如何构建电子保险丝电路?

描述

保险丝是许多电子设备的重要保护装置。它们只是监控电路/负载消耗的电流,如果不安全的电流流过电路,保险丝会自行熔断,从而防止负载/电路形式被高电流损坏。这种类型的保险丝称为机械保险丝,有许多类型的保险丝,例如快速熔断、慢熔断等,但它们有一个共同的缺点。当保险丝熔断时,必须由消费者/操作员更换,以使设备再次正常运行。这就是为什么许多旧电子设备(如烤面包机或电热水壶)随产品一起提供备用保险丝的原因。

为了克服这一缺点,大多数现代电子设备都使用电子保险丝。电子保险丝的作用与机械保险丝相同,但不需要更换。它内部有一个电力电子开关,可根据需要关闭和打开电路。万一发生故障,开关将断开电路并将其与电源隔离,一旦有利条件恢复,只需单击按钮即可重置保险丝。购买合适价值的保险丝并将其更换为旧保险丝没有麻烦。有意思吧?!!因此,在本教程中,我们将学习如何构建电子保险丝电路,它是如何工作的以及如何在设计中使用电子保险丝电路。

电子保险丝电路图:

电子保险丝电路的完整电路图如下所示。如电路所示,它只涉及几个电路,因此很容易构建和实现到我们的设计中。

保险丝

此处的电路用于监视在12V下工作的电机(LOAD)的工作电流。您可以用您尝试监控其电流的任何电路替换负载。电阻R1确定在电路对过流情况做出反应之前允许多少电流通过电路。我们将讨论每个组件的功能以及如何根据您的要求选择值。

加工:

通过查看SCR的工作原理,可以很容易地理解电子保险丝电路的工作原理。在正常情况下,用户必须按下按钮将负载连接到电源。按下按钮时,SCR 的栅极引脚通过 1K 电阻连接到源电压。这将触发SCR,从而关闭阴极和阳极引脚之间的连接。一旦连接闭合,电流开始从源极(+12V)流向负载,通过阳极到SCR的阴极引脚。

松开按钮时,SCR 将保持打开状态,因为没有换向电路将其关闭。因此,SCR锁存在ON状态并保持在那里,直到电流流过,尽管它低于SCR的保持电流。

晶闸管换向 (SCR) 是什么意思?

晶闸管一旦被信号打开,当信号被移除时,不会自行关闭。因此,要关闭晶闸管,我们需要一些外部电路,该电路称为换向电路。通过提供栅极脉冲打开晶闸管的过程称为触发,关闭晶闸管的过程称为换向。

晶闸管 (SCR) 中的保持电流是什么?

保持电流(不要将其与锁存电流混淆)是流过晶闸管的阳极和阴极引脚以保持其导通的最小电流值。如果电流值低于该值,则晶闸管自行关闭,无需任何外部换向。

我们电路中使用的SCR是TYN612,其最大保持电流为30mA(请参阅数据手册以了解该值),因此,如果流过阳极和阴极的电流小于30mA,则SCR将自行关闭。从而隔离负载的电源。

电阻R1(0.2欧姆)和晶体管(2N2222A)在关闭SCR方面起着至关重要的作用。在正常情况下,当负载(电机)运行时,它会通过电阻R1吸收电流。根据欧姆定律,电阻两端的压降可以计算如下:

Voltage across the resistor = Current through circuit x Resistor value

因此,根据公式,电阻两端的压降与流过电路的电流成正比。随着电流的增加,电阻两端的压降也会增加,当该压降超过0.7V的值时。晶体管导通,因为电阻直接连接在晶体管的基极和发射极引脚上。当晶体管闭合时,电路所需的全部电流会暂时流过晶体管,在此期间,SCR关闭,因为通过它的电流已低于保持电流,并且电阻两端的压降也变为0V,因为没有电流流过它。最后,晶体管和SCR关闭,负载(电机)也与电源隔离。完整的工作也使用下面的GIF图像进行了说明。

保险丝

通过电阻放置一个电流表,以监控流过SCR阳极阴极端子的电流。该电流不应低于SCR的保持电流(仿真中SCR的保持电流为5mA),如果低于此值,SCR将关闭。此外,在电阻器上放置一个电压表,以监控其两端的电压,并在SCR闭合之前检查NPN晶体管是否被触发。

硬件:

如前所述,该电路具有最少数量的元件,它涉及一个SCR,一个晶体管和几个o电阻。因此,可以通过将其构建在面包板上来轻松分析。同样,这取决于您的应用程序。如果您计划任何超过 2A 的产品,则不建议使用面包板。我在面包板上构建电子保险丝电路,如下所示。

保险丝

正如您在图像中看到的,我使用LED灯条作为我的负载,您可以使用不同的负载,甚至可以连接必须保护的电路。要将负载连接到电源,我们必须按下将打开 SCR 的按钮。另请注意,我使用了一个 2W 0.2 欧姆电阻器作为我的 R2,因为我们必须允许大电流值,因此考虑该电阻器的额定功率始终很重要。

由于我无法通过增加额定电流来创建故障条件,因此我降低了电压以产生故障,从而减少了通过SCR的电流。 或者,您也可以用导线使晶体管的集电极发射极引脚短路,这使得电流流过导线而不是通过SCR,因此SCR将关闭。故障发生并恢复后,只需像之前一样按下按钮即可再次打开电路。电路的完整工作原理也显示在下面的视频中。希望您了解电路并喜欢学习它。如果您有任何疑问,请随时在下面的评论部分发布或使用论坛寻求技术帮助。

局限性:

像所有电路一样,这也有一定的局限性。如果您认为这些会影响您的设计,那么您应该找到替代方案

整个负载电流流过电阻R2,因此电阻R2两端存在功率损耗。因此,该电路不适合母鹿电池供电的应用

保险丝设计的额定电流将不准确,因为每个电阻器都会发生变化,并且随着电阻器的老化,电阻器的特性也会发生变化。

该电路不会对突然的尖峰电流做出反应,因为晶体管需要一些时间来对变化做出反应。

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