Rozhodl jsem se pro konstrukci elektronické pojistky s vypínacím proudem cca 10A a pracovním napětím až 400V.
Jako obvykle jsem nacházel všude jen "dětské" obvody :), které neměly omezení dI/dt a pracovaly s malým napětím, ne víc než 30V. Při zkratu na tvrdo by tyto
obvody nejspíš byly zničeny. Proto jsem si navrhl následující zapojení.
Rozpojovací obvod:
Na schématu níže vidíte rozpojovací obvod a také různé způsoby jeho použití. Rozpojovací obvod využívá integrovaný obvod UC3843.
Z jeho funkcí je využito jen UVLO a snímač proudu (vývod 3). Proud se snímá na úbytku D-S MOSFETu. Prahové napětí vývodu 3 je
1V. Úbytek, při kterém se obvod vypne, je ovlivněn odpory R1 a R2. Vývod 3 má určitý klidový proud (2-10uA) a je potřeba
s ním při návrhu děliče R1, R2 počítat. R1 musí být schopen snést plné napětí zdroje. Kondenzátor 10n 1kV slouží jako
omezovač dU/dt a tím chrání MOSFET. Zároveň přispívá ke zrychlení reakce pojistky v případě velmi rychlého vzrůstu proudu.
Prahový proud je závislý na volbě MOSFETu (jeho Rds(on)). MOSFETů lze spojovat více paralelně. MOSFET musí mít alespoň
o 25% vyšší povolené napětí D-S, než je pracovní napětí. Obvod lze samozřejmě přizpůsobit pro široký rozsah proudů i napětí.
Obvod vyžaduje zdroj pomocného napájení 12-18V s proudem okolo 20mA. MOSFET má dostatečný chladič.
Připojení:
Rozpojovací obvod samozřejmě nelze připojit samostatně mezi zdroj a zátěž, protože
v případě zkratu by nebyla nijak omezena strmost nárůstu proudu (dI/dt). Ta je zajištěna přidáním tlumivky L1.
Dále je nutné přidat ochranu proti napěťovým překmitům, které vznikají na L1 i na parazitních indukčnostech.
Pojistku lze použít i k ochraně impulzních zdrojů. Na výstupu se použije již jen malá blokující kapacita, aby nedošlo k
poškození chráněného obvodu. Filtrační kapacita je zařazena před pojistkou.
Na schématu níže jsou znázorněny různé způsoby připojení rozpojovacího obvodu.
Lze ho použít v záporné i kladné větvi. Jsou zde verze se zablokovanou tlumivkou a s volnou tlumivkou. Rozdíl v nich nebudu dlouze popisovat -
kdo rozumí chování tlumivky v obvodu, jistě vše pochopí ze schématu. Pro většinu případů lze použít druhou verzi.
Tlumivka určuje strmost nárůstu proudu (dI/dt) v případě zkratu. Je nutno ji navrhovat s přihlédnutím k maximálnímu
pracovnímu napětí a proudu a zpoždění rozpojovacího obvodu. Pro provoz s 320 - 400V se jako vhodná jeví indukčnost alespoň 160uH.
Ta omezí dI/dt na 2 až 2,5 A/us, při kterém rozpojovací obvod stihne bezpečně vypnout. Tlumivka musí samozřejmě být dimenzována
na požadovaný proud a mít rezervu, aby se nepřesytila ani při zkratových podmínkách.
Ovládání:
Pojistka má tlačítko Reset, kterým se zapíná (resetuje). Zapnutí je nutné provést před připojením hlavního napětí.
Kdo už někdy konstruoval "opravdovou" elektronickou pojistku, jistě ví, jaký problém je zapínání pod napětím :).
Tato pojistka se pod napětím nezapne. Pokud je tlačítko stisknuto za provozu, pojistku vypne.
