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使用霍耳元件的可控硅過(guò)流保護(hù)電路

2016-07-05 15:37

  這里介紹一種采用霍耳元件作為傳感器的可控硅過(guò)流過(guò)載保護(hù)電路,,此外它還具有過(guò)熱保護(hù)功能和聲光報(bào)警功能。電路原理圖見下,。
使用霍耳元件的可控硅過(guò)流保護(hù)電路
  它的基本工作原理是這樣的,,由兩個(gè)U形磁體與兩個(gè)三端型集成霍耳元件組成一個(gè)帶有一定間隙的閉合磁路,,作為電流的檢測(cè)系統(tǒng),通過(guò)負(fù)載及可控硅電流的導(dǎo)線從磁路平面的中心穿過(guò),,在磁路中產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng),,見圖2。當(dāng)通過(guò)可控硅的電流值在額定范圍之內(nèi)時(shí),,它在磁路中所產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度較小,,低于霍耳元件的動(dòng)作磁場(chǎng)強(qiáng)度,保護(hù)電路不動(dòng)作,。而一旦發(fā)生過(guò)電流情況時(shí),,由于磁場(chǎng)強(qiáng)度大增,將超過(guò)霍耳元件的動(dòng)作強(qiáng)度,,霍耳元件將被觸發(fā)翻轉(zhuǎn),,同時(shí)也觸發(fā)保護(hù)電路,使其關(guān)閉主電路可控硅的觸發(fā)電路,,并使可控硅在過(guò)零之后關(guān)斷,。
使用霍耳元件的可控硅過(guò)流保護(hù)電路
  電路中IC1和IC2為霍耳集成電路ULN3020,在平時(shí)正常工作時(shí)它們的輸出端役腳始終都為低電平,D2,、D3截止,,可控硅T1也處于關(guān)斷狀態(tài),發(fā)光管L4不發(fā)光,,正電源通過(guò)R6,、L1、IC4,、R5,、VT到地形成一個(gè)回路,如果控制開關(guān)三極管VT的基極為高電平,,它將處于導(dǎo)通狀態(tài),,從而使過(guò)零觸發(fā)器IC4開通,觸發(fā)雙向硅T3導(dǎo)通,,負(fù)載RL得電工作,,它們的電流將在磁路中產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng),當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度的峰值沒(méi)有達(dá)到兩個(gè)霍耳元件的開通磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí),,IC1和IC2都保持原態(tài)不變,。而一旦由于負(fù)載不正常,或其他原因?qū)е码娏鳟惓T龃髸r(shí),,IC1和IC2中有一只將處于短時(shí)高電平輸出狀態(tài),,從而通過(guò)D2或D3觸發(fā)可控硅T1導(dǎo)通,D5導(dǎo)通,,使過(guò)零觸發(fā)器IC4關(guān)斷,,而可控硅T3將在電源過(guò)零后關(guān)斷。與此同時(shí),,發(fā)光管L4點(diǎn)亮,,D4也導(dǎo)通,蜂鳴器BU發(fā)出報(bào)警聲,,可控硅T1能夠一直保持導(dǎo)通狀態(tài),,直到關(guān)閉控制電路的電源為止。

  在這個(gè)電路中還有一套可控硅過(guò)熱保護(hù)電路,,其中IC3為一只TO-220方式封裝的型號(hào)為67L070二腳溫度傳感開關(guān)元件,,它的動(dòng)作溫度為70℃,在平時(shí)常溫狀態(tài)下為常閉狀態(tài),。它被安裝在可控硅T3的散熱器上,。當(dāng)可控硅由于過(guò)負(fù)荷或其他原因而使功耗大大增加,一旦散熱器的溫度達(dá)到70℃時(shí),,IC3將從常閉轉(zhuǎn)為常開,,這時(shí)T2將通過(guò)R10觸發(fā)導(dǎo)通,,D6也導(dǎo)通,使IC4斷電截止,,同時(shí)也使可控硅T3截止,。與此同時(shí),D7也導(dǎo)通,,發(fā)光管L3被點(diǎn)亮,,D6導(dǎo)通,蜂鳴器BU工作,,發(fā)出報(bào)警聲音,。可控硅T2也能夠一直保持導(dǎo)通狀態(tài),。最后直到關(guān)閉控制電源為止,。

  使霍耳元件動(dòng)作的電流大小可以通過(guò)調(diào)整兩個(gè)U形磁心之間的間隔來(lái)決定,對(duì)于本電路所使用的40A可控硅來(lái)說(shuō),,應(yīng)將通過(guò)它的最大電流限制在小于40A這里所使用的磁心截面為5mm*4mm,兩磁心之間的間隔約為2.0mm左右,,但由于不同磁性材料導(dǎo)磁率存在的差異以及霍耳元件的參數(shù)差異,具體間隔可能略有不同,,實(shí)際保護(hù)電流的大小最好通過(guò)實(shí)測(cè)決定,,并用膠封固在印刷板上。對(duì)兩只霍耳元件安裝的要求是,,對(duì)正磁民截面,印字全部朝向一個(gè)方向,。只有這樣才能使兩只霍耳元件分別檢測(cè)交流電流的正負(fù)半周,。  為了作進(jìn)一步的保護(hù),,在主電路還設(shè)有一個(gè)32A的空氣開關(guān),,它的作用也是保護(hù)可控硅,同時(shí)也作為主電路的控制開關(guān)使用,。

  該保護(hù)電路的不足之處是當(dāng)負(fù)載及電路發(fā)生嚴(yán)重短路問(wèn)題時(shí),,對(duì)可控硅的保護(hù)作用略顯不足,因?yàn)橐苍?jīng)出現(xiàn)過(guò)可控硅被燒短路的情況,,這主要是由于在保護(hù)電路動(dòng)作之后,,可控硅只能在電源過(guò)零之后才能自然關(guān)斷,而空氣開關(guān)的分?jǐn)嗨俣纫彩怯邢薜?。所以在必要時(shí)應(yīng)采用快熔等其他措施來(lái)進(jìn)行最后的短路保護(hù),。