5. Защита на електронни устройства от пренапрежение
Предпазителите традиционно се използват за защита на електронно оборудване. Обикновено те използват тънки голи проводници с калибрирано напречно сечение, предназначени за даден ток на изгаряне. Тези устройства работят най-надеждно във вериги с променлив ток с високо напрежение. С намаляване на работното напрежение ефективността на тяхното използване намалява. Това се дължи на факта, че когато тънък проводник изгори във верига с променлив ток, възниква дъга, която пръска проводника. Ограничаващото напрежение, при което може да възникне такава дъга, се счита за напрежение от 30. 35 6. При захранване с ниско напрежение проводникът просто се стопява. Този процес отнема повече време, което в някои случаи не предпазва съвременните полупроводникови устройства от повреда. Предпазителите обаче все още се използват широко в постоянни вериги с ниско напрежение, където не се изисква да увеличават скоростта си. Когато предпазителите не могат ефективно да решат проблема със защитата на електронно оборудване и устройства от токови претоварвания, те могат успешно да се използват във вериги за защита на електронни устройства от пренапрежение. Принципът на действие на тази защита е прост: при превишаване на нивото на захранващото напрежение се задейства прагово устройство, което организира късо съединение във веригата на товара, в резултат на което проводникът на предпазителя се стопява и прекъсва веригата на товара. Методът за защита на оборудването от пренапрежение чрез принудително издухване на предпазителя, разбира се, не е идеален, но стана доста широко разпространен поради своята простота и надеждност. Когато използвате този метод и избирате оптималната опция за защита, струва си да обмислите колко бърз трябва да бъде прекъсвачът,дали си струва да изгорите предпазителя по време на краткотрайни пренапрежения на тока или да въведете елемент на работа със закъснение. Също така е желателно да се въведе индикация за факта на изгорял предпазител във веригата. Най-простото защитно устройство [4.1], което позволява запазване на защитената електронна верига, е показано на фиг. 4.1. Когато ценеровият диод се разпадне, тиристорът се включва и шунтира товара, след което предпазителят избухва. Тиристорът трябва да бъде проектиран за значителен, макар и краткотраен ток. Напълно неприемливо е използването на заместващи предпазители във веригата, тъй като в противен случай и защитената верига, и източникът на захранване, и самото защитно устройство могат да се повредят едновременно.
Ориз. 4.2. Верига за защита на товара против заглушаване срещу пренапрежение
Подобрена схема за защита на товара срещу пренапрежение, допълнена с резистор и кондензатор [4.2], е показана на фиг. 4.2. Резисторът ограничава ограничението на тока през ценеровия диод и контролния преход на тиристора, кондензаторът намалява вероятността от работа на защитата по време на краткотрайни скокове на захранващото напрежение. Следното устройство (фиг. 4.3) ще предпази радиооборудването от повреда в случай на случайно обръщане на полярността или превишаване на захранващото напрежение, което често се случва, когато генераторът в колата се повреди [4.3]. При правилен поляритет и номинално захранващо напрежение, диодът VD1 и тиристорът VS1 са затворени и токът през предпазителя FU1 протича към изхода на устройството.
Устройството за защита от пренапрежение (фиг. 4.6) се сравнява благоприятно с предишните, тъй като не причинява необратими повреди на защитния елемент [4.6]. Вместо това, при напрежение над 14,1 V, веригата на ценеровия диод VD1 - VD3 се пробива, тиристорът VS1 се включва и самоблокира, релето K1 се активира и изключва веригата на натоварване с контактите си. Възстановяването на първоначалното състояние на защитното устройство е възможно само след намесата на оператора - за целта натиснете бутона SB1. Устройството също преминава в режим на готовност след моментно прекъсване на захранването. Сред недостатъците на това защитно устройство е високата му чувствителност към краткотрайни пренапрежения. Устройството (DL-WR патент 82992) [4.7], чиято електрическа схема е показана на фиг. 4.7, може да се използва за защита на товара от неприемливо високо изходно напрежение. При нормални условия транзисторът VT1 работи в режим, при който напрежението между неговия колектор и емитер е малко и на транзистора се разсейва малка мощност (базовият ток се определя от резистора R1). Съпротивлението на ценеровия диод VD2 в този случай е голямо и тиристорът VS1 е затворен.
Когато напрежението на изхода на устройството се повиши над определена стойност, през ценеровия диод започва да тече ток, което води до отваряне на тиристора. В същото време транзисторът VT1 се затваря и напрежението на изхода на устройството става близо до нула. Защитата може да бъде деактивирана само чрез изключване на захранването. Описаното устройство трябва да бъде свързано към изходната верига на стабилизаторите, така че сигналътобратната връзка се подава от верига, разположена зад защитната система. С номинално изходно напрежение от 12 V и ток от 1 A, устройството може да използва транзистора KT802A, тиристора KU201A - KU201K и ценеровия диод D814B. Съпротивлението на резистора R1 трябва да бъде 39 ома (разсейваната мощност при липса на система за автоматизация, която изключва стабилизатора от мрежата, е 10 W), R2 - 200 ома, R3 - 1 kOhm.