Цепь защиты от перенапряжения:объяснение значения, типов и проектов своими руками

Несомненно, вы, должно быть, сталкивались или слышали о состоянии перенапряжения, возникающем, например, из-за сбоев в электроснабжении. Возможно, вы также видели последствия перенапряжения, такие как возгорание или неисправность цепи, повреждение компонентов цепи и т. д.

Итак, как нам предотвратить возникновение ситуации перенапряжения в наших блоках питания?

Прочитав эту статью, вы узнаете, какие типы схем защиты от перенапряжения вы можете использовать. Мы также включим принципиальные схемы для лучшего понимания.

Давайте начнем.

Что такое защита от перенапряжения?

Защита от перенапряжения — это функция источника питания, которая ограничивает выходной сигнал или отключает источник питания при более высоких уровнях напряжения. Часто для срабатывания защиты уровень напряжения должен превышать заданный уровень.

Схема защиты от перенапряжения в основном предотвращает повреждение электронных элементов многих устройств электропитания. Из-за этого защита от перенапряжения в настоящее время довольно популярна в нескольких приложениях, таких как автомобильные приложения.

(машины)

Тип защиты от перенапряжения

Типы защиты от перенапряжения зависят от стоимости, производительности и сложности. Все они обеспечивают эффективную защиту от перенапряжения источника питания.

Наиболее распространены три;

Выпрямитель SCR (кремниевый управляемый выпрямитель)

Цепь тиристора предотвращает перенапряжение, создавая короткое замыкание на выходе источника питания.

Тиристоры SCR могут коммутировать большие токи и оставаться активными до тех пор, пока не рассеется какой-либо заряд. Кроме того, вы можете соединить SCR с предохранителем, который перегорит и предотвратит получение регулятором большего напряжения.

Цепь лома SCR

В схеме стабилитрон поддерживает более высокое напряжение, чем рабочее напряжение на выходе. Точно так же он поддерживает низкий уровень напряжения, чтобы предотвратить повреждение цепи.

Таким образом, стабилитрон не пропускает ток во время проводимости, потому что он не получает напряжения пробоя. Следовательно, в настоящее время он не протекает через тиристор, удерживая его закрытым. Однако блок питания работает в обычном режиме.

(стабилитроны)

Напряжение часто повышается при выходе из строя транзистора последовательного прохода в источнике питания постоянного тока. Развязка блока, к счастью, удерживает напряжение от мгновенного роста. Повышение напряжения определяет, где стабилитрон начинает проводить ток. Затем ток протекает через затвор тиристора и вызывает его срабатывание.

После срабатывания тиристор закорачивает вывод источника питания на землю, что позволяет избежать повреждения его схемы. Вы также можете использовать короткое замыкание для перегорания предохранителя, тем самым отводя питание от регулятора напряжения. Отклонение предотвращает дальнейшее повреждение устройства.

(тиристоры)

Иногда вы можете поместить небольшой конденсатор в качестве развязывающего устройства от затвора тиристора к земле. Цель состоит в том, чтобы предотвратить РЧ или резкие переходные процессы от питания команды развязки. Таким образом, RF не попадет на соединение затвора и не вызовет ложного срабатывания.

Избегайте чрезмерной развязки, поскольку она может замедлить работу вашей защиты от перенапряжения даже в случае реального отказа.

Фиксация напряжения

Ограничение напряжения — это наша вторая форма защиты от перенапряжения.

Схема фиксации напряжения

Для его работы требуется стабилитрон, расположенный поперек выхода регулируемого источника питания. Поскольку напряжение стабилитрона немного выше, чем максимальное напряжение на шине, он обычно не проводит ток. Однако он начнет проводить ток, когда напряжение станет слишком высоким. Затем стабилитрон будет фиксировать напряжение на уровне, превышающем напряжение на шине.

Добавьте переходный буфер на стабилитрон, если вам нужен более высокий ток для вашего регулируемого источника питания. Это увеличивает токовую способность стабилитрона, равную коэффициенту усиления по току транзистора. Поскольку для схемы вам понадобится силовой транзистор, уровни усиления по току упадут до 20–50.

Ограничение напряжения

Ограничение напряжения — это тип защиты от перенапряжения в импульсных источниках питания. К счастью, импульсные стабилизаторы часто не работают в условиях низкого напряжения. Но в случае перенапряжения часто рекомендуется проверять устройства ограничения напряжения.

Условие ограничения напряжения работает, обнаруживая состояние перенапряжения, а затем отключая преобразователь, как преобразователи постоянного тока.

Преобразователи постоянного тока и импульсные стабилизаторы часто используют микросхему для управления своими схемами. Кроме того, необходимо использовать петлю считывания, расположенную вне регулятора IC. Внешний контур датчика важен, потому что повреждение микросхемы регулятора, вызывающее перенапряжение, также может привести к повреждению чувствительного механизма.

Примечание;

Вам понадобится схема, специфичная для вашей микросхемы импульсного регулятора, и конкретная схема, применяемая для эффективной работы.

Режим переключения/переключаемый регулятор

Проекты схемы защиты от перенапряжения

Продолжительность и величина перенапряжения определяют конструкцию вашей цепи для лучшей защиты. В этом разделе мы обсудим два проекта.

Схема стабилитрона

Регулятор напряжения Зенера выполняет две функции;

• Во-первых, это защита от перенапряжения.
• Затем он регулирует напряжение питания входа.

Схема стабилизатора напряжения Зенера

Для приведенной выше схемы заданным уровнем курса является номинал стабилитрона. Таким образом, схема не может проводить при пороговом значении примерно 5,1 В.

Предустановленное значение Это высокое пороговое напряжение, которое заставляет схему отключать питание на стороне нагрузки.

Кроме того, проводимость транзистора Q1 определяется напряжением база-эмиттер транзистора. Таким образом, когда выходное напряжение схемы увеличивается, Vbe транзистора (напряжение база-эмиттер) увеличивается, и проводимость уменьшается. Впоследствии выходное напряжение снижается и поддерживается устойчивый уровень напряжения.

Схема защиты от перенапряжения с использованием стабилитрона

Эта вторая схема защиты от перенапряжения будет использовать PNP-транзистор вместе со стабилитроном.

Найти точное значение стабилитрона здесь может быть непросто, поэтому выберите номинал, близкий к заданному значению.

Список компонентов

Макет,

Транзистор FMMT718 PNP,

Соединительные провода,

Резисторы (1 кОм, 2,2 кОм и 6,8 кОм) и

Стабилитрон 5,1В (1N4740A).

Схема защиты от перенапряжения с использованием стабилитрона

Принцип работы схемы защиты от перенапряжения

Если заданный уровень выше, чем напряжение при обычной работе, базовая клемма Q2 увеличивается. Затем он выключается, так как это транзистор PNP. Состояние ВЫКЛ Q2 приводит к тому, что на базовой клемме Q1 становится низким и разрешается протекание тока.

Наоборот, диод Зенера начинает проводить, если заданное значение меньше напряжения. В свою очередь, он включает Q2, так как соединяет базу Q2 с землей. В состоянии ВКЛ Q2 на базовую клемму Q1 подается высокий уровень, и он включается как разомкнутый переключатель. Таким образом, Q1 ограничивает протекающий через него ток, предотвращая повреждение нагрузки избыточным напряжением.

Кроме того, падение напряжения на транзисторах должно быть ниже, чтобы обеспечить точное считывание схемы. В нашем случае мы использовали PNP-транзистор FMMT718 с низким уровнем насыщения VCE. Это удерживает падение напряжения на транзисторах на минимально возможном уровне.

Недостаток схемы

Рассеиваемая мощность рассеивает тепло, следовательно, теряется энергия из-за подключенного последовательного резистора.

Обзор

В заключение следует отметить, что современные источники питания бесспорно надежны в нашей повседневной деятельности. Однако есть вероятность, что они могут выйти из строя из-за таких факторов, как перенапряжение. Поэтому необходимо иметь средства защиты от перенапряжения.

Будьте уверены, с подробным руководством, приведенным выше, ваши схемы в безопасности. Но все же, если у вас все еще есть животрепещущий вопрос, свяжитесь с нами.