Резистор вместо предохранителя в блоке питания
На видео про ноль-оммные резисторы поднялся вопрос о том, что многие используют резисторы как предохранители. Сейчас с вами рассмотрим этот вопрос более подробно, потому что это похоже очень актуально у многих.
1) Многие из вас сообщили о том, что во многих изделиях стоят резусторы там, где должны быть предохранители. Это обуславливается экономикой разработчиков, потому что предохранитель стоит дороже, и назначением устройства. На обычную бытовуху не хотят тратить время и ставят то, с чем будет работать. Сколько по времени? – вопрос другой, главное продать. Исключительно вопрос маркетинга и срока жизни. Быстрее сломается – быстрее купят новый.
В ответственной же электронике такой подход неприменим, потому что к разработчику точно возникнут вопросы.
2) Второе, почему резисторы всё же встречаются на месте предохранителей. Подобрать правильный предохранитель – задача не из простых. На свойства предохранителя влияет очень много параметров вплоть до температуры окружающей среды. Возиться с обработкой информации и подсчетом правильных параметров быстроделы не хотят. Влепили резистор и забыли.
Существует огромная номенклатура предохранителей и поверьте, есть из чего выбрать, но нужно время.
3) Многие из вас тыкают пальцем, что вот смотри – есть же fusible резисторы. Это же типа предохранители! Ээээ не всё так просто. Эти изделия созданы для двойного назначения. И да, они работают и как резисторы и как предохранители, но прежде, чем тыкать в меня ими, кто-нибудь посмотрел их характеристики и цены? Вы лично видели эти компоненты в дешевой аппаратуре? Вы их там и не увидите. Второй же момент в том, что у них крайне узкий диапазон сопротивлений, большие размеры и мощности. Fusible очень редко бывает smd, в основном они штырьевые. Мы же, хочу заметить, в том видео обсуждали в основном SMD шные ноль оммные резисторы.
4) Один из самых важных моментов применения предохранителей вместо резисторов в том, что существует опасность искрообразования и пожара в случае сгорания резистора. Предохранитель же выполняет свою функцию разрыва цепи без сильного нагрева в именно том значении тока, на который он рассчитан и про это стоит помнить. Резистор же дымит, греется и разрывается, что опасно.
Вы публикуете как гость. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.
Последние посетители 0 пользователей онлайн
Объявления
Правильная постановка себя. Перед публикацией чего либо Вам эту фразу необходимо ставить с красной строки и заглавными буквами " ваша критика мне абсолютно по барабану."
Я сделал приспособление ДЛЯ СЕБЯ, а не для кого-то. МНЕ работать с ним удобно. Поделился результатом. Поэтому ваша критика мне абсолютно по барабану. Если кого-то натолкнет на полезные мысли - хорошо. Если нет - тоже ладушки.
У меня 99,99 % отверстий - "на весу", так что за долгие годы уже выработалась практика сверлить точно куда нужно: на метр между отверстиями могу до пол миллиметра вывести точность сверления. К примеру: вешаешь метровое зеркало людям в ванной, миллиметр-два перекоса - и уже по плиточному шву это видно невооружённым взглядом. Потому и приходится сверлить максимально точно. Но вот если ещё и под плиткой не знамо что, то есть когда уже в стене сверло или бур уходит в сторону, тем самым смещая входное отверстие в плитке - спасают дюпеля со смещённым центром (многие думают что они бракованные, потому и не покупают их). А ними можно выровнять отверстия до 5 мм. Или другой пример: прикручиваешь какой-нибудь длинный светильник/полку/крючок/чтоугодно на самый край ЛДСП. Ошибёшься на миллиметр - и будет некрасиво торчать край, или слишком смещено. Потому и нужно просверлить максимально точно. А зная, что легко уводит - делаю как описывал выше. А за "хлопоты" - люди доплачивают обычно, ну или изначально цену объявляешь, потому что "можешь". И на самом деле много случаев всяких, когда нужно очень точно просверлить тютелька-в-тютельку.
Замер времени срабатывания самовосстанавливающихся предохранителей на 0,65 А.
Миниобзор.
1. При сборке специализированного блока питания для запуска УМ (чёрная коробка на фото)
были применены самовосстанавливающиеся предохранители (СВП) на значение тока 0,65 А.
Документация на СВП в наличии:
Начальное сопротивление СВП 0,65А д.б. 0,27-0,48 Ом.
