Or you want a quick look: Bước 1: Tìm hiểu về mạch Mạch bảo vệ quá dòng quá áp
Mạch bảo vệ quá dòng quá áp cho nguồn điện : Trong hướng dẫn này ta sẽ thảo luận về một biện pháp bảo vệ quá dòng quá áp tổng quát mà tôi đã thiết kế để sử dụng trong các bộ nguồn. Tôi đã thiết kế nó để phù hợp với hầu hết các mạch cung cấp điện. Để mạch này phù hợp với nguồn điện dự phòng của bạn, bạn sẽ cần thực hiện một số tính toán, nhưng đừng lo lắng, tôi sẽ giải thích mọi thứ ở các bước tiếp theo.
Bước 1: Tìm hiểu về mạch Mạch bảo vệ quá dòng quá áp
Mạch thực sự dễ hiểu.
Một điện trở có giá trị thấp (giá trị điện trở sẽ được giải thích ở phần sau) được mắc nối tiếp với đầu ra của bộ nguồn. Khi dòng điện bắt đầu chạy qua nó, sụt giảm điện áp nhỏ sẽ xuất hiện trên nó và chúng tôi sẽ sử dụng sự sụt giảm điện áp này để xác định xem nguồn điện cung cấp ra có bị quá tải hay ngắn mạch hay không.
“Trái tim” của mạch này là một bộ khuếch đại thuật toán (op amp) được cấu hình như một bộ so sánh (giai đoạn 2).
Cách thức hoạt động rất đơn giản, bạn chỉ cần tuân theo quy tắc sau:
Nếu điện áp trên đầu ra không đảo cao hơn đầu ra đảo, thì đầu ra được đặt ở mức “cao”.
Nếu điện áp trên đầu ra không đảo thấp hơn đầu ra đảo, thì đầu ra được đặt ở mức “thấp”.
Tôi đặt dấu ngoặc kép trên “cao” và “thấp” để dễ hiểu hơn về hoạt động của op amp. Nó không liên quan gì đến bộ điều khiển logic mức 5V. Khi op-amp ở “mức cao”, đầu ra của nó sẽ rất gần đúng với điện áp cung cấp dương của nó, do đó, nếu bạn cung cấp cho nó + 12V, điện áp “mức đầu ra cao” sẽ xấp xỉ + 12V. Khi amp op ở “mức thấp”, đầu ra của nó sẽ rất gần đúng với điện áp cung cấp âm của nó, do đó, nếu bạn kết nối chân cung cấp âm của nó với đất, “mức đầu ra thấp” sẽ rất gần với 0V.
Khi chúng tôi sử dụng op amps làm bộ so sánh, chúng tôi thường có tín hiệu đầu vào và điện áp tham chiếu để so sánh tín hiệu đầu vào này.
Vì vậy, chúng ta có một điện trở có điện áp thay đổi được xác định theo dòng điện chạy qua nó và điện áp tham chiếu.
Do điện áp rơi trên điện trở mắc nối tiếp với nguồn điện quá nhỏ, chúng ta cần phải khuếch đại nó lên một chút vì một số op amps không quá chính xác khi so sánh điện áp thấp như 0,5V hoặc thấp hơn. Và đó là lý do tại sao giai đoạn đầu tiên (giai đoạn 1) của mạch này là một bộ khuếch đại sử dụng op amp khác. Trong trường hợp này, mức khuếch đại 3 đến 4 lần là quá đủ.
Độ lợi amp op (Av) được xác định theo công thức: Av = (RF / R1) +1
Trong trường hợp này, chúng tôi có 3,7 lần độ lợi: Av = (2700/1000) +1 = 3,7
Giai đoạn thứ ba của mạch là bảo vệ chính nó. Đó là một rơ le mà bạn có thể kết nối trực tiếp với đầu ra của nguồn điện nếu bạn đang xử lý dòng điện thấp (2A) hoặc bạn có thể kết nối nó với một rơ le lớn hơn nếu bạn đang xử lý dòng điện lớn hơn hoặc thậm chí tắt giai đoạn trước của bạn cung cấp điện buộc đầu ra phải tắt. Điều này sẽ thay đổi tùy theo nguồn điện bạn có. Ví dụ: nếu nguồn điện của bạn sử dụng LM317, bạn chỉ cần sử dụng rơ le để ngắt kết nối vật lý chân đầu ra LM317 khỏi nguồn điện, vì chúng tôi đang sử dụng chân cắm thường đóng của rơ le (Tôi đã tải lên một hình ảnh để mô tả rõ hơn ví dụ này).
