230 V maiņstrāvas tīkla pārsprieguma aizsardzības ķēde

Mūsdienās lielākā daļa barošanas avotu ir ļoti uzticami, pateicoties tehnoloģiju attīstībai un labākām dizaina preferencēm, taču vienmēr ir kļūmes iespēja ražošanas defekta dēļ, vai arī tas var būt galvenais komutācijas tranzistors vai MOSFET. Turklāt pastāv iespēja, ka tā var neizdoties pārsprieguma dēļ ieejā, lai gan tādas aizsardzības ierīces kā metāla oksīda varistoru (MOV) var izmantot kā ievades aizsardzību, bet, tiklīdz MOV iedarbojas, tas padara ierīci bezjēdzīgu.

Lai atrisinātu šo problēmu, mēs izveidosim pārsprieguma aizsardzības ierīci ar op-amp, kas var noteikt augstu spriegumu un var samazināt ieejas jaudu sekundes daļā, aizsargājot ierīci no augstsprieguma pārsprieguma. Turklāt būs detalizēts ķēdes tests, lai pārbaudītu mūsu shēmas dizainu un darbību. Šis pārbaudījums sniedz jums priekšstatu par šīs ķēdes izveidi un testēšanas procesu. Ja jūs domājat par SMPS dizainu, varat iepazīties ar mūsu iepriekšējiem rakstiem par SMPS PCB dizaina padomiem un SMPS EMI samazināšanas paņēmieniem.

Kas ir pārsprieguma aizsardzība un kāpēc tā ir tik svarīga?

Ir daudz veidu, kā strāvas padeves ķēde var neizdoties, viens no tiem ir saistīts ar pārspriegumu. Iepriekšējā rakstā mēs esam izveidojuši pārsprieguma aizsardzības ķēdi līdzstrāvas ķēdei, varat to pārbaudīt, ja tas pārsniedz jūsu interesi. Aizsardzību pret pārspriegumu var ilustrēt kā funkciju, kurā strāvas padeve izslēdzas, kad rodas pārsprieguma stāvoklis, lai gan pārsprieguma situācija notiek retāk, kad tas notiek, tas padara barošanas bloku bezjēdzīgu. Arī pārsprieguma stāvokļa ietekme var notikt no strāvas padeves līdz galvenajai ķēdei, kad tas notiks, jūs galu galā saņemsiet ne tikai bojātu barošanas avotu, bet arī bojātu ķēdi. tieši tāpēc pārsprieguma aizsardzības ķēde kļūst svarīga jebkurā elektroniskā dizainā.

Tātad, lai izveidotu aizsardzības ķēdi pārsprieguma situācijām, mums ir jānoskaidro pārsprieguma aizsardzības pamati. Mūsu iepriekšējās aizsardzības ķēdes apmācībās mēs esam izstrādājuši daudzas pamata aizsardzības shēmas, kuras var pielāgot jūsu ķēdei, proti, pārslodzes aizsardzība, īssavienojuma aizsardzība, apgrieztās polaritātes aizsardzība, pārslodzes aizsardzība utt.

Šajā rakstā mēs koncentrēsimies tikai uz vienu lietu, proti, izveidot ievades tīkla pārsprieguma aizsardzības ķēdi, lai novērstu tās iznīcināšanu.

Kā darbojas 230 V tīkla pārsprieguma aizsardzības ķēde?

Lai saprastu pārsprieguma aizsardzības ķēdes pamatus, sadalīsim ķēdi, lai izprastu katras ķēdes daļas pamatprincipu.

Šīs shēmas sirds ir OP-Amp, kas ir konfigurēts kā salīdzinājums. Shematiski mums ir pamata LM358 OP-amp, un tā Pin-6, mums ir mūsu standarta spriegums, kas tiek ģenerēts no LM7812 sprieguma regulatora IC un uz pin-5, mums ir ieejas spriegums, kas nāk no galvenā barošanas spriegums. Šajā situācijā, ja ieejas spriegums pārsniedz atsauces spriegumu, op-amp izeja palielināsies, un ar šo augsto signālu mēs varam vadīt tranzistoru, kas ieslēdz releju, taču šajā ķēdē ir milzīga problēma Ievades signāla trokšņa dēļ Op-amp daudzkārt svārstīsies, pirms nonāk stabilā stāvoklī,

Risinājums ir pievienot histerēzes par Schmitt sprūda pie ieejas. Iepriekš mēs esam izveidojuši tādas shēmas kā frekvences skaitītājs, izmantojot Arduino un kapacitātes mērītāju, izmantojot Arduino, no kuriem abi izmanto Schmitt sprūda ievadi. Ja vēlaties uzzināt vairāk par šiem projektiem, pārbaudiet tos. Konfigurējot op-amp ar pozitīvu atgriezenisko saiti, mēs varam palielināt ieejas rezervi atbilstoši savām vajadzībām. Kā redzat iepriekš redzamajā attēlā, mēs to esam darījuši ar R18 un R19 palīdzību, praktiski pievienojot divus sliekšņa spriegumus, viens ir augšējā sliekšņa spriegums, otrs ir zemākā sliekšņa spriegums.

