11
АВТОМАТИКА
И
Предохранитель рассчитывается, исходя из макси-
мальной нагрузки, по стандартной формуле I = Р / и. Отсюда
I = 2 • 60 / 220 = 0,55 А. Ток потребления схемы при этом не
учитывается, т.к. он пренебрежимо мал. Вполне допустимо
выбрать предохранитель на 0,5 А. Эксплуатация устройства
подтвердила, что такой номинал выдерживает долговремен-
ную (не менее 24 часов) максимальную яркость обеих ламп
при максимальном напряжении сети.
Чтобы защитить чувствительные полупроводниковые
приборы, используется быстродействующий предохрани-
тель. Для отечественного предохранителя серии ВП2Б-1В
время срабатывания при превышении номинального тока в
2,75 раза равно 1 секунде. Предохранители с замедленным
временем срабатывания (в керамическом или стеклянном
корпусе) при выходе из строя издают резкий и громкий звук,
оставляя на плате (или на стене ©) черное пятно (провере-
но на практике ©). Выбор сделан в пользу керамического
корпуса, т.к. стеклянные корпуса при срабатывании иногда
рассыпаются (что тоже проверено на практике).
Использовать современные полимерные предохраните-
ли в данной схеме не представляется возможным из-за их
сильного нагрева и невысокой скорости срабатывания. На-
пример, для предохранителя 1_В6001.\/ время срабатывания
при токе нагрузки 3 А составляет 36 секунд.
3.6.1.
Защита от короткого замыкания нагрузки и пре-
вышения ее мощности
Возможны два варианта короткого замыкания: при вык-
люченной нагрузке и при включенной нагрузке.
В первом случае ток возрастает медленно, т.к. нагрузка
всегда включается при нулевом напряжении в сети, и яр-
кость лампы всегда увеличивается плавно. Поскольку в ус-
тройстве применен быстродействующий предохранитель, он
успевает перегореть, защищая другие элементы схемы.
Во втором случае ток мгновенно возрастает настолько,
что предохранитель не успевает защитить чувствительный
к перегрузкам транзистор. В результате транзистор выхо-
дит из строя первым. Теоретически это говорит о том, что
транзистор может не выдержать перегрузку, которая воз-
никает, если лампа перегорит во время работы, т.к. ток при
этом достигает несколько десятков ампер. Однако на прак-
тике с таким явлением встречаться не приходилось, посколь-
ку срок службы ламп в устройстве намного превышает стан-
дартный.
В первоначальной версии устройства, где транзисторы
управлялись драйвером 11=14427, был случай перегорания
лампы. При этом все компоненты остались невредимы. Од-
нако нет полной уверенности в том, что перегорание тогда
произошло во время работы лампы.
Короткое замыкание в цепи питания +5 В устройству не
страшны, т.к. в этом случае роль ограничителя тока играет
балластный резистор.
При повышенной мощности нагрузки устройство ведет
себя так же как в случае короткого замыкания при выклю-
ченной нагрузке. Это было подтверждено подключением к
одному каналу двух ламп общей мощностью 200 Вт + 60 Вт.
Экспериментально установлено, что при выходе из строя
транзистора все его выводы оказываются замкнутыми меж-
ду собой. Поскольку в этом случае на затворе будет потен-
циал земли, предпринимать дополнительные меры по за-
щите выходов МК не требуется.
3.6.2. Защита от превышения сетевого напряжения
Для защиты от высоковольтных помех, возникающих в
электрической сети, например при грозовых разрядах, при-
меняется двусторонний полупроводниковый ограничитель на-
пряжения - защитный диод. По сравнению с варисторами
защитные диоды обладают более высоким быстродействи-
ем, что позволяет использовать их для предохранения высо-
кочувствительных полупроводниковых приборов, к которым,
в частности, относятся и микроконтроллеры. Кроме того, в
отличие от варисторов их характеристики не ухудшаются со
временем [12]. Справедливости ради следует отметить, что
среди примеров использования защитных диодов (application
notes) таких производителей, как ON Semiconductors и ST
Microelectronics, нет ни одного примера, в котором на защит-
ный диод подавалось бы сетевое напряжение.
Защитный диод устанавливается параллельно входу уст-
ройства непосредственно за предохранителем. Выводы за-
щитного диода служат теплоотводом. В соответствии с опи-
санием, длина каждого вывода должна составлять 10 мм.
Если в течение некоторого времени ток через защитный
диод будет превышать ток срабатывания-предохранителя,
последний перегорает, защищая устройство. Чем больше пре-
вышение тока, тем быстрее сработает предохранитель. Как
уже упоминалось, примененный в схеме быстродействующий
предохранитель имеет время срабатывания 1 сек. при пре-
вышении номинального тока в 2,75 раза.
Если мощность высоковольтного импульса будет больше
мощности защитного диода (например, при аварийном по-
вышении сетевого напряжения до 380 В), защитный диод мо-
жет выйти из строя (на практике не проверялось). При этом
его выводы окажутся замкнутыми накоротко, что приведет к
перегоранию предохранителя. Остальные элементы схемы
останутся неповрежденными. В данном случае для восста-
новления работоспособности устройства потребуется заме-
нить и предохранитель, и защитный диод.
При воздействии высоковольтного импульса напряжение
на входе диодного моста не превысит максимальное напря-
жение ограничения защитного диода. Это подтвердилось в
ходе экспериментов с низковольтным аналогом на примере
Р6КЕ6.8А.
Напряжение ограничения защитного диода зависит от
длительности импульса, и для примененного в схеме экземп-
ляра составляет 548 В для 1000 мкс и 706 В для 20 мкс (ука-
заны амплитудные значения из описания). В большинстве
случаев, описанных в [12], при выборе защитного диода сле-
дует руководствоваться напряжением, которое соответству-
ет длительности импульса 1000 мкс. Поэтому будем считать,
что напряжение на входе диодного моста ни при каких обсто-
ятельствах не превысит 548 В.
Теперь проанализируем, вьщержат ли компоненты уст-
ройства напряжение ограничения 548 В. Лампы и предохра-
нитель не учитываются, т.к. их выход из строя не является
фатальной неисправностью и легко устраняется заменой.
Также можно не учитывать балластный резистор и резистор
верхнего плеча делителя напряжения, поскольку высоковоль-
тные и углеродистые (film) резисторы хорошо переносят крат-
ковременные (до 5 секунд) перегрузки, превышающие номи-
нальное напряжение в 1,5 и 2,5 раза соответственно [5]. Дол-
говременной перегрузки в данном случае не будет, т.к. сра-
ботает предохранитель.
Радиолюбитель - I
2/2008~[Г
17
предыдущая страница 17 Радиолюбитель 2008-12 читать онлайн следующая страница 19 Радиолюбитель 2008-12 читать онлайн Домой Выключить/включить текст