Схема ограничения по току и/или защиты от КЗ

13 декабря 2021

Ограничить потребляемый какой-то схемой ток не сложно — достаточно поставить последовательно с ней предохранитель или резистор подходящего номинала. Проблема в том, что резисторы греются при большом токе, а предохранители приходится менять после срабатывания. К счастью, не сложно придумать схему, лишенную названных недостатков.

После вечера с LTspice и паяльником было получено такое решение:

Схема ограничения по току и защиты от КЗ на компараторе и полевом транзисторе

Вот как это работает.

При подаче питания конденсатор C1 не позволяет образоваться высокому напряжению на затворе Q1. Это P-канальный МОП-транзистор, поэтому он открывается, и ток идет на нагрузку. C2 заряжается через D1, притом, намного быстрее, чем C1 может зарядится через R1. VREF оказывается меньше напряжения на C2, и компаратор притягивает свой выход к земле. Система пришла в устойчивое состояние. Ток идет на нагрузку.

Нагрузка и R2 образуют делитель, определяющий напряжение на инвертирующем входе компаратора. Чем больше ток через нагрузку, тем меньше это напряжение. Когда оно падает ниже VREF, затвор Q1 притягивается к плюсу. Транзистор закрывается. Нагрузка обесточена. Инвертирующий вход компаратора притягивается к земле через R3. Система остается в таком состоянии, пока пользователь не сбросит защиту при помощи SW1.

C2 и R3 создают задержку в срабатывании защиты. Допустим, вашей нагрузкой является КВ-трансивер или аналогичное по сложности устройство. Когда вы его включаете, происходит заряд конденсаторов. В этот момент нагрузка выглядит, как КЗ. Срабатывание защиты в таком сценарии было бы ложно-положительным, потому и нужна задержка.

Схема была протестирована при питании от 13.8 В и VREF, выставленным в 12.3 В (~90% от VCC). В таком положении ток, при котором срабатывает защита, составляет около 700 мА. Каких-либо дефектов выявить не удалось. Также все работает при VCC от 9 до 17 В.

Разумеется, приведенная схема не является единственной возможной. Но она иллюстрирует принцип действия подобных схем. А понимая принцип, вы без труда спроектируете решение под свою задачу.

Метки: .