Датчик тока для системы защиты - неотемлемая часть всех современных источников питания. После многочисленных экспериментов с целью повышения экономичности мощных стабилизаторов пришлось взяться и за этот казалось бы классический узел, чаще всего представляющий собой низкоомный мощный резистор, падение напряжения на котором и используется как признак перегрузки по току. Для надёжной фиксации факта перегрузки падение на резисторе должно быть достаточно заметным - порядка 0.7в (для открывания транзистора). При этом на резисторе впустую рассеивается заметная мощность. Особенно недостатки такого способа контроля тока бывают заметны в случае, когда входное напряжение до стабилизатора и так невелико. (Из-за имеющегося в наличии готового трансформатора или просадки напряжения сети). Можно, конечно же попробовать сделать чувствительный компаратор, срабатывающий при очень небольшом перепаде напряжения, но это заметно усложняет схему БП, а также такие схемы имеют существенную нестабильность параметров, которая может проявиться в самый неподходящий момент в хорошо прогретом блоке питания. Поэтому была сделана попытка применить в качестве датчика тока быстродействующее токовое реле на герконе. Принципиально токовое реле ничем не отличается от обычного реле, в том числе и герконового, но обмотка его включается последовательно с нагрузкой, а не параллельно, как обычные реле. Конструктивно реле представляет собой катушку, намотанную толстым жёстким проводом, внутрь которой вставлен геркон. При протекании постоянного тока через катушку внутри её образуется магнитное поле, которое и приводит к срабатыванию геркона при достижении током некоторой пороговой величины. Изменяя число витков катушки можно получить реле на очень разные значения тока.

На фото - стабилизатор на 13.8в, предназначенный для лабораторного использования. Как видно из схемы, стабилизатор, собранный по уже ставшей классической схеме на параллельном стабилизаторе TL431 и усилителе тока на составном мощном транзисторе, имеет защиту от КЗ на выходе, но не имеет защиты от перегрузки по току. Так как применённый трансформатор не очень мощный и начинает просаживаться задолго до того, как выйдет из строя регулирующий транзистор стабилизатора или диоды моста, то токовое реле здесь служит лишь для индикации перегрузки по току. Для этого геркон через ограничительный резистор подаёт напряжение на светодиод, расположенный на передней панели. Так как геркон имеет заметный гистерезис, то уверенно отмечаются даже самые кратковременные его срабатывания. Данная схема приведена лишь как пример использования токового реле. Подобным индикатором перегрузки можно доработать практически любой имеющийся блок питания, самодельный или заводской. Падение напряжения на токовом реле имеющимися у меня приборами мне измерить не удалось. (Кстати, заодно катушка может выполнять функцию фильтра для предотвращения проникновения в стабилизатор ВЧ наводок.)

При желании можно использовать контакт геркона для управления системой защиты БП, которая будет полностью отключать стабилизатор при перегрузке по току, с восстановлением его работы или без таковой. Можно подать через контакты геркона напряжение питания на звуковой генератор (зуммер), что позволит получить аудиоиндикацию перегрузки в том случае, если это необходимо.

Для примера приведена данная схема, где питание на стабилизатор (показан условно) подаётся через нормальноразомкнутые контакты реле после кратковременного нажатия кнопки "ПУСК" и схема остаётся во включенном состоянии до срабатывания токового реле P2 (перегрузка по току) или КЗ на выходе стабилизатора.

 После срабатывания защиты схема переходит в режим готовности (индицируется HL1) и может находится в таком состоянии неопределённо долго до повторного нажатия кнопки "Пуск".

Ниже приведён пример практического использования данных схемных решений в лабораторном блоке питания,где чаще всего и нужна бывает хорошая защита.

Собственно схема:

В данной конструкции применены сразу два токовых реле, одно служит исключительно для индикации перегрузки и настроено на ток срабатывания 3А, а второе - защита и срабатывает при токе 5А .

Конструктив и детали.

Конструктивно БП выполнен на нескольких печатных платах. B1 - плата сетевого фильтра. Катушки L1 и L2 намотаны на ферритовом кольце с проницаемостью 2000, внешним диаметром 22мм и содержат по 12 витков провода в изоляции. Все конденсаторы фильтра - на напряжение не ниже 400в. В2 - плата выпрямителя. Выпрямитель собран по мостовой схеме на четырёх диодах КД213А, установленных на плате без радиатора. Параллельно каждому диоду со стороны фольги установлены smd конденсаторы по 2200пФ. Всё остальное хорошо видно на фото. "Древний" КТ803А применён исключительно из-за наличия его на подходящем радиаторе, вынесенном на заднюю стенку блока. При столь небольших токах и напряжениях можно применить практически любой подходящий транзистор в корпусе ТО220, такой как КТ805АМ, КТ819 или импортный. Вместо составного вполне можно применить и КТ829, что немного упростит монтаж. Светодиоды применены разного цвета - LED1 "Overload" - красный, LED2 "Ready" - жёлтый, LED3 "Work" - зелёный. При правильном монтаже блок питания в наладке не нуждается, достаточно подобрать число витков токовых реле для получения нужного тока срабатывания.

Внешний вид блока и монтажа - на фото.