Bóng bán dẫn PNP trên giai đoạn 3 chỉ hoạt động giống như một con dấu để giữ cho rơ le được bật sau khi ngắn mạch để bạn có thể nhấn một nút để ngắt nó. Tại sao tôi không sử dụng chính rơ le để làm điều này? Đó là do rơ le quá chậm để làm điều đó.
Tại thời điểm rơle tắt đầu ra của nguồn điện của bạn, ngắn mạch không tồn tại nữa và bộ so sánh đi từ mức cao xuống mức thấp. Vì không còn dòng điện chạy ở đế bóng bán dẫn NPN, nên không còn dòng điện chạy qua cuộn dây rơ le nữa. Khi tất cả các bước này xảy ra, các tiếp điểm rơ le không có đủ thời gian để hoàn thành quá trình của nó và kết nối với các tiếp điểm khác để đóng. Hoạt động của mạch nếu tôi sử dụng chính rơ le để làm con dấu lúc đó rơ le sẽ cố gắng tắt đầu ra, nhưng sẽ không thành công. Tôi biết tôi có thể đã sử dụng một tụ điện để cung cấp đủ dòng điện cho rơ le, nhưng tôi sẽ cần một tụ điện lớn và không ai có thể khẳng định rằng nó sẽ hoạt động 100% số lần đầu ra của nguồn điện bị thiếu.
Để ngắt mạch, một công tắc thường đóng được mắc nối tiếp với Cực B của bóng bán dẫn NPN. Bằng cách nhấn công tắc thường đóng này, nó sẽ mở tiếp điểm của nó và ngắt kết nối đế của bóng bán dẫn NPN để đặt lại đầu ra của nguồn điện.
Tụ điện 1uF trên cực B bóng bán dẫn NPN chỉ là một tụ ngưỡng khi mức tiêu thụ đỉnh nhỏ sẽ không kích hoạt bảo vệ.
Bạn có thể nuôi mạch này 9V đến 15V. Chỉ cần cẩn thận để chọn chính xác điện áp rơ le của bạn và điện áp tụ điện. Và chỉ cần nói rõ, không kết nối trực tiếp chân cung cấp mạch này với đầu ra nguồn điện của bạn, nếu không nó sẽ vô dụng. Hãy tưởng tượng, nếu đầu ra của bạn bị ngắn mạch, sẽ không có đủ điện áp để cung cấp cho mạch bảo vệ. Có thể là một bộ điều chỉnh điện áp chuyên dụng dành riêng cho nó. Một LM7812 sẽ là quá đủ.
Bước 2: Chọn Giá trị Điện trở Dòng Mạch bảo vệ quá dòng quá áp
Vì điện trở nối tiếp này là phần quan trọng nhất của mạch. Như tôi đã nói trước đây, điện trở này được kết nối nối tiếp với đầu ra của bộ nguồn. Khi dòng điện bắt đầu chạy qua nó, một điện áp nhỏ sẽ xuất hiện trên nó.
Bạn cần chọn một điện trở có điện áp rơi vào khoảng 0,5 ~ 0,7 volt khi dòng điện quá tải chạy qua nó. Dòng điện quá tải là điểm mà mạch bảo vệ hoạt động và tắt đầu ra nguồn điện của bạn để tránh hư hỏng trên nó.
Bạn có thể chọn một điện trở bằng cách sử dụng định luật ohms: V = R * I. Trong trường hợp này, chúng ta sẽ sử dụng: R = V / I.
Điều đầu tiên bạn cần xác định là dòng điện quá tải của bộ nguồn. Trong phần này tôi không thể giúp bạn, bạn phải biết dòng điện tối đa mà bộ nguồn của bạn có thể cung cấp và do đó xác định thứ nguyên giá trị điện trở nối tiếp của bạn.
Giả sử nguồn điện của bạn có thể cung cấp 3A (Điện áp của nguồn điện của bạn không thành vấn đề trong trường hợp này). Vì vậy, chúng ta có R = 0,6V / 3A. R = 0,2 Ohm. Nếu bạn đã tính toán điện trở và kết quả không có điện trở phù hợp trên mạng, đừng lo lắng. Chỉ cần lấy một điện trở có giá trị thương mại gần với kết quả tính toán của bạn.
Việc tiếp theo bạn phải làm là tính toán công suất tiêu thụ trên điện trở này, để nó không bị cháy khi có dòng điện chạy qua nó. Bạn có thể tính công suất tiêu thụ bằng công thức: P = V * I.