Мультиметр показал 0,1 Ом. Похоже на правду.
Время срабатывания указано на совмещённых графиках:
Разглядывать под увеличительным стеклом эти графики можно, но неинтересно.
Поэтому были потрачены два часа на живые замеры и написание обзора.
2. Набор инквизитора для проверки:
— полуживой аккумулятор 12В от бесперебойника
— провода с «крокодилами»
— несколько резисторов
Схема:
Изначально "+" аккумулятора не подсоединён.
Осциллограф — в запоминающем режиме.
Подсоединяется резистор, ограничивающий ток, и затем цепь замыкается на "+".
Никаких реле, механических выключателей или полупроводниковых ключей.
Просто касание залуженным «хвостом» провода к плюсовой клемме аккумулятора.
Естественно, ток через резистор сначала идёт без ограничения предохранителем.
Затем при срабатывании СВП ток спадает.
3. Тесты.
Резистор 10 Ом
Ток через резистор 12/10 = 1,2 (А)
За 20+ секунд нет срабатывания.
Резистор 9,1 Ом
I= 11,8/9,1 = 1,3 (А) — 2*Iном, т.е. удвоенный ток по сравнению с номиналом СВП 0,65 А
Срабатывание примерно через 20 с.
Резистор 4 Ом
I= 10,4/4 = 2,6 (А) (4*Iном)
Срабатывание 2,5 с.
Резистор 2 Ом
I= 9,5/2 = 4,8 (А) (7*Iном)
Срабатывание 0,56 с.
Резистор 1 Ом
I= 7,5/1 = 7,5 (А) (11,5*Iном )
Срабатывание 0,1 с.
Например, для отечественного предохранителя ВП1-1 нормируется:
— время срабатывания при 2,75*Inom для приемок «1» и «3»… не более 1,0 с
— время срабатывания при 5*Inom для приемок «5» и «7»… не более 1,0 с
Мне, конечно, любопытно спалить десяток ВП1-1 чтобы узнать реальные цифры… ))
4. Выводы:
— СВП применимы в схемах, где нет особых требований по времени срабатывания
— применение актуально при проведении экспериментов и\или наладке свежесобранных схем, когда использование классических предохранителей неразумно по ряду причин
— время срабатывания СВП другого номинала\производителя\поставки желательно проверить индивидуально, иначе возможны «сюрпризы».
P.S.
О применении СВП в цепях питания усилителя JLH 1969.
Изначально были установлены два СВП на номинал 1,6А.
Ток выходного каскада 1,5..1,6А, поэтому СВП и не думал срабатывать.
Казалось бы, всё супер.
Но при прослушивании выяснилось, что звук какой-то не такой.
Даже наличие конденсаторов 2200 мкФ после СВП (т.е. непосредственно около каждого канала УМ)
не сказалось положительным образом.
СВП 1,6А были быстренько заменены на СВП с номиналом 2,5 А.
И усилитель ожил!
Чтобы кто-либо на наступил на подобные грабли, в обзоре по JLH 1969 указано исправленное значение СВП 2,5А.
Этот обзор не планировался.
Но я купил устройство, у которого большие проблемы с зарядкой.
Из-за чего мне пришлось покупать специальное зарядное устройство с ограничением тока и напряжения.
Но после заказа в отзывах появились страшные фотки содержимого этой зарядки.
Из-за чего мне пришлось её разобрать и изучить.
Но на месте входного предохранителя в ней стоял какой-то необычный мощный резистор.
Из-за чего мне пришлось разобраться, что это и почему оно там оказалось…
Началось всё с приобретения некоторого устройства, у которого были большие проблемы с зарядкой.
Если коротко, то там нет управления током заряда и при зарядке мощным блоком питания, ток заряда уходит в космос и срабатывает защита аккумулятора.
В качестве решения я приобрёл специальное зарядное устройство, напряжением 4.2 В и декларируемым током 2 А.
В реальности, судя по отзывам, ток там меньше и это меня вполне устраивает.
Но меня не устраивает что там внутри. Уже после заказа появился отзыв с такими фотками:
Там правда она была на другое напряжение, но тем не менее.
Сказать, что внутренний мир зарядки меня не впечатлил, это значит не сказать ничего.
Поэтому по её приходу решил разобрать и оценить масштаб бедствия самостоятельно.
Вот собственно виновница торжества:
Выходной штекер 5.5 x 2.1.
Напряжение 4.24 В (думаю мой мультиметр слегка завышает показания, примерно на 0,03 В).
Максимальный ток удалось выжать 1850 мА.
На холостом ходу индикаторный светодиод светит зелёным, при увеличении нагрузки постепенно, в соответствии со значением нагрузки, меняет цвет до красного.
Но при КЗ опять зеленеет и гаснет. Т.е., видимо, схема индикации питается от выходного же напряжения.
Корпус собран на защёлках.
Разбираем, и… видим немного другую картину, не как в отзывах:
Схема индикации на сдвоенном операционнике LM358:
Маркировка контроллера затёрта, но зато видна на диодном мосту:
Деталей в зарядке побольше, чем на фото в отзывах, общее качество сборки удовлетворительное, но схемотехника всё равно ужасна.
Из серьёзных минусов — Y конденсатор оказался не Y:
Изоляция платы от контактов вилки мягко говоря так себе:
Очень маленький трансформатор. Хотя может быть 7-8 Вт выходной мощности он и потянет?
И вместо предохранителя на входе впихнули резистор. Хотя на плате место обозначено предохранителем:
В общем, обычное китайское удешевление, ничего особенного. Но что-то меня всё-таки дёрнуло заняться изучением этого резистора.
Пособирав информации в разных источниках, я всё-таки выяснил, что это не простой резистор.
Здесь я нашёл описание, в точности подходящее под него.
Примерный перевод части текста оттуда:
Это проволочный резистор, изготовлен из материала, который имеет характеристики плавления без пламени или без избыточного тепловыделения при превышении тока через него. Выглядит он шероховатым и несколько больше по размеру и не имеет глянцевой поверхности, как обычный резистор. Этот резистор всегда соединяется последовательно во входной цепи питания.
Давайте рассмотрим наш резистор покрупнее:
И правда, при внимательном рассмотрении видны витки проволоки. Покрыт он действительно матовой шершавой мастикой. От себя добавлю, возможно, это препятствующий горению какой-то антипирен ну или просто негорючий минеральный материал.
Блестят только цветные полосы маркировки.
А теперь сравним с обычным резистором похожего размера:
Разница хорошо заметна.
Видимо, эта деталь действительно относится к классу плавких резисторов-предохранителей.
В подтверждении того, что существование таких элементов не миф, я нашёл даташит
В нём действительно заявлено антипиреновое (самозатухающее) покрытие:
Ссылка на сам резистор.
Подобные резисторы могут быть разных видов:
На Али ищутся по ключевым словам: Fuse Resistor или Fusible resistor.
Другой вопрос, насколько эти китайские изделия соответствует гордому званию плавких резисторов-предохранителей?
Впрочем, и по фирменному даташиту, устройства эти весьма неспешные.
Даже сорокакратное превышение мощности на нём, приводит к срабатыванию только через 10 секунд:
Перегорают (или сгорают?) при этом они как-то так:
Насколько это хуже или лучше полного отсутствия такого резистора, это уже, возможно, тема другого обзора или обсуждения в комментариях к этой.
Например, на фото из отзывов обозреваемого блока питания такой резистор отсутствует. В то же время их часто используют в светодиодных лампах.
Слышал про самовосстанавливающиеся предохранители, но не знал, с чем их едят. Уже в нескольких мультиметрах встречал их в токовой защите. Решил заказать десяток на пробу. Тем более не так-то и дорого.
Не буду нарушать традиций. Смотрим, в каком виде прислали.
Бумажный пакет, «пропупыренный» изнутри. Предохранители были в пакетике с замком.
Заказал немного, всего десять штук.
Этого более чем достаточно для проведения опытов.
Можете разглядеть более внимательно.
Можно сравнить с привычными размерами.
Чтобы не быть голословным, вот фото из моего обзора про мультиметр Pro's Kit MT-1232.
Здесь он стоит вместо предохранителя на 400мА. Немного другая марка, но сути не меняет.
А это уже более известный прибор MASTECH MS8268.
А теперь немного теории. Она необходима. Постараюсь кратко, чтобы особо не напрягать. Кому нужны более глубинные знания – интернет вам в помощь.
Самовосстанавливающийся предохранитель — полимерное устройство с положительным температурным коэффициентом сопротивления, применяемое в защите электронной аппаратуры.
Принцип действия предохранителя основан на резком увеличении сопротивления при превышении порогового тока, протекающего через него. Сопротивление в сработавшем состоянии зависит от следующих факторов: типа используемого устройства, приложенного к нему напряжения U и мощности, рассеиваемой на устройстве. После отключения питания (отключения нагрузки, уменьшения напряжения и т. д.) по истечении некоторого времени вновь уменьшает своё внутреннее сопротивление — самовосстанавливается. Увеличение сопротивления сопровождается нагревом предохранителя примерно до 80 градусов по Цельсию.
Полимерный самовосстанавливающийся предохранитель представляет собой матрицу из непроводящего ток полимера, смешанного с техническим углеродом. В холодном состоянии полимер кристаллизован, а пространство между кристаллами заполнено частицами углерода, образующими множество проводящих цепочек. Если через предохранитель начинает протекать слишком большой ток, он начинает нагреваться, и в какой-то момент времени полимер переходит в аморфное состояние, увеличиваясь в размерах. Из-за этого увеличения углеродные цепочки начинают разрываться, что вызывает рост сопротивления, и предохранитель нагревается еще быстрее. В конце концов сопротивление предохранителя увеличивается настолько, что он начинает заметно ограничивать протекающий ток, защищая таким образом внешнюю цепь. После устранения замыкания, когда протекающий ток снизится до исходного значения, предохранитель остывает и его сопротивление возвращается к начальному значению.
Такие предохранители часто применяются в бытовых ПЭВМ для защиты от перегрузок или КЗ в цепях USB-, FireWire-портов, и других интерфейсах с подводимым питанием.
С теорией закончу. Пора приступать к проведению экспериментов.
Первым делом решил измерить сопротивление предохранителей (температура окружающего воздуха 22,5˚С). Так как всё имеет своё сопротивление, измерил сначала без оных.
Это значение сопротивления буду вычитать.
Сопротивления предохранителей имели разброс. Поэтому сделал среднестатистическую выборку.
Это я сделал не от нечего делать. В некоторых схемах сопротивление предохранителей критично.
Можно сравнить с обычным предохранителем. Нашёл только один на 0,5А немного необычной формы.
Из этого можно сделать простой вывод. Самовосстанавливающийся предохранитель оказывает практически такое же влияние в схеме (в смысле вносимого в цепь сопротивления).
Теперь осталось проверить, при каком токе он всё же срабатывает.
Всё просто. Взял блок питания. Выставил на нём 9В. Перевёл в режим отсечки по току. Стал понемногу прибавлять.
Сработал предохранитель на токе свыше 1А (по паспорту 0,6А). Ток срабатывания точно поймать не смог. Блок питания перешёл в режим отсечки по напряжению и через секунду ток уменьшился.
Это при плавном увеличении тока. Я так полагаю, если нужно защитить схему от КЗ на токе 600мА, мне надо было заказывать на минимум в полтора раза меньший ток. Вот такая печаль.
И, наконец, самый важный в целях безопасности эксперимент. Хотелось узнать, как поведёт себя предохранитель при коротком замыкании в цепи (при резком увеличении тока). Не разорвёт ли его в клочья? Для этих целей я его тупо вставлю в розетку и посмотрю, как он себя поведёт.
Предохранитель припаял к сетевому шнуру, затем засунул в термоусадку, дабы предотвратить последствия от возможного разрушения.
Всё, что получилось, дополнительно засунул в пластиковую бутылку из-под лимонада (перестраховался). Вилку подключил к сети 220В. Результаты краш-теста можно посмотреть на видео.
Результаты меня вполне удовлетворили.
В конце дам табличку по предохранителям.
Это не совсем те, что у меня, но характеристики схожи.
Вот такие предохранители получил. Всё не так однозначно, как мне казалось, когда их заказывал. Предохранители имеют право на жизнь, но полноценно заменить привычные стекляшки с керамикой вряд ли смогут.
Один предохранитель поставил в мультиметр, которым мы чаще всего пользуемся на работе и в котором они частенько горели при малейшем превышении предельного тока.
Что ещё хотел сказать в конце. Номинал самовосстанавливающихся предохранителей каждый должен подобрать сам в соответствии с решаемыми задачами. Технически грамотному человеку это вовсе не сложно. Когда я заказывал предохранители, инфы на Муське про них совсем не было. У вас она теперь есть. Смотрите на таблицу, изучайте результаты экспериментов и заказывайте то, что считаете более подходящим под ваши задачи.
На этом ВСЁ!
Удачи!
Читайте также: