикатор перевантаження працює наступним чином. Напруга на конденсаторах фільтра випрямляча С1і С2 приблизно дорівнює 37 вольт, враховуючи, що вихідна напруга - 24В, напруга між точками 1 і 2 буде перебувати в районе13 вольт, якого не вистачить для пробою стабілітронів VD5, VD6, так як їх сумарна напруга стабілізації одно 15В . При «коротун» напруга між цими точками зросте, через стабілітрони потече струм і світлодіод HL1 загориться, а світлодіод HL2 - згасне. Зверніть увагу на те, що на «землі» знаходяться колектора потужних транзисторів, що, ну просто дуже зручно, розміщуючи транзистори безпосередньо на корпусі виробу. Блок живлення і підсилювач потужності висять на стіні горища під антеною, що значно зменшує втрати потужності в кабелі. До побачення. К.В.Ю.
