Cầu chì là thiết bị bảo vệ quan trọng đối với nhiều thiết bị điện tử. Họ chỉ đơn giản là giám sát dòng điện được tiêu thụ bởi mạch / tải và trong trường hợp dòng điện không an toàn chạy qua mạch, cầu chì sẽ tự thổi và do đó ngăn hình thức tải / mạch bị hư hỏng bởi dòng điện cao đó. Loại cầu chì này được gọi là cầu chì cơ học và có nhiều loại cầu chì như thổi nhanh, thổi chậm… nhưng chúng đều mắc phải một điểm chung là rút lại. Khi cầu chì bị nổ, người tiêu dùng / người vận hành phải thay thế cầu chì để thiết bị hoạt động bình thường trở lại. Đây là lý do tại sao nhiều thiết bị điện tử cũ như máy nướng bánh mì hoặc ấm đun nước điện đã có cầu chì dự phòng đi kèm với sản phẩm.
Để khắc phục nhược điểm này, hầu hết các thiết bị điện tử hiện đại đều sử dụng Cầu chì điện tử. Cầu chì điện tử phục vụ cùng mục đích của cầu chì cơ học nhưng không cần thay thế. Nó có một công tắc điện tử bên trong có chức năng đóng và mở mạch theo yêu cầu. Trong trường hợp không chắc chắn xảy ra sự cố, công tắc sẽ mở mạch và cách ly nó khỏi nguồn điện, khi điều kiện thuận lợi trở lại, cầu chì có thể được đặt lại bằng cách chỉ cần nhấp vào một nút. Không có gì phức tạp khi mua một giá trị cầu chì phù hợp và thay thế nó cho cái cũ. Thật thú vị phải không? !! Vì vậy, trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ học cách cấu tạo một mạch Cầu chì điện tử, cách nó hoạt động và cách bạn có thể sử dụng một mạch trong thiết kế của mình.
Sơ đồ mạch cầu chì điện tử:
Sơ đồ mạch hoàn chỉnh cho một mạch cầu chì điện tử được hiển thị bên dưới. Như được hiển thị trong mạch, nó chỉ liên quan đến một số mạch và do đó dễ dàng xây dựng và triển khai vào các thiết kế của chúng tôi.
Ở đây mạch được cấu tạo để theo dõi dòng hoạt động của động cơ (LOAD), hoạt động trên 12V. Bạn có thể thay thế tải bằng bất kỳ mạch nào có dòng điện mà bạn đang cố gắng theo dõi. Điện trở R1 xác định dòng điện có thể cho phép qua mạch là bao nhiêu trước khi mạch phản ứng cho trường hợp quá dòng. Chúng tôi sẽ thảo luận về chức năng của từng thành phần và cách chọn các giá trị dựa trên yêu cầu của bạn.
Đang làm việc:
Có thể dễ dàng hiểu hoạt động của mạch cầu chì điện tử bằng cách xem cách hoạt động của SCR. Trong điều kiện bình thường, người dùng phải nhấn nút để kết nối tải với nguồn điện. Khi nhấn nút, chân Cổng của SCR được kết nối với điện áp nguồn thông qua Điện trở 1K. Điều này sẽ kích hoạt SCR và do đó làm cho nó đóng kết nối giữa Cathode và chân Anode. Khi kết nối được đóng lại, dòng điện bắt đầu chạy từ Nguồn (+ 12V) đến tải qua chân Anode đến Cathode của SCR.
Khi nhả nút, SCR sẽ vẫn BẬT vì không có mạch chuyển mạch để tắt nó. Do đó SCR được chốt ở trạng thái ON và ở đó cho đến khi dòng điện chạy qua mặc dù nó đi xuống dưới dòng điện giữ của SCR.
Giao hoán trong Thyristor (SCR) có nghĩa là gì?
Thyristor một khi được BẬT bởi tín hiệu sẽ không tự TẮT khi tín hiệu bị loại bỏ. Vì vậy, để TẮT một Thyristor chúng ta cần một số mạch bên ngoài và mạch này được gọi là mạch giao hoán. Quá trình BẬT Thyristor bằng cách cung cấp xung Cổng được gọi là kích hoạt và quá trình TẮT Thyristor được gọi là Giao hoán.
Dòng điện giữ trong Thyristor (SCR) là gì?
Dòng điện giữ (đừng nhầm lẫn với dòng chốt) là giá trị nhỏ nhất của dòng điện chạy qua chân Anode và Cathode của Thyristor để giữ nó BẬT. Nếu giá trị của dòng điện đạt dưới giá trị này thì Thyristor sẽ tự TẮT mà không có bất kỳ sự chuyển mạch bên ngoài nào.
SCR được sử dụng trong mạch của chúng tôi là TYN612 có dòng giữ tối đa là 30mA (tham khảo bảng dữ liệu để biết giá trị), vì vậy nếu dòng điện chạy qua Anode và Cathode nhỏ hơn 30mA, SCR sẽ tự TẮT. Do đó cô lập nguồn điện tạo thành tải.