Nếu chúng ta sử dụng ví dụ cuối cùng của chúng ta, chúng ta sẽ nhận được: P = 0,6V * 3A. P = 1,8W một điện trở 3W hoặc thậm chí 5W sẽ là quá đủ.
Bước 3: Linh kiện cần có
Danh sách linh kiện:
1 – TL082 (bộ khuếch đại op amp kép)
2 – 1N4148 (diode)
1 – TIP122 (bóng bán dẫn NPN)
1- BC558 (bóng bán dẫn PNP. Bạn có thể sử dụng BC557, BC556 hoặc tương đương. Tất cả chúng đều tốt cho ứng dụng này)
Điện trở 1 – 2700ohm
Điện trở 1 – 1000ohm
Điện trở 1 – 10Kohm
Điện trở 1 – 22Kohm
1 – Điện trở nối tiếp (xem bước trước)
Chiết áp 1 – 10Kohm
1 – 470uf tụ điện
1 – 1uf tụ điện
1 – Công tắc tạm thời thường đóng (xem hình đính kèm. Mọi công tắc tạm thời thường đóng sẽ hoạt động tốt)
1 – Kiểu rơ le T74 (Đây là kiểu rơ le rất phổ biến. Dễ dàng tìm thấy trên
eBay. Bạn chỉ cần thử tìm kiếm “G5LA-14” trên eBay. Có rất nhiều điện áp cuộn dây và cường độ dòng điện tiếp điểm. Nếu bạn không muốn sử dụng kiểu này , hãy đảm bảo thay đổi bố cục PCB)
Bước 4: Thiết kế mạch
Tôi đã sử dụng Express PCB để thiết kế bo mạch và tệp tôi tải lên đây miễn phí cho bạn chỉnh sửa theo ý muốn. Chỉnh sửa nó như bạn muốn để phù hợp với các thành phần bạn có. Một phiên bản PDF của bảng cũng đã được tải lên nếu bạn thậm chí không muốn chỉnh sửa nó hoặc tự tạo các tệp PDF.
Mạch này không thực sự lớn như vậy nên tôi đã lắp nó trên bảng 5cm x 5cm.
Lưu ý: Bo mạch có một đèn LED tùy chọn (xem hình PCB để biết thêm chi tiết, tôi đã để lại ghi chú ở đó) để bạn có thể biết khi nào mạch bảo vệ đã ngắt đầu ra của bộ nguồn của bạn. Nếu bạn không muốn sử dụng đèn led, bạn phải làm ngắn các chân mà đèn led sẽ được kết nối nếu không mạch sẽ không hoạt động. Nếu bạn muốn kết nối led, chân vuông là cực dương và chân tròn là cực âm. Bạn có thể kết nối bất kỳ đèn LED nào trừ đèn LED có độ sáng cao.
Tôi đã kiểm tra nó trên bảng mạch bánh mì và bạn cũng nên kiểm tra nó để có thể biết chắc chắn liệu mạch bảo vệ có hoạt động với nguồn điện của chúng tôi hay không.
File PDF : F1LNA7TIAEJKD2R
File PCB : https://drive.google.com/file/d/1PTYqZu8ubIyuoQ1vgKJLOyZpmOmOPF43/view?usp=sharing
Bước 5: Kiểm tra và hiệu chỉnh Mạch bảo vệ quá dòng quá áp
Để mạch này hoạt động, bạn sẽ cần cung cấp cho nó một nguồn có thể từ 9V đến 15V. Xem hình ảnh đính kèm để biết thêm thông tin về đầu vào.
Để hiệu chỉnh mạch, hãy đo điện áp trên đầu vào đảo op amp và xoay chiết áp. Khi bạn xoay nó, điện áp sẽ tăng hoặc giảm theo phía bạn đang xoay nó. Giá trị bạn cần điều chỉnh chiết áp này là độ lợi của tầng đầu vào nhân với 0,6 Vôn (khoảng 2,25 đến 3 vôn nếu tầng khuếch đại của bạn giống như của tôi).
Quy trình này mất một thời gian và phương pháp tốt nhất để hiệu chỉnh nó là thử nghiệm và thất bại. Bạn có thể cần điều chỉnh điện áp cao hơn trên chiết áp để bảo vệ không kích hoạt trên các đỉnh. Như tôi đã nói, cần một thời gian để hiệu chỉnh nó.
