На главную

Опубликовано:

Устройство для исследования электронного предохранителя

Иноземцев В.А., Симукова С.В.

Рассмотрено устройство для наблюдения на экране осциллографа зависимости выходного напряжения электронного предохранителя от тока нагрузки.

Для защиты от перегрузки по току источников постоянного напряжения используют различные устройства. Для этих целей широко применяется электронный предохранитель на двух транзисторах (рис. 1). Транзисторы выбирают в зависимости от необходимого тока срабатывания предохранителя, причем транзистор VT1 имеет меньшую мощность по сравнению с мощностью транзистора VT2. Сопротивление резистора R1 выбирают с учетом коэффициента усиления по току транзистора VT2 и необходимого тока срабатывания предохранителя. Недостатком предохранителя является уменьшение выходного напряжения U_вых при увеличении тока нагрузки. При токе нагрузки, равном примерно току срабатывания предохранителя, выходное напряжение U_вых предохранителя приблизительно на 0,5 В меньше напряжения на его входе U_вх. Если напряжение на нагрузке должно быть стабильным, то между выходом электронного предохранителя и нагрузкой включают стабилизатор постоянного напряжения.

Принципиальная схема для исследования зависимости выходного напряжения электронного предохранителя от тока нагрузки приведена на рисунке 2. Ток срабатывания электронного предохранителя изменяют резистором R1, а ток нагрузки - резисторами R6, R7. Вначале исследования сопротивления резисторов R1, R4, R6, R7 устанавливают наибольшими, а затем подключают источник питания U1. В ходе эксперимента напряжение на зажимах источника питания поддерживают одним и тем же, например, 9,5 В. Уменьшая сопротивление резисторов R6, а затем R7, отмечают увеличение тока нагрузки и уменьшение выходного напряжения электронного предохранителя. После срабатывания электронного предохранителя сопротивление нагрузки продолжают уменьшать. Установив сопротивления резисторов R6, R7 равными нулю, определяют ток короткого замыкания и сравнивают его с током срабатывания предохранителя. Увеличивают сопротивления резисторов нагрузки (сначала R7, а затем R6) и отмечают, что выходное напряжение изменяется в  зависимости от тока нагрузки по другому закону, чем при уменьшении сопротивления нагрузки.

В рабочем состоянии ток  нагрузки протекает по цепи: плюс источника напряжения, резисторы R6, R7, амперметр PA1, выводы колллектор-эмиттер открытого транзистора VT2, минус источника напряжения. Токи через светодиод HL1 и переход база-эмиттер транзистора VT1 при открытом транзисторе VT2 не протекают. После срабатывания предохранителя ток перегрузки протекает по следующим цепям: 1) плюс источника напряжения, резисторы R6, R7, амперметр PA1, резисторы R4, R1, переход база-эмиттер транзистора VT1, минус источника напряжения; 2) плюс источника напряжения, резисторы R6, R7, амперметр PA1, светодиод HL1, резистор R5, минус источника напряжения.

В ходе исследования выясняют зависимость тока срабатывания предохранителя и тока короткого замыкания от сопротивления резисторов R1, R4. Однако проведение такого исследования с использованием амперметра и вольтметра занимает очень много времени. Существенно сократить время исследования можно с помощью осциллографа.

На рисунке 3 приведена принципиальная схема устройства для наблюдения на экране осциллографа зависимости выходного напряжения электронного предохранителя от тока нагрузки. Транзистор VT3 выполняет функцию переменного резистора нагрузки. Сопротивление между выводами коллектор-эмиттер этого транзистора зависит от тока базы. Ток базы транзистора VT3 изменяется с частотой 100 Гц, так как в качестве источника U2 использован выход пульсирующего напряжения источника В-24. Резистор R3 исключает открытие транзистора VT3 за счет обратного тока коллектор-база этого транзистора при нулевом напряжении U2.

Сопротивление резистора R8 выбирают в зависимости от коэффициента отклонения осциллографа по оси Х и тока срабатывания электронного предохранителя. На рисунке 3 сопротивление резистора R8 указано для коэффициента отклонения осциллографа по оси Х 20 мВ/дел (осциллограмма может занимать 8 делений по горизонтали), и тока срабатывания электронного предохранителя 150мА.