保护UUT的电源去耦器

2万 · 2014-9-22 21:29

在可调电压实验电源与面包板或UUT(待测设备)之间可以装一个图1所示的桌面附件，防止设备受到意外过压和反极性的伤害。它从电源获得能量，为一个5V双线圈锁存继电器提供脉冲，在异常情况下切断负载的供电。锁存继电器用永久磁铁将DPDT(双刀双掷)触点吸住，最新的脉冲通到相关的线圈组。它的线圈额定电压为5V，但可以工作到低至3.5V。

图1，这个保护电路的核心是双稳锁存继电器，防止负载因过压和错误极性而遭损坏。

2万 · 2014-9-22 21:29

正常状态下，继电器将在输入电压处连接电源的能量，通过电感器传送给输出电压的负载，并通过BR1将Q3的射极保持在0.6V以下。C2充电至比输入电压低1.2V的电压。C1不能通过反偏的D1和D2充电。

Q1构成了一个可变齐纳管的功能，通过粗调和微调电位器的调节，设定基射电压的过压阈值。如果电压大于阈值(例如，用户无意间碰到了电源电压旋钮)，则基射电压增加到使Q1导通所需0.6V。这个动作接着使Q2导通，从而通过D1使Q3导通。Q3通过相应的继电器线圈从C2获得电流，打开VOUT和BR1的触点，而关闭Q4集电极与BR2一个ac输入端的触点，点亮了错误LED灯。C2上的电荷能使继电器全部完成这个锁存动作，即使它与自己的电源断开。

2万 · 2014-9-22 21:30

应校准一次电位计的刻度，或在通电但未接UUT时做调节。这种方法有助于快速而简便地设定去耦器的过压阈值。电压跟随器Q4将其射极电容充电至不超过4.5V，这由其基极的5.1V齐纳二极管决定。当过压状况解除后，短按RST(复位)按钮开关，将Q4射极电容放电到其它继电器线圈，使其返回正常位置。

如果误在VIN和地端子之间加了反极性电压，Q3通过D2偏置导通。BR1为C2和继电器线圈加正确极性，使Q3能针对过压状况运行继电器。虽然极性反转，BR2也能点亮LED。

设计中包含一只在输出级的47mH~500mH电感和1000μF~4700μF电容，用于延迟输出电压和电流的上升。这一步避免了在继电器延迟工作时间内，对接收电路的损害。选择电感时要有充足的额定电流和最小的dc电阻，以获得期望的负载电流。

2万 · 2014-9-22 21:30

下式计算了当存在一个电压V时，电流I通过电感器L的上升，它是时间T的一个函数：I=(V/L)T。

下式计算了当一个电荷Q被存入电容C时，其电压的上升：V=Q/C。这些式子可以用于计算出继电器在时间T内工作时，所需要的L和C值。将第一式在0至T的时间极限上做积分，就可以得到电荷。由于输出端电容上的电压必须在接收电路的安全极限内，因此电容上的电荷必须足够小，其电压几乎没有变化，这意味着电压和电流差不多是恒定的。此时，电荷为(I×T)/2和I=(V/L)T。

2万 · 2014-9-22 21:30

继电器的数据表通常会规定它的工作时间( 参考文献1 ) 。另外，也可以用示波器测量，或用双事件时序电路(参考文献2)。这个电路只使用了两组触点中的一组。如果你的设计需要为负电源(用NPN代替PNP，二极管反偏)使用第二个保护电路，则可以将额外触点与相反的电源做交叉耦合，这样任何一个电源的故障都不会使两个触点断开。

本例讲述的是一般方案。可以对各种满足电源接收电路要求的参数做出验证，进行相应的修正。

保护UUT的电源去耦器

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