230V ac şebeke aşırı voltaj koruma devresi

Günümüzde güç kaynağının çoğu, teknolojideki ilerlemeler ve daha iyi tasarım tercihleri ​​nedeniyle çok güvenilirdir, ancak bir üretim hatası nedeniyle her zaman bir arıza şansı vardır veya ana anahtarlama transistörü veya MOSFET kötüye gidebilir. Ayrıca, Metal Oksit Varistör (MOV'ler) gibi koruma cihazları giriş koruması olarak kullanılabilse de, bir MOV tetiklendiğinde cihazı işe yaramaz hale getirse de, girişteki aşırı gerilim nedeniyle başarısız olma olasılığı vardır.

Bu sorunu çözmek için, bir yapacağız aşırı gerilim koruma cihazı bir ile op-amp olabilir, yüksek voltaj tespit ve cihazın koruyucu ikinci bir kısmını giriş gücü kesebilir yüksek gerilim dalgalanma. Ayrıca, devre tasarımımızı ve çalışmayı doğrulamak için devrenin ayrıntılı bir testi yapılacaktır. Aşağıdaki inceleme size bu devrenin oluşturulması ve test edilmesi süreci hakkında bir fikir verir. SMPS Tasarım ile ilgileniyorsanız, SMPS PCB Tasarım İpuçları ve SMPS EMI Azaltma Teknikleri hakkındaki önceki makalelerimize göz atabilirsiniz.

Aşırı Gerilim Koruması Nedir ve Neden Bu Kadar Önemlidir?

Bir güç kaynağı devresinin başarısız olabileceği birçok yol vardır, bunlardan biri aşırı gerilimden kaynaklanmaktadır. Önceki bir makalede, DC devresi için bir aşırı gerilim koruma devresi yaptık, ilginizi çekiyorsa bunu kontrol edebilirsiniz. Aşırı gerilim koruması, aşırı gerilim durumu oluştuğunda güç kaynağının kapandığı bir özellik olarak gösterilebilir, ancak aşırı gerilim durumu daha seyrek meydana gelir, bu olduğunda güç kaynağını işe yaramaz hale getirir. Ayrıca, bir aşırı gerilim durumunun etkisi, güç kaynağından ana devreye gerçekleştirilebilir, bu olduğunda, sadece bir güç kaynağı ile değil, aynı zamanda bir devre kesilmesi ile sonuçlanacaksınız. bu nedenle herhangi bir elektronik tasarımda aşırı gerilim koruma devresi önemli hale gelir.

Bu nedenle, aşırı gerilim durumları için bir koruma devresi tasarlamak için, aşırı gerilim korumasının temellerini temizlememiz gerekir. Önceki koruma devresi eğitimlerimizde, devrenize uyarlanabilecek, Aşırı Gerilim Koruması, Kısa Devre Koruması, Ters polarite koruması, Aşırı Akım Koruması vb. Gibi birçok temel koruma devresi tasarladık.

Bu yazıda, tek bir şeye odaklanacağız, yani tahrip olmasını önlemek için bir giriş şebeke aşırı gerilim koruma devresi yapmak.

230V Şebeke Aşırı Gerilim Koruma Devresi Nasıl Çalışır?

Aşırı gerilim koruma devresinin temellerini anlamak için devrenin her bölümünün temel çalışma prensibini anlamak için devreyi parçalara ayıralım.

Bu devrenin kalbi, karşılaştırıcı olarak yapılandırılmış bir OP-Amp'dir. Şematikte temel bir LM358 OP-amp var ve onun Pin-6'sında bir LM7812 voltaj regülatörü IC'den üretilen referans voltajımız var ve pin-5 üzerinde ana voltajdan gelen giriş voltajımız var. besleme gerilimi. Bu durumda, giriş voltajı referans voltajını aşarsa, op-amp'in çıkışı yüksek olur ve bu yüksek sinyal ile bir röleyi açan bir transistörü sürebiliriz, ancak bu devrede büyük bir sorun var., Giriş sinyalindeki gürültü nedeniyle, Op-amp kararlı bir duruma gelmeden önce birçok kez salınır,

Çözelti histerezis eklemektir girişindeki Schmitt-Trigger eylem. Daha önce Arduino kullanarak Frekans Sayacı ve Arduino kullanarak Kapasitans Ölçer gibi her ikisi de Schmitt tetik girişlerini kullanan devreler yapmıştık, bu projeler hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız bunlara göz atın. Op-amp'i olumlu geribildirim ile yapılandırarak, ihtiyaçlarımıza göre girişteki marjı genişletebiliriz. Yukarıdaki görüntüde de görebileceğiniz gibi, R18 & R19 yardımı ile geri bildirim sağladık, bunu yaparak pratik olarak iki eşik gerilimi ekledik, biri üst eşik gerilimi, diğeri alt eşik gerilimi.

Aşırı Gerilim Koruması için Bileşen Değerlerinin Hesaplanması

Biz şematik bakarsak, bizler Şebeke girişi var düzeltmek bir yardımı ile köprü doğrultucu o zaman, o zaman R9, R11, R10 ve yapılır bir gerilim bölücü aracılığıyla koydu filtre a aracılığıyla 22uF 63V kondansatör.

Gerilim bölücü için hesaplama yaptıktan sonra 3.17V çıkış gerilimi alacağız, şimdi üst ve alt eşik gerilimlerini hesaplamamız gerekiyor, diyelim ki giriş gerilimi 270V'a ulaştığında gücü kesmek istiyoruz . Şimdi voltaj bölücü hesaplamasını tekrar yaparsak, üst eşik değerimiz olan 3.56V'luk bir çıkış voltajı elde edeceğiz. Op-amp'i toprakladığımız için alt eşik değerimiz 3.17V'de kalıyor.

Şimdi, basit bir voltaj bölücü formül yardımıyla üst ve alt eşik voltajlarını kolayca hesaplayabiliriz. Şematiği referans alarak hesaplama aşağıda gösterilmiştir.

UT = R18 / (R18 + R19) * Vout = 62K / (1.5M + 62K) = 0.47V LT = R18 / (R18 + R19) * -Vout = 62K / (1.5M + 62K) = 0V

Şimdi, hesaplamadan sonra, pozitif geri besleme yardımı ile üst eşik voltajınızı tetik seviyesinin 0,47 V üzerine ayarladığımızı açıkça görebiliyoruz.

Not: Lütfen pratik değerlerimizin, direnç toleransları nedeniyle hesaplanan değerlerimizden biraz farklı olacağını unutmayın.

Şebeke Aşırı Gerilim Koruma Devresi PCB Tasarımı

Şebeke aşırı gerilim koruma devremizin PCB'si tek bir yan panel için tasarlanmıştır. PCB'mi tasarlamak için Eagle'ı kullandım, ancak istediğiniz herhangi bir Tasarım yazılımını kullanabilirsiniz. Kart tasarımımın 2D görüntüsü aşağıda gösterilmektedir.

Güç yollarının akımı devre kartından geçirmesini sağlamak için yeterli bir iz çapı kullanılır. AC şebeke girişi ve Trafo girişi bölümü sol tarafta oluşturulur ve daha iyi kullanılabilirlik için çıkış alt tarafta oluşturulur. Gerber ile birlikte Eagle için eksiksiz Tasarım dosyası aşağıdaki bağlantıdan indirilebilir.

• Şebeke Aşırı Gerilim Koruma Devresi için GERBER

Artık Tasarımımız hazır olduğuna göre, her birinin ve kartı lehimlemenin zamanı geldi. Aşındırma, delme ve lehimleme işlemleri bittikten sonra, kart aşağıdaki resimdeki gibi görünür.

Aşırı Gerilim ve Akım Koruma Devresinin Test Edilmesi

Gösteri için aşağıdaki aparat kullanılır

1. Meco 108B + TRMS Multimetre
2. Meco 450B + TRMS Multimetre
3. Hantek 6022BE Osiloskop
4. 9-0-9 Trafo
5. 40W ampul (Test Yükü)

Yukarıdaki görüntüden de görebileceğiniz gibi bu devreyi test etmek için bu test kurulumunu hazırladım, Op-amp'in pin5 ve pin6'sına iki tel lehimledim ve meco 108B + Multimetre giriş voltajını gösteriyor ve meco 450B + Multimetre referans voltajını gösteriyor.

Bu devrede, transformatöre 230V şebeke güç kaynağından güç verilir ve buradan güç, giriş olarak redresör devresine beslenir, transformatörden gelen çıkış da devreye güç ve referans voltajı sağladığı için karta beslenir..

Yukarıdaki görüntüden de görebileceğiniz gibi, devre açıktır ve meco 450B + Multimetre içindeki giriş voltajı referans voltajından daha düşüktür, bu da çıkışın açık olduğu anlamına gelir.

Şimdi durumu simüle etmek için referans voltajını düşürürsek, çıkış kapanır, aşırı voltaj durumu algılar, ayrıca kart üzerindeki kırmızı bir LED yanar, bunu aşağıdaki görüntüden gözlemleyebilirsiniz.

Diğer Geliştirmeler

Gösterim için devre, şematik yardımıyla bir PCB üzerine inşa edilmiştir, bu devre performansını artırmak için kolayca değiştirilebilir, örneğin, kullandığım dirençlerin tümü% 5 toleransa sahiptir, % 1 nominal dirençler kullanarak geliştirebilir devrenin doğruluğu.

Umarım makaleyi beğenmişsinizdir ve faydalı bir şeyler öğrenmişsinizdir. Herhangi bir sorunuz varsa, bunları aşağıdaki yorum bölümünde bırakabilir veya diğer teknik sorularınızı göndermek için forumlarımızı kullanabilirsiniz.