230 V kintamosios srovės tinklo įtampa virš apsaugos įtampos

Dauguma maitinimo šaltinių šiais laikais yra labai patikimi dėl pažangos technologijose ir geresnių dizaino nuostatų, tačiau visada yra gedimo tikimybė dėl gamybos defekto arba tai gali būti pagrindinis perjungimo tranzistorius arba blogas MOSFET. Be to, yra tikimybė, kad jis gali sugesti dėl viršįtampio įėjime, nors apsaugos įtaisai, tokie kaip metalo oksido varistorius (MOV), gali būti naudojami kaip įėjimo apsauga, tačiau kai tik MOV suveikia, prietaisas tampa nenaudingas.

Norėdami išspręsti šią problemą, mes sukursime apsaugos nuo viršįtampio įrenginį su op-amp, kuris gali aptikti aukštą įtampą ir per sekundę gali sumažinti įėjimo galią, apsaugodamas prietaisą nuo aukštos įtampos viršįtampio. Taip pat bus atliekamas išsamus grandinės bandymas, siekiant patikrinti mūsų schemą ir grandinės darbą. Šis tyrimas suteikia jums idėją apie šios grandinės kūrimo ir bandymo procesą. Jei domitės „SMPS Design“, galite peržiūrėti ankstesnius straipsnius apie „SMPS PCB Design Tips“ ir „SMPS EMI Reduction Techniques“.

Kas yra apsauga nuo viršįtampio ir kodėl ji tokia svarbi?

Yra daug būdų, kaip gali sugesti maitinimo grandinė, vienas iš jų yra dėl viršįtampio. Ankstesniame straipsnyje mes sukūrėme nuolatinės srovės grandinės apsaugos nuo viršįtampio grandinę, kurią galite patikrinti, jei tai viršija jūsų susidomėjimą. Apsauga nuo viršįtampio gali būti pavaizduota kaip funkcija, kai maitinimo šaltinis išsijungia, kai įvyksta viršįtampio būklė, nors viršįtampio situacija pasitaiko rečiau, kai taip atsitinka, maitinimo šaltinis tampa nenaudingas. Be to, viršįtampio būklės poveikis gali atsirasti nuo maitinimo šaltinio iki pagrindinės grandinės, kai taip atsitiks, galų gale sugesite ne tik maitinimo šaltinis, bet ir sugedusi grandinė. todėl apsaugos nuo viršįtampio grandinė tampa svarbi bet kokiame elektroniniame projekte.

Taigi, norėdami sukurti apsaugos grandinę viršįtampio situacijoms, turime išsiaiškinti apsaugos nuo viršįtampio pagrindus. Ankstesnėse apsaugos grandinės pamokose suprojektavome daugybę pagrindinių apsaugos grandinių, kurias galima pritaikyti jūsų grandinei, būtent apsauga nuo viršįtampio, apsauga nuo trumpojo jungimo, apsauga nuo atvirkštinio poliškumo, apsauga nuo viršsrovės ir kt.

Šiame straipsnyje mes sutelksime dėmesį tik į vieną dalyką, tai yra įvesties tinklo apsaugos nuo viršįtampio grandinę, kad ji nesugestų.

Kaip veikia 230 V įtampos apsaugos nuo viršįtampio grandinė?

Norėdami suprasti apsaugos nuo viršįtampio grandinės pagrindus, išskirkime grandinę, kad suprastume pagrindinį kiekvienos grandinės dalies veikimo principą.

Šios grandinės širdis yra OP-Amp, kuri sukonfigūruota kaip palyginamasis elementas. Schemoje turime pagrindinį LM358 OP stiprintuvą, o jo kaište-6 - etaloninę įtampą, kuri generuojama iš LM7812 įtampos reguliatoriaus IC ir kaiščio-5, mes turime įėjimo įtampą, gaunamą iš pagrindinės Maitinimo įtampa. Esant tokiai situacijai, jei įėjimo įtampa viršija etaloninę įtampą, op-amp išvesties galia padidės, o su tuo aukštu signalu galime valdyti tranzistorių, kuris įjungia relę, tačiau šioje grandinėje yra didžiulė problema, Dėl įvesties signalo triukšmo, Op-stiprintuvas daug kartų svyruos, kol ateis į stabilų,

Sprendimas yra pridėti histerezės iš Šmito trigeris veiksmų įėjime. Anksčiau mes padarėme grandynai, pavyzdžiui, dažnio Skaitliukas naudojant Arduino ir talpos matuoklis naudojant Arduino abu naudoja Schmitt sukeliančius įėjimai, jei norite sužinoti daugiau apie šiuos projektus, padaryti patikrinti tuos situaciją. Konfigūruodami op-amp teigiamą grįžtamąjį ryšį, mes galime išplėsti įvesties maržą pagal savo poreikius. Kaip matote aukščiau pateiktame paveikslėlyje, tai atlikdami mes pateikėme grįžtamąjį ryšį naudodami R18 ir R19, mes praktiškai pridėjome dvi slenkstines įtampas, viena yra viršutinė slenksčio įtampa, kita - apatinė slenksčio įtampa.

Apsaugos nuo viršįtampio komponentų verčių skaičiavimas

Jei pažvelgsime į schematiškai, mes turime maitinimo įvesties, kurį mes ištaisyti jį su vienu pagalba tilto lygintuvas, tada mes įdėti jį per įtampos dalikliu, kuris yra pagamintas su R9, R11 ir R10, tada mes filtruoti jį per 22uF 63V kondensatorius.

Atlikę įtampos daliklio skaičiavimą, gausime 3,17 V išėjimo įtampą, dabar turime apskaičiuoti viršutinę ir apatinę slenksčio įtampą. Tarkime, kad mes norime sumažinti energiją, kai įėjimo įtampa pasiekia 270 V. Dabar, jei dar kartą atliksime įtampos daliklio skaičiavimą, gausime 3,56 V išėjimo įtampą, kuri yra mūsų viršutinė riba. Apatinis mūsų slenkstis lieka 3,17 V, nes įžeminome „Op-amp“.

Dabar, naudodami paprastą įtampos daliklio formulę, mes galime lengvai apskaičiuoti viršutinę ir apatinę slenksčio įtampą. Remiantis schema, skaičiavimas parodytas toliau, UT = R18 / (R18 + R19) * Vout = 62K / (1.5M + 62K) = 0.47V LT = R18 / (R18 + R19) * -Vout = 62K / (1.5M + 62K) = 0V

Dabar, atlikę skaičiavimą, galime aiškiai pastebėti, kad teigiamą grįžtamąjį ryšį nustatėme viršutinę slenksčio įtampą 0,47 V virš trigerio lygio.

Pastaba: atkreipkite dėmesį, kad mūsų praktinės vertės šiek tiek skirsis nuo mūsų apskaičiuotų verčių dėl rezistoriaus tolerancijos.

Apsaugos nuo viršįtampio grandinės PCB dizainas

Mūsų tinklo apsaugos nuo viršįtampio grandinės PCB skirta vienai indaujai. Savo „PCB“ kūrimui naudojau „Eagle“, tačiau galite naudoti bet kurią pasirinktą dizaino programinę įrangą. 2D mano plokštės dizaino vaizdas parodytas žemiau.

Pakankamas pėdsakų skersmuo naudojamas tam, kad galios takeliai tekėtų srove per grandinės plokštę. Kintamosios srovės tinklo įvestis ir transformatoriaus įvesties sekcijos yra sukurtos kairėje pusėje, o išvestis yra sukurta apatinėje pusėje, kad būtų patogiau naudoti. Išsamų „Eagle“ dizaino failą kartu su „Gerber“ galite atsisiųsti iš toliau pateiktos nuorodos.

GERBER tinklo apsaugos nuo viršįtampio grandinei

Dabar, kai mūsų dizainas yra paruoštas, tai yra kiekvienas laikas ir lituokite lentą. Baigus ėsdinimo, gręžimo ir litavimo procesą, lenta atrodo taip, kaip parodyta žemiau.

Viršįtampio ir srovės apsaugos grandinės bandymas

Demonstravimui naudojamas šis aparatas

„Meco 108B + TRMS“ multimetras
„Meco 450B + TRMS“ multimetras
Hantek 6022BE osciloskopas
9-0-9 Transformatorius
40 W lemputė (bandymo apkrova)

Kaip matote iš aukščiau esančio paveikslėlio, aš paruošiau šią bandymo sąranką, norėdamas išbandyti šią grandinę, aš prilitavau du laidus „Op-amp“ pin5 ir pin6, o „meco 108B +“ multimetras rodo įėjimo įtampą, o „meco 450B + Multimeter“ rodo etaloninę įtampą.

Šioje grandinėje transformatorius maitinamas iš 230 V maitinimo šaltinio, o iš ten energija tiekiama į lygintuvo grandinę kaip įvestį, transformatoriaus išvestis taip pat tiekiama į plokštę, nes ji teikia grandinei galios ir atskaitos įtampą..

Kaip matote iš aukščiau esančio vaizdo, grandinė yra įjungta, o „meco 450B + Multimeter“ įėjimo įtampa yra mažesnė už etaloninę įtampą, o tai reiškia, kad išėjimas yra įjungtas.

Dabar, norint imituoti situaciją, jei sumažinsime etaloninę įtampą, išėjimas išsijungs, nustatant per didelę įtampą, taip pat įsijungs raudonas šviesos diodas ant lentos, kurį galite pastebėti žemiau esančiame paveikslėlyje.

Kiti patobulinimai

Norėdami parodyti, schema yra sukonstruota PCB, naudojant schemą, šią grandinę galima lengvai modifikuoti, kad pagerėtų jos veikimas, pavyzdžiui, visi mano naudojami rezistoriai turi 5% tolerancijas, naudojant 1% vardinius rezistorius galima pagerinti grandinės tikslumas.

Tikiuosi, kad jums patiko straipsnis ir sužinojote ką nors naudingo. Jei turite klausimų, galite juos palikti komentarų skiltyje žemiau arba naudoti mūsų forumus kitiems techniniams klausimams skelbti.