Overspanningsbeveiligingscircuit:betekenis, typen en doe-het-zelfprojecten uitgelegd

Onmiskenbaar moet u hebben ervaren of gehoord van een overspanningstoestand die optreedt als gevolg van bijvoorbeeld storingen in de voeding. Je hebt misschien ook de gevolgen van overspanning gezien, zoals het veroorzaken van brand of circuitstoringen, het beschadigen van circuitcomponenten, enz.

Dus, hoe voorkomen we dat de overspanningssituatie zich voordoet in onze voedingen?

Door dit artikel te lezen, leert u de soorten overspanningsbeveiligingscircuitprojecten kennen die u kunt gebruiken. We zullen ook de schakelschema's opnemen voor een beter begrip.

Laten we beginnen.

Wat is overspanningsbeveiliging?

Overspanningsbeveiliging is een voedingsfunctie die de uitgang klemt of de voeding uitschakelt bij hogere spanningsniveaus. Vaak moet het spanningsniveau het vooraf ingestelde niveau overschrijden om de bescherming te laten plaatsvinden.

Een overspanningsbeveiligingscircuit voorkomt voornamelijk schade aan de elektronische elementen van veel voedingsapparaten. Daarom is overspanningsbeveiliging momenteel behoorlijk populair in verschillende toepassingen, zoals automobieltoepassingen.

(auto's)

Overspanningsbeveiligingstype

Soorten overspanningsbeveiliging zijn afhankelijk van kosten, prestaties en complexiteit. Ze bereiken allemaal een efficiënte overspanningsbeveiliging van de voeding.

De meest voorkomende drie zijn;

SCR (Silicon Controlled Rectifier) ​​koevoet

Een SCR koevoet circuit voorkomt een overspanning door het creëren van een kortsluiting dwars naar de uitgang van een voeding.

SCR-thyristors kunnen grote stromen schakelen en actief zijn totdat elke lading zich verspreidt. U kunt de SCR ook terugkoppelen naar een zekering die doorbrandt en voorkomt dat de regelaar meer spanning ontvangt.

SCR koevoet circuit

In het circuit functioneert de zenerdiode om een ​​hogere spanning te behouden dan de bedrijfsspanning van de uitgang. Evenzo handhaaft het een laag spanningsniveau om schade aan het circuit te voorkomen.

Daarom heeft de zenerdiode geen stroom tijdens geleiding omdat deze geen doorslagspanning krijgt. Bijgevolg stroomt het momenteel niet door de thyristor, waardoor het gesloten blijft. De voeding werkt echter zoals gewoonlijk.

(Zenerdiodes)

De spanning stijgt vaak wanneer de seriedoorlaattransistor in de gelijkstroomvoeding uitvalt. De ontkoppeling van de unit zorgt er gelukkig voor dat de spanning niet meteen groeit. De stijgende spanning bepaalt waar de Zenerdiode begint te geleiden. Vervolgens stroomt er stroom door de thyristorpoort en zorgt ervoor dat deze wordt geactiveerd.

Na het triggeren sluit de thyristor de uitgang van de voeding naar de grond, waardoor schade aan het circuit wordt voorkomen. U kunt de kortsluiting ook gebruiken om een ​​zekering door te blazen, waardoor de stroom van de spanningsregelaar wordt afgeleid. De omleiding voorkomt dat de unit verdere schade oploopt.

(thyristoren)

Soms kunt u een kleine condensator plaatsen als ontkoppelingseenheid van de thyristorpoort naar de grond. Het doel is om te voorkomen dat RF of scherpe transiënten van het ontkoppelingsteam stroom krijgen. Op die manier zal de RF de poortverbinding niet bereiken en een valse trigger veroorzaken.

Blijf uit de buurt van een enorme ontkoppeling, omdat deze uw overspanningsbeveiliging zelfs in een realistisch geval van storing kan vertragen.

Spanningsklemming

Spanningsklemming is onze tweede vorm van overspanningsbeveiliging.

Het Spanningsklemcircuit

De werking ervan vereist een zenerdiode die dwars op de uitgang van een gereguleerde voeding is geplaatst. Omdat de spanning van de zenerdiode iets hoger is dan de maximale railspanning, zal deze normaal gesproken niet geleiden. Het zal echter de geleiding starten wanneer de spanning te hoog wordt. Vervolgens zal de Zenerdiode de spanning op een waarde klemmen die hoger is dan de railspanning.

Voeg een overgangsbuffer toe aan de zenerdiode als u een hogere stroomcapaciteit nodig heeft voor uw gereguleerde voeding. Het verhoogt het stroomvermogen van de zenerdiode gelijk aan de stroomversterking van de transistor. Omdat je een vermogenstransistor nodig hebt voor het circuit, zullen de huidige versterkingsniveaus dalen tot 20 – 50.