Pārsprieguma aizsardzības komponentu vērtību aprēķināšana

Ja mēs skatāmies shematisks, mums ir mūsu barošanas ieejā, ko mēs labot to ar palīdzību no tilta taisngriezi, tad mēs to caur sprieguma dalītāju, kas tiek veikti ar R9, R11 un R10, tad mēs filtrē caur a 22uF 63V kondensators.

Pēc sprieguma dalītāja aprēķina mēs iegūsim izejas spriegumu 3,17 V, tagad mums jāaprēķina augšējā un apakšējā sprieguma spriegums. Pieņemsim, ka mēs vēlamies samazināt jaudu, kad ieejas spriegums sasniedz 270 V. Tagad, ja mēs atkal veicam sprieguma dalītāja aprēķinu, mēs iegūsim izejas spriegumu 3,56 V, kas ir mūsu augšējais slieksnis. Mūsu zemākais slieksnis paliek 3,17 V, jo mēs esam iezemējuši Op-amp.

Tagad, izmantojot vienkāršu sprieguma dalītāja formulu, mēs varam viegli aprēķināt augšējo un apakšējo spriegumu. Izmantojot shēmu kā atsauci, aprēķins ir parādīts zemāk, UT = R18 / (R18 + R19) * Vout = 62K / (1.5M + 62K) = 0.47V LT = R18 / (R18 + R19) * -Vout = 62K / (1.5M + 62K) = 0V

Tagad, pēc aprēķina, mēs varam skaidri redzēt, ka ar pozitīvu atgriezenisko saiti esam iestatījuši jūsu augšējā sliekšņa spriegumu 0,47 V virs sprūda līmeņa.

Piezīme: Lūdzu, ņemiet vērā, ka mūsu praktiskās vērtības mazliet atšķirsies no aprēķinātajām vērtībām rezistoru pielaides dēļ.

Tīkla pārsprieguma aizsardzības ķēdes PCB dizains

Mūsu tīkla pārsprieguma aizsardzības ķēdes PCB ir paredzēts vienam bufetam. Esmu izmantojis Eagle, lai izstrādātu savu PCB, taču jūs varat izmantot jebkuru izvēlēto dizaina programmatūru. Mana dēļa dizaina 2D attēls ir parādīts zemāk.

Pietiekams pēdas diametrs tiek izmantots, lai jaudas sliedes plūst strāvu caur shēmas plates. Maiņstrāvas tīkla ieeja un transformatora ievades sadaļa tiek izveidota kreisajā pusē, un izeja tiek izveidota apakšējā pusē, lai labāk izmantotu. Pilnu dizaina failu Eagle kopā ar Gerber var lejupielādēt no saites zemāk.

GERBER tīkla pārsprieguma aizsardzības ķēdei

Tagad, kad mūsu dizains ir gatavs, katram ir laiks un pielodēt dēli. Pēc kodināšanas, urbšanas un lodēšanas procesa pabeigšanas dēlis izskatās kā attēlā parādīts zemāk.

Pārsprieguma un strāvas aizsardzības ķēdes pārbaude

Demonstrācijai tiek izmantots šāds aparāts

Meco 108B + TRMS multimetrs
Meco 450B + TRMS multimetrs
Hantek 6022BE osciloskops
9-0-9 Transformators
40 W spuldze (testa slodze)

Kā redzat no iepriekš minētā attēla, es esmu sagatavojis šo testa iestatījumu, lai pārbaudītu šo shēmu, es esmu pielodējis divus vadus Op-amp5 pin5 un pin6, un meco 108B + multimetrs rāda ieejas spriegumu un meco 450B + Multimeter rāda atsauces spriegumu.

Šajā ķēdē transformators tiek darbināts no 230 V tīkla strāvas avota, un no turienes strāva tiek ievadīta taisngrieža ķēdē kā ieeja, transformatora izeja tiek ievadīta arī dēlī, jo tas nodrošina ķēdes jaudu un atskaites spriegumu..

Kā redzat no iepriekš minētā attēla, ķēde ir ieslēgta, un ieejas spriegums meco 450B + multimetrā ir mazāks par atsauces spriegumu, kas nozīmē, ka izeja ir ieslēgta.

Tagad, lai imitētu situāciju, ja mēs samazinām atsauces spriegumu, izeja tiks izslēgta, atklājot pārsprieguma stāvokli, kā arī iedegsies sarkanā gaismas diodes dēlī. To var novērot zemāk redzamajā attēlā.

Turpmākie uzlabojumi

Demonstrācijai ķēde tiek konstruēta uz PCB ar shēmas palīdzību, šo shēmu var viegli pārveidot, lai uzlabotu tās veiktspēju, piemēram, visiem maniem izmantotajiem rezistoriem ir 5% pielaides, izmantojot 1% nominālo rezistoru, var uzlabot ķēdes precizitāte.

Ceru, ka jums patika raksts un uzzinājāt kaut ko noderīgu. Ja jums ir kādi jautājumi, varat tos atstāt komentāru sadaļā zemāk vai izmantot mūsu forumus citu tehnisku jautājumu izlikšanai.