Имеется следующая схема, через неё питается холодильная камера (на основе термоэлектрического эффекта) в автомобиле от прикуривателя. Работает по следующему алгоритму: когда напряжение аккум. падает до 11В, она просто отключает холодильник, но когда напряжение вернулось на прежний уровень, например, в процессе зарядки аккумулятора от генератора, то обратного включения не происходит. Это плохо, т.к. продукты в холодильнике могут испортиться. Но, если вынуть штекер из прикуривателя и снова включить, то нагрузка-холодильник подключается.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Эту схему я рисовал с печатной платы, может быть где-то увидите ошибку, я проанализировал ее работу так: транзистор VT1 включен и питание холодильника есть, горит зеленый светодиод. Тиристор при этом закрыт, и затвор VT1 подтянут к плюс питанию. Резисторы R1 и R2||R3 образуют делитель напряжения для регулятора напряжения DA1. С катода DA1 снимается напряжение Uo=(1+R1/R2||R3)*Vref, где Vref - опорное напряжение DA1. Т.е. в процессе нормальной работы напряжение Uo таково, что тиристор не открывается и транзистор VT1 всегда открыт. Если же напряжение на АКБ понизилось до 11 В, то Uo меняется так что это приводит к открыванию тиристора, вспыхивает красный светодиод, затвор VT1 подтягивается к минусу питания и VT1 запирается, тем самым отключая нагрузку - холодильник.
Резистор R4 задает рабочий ток для DA1. Конденсатор С1 обеспечивает фильтрацию от помех, как я понимаю.

Вопросы такие: 1) почему, если напряжение вернулось на прежний уровень, схема не включает нагрузку?
2) каково назначение конденсатора С2 (MLCC 0805, емкость не определил) ?
3) для чего нужен диод VD1 (может это стабилитрон) и конденсатор C4 ?
4) серым цветом отмечена цепь от R6 на минус нагрузки, не уверен что правильно считал схему, но, если так, то для чего она ?

1) Потому, что тиристор не закроется, пока ток через него не упадёт практически до нуля. Поэтому и приходится снимать питание со схемы. Если нужно автоматическое включение, тиристор следует заменить транзистором и обеспечить его переключение с некоторым гистерезисом.
2) конденсатор этот, скорее всего на несколько нанофарад и служит для устойчивости регулятора напряжения.
3) эта цепь предназначена для предотвращения срабатывания от кратковременных провалов напряжения, импульсных помех, бросков при коммутации
4) похоже, для того, чтобы отключенная нагрузка не "болталась в воздухе", хотя возможно, цепь действительно срисована неточно.

А еще лучше, и проще, компаратором. Схема получится - проще некуда.

Herz, спасибо, а как делается гистерезис при переключении транзистора, хоть схематично покажите ?



Вот бы тоже на схему посмотреть.

TL431 включена по схеме, как раз, компаратора,
если схема нарисована верно, порог около 14Вольт, и ток в анод ТЛки потечет при превышении порога.
Т.е. откроет тиристор и закроет транзистор.

Не понятно как схема отключает нагрузку при менее 11Вольт?

А чем TL(V)431 не компаратор, и гистерезис можно ввести, и ворота организовать на 2х штуках.

Ну вот, нарисовал левой ногой . Это так, чисто принцип объяснить.
R1 VD1 делают опорное напряжение. Какое больше нравится. Резюки R2, R3 и R4 задают пороги срабатывания и отпускания. Этот компаратор имеет выход с открытым коллектором, поэтому пришлось поставить R5.
Если нужна точность порогов срабатывания/отпускания - нужно заменить стабилитрон на TL431.
Номиналы считать за вас не буду .


Точно. Получится даже правильнее, чем с компаратором. К TL-ке придется правда еще пару транзисторов присобачить, и схема будет не настолько примитивной с точки зрения прозрачности принципа работы.

Вариант доработки - время от времени коротить тиристор транзистором.

И я левой ногой. Примерно так:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Очень просто: там, видно, диод только на схеме перевёрнут.

