230В наизменична мрежа преко заштитног напона

Већина напајања данас је врло поуздана због напретка технологије и бољих дизајнерских преференција, али увек постоји шанса за неуспех због производне грешке или то може бити главни прекидачки транзистор или МОСФЕТ који се поквари. Такође, постоји могућност да не успе због пренапона на улазу, иако се заштитни уређаји попут Метал Окиде Варистор (МОВ) могу користити као заштита на улазу, али када се МОВ активира, уређај постаје бескористан.

Да бисмо решили овај проблем, направићемо уређај за заштиту од пренапона са оптичким појачалом, који може да детектује високе напоне и може да смањи улазну снагу у делићу секунде, штитећи уређај од високог напона. Такође ће бити извршен детаљан тест кола како би се верификовао наш дизајн и рад кола. Следећи преглед даје вам идеју о процесу изградње и испитивања овог кола. Ако се бавите СМПС дизајном, можете погледати наше претходне чланке о СМПС савети за дизајн ПЦБ-а и СМПС ЕМИ техникама смