Простая схема защиты от перенапряжения с использованием стабилитрона

Как сделать схему защиты от перенапряжения с помощью стабилитрона?

Электрические схемы и компоненты, которые используются в наши дни, отдают предпочтение и время, чтобы сделать их максимально безопасными. Современные блоки питания в наши дни очень надежны, но всегда есть вероятность выхода из строя. Источник питания может выйти из строя по разным причинам, но особенно тревожной возможностью является то, что элемент последовательного регулятора, то есть транзистор или полевой транзистор, может выйти из строя таким образом, что это приведет к короткому замыканию. Это короткое замыкание элементов создает очень большое напряжение в питаемой цепи, что приводит к ужасным повреждениям всего оборудования. Повреждение компонента и цепи в целом можно свести к минимуму или полностью исключить, предусмотрев схему защиты в виде защиты от перенапряжения. .

Защита от короткого замыкания, защита от обратной полярности и защита от повышенного/пониженного напряжения — это некоторые из схем защиты, которые используются для защиты любого электронного устройства или цепи от любых внезапных сбоев. Как правило, для защиты от перенапряжения используется предохранитель или MCB, однако в этом проекте наша цель — создать цепь, которая может работать лучше, чем предохранитель или MCB, и преодолевать ограничения большинства основных устройств безопасности, упомянутых выше.

Защита от перенапряжения — это характеристика системы электроснабжения, которая каким-то образом обрабатывает напряжение на стороне нагрузки, когда входное напряжение превышает заданное значение. В некоторых ситуациях, когда входное напряжение выше, чем ожидалось, мы всегда используем схему защиты от перенапряжения или ломовой защиты. Схема защиты от перенапряжения является одной из наиболее часто используемых схем защиты от перенапряжения.

Блок питания может выйти из строя по разным причинам. аналогично, может быть много способов защитить цепь от перенапряжения. Самый простой способ – подключить предохранитель на входе со стороны питания. Но недостатком использования предохранителя является то, что это разовая защита, так как при превышении напряжения заданного значения провод предохранителя сгорает, вызывая размыкание цепи. Тогда единственный способ заставить цепь снова начать работать — это заменить предохранитель на новый и переделать все цепи, относящиеся к предохранителю.

Случаи отказа источника питания обычно проявляются в том, что источник питания перестает работать и выходной сигнал отсутствует. Однако бывают редкие случаи выхода из строя, когда происходит короткое замыкание и на выходе могут появляться очень высокие напряжения. Для линейного регулятора мы можем взять в качестве примера очень простой стабилизатор на основе стабилитрона. Мы можем сделать более сложную схему для достижения лучших результатов, в этих схемах используется та же идея прохождения тока через транзистор.

• Публикация по теме:Калькулятор стабилитрона и регулятора напряжения стабилитрона

Основное отличие заключается в способе подачи напряжения регулятора на базу транзистора. Обычно напряжение на входе таково, что на элементе последовательного регулятора падает несколько вольт. Следовательно, это позволяет последовательному транзистору соответствующим образом регулировать выходное напряжение. Обычно такой транзистор находится в состоянии разомкнутой цепи, но при некоторых обстоятельствах в транзисторе может возникнуть короткое замыкание между коллектором и эмиттером. Если это произойдет, то на выходе появится полное нестабилизированное входное напряжение.

Если на выходе появилось полное напряжение, то оно могло вывести из строя многие микросхемы, находящиеся в схеме и находящиеся под питанием. В этом случае ремонт цепи может оказаться нерентабельным. Принцип работы импульсных регуляторов очень разный, но бывают ситуации, когда полная мощность может появиться на выходе блока питания.

Мы можем создать схему защиты от перенапряжения с помощью стабилитрона и биполярный транзистор двумя способами.

• Публикация по теме: Схема мигалки 24 В

Схема стабилизатора напряжения Зенера :

в этой схеме используется стабилитрон для обеспечения регулируемого выхода на стороне нагрузки, защищая схему. Но соединения таковы, что поток мощности на сторону нагрузки не прерывается, даже когда напряжение превышает пределы безопасности. Выход всегда будет получать напряжение, которое зависит от номинала стабилитрона.

Схема защиты от перенапряжения с использованием стабилитрона:

этот метод является более простым, при этом схема предназначена для отключения питания на стороне нагрузки, когда напряжение превышает заданные значения.

Необходимые материалы

• Стинеровский диод 1N4740A
• FMMT718 PNP-транзистор
• Резисторы – 1 кОм, 2,2 кОм и 6 кОм.
• 2N2222 NPN-транзистор

Запись по теме:Автоматический дверной звонок с обнаружением объектов Arduino

стабилитрон

Зинеровский диод — это тип диода, который позволяет току течь через него в обоих направлениях, в отличие от обычного диода, который пропускает ток только в одном направлении, то есть от анода к катоду. Этот поток тока в противоположном направлении происходит только тогда, когда напряжение на клеммах превышает пороговое напряжение, называемое напряжением Зенера. Это напряжение Зенера является характеристикой устройства, которая определяет эффект Зенера, который, в свою очередь, определяет работу диода.

Схема стабилитрона, обычно используемого в цепях, приведена ниже.

Стинеровские диоды имеют высоколегированный p-n переход, что позволяет устройству нормально функционировать даже при наличии обратного напряжения через него. Однако многие стабилитроны полагаются на лавинный пробой. Оба типа пробоя возникают в устройстве с той лишь разницей, что эффект Зенера преобладает при более низких напряжениях, тогда как лавинный пробой происходит при более высоких напряжениях. Они используются для создания маломощных стабилизированных источников питания. Они также используются для защиты цепей от перенапряжения и электростатического разряда.

• Похожая статья:Схема преобразователя с 12 В на 5 В

Транзистор 2N2222 NPN

2N2222 — очень распространенный биполярный NPN-транзистор, в основном используемый для маломощных усилителей общего назначения или коммутационных приложений. 2Н222 рассчитан на работу умеренно на высокой скорости. Это очень распространенный транзистор, который используется как образец NPN-транзистора.

Схема транзистора приведена ниже.

Распиновка транзистора 2N2222 NPN приведена ниже.

2N2222
1	Эмиттер
2	База
3	Коллектор, соединенный с корпусом

Из-за низкой стоимости и небольшого размера это наиболее часто используемый транзистор. Одной из его ключевых особенностей является способность выдерживать высокие значения тока по сравнению с другими аналогичными небольшими транзисторами. Он состоит либо из кремния, либо из германия и легирован положительно или отрицательно заряженным материалом. При выполнении приложений усиления он получает аналоговый сигнал через коллекторы, а другой сигнал подается на его базу. Аналоговым сигналом может быть голосовой сигнал, имеющий аналоговую частоту почти 4 кГц (человеческий голос).

• Публикация по теме: Как проверить транзистор с помощью мультиметра (DMM+AVO) — NPN и PNP — 4 способа

Транзистор FMMT718 PNP

FMMT718 — это PNP-транзистор, поэтому коллектор и эмиттер будут закрыты (смещены в прямом направлении), когда вывод базы удерживается на земле, и будут открыты (смещены в обратном направлении), когда сигнал прилагается к базовому штифту. В этом транзистор PNP отличается от транзистора NPN; логический вентиль используется для переключения между напряжениями сигнала заземления.

Схема транзистора PNP приведена ниже.

Распиновка FMMT718 представлена ​​в табличной форме ниже.

FMMT718
1	Коллектор	Ток проходит через коллектор
2	База	Управляет смещением транзистора
3	Эмиттер	Ток уходит через эмиттер

  Схема стабилизатора напряжения стабилитрона

Это одна из двух конфигураций схем защиты от перенапряжения с использованием стабилитрона. Эта схема не только защищает цепь со стороны нагрузки, но и регулирует входное напряжение питания для поддержания постоянного напряжения. Принципиальная схема защиты от перенапряжения с использованием схемы стабилизатора напряжения Зенера приведена ниже.

Пороговое напряжение, выше которого схема отключает питание на сторону нагрузки, называется предварительно установленным значением напряжения схемы. Конструкция схемы такова, что заданным значением схемы является номинал стабилитрона. Таким образом, пороговое значение, выше которого цепь не проводит, составляет примерно 5,1 В.

Проводимость транзистора Q1 зависит от напряжения базы-эмиттера транзистора. Когда выходное напряжение схемы начинает расти, это увеличивает Vbe транзистора, и его проводимость становится меньше. Это, в свою очередь, снижает выходное напряжение, сохраняя выходное напряжение почти постоянным.

• Публикация по теме: Простая схема сенсорного переключателя с использованием таймера 555 и транзистора BC547

Схема защиты от перенапряжения с использованием стабилитрона

Схема цепи защиты от перенапряжения приведена ниже.

Во-первых, мы рассмотрим работу схемы при исправном источнике питания. В правильном рабочем состоянии на базовом выводе транзистора Q2 высокий уровень, что приводит к выключению этого транзистора. Когда Q2 выключен, на базовой клемме транзистора Q1 низкий уровень, и он начинает проводить. Таким образом, нагрузка подключается к источнику питания, когда напряжение питания ниже установленного порогового значения.

Теперь, когда напряжение питания выше порогового значения, происходит пробой стабилитрона и стабилитрон D2 начинает проводить. Это делает базовую клемму Q2, которая ранее была высоко на землю. Теперь, когда базовый вывод Q2 подключен к земле, он начинает проводить. На базе транзистора Q1, который подключен к выходу Q2, теперь высокий уровень, и он перестает проводить ток. Это изолирует нагрузку от источника питания, защищая ее от любых потенциальных повреждений, которые могли бы быть вызваны скачком напряжения.

Работа приведенных выше схем также зависит от падения напряжения на каждом транзисторе. В идеале, чтобы схема соответствовала теоретическому аналогу, она должна быть низкой. Чтобы свести к минимуму падение напряжения на транзисторе, мы использовали PNP-транзистор FMMT718, который имеет очень низкое значение насыщения коллектор-эмиттер. Это низкое значение Vce позволяет снизить падение напряжения на транзисторах.