Spanningsbegrenzing

Een spanningsbegrenzing is een soort overspanningsbeveiliging in schakelende voedingen. Gelukkig werken switch-mode-regelaars vaak niet in laagspanningscondities. Maar in het geval van overspanning, is het vaak aan te raden om spanningsbeperkende apparaten onder controle te hebben.

Een spanningsbeperkende conditie werkt door de overspanningsconditie te detecteren en vervolgens de converter uit te schakelen zoals DC-DC-converters.

DC-DC-converters en switch-mode-regelaars gebruiken vaak een chip om hun circuits te bedienen. Bovendien is het noodzakelijk om een ​​detectielus te gebruiken die zich buiten de IC-regelaar bevindt. De externe detectielus is belangrijk omdat schade aan de regulatorchip die overspanning veroorzaakt, ook het detectiemechanisme kan beschadigen.

Opmerking;

U hebt een circuit nodig dat specifiek is voor uw switch-mode regulatorchip en het specifieke circuit dat wordt toegepast voor effectieve prestaties.

Een schakelende/geschakelde regelaar

Overspanningsbeveiligingscircuitprojecten

De duur en grootte van de overspanning bepalen het ontwerp van uw circuit voor een betere bescherming. We zullen in deze sectie twee projecten bespreken.

Zener spanningsregelaar circuit

Een Zener-spanningsregelaar heeft twee functies;

• Ten eerste helpt het bij overspanningsbeveiliging.
• Vervolgens regelt het de voedingsspanning van de ingang.

Een Zener-spanningsregelaarcircuit

Voor het bovenstaande circuit is het vooraf ingestelde niveau van de cursus de zenerdiodeclassificatie. De schakeling kan dus niet geleiden bij een drempelwaarde van ongeveer 5,1V.

Vooraf ingestelde waarde; Het is een hoge drempelspanning die ervoor zorgt dat het circuit de voeding aan de belastingszijde loskoppelt.

Bovendien bepaalt de basis-emitterspanning van de transistor de geleiding van transistor Q1. Als zodanig, wanneer de uitgangsspanning van het circuit stijgt, neemt de Vbe (basis-emitterspanning) van de transistor toe en is er minder geleiding. Vervolgens vermindert de uitgangsspanning en handhaaft deze een houdbaar spanningsniveau.

Overspanningsbeveiligingscircuit met zenerdiode

Dit tweede overspanningsbeveiligingscircuit zal naast de zenerdiode een PNP-transistor gebruiken.

Het vinden van een exacte zenerdiodewaarde kan hier een uitdaging zijn, dus kies een beoordeling die dicht bij uw vooraf ingestelde waarde ligt.

Componentenlijst

Breadboard,

FMMT718 PNP-transistor,

Draden aansluiten,

Weerstanden (1k, 2.2k en 6.8k) en

Zenerdiode 5,1 V (1N4740A).

Circuit voor overspanningsbeveiliging met een zenerdiode

Werkingsprincipe van het overspanningsbeveiligingscircuit

Als het vooraf ingestelde niveau hoger is dan de spanning bij normaal gebruik, neemt de basisterminal van Q2 toe. Het wordt dan UITgeschakeld omdat het de PNP-transistor is. Een UIT-toestand van Q2 heeft tot gevolg dat de basisterminal van Q1 laag wordt en stroom laat vloeien.

Integendeel, de zenerdiode begint te geleiden als de vooraf ingestelde waarde lager is dan de spanning. Op zijn beurt zet het de Q2 aan terwijl het de basis van Q2 met de grond verbindt. In de AAN-toestand van de Q2 wordt de basisterminal van Q1 hoog en gaat hij aan als een open schakelaar. Q1 beperkt dus de stroom die er doorheen gaat, waardoor wordt voorkomen dat een te hoge spanning de belasting beschadigt.

Verder moet de spanningsval in de transistoren lager zijn om een ​​nauwkeurige circuituitlezing te verkrijgen. In ons geval hebben we een FMMT718 PNP-transistor gebruikt met een laag VCE-verzadigingsniveau. Het houdt de daling over de transistoren zo laag mogelijk.

Het nadeel van het circuit

Verlies van vermogen; voert warmte af en verspilt daarom energie door de aangesloten serieweerstand.

Samenvatting

Kortom, moderne voedingen zijn onmiskenbaar betrouwbaar in onze dagelijkse activiteiten. De kans is echter groot dat ze falen vanwege factoren zoals overspanning. Daarom is het noodzakelijk om een ​​middel voor overspanningsbeveiliging te hebben.

Wees gerust, met de uitgebreide gids hierboven zijn uw circuits veilig. Maar toch, als je nog steeds een brandend probleem hebt, neem dan contact met ons op.