Điện trở R1 (0,2 ôm) và bóng bán dẫn (2N2222A) đóng vai trò quan trọng trong việc tắt SCR. Trong điều kiện bình thường khi tải (động cơ) hoạt động, nó hút dòng điện qua điện trở R1. Theo định luật Ohms, điện áp rơi trên điện trở có thể được tính bằng
Hiệu điện thế trên điện trở = Dòng điện qua mạch x Giá trị điện trở
Vì vậy theo công thức điện áp giảm trên điện trở tỷ lệ thuận với cường độ dòng điện chạy qua các đoạn mạch. Khi dòng điện tăng, điện áp giảm trên điện trở cũng sẽ tăng, khi điện áp giảm này vượt quá giá trị 0,7V. Bóng bán dẫn được BẬT, vì điện trở được kết nối trực tiếp qua chân Đế và Chân phát của bóng bán dẫn. Khi bóng bán dẫn đóng dòng điện hoàn toàn cần thiết cho mạch chảy qua bóng bán dẫn trong giây lát, trong đó SCR được TẮT vì dòng điện qua nó đã xuống dưới dòng điện giữ và điện áp giảm trên điện trở cũng bằng 0V vì không có dòng điện nào chạy qua nó. Cuối cùng Transistor và SCR bị tắt và Tải (Động cơ) cũng được cách ly khỏi nguồn điện.Toàn bộ hoạt động cũng được minh họa bằng hình ảnh GIF bên dưới.
Một Ampe kế được đặt qua điện trở để theo dõi cường độ dòng điện chạy qua cực Anốt Cathode của SCR. Dòng điện này không được thấp hơn dòng điện giữ của SCR (dòng điện giữ cho SCR trong mô phỏng là 5mA), nếu nó xuống dưới giá trị này thì SCR sẽ TẮT. Ngoài ra, một vôn kế được đặt trên điện trở 150 ôm để theo dõi điện áp trên nó và kiểm tra xem bóng bán dẫn NPN có được kích hoạt trước khi SCR đóng hay không.
Phần cứng:
Như đã nói trước đó, mạch này có số lượng linh kiện tối thiểu, nó bao gồm một SCR, một bóng bán dẫn và một vài điện trở o. Do đó, nó có thể được phân tích dễ dàng bằng cách xây dựng nó trên breadboard. Một lần nữa, nó phụ thuộc vào ứng dụng của bạn. Nếu bạn đang lên kế hoạch cho bất kỳ thứ gì lớn hơn 2A, thì breadboard không được khuyến khích. Tôi xây dựng mạch cầu chì điện tử trên một bảng mạch bánh mì và nó trông giống như thế này bên dưới.
Như bạn có thể thấy trong hình ảnh, tôi đã sử dụng dải đèn LED làm tải của mình, bạn có thể sử dụng một tải khác hoặc thậm chí kết nối mạch của bạn vốn phải được bảo vệ. Để kết nối tải với nguồn điện, chúng ta phải nhấn nút sẽ bật SCR. Cũng lưu ý rằng tôi đã sử dụng điện trở 2W 0,2 Ohm làm R2 vì chúng ta phải cho phép một giá trị lớn của dòng điện, điều quan trọng là phải xem xét đánh giá công suất của điện trở này.
Vì tôi không thể tạo ra điều kiện lỗi bằng cách tăng định mức dòng điện, tôi đã giảm điện áp để tạo ra lỗi và do đó giảm dòng điện qua SCR. Ngoài ra, bạn cũng có thể làm ngắn chân Collector Emitter của bóng bán dẫn bằng một dây dẫn, điều này làm cho dòng điện chạy qua dây và không qua SCR và do đó SCR sẽ tắt. Sau khi lỗi được tạo ra và được khắc phục, mạch có thể được BẬT lại bằng cách nhấn nút như trước đó. Hoạt động hoàn chỉnh của mạch cũng được hiển thị trong video dưới đây. Hy vọng bạn đã hiểu mạch và thích học nó. Nếu bạn có bất kỳ nghi ngờ nào, vui lòng đăng chúng vào phần bình luận bên dưới hoặc sử dụng diễn đàn để được trợ giúp kỹ thuật.
Hạn chế:
Giống như tất cả các mạch này cũng có những hạn chế nhất định với nó. Nếu bạn nghĩ rằng những điều này sẽ ảnh hưởng đến thiết kế của bạn thì bạn nên tìm một giải pháp thay thế
- Toàn bộ dòng tải chạy qua điện trở R2, do đó có tổn thất công suất trên nó. Do đó mạch này không phù hợp với các ứng dụng hoạt động bằng pin
- Đánh giá hiện tại mà cầu chì được thiết kế sẽ không chính xác vì mỗi điện trở sẽ khác nhau một chút và khi nó già đi, đặc tính của điện trở cũng sẽ thay đổi.
- Mạch này sẽ không phản ứng đối với dòng điện đột ngột vì bóng bán dẫn cần một thời gian để phản ứng với những thay đổi.