Проверил схему снова, диод (или стабилитрон) стоит именно так. Только номиналы резисторов ошибочны в первой схеме были. Вот исправлено:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Спасибо коллеги за ответы и помощь,
продолжая копать в этом направлении я промоделировал схему в MC8.0 и убедился что она работает.
в качестве источника напруги взял AC 2В на фоне DC 12В, при частоте 1 Гц.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

только отключается нагрузка не при 11 В а чуть ниже, о чем видно из кривых внизу. Вероятно где то плохо заданы параметры тиристора, стабилитрона, полевика, ибо знаний MicroCap у меня недостаточно, ну как мог разобрался.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

видно, когда напряжение на входе понизилось, то тиристор отпирается и отключает нагрузку окончательно. Будем считать схему рабочей.

Далее, промоделировал схему, которую представил уважаемый Herz.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

опять же, транзистор выбрал стандартный из библиотеки MicroCap, а параметры истинные не знаю хде установить, надо будет разобраться в будущем.
Диаграммы получились следующие:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

И эта работа вполне устраивает, когда напряж. пит. возвращается, то схема включает нагрузку Rn. Вот только уровень отключения и включение нужно сделать 11 и 12,5 В например. У меня такой разности не получилось, максимум это 0,5-0,8 В. Можно ли такое реализовать, не прибегая к большому усложнению?
Теперь осталось спаять левой ногой, дабы убедиться.
И еще вопрос к Herz, зачем в цепи эмиттера стабилитрон, для температурной коррекции?

Для увеличения ширины петли гистерезиса надо увеличить глубину ПОС. Для этого в вашей схеме надо уменьшить сопротивление R5.


Работоспособность TL431 гарантируется в дипазоне напряжений на катоде от Vref=2.5В до Vmax (обычно от 2.5 до 36 В). Поэтому в эмиттер пришлось поставить стабилитрон или стабистор, чтобы транзистор при 2.5В на базе был еще закрыт. Есть "низковольтные" вариации TL431, имеющие Vref=1.25В, если использовать их, то в эмиттер вместо стабилитрона достаточно включить пару кремниевых диодов последовательно.

А вообще-то гораздо изящнее было бы сделать схему не с npn, а с pnp транзистором. Тогда никакого стабилитрона не нужно.

Тогда мне не понятно, как увеличение напряжения на катоде DA1 приводит к открытию тиристора.


Это верно. Тогда и полевика не нужно.

Тогда придется перейти на TLV431 (TLV432) у которых минимальное напряжение 1,24В. Потому что, если напряжение стабилизации стабилитрона в базе VT2 плюс напряжение насыщения транзистора будут около 3 В, или больше, то полевик не запрется, либо закроется не полностью.


Я понимаю так: напряжение на катоде DA1 превышает порог стабилизации VD1 (зенер), через него начинает течь ток на управляющий электрод, тем самым отпирая тиристор. При моделировании я использовал зенер с Uст=4,7В к примеру.

Совершенно верно. Именно поэтому предпочтительнее использовать pnp транзистор, с ним таких косяков не будет.

Пробовал запускать схему №2, работает с хорошой точностью что и при моделировании. Только порог отключения нагрузки получался 10,6 В, порог включения 10,9 В. Если менял резистор R5, задающий ПОС , в сторону уменьшения, то гистерезис увеличивался, но и с ним порог отключения опускался до 10,3 В и ниже, что уже недопустимо.
Моделировал схему немного измененную:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
В ней стабилитрон из эмиттреной цепи переместил в базовую, не уверен что правильно, но "теоретически работает". Еще добавил диод VD3, он увеличивает ширину гистерезиса, должен, а проверим на практике. Емкость C4 уменьшил, оказалось она сильно влияет на порог отключения, опять же при моделировании.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла


Пробовал моделировать схему на pnp-транзисторе.Схема получилась такая:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Опять же запихнул туда зенер в цепь базы биполярного транзистора. Если наплужил, то скажите.
Но модель работает, хоть и кривовато, что видно из диаграмм:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Основная загвоздка, это заниженный порог отключения (меньше 11 В). Хотя вот сейчас сижу и думаю. В качестве источника питания использовал агрегат типа Б5-47 ("армян"), но не контроллировал реальное напряжение на его выходах, может оно на те самые десятые доли и отличается.
А схемы с PnP еще называются в англ/ терминологии crowbar circuit, т.е. когда напряжение превосходит некоторый порог, то транзистор шунтирует схему

Базу VT2 надо притянуть к эмиттеру резючком килоом в 10, чтоб не болталась в воздухе. Он плохо выключается.

А вообще-то надо делать проще. Зенер не нужен.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Как вариант

Если использовать Р-канальный полевик, то уж делать с гистерезисом

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Чтобы сохранить пороги, нужно одновременно с изменением резистора R5 скорректировать номиналы резисторов делителя R1R2R3.

На р-n-p транзисторе можно сделать так: взять мощный составной (КТ825 или подобный), включить его в разрыв плюсового провода, базу через резистор соединить с катодом DA1, ещё резистором соединить базу с эммитером, с коллектора резистор гистерезиса на управляющий электрод DA1. Полевик тогда можно выбросить. Ставить вместо биполярного р-канальный полевик не советую: будет дороже и ненадёжнее.
Р-канальные MOSFETы отстают по эксплуатационным характеристикам от n-канальных и хуже переносят повышенные температуры.

Зачем холодильнику гистерезис и чем Вы будете охлаждать КТ825(размер радиатора). Указанный полевик имеет сопротивление
в открытом состоянии несколько миллиОм, а Пельтье имеет хороший аппетит.

Об этом я думал, но не хотел менять то что уже работает и настроено (подразумеваю компаратор на 431), и искать резисторы 1% времени не было.

Но ведь если мосфет используется в ключевом режиме, то и радиатор не нужен ему (именно так было реализовано исходное устройство, в маленьком корпусе плата площадью 5 кв см и на ней полевик без радиатора).
А радиатор для биполярного здесь значительно угромождает конструкцию.
В итоге я оставил такой вариант схемы:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Но в ходе "полевых" испытаний при падении вх. напряжения, на нижнем пороге (11,1 В), когда нагрузка должна отключаться, присутствует некоторая ступенька (всплеск) напряжения на коллекторе VT2 порядка 2,2 - 2,3 В. Из-за этого полевик закрывается не сразу и есс-но начинает греться, но спустя полминуты, все же закрывается. Это видно даже из диагарамм при моделировании (я сразу не заметил, а при мелком масштабе видно, может это паразитная проходная емкость полевика? Но ведь процесс при очень низких частотах - разряд аккумулятора и последующий его заряд).
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Вот теперь думаю, при максимальном токе через нагрузку, выдержит ли полевик этот период ?
Верхний порог включения хороший: 12,3 В. Значит аккум успеет зарядится.
Считаю этот вариант схемы неудачным. Думаю,надо будет всеже испробовать схемы представленные коллегами выше. Позволило бы время.
Bronislav, верно на корпусе кейса холодильника указано MAX 4.7 A; 54 Watt, кушает термобатарея хорошо. Гистерезис здесь нужен для того чтобы аккумулятор смог восстановить свой заряд прежде чем снова подключится мощная нагрузка.

Да, на биполярном потерь будет больше и переделывать под него конструкцию действительно не стоит. Это был пример так, для иллюстрации.
Но так же и не стоит вместо N-канального использовать Р-канальный полевик. Сопротивление канала у них выше, чем у аналогичных N-канальных и с повышением температуры растёт катастрофически. Так что без радиатора или даже без достаточной площади радиатора не получится, проверено на печальном опыте.

В этой схеме нет ничего принципиально неверного. Она должна работать, как задумывалось. (Зенер, конечно, несколько портит картину, но не драматически). Похоже, что не хватает коэффициента усиления у VT2(?). Он какой используется?
Попробуйте изменить свою схему на pnp-транзисторе: выбросить зенер, на его место поставить резистор R9, эмиттер соединить с "+", уменьшить резистор R10.

Сперва использовал что под руку попалось КТ315Б
Потом нашел КТ3102 причем в металле и поставил его.
Да надо проэкспериментировать с pnp будет.