Блок питания с оптронной защитой от КЗ

В статье пойдет речь о простом блоке питания на 12 вольт для светодиодных лент. Выходное напряжение на выходе стабилизированное, ток нагрузки зависит в основном от мощности применяемого сетевого трансформатора. В данном случае он равен шести амперам и способен питать пятиметровую светодиодную ленту, состоящую из светодиодов SMD5050 и 60 штук на метр.

Схема устройства представлена на рисунке ниже.

В данной схеме в качестве силового трансформатора применен унифицированный трансформатор ТН60.

Пониженное переменное напряжение с вторичной обмотки трансформатора подается на выпрямительный мост VD1. Здесь можно применить, как готовый мост на 10А 50В, например, BR1005, так и собрать его из отдельных диодов, например, Д214А, с соответствующими параметрами. Схема защиты от КЗ реализована на полевом транзисторе МОП с N каналом – IRL2505.

Применение такого транзистора стало возможным благодаря специальному оптрону U1 — TLP590B. Речь о нем уже шла в статье «Твердотельное реле своими руками». В этой же статье есть ссылка на данные по этому оптрону. Еще одним элементом схемы защиты является оптрон U2. В данном случае использовался оптрон LTV817, в принципе можно применять любые оптроны данной структуры.

Стабилизатор напряжения реализован по классической схеме, так же на транзисторе IRL2505 и микросхеме КР142ЕН19, ее можно заменить импортной микросхемой, например TL431.

Работа схемы

При подаче напряжения на первичную обмотку трансформатора на его вторичной обмотке, коммутированной, как показано на схеме, появляется напряжение порядка 16 вольт. Это напряжение выпрямляется мостом VD1 и фильтруется конденсатором С1. В результате на стоке транзистора VT1 должно присутствовать напряжение, равное = 16В х 1,41 = 22,56В. Это без нагрузки. В это время начнет протекать ток заряда конденсатора С2 по цепи, +С1 > Анод светодиода оптрона U1 > Катод светодиода > R2 > C2 > Общий провод. Это цепь запуска схемы. Под действием этого тока засветится светодиод оптрона U1 и на его выходе, ножки 4 и 6, появится отпирающее для транзистора VT1, напряжение порядка восьми вольт. Транзистор откроется и запитает стабилизатор напряжения, на его выходе появится напряжение. Часть этого напряжения через резистор R2 приложится к светодиоду оптрона U2. Откроется фототранзистор и через его открытый переход коллектор-эмиттер и ограничительный резистор R5 катод светодиода оптрона U1 будет связан с общим проводом. Произойдет «защелкивание» схемы в рабочем состоянии.

При режиме КЗ цепь R6 и светодиод оптрона U2 обесточится. Закроется транзистор оптрона U2 и разорвет цепь питания светодиода U1. В этом режиме цепь запуска схемы тоже не будет играть ни какой роли, так как конденсатор С2 уже заряжен, а тока через резистор R3, будет недостаточно для того, чтобы ключ на транзисторе VT1 оставался включенным. Таким образом, ключ закроется, для перезапуска схемы достаточно выключить и снова включить питание блока. Так работает схема защиты от КЗ.

Резистор R1 необходим для разряда емкости затвор-исток транзистора для уменьшения времени его выключения. Через резистор R3 разряжается конденсатор запуска С2. Резистор R4 должен иметь такую величину, при которой ток через микросхему DA1 будет больше 1мА. Выходное напряжение стабилизатора можно регулировать резисторами R7 или R8.

Диодный мост и транзистор VT2 должны иметь теплоотводы на соответствующие мощности. Транзистор VT1 работает в ключевом режиме и в моем случае при токе 6А, на нем падало напряжение 0,013В. Сопротивление открытого канала транзистора, в моем случае составило 0,013 / 6 ≈ 0,002Ом. При таких условиях, на нем выделится всего 6А х 0,013В = 0,078 Вт.

Скачать статью.