シンプルな電子ヒューズ回路

この記事では、過負荷、過電流、短絡、および関連する火災の危険から電気システムを保護するための従来のヒューズのように機能する電子回路設計を調査します。

ただし、この電子ヒューズの主な利点は、機械式ヒューズのように頻繁に交換する必要がなく、ボタンを1回押すだけでリセットできることです。

ヒューズとは

ヒューズは、短絡や過負荷による偶発的な火災の危険を防ぐために電気配線で使用されるデバイスです。通常の機械式ヒューズでは、配線のどこかで短絡が発生すると溶断する特殊な可融性ワイヤーが使用されます。

このようなヒューズはかなり信頼性がありますが、その性能は確かにそれほど効率的でもエレガントでもありません。

機械的可融性タイプのヒューズは、定格に関する限り慎重に選択する必要があり、一度溶断すると、デバイスを正しく交換する必要があります。

自動車でさえ、議論された予防措置の懸念のために、主に上記の可融性タイプのヒューズを組み込んでいます。

ただし、上記の非効率的なヒューズは、ほとんど考慮せずに、より用途の広いタイプの電子ヒューズ回路に非常に効果的に置き換えることができます。

主な特徴

オンラインで電子ヒューズ回路を検索すると、実際には大電流の短絡や過負荷を処理できないごく普通の設計に出くわすことがあります。

これらの回路は学校の子供たちによって作成されており、深刻なアプリケーションには使用できません。

以下に示す設計はリレーを使用し、最大5アンペアまたは10アンペアの大電流短絡をサポートできます。

これにより、この設計は、確実な短絡保護を必要とするほとんどすべての大電流DC回路に適しています。

この電子ヒューズのしくみ

アイデアは私だけが開発したもので、テスト結果はかなり印象的でした。

回路図は非常にシンプルで、リレーを使用して、バッテリーの電源を接点を介して車両の残りの電気に切り替えます。

電流レベルの上昇を検知するために、トランジスタのベースエミッタの両端に小さな値の抵抗が配置されています。

短絡の可能性が検出されると、この低い値の抵抗の両端に同量の電圧が発生します。この電圧は、トランジスタを瞬時にトリガーし、リレードライバステージをトリガーします。

リレーはすぐに元に戻り、車両の電気への供給をオフにします。

ただし、その過程で、発振モードに入らないようにラッチもかけます。

リレー接点は、車両の通常のニーズに指定された最大許容電流を処理できる定格でなければなりません。

センシング抵抗

検出抵抗の値は、正しい過負荷レベルで目的のトリップ操作を行うために慎重に選択する必要があります。

検出抵抗の代わりに鉄線（太さ1mm、6ターン、直径1インチ）を使用しました。最大4アンペアを十分に処理でき、その後リレーを強制的にトリップさせました。

より高い電流の場合、より少ない巻数を試すことができます。

正確には、検出抵抗は次の式を使用して計算できます。

• Rx = 0.6 /カットオフ電流
• Rxワット数= 0.6xカットオフ電流

「pushtoOFF」スイッチは回路をリセットするために使用されますが、短絡状態が適切に修正された後でのみ使用されます。

私が開発した簡単な電子ヒューズ回路を以下に示します。

別のシンプルな電子ヒューズ

電子ヒューズは、過負荷が検出されるとすぐに負荷電流が遮断されることを示します。実際には、負荷電流を特定のアンペアの大きさに制限するだけです。次の回路は基本的に負荷電流をトリガーして0％に低下させます。

上昇した場合、IL x R2> 0.7V / R2、Q4がオンになり、ベース電流がQ3に供給されます。その結果、Q4がアクティブになり、Q4に追加のベース電流が供給されます。

再生機能は、最終的にQ4とQ3が飽和するまで続きます。その後、Q3はQ1からすべてのベース電流を取り除き、その結果Q2をオフにして、負荷を過電流から安全に保つことができます。

リセットボタンが押された場合、現在のドライブ全体がQ3とQ4から取り外され、飽和状態がなくなります。

リセットボタンを離すとすぐに、過負荷状態が解消された場合は回路が元の状態に戻るか、まだ存在している場合は回路が再びクリックオフになります。

R2の短絡を防ぐために、「接地」には注意が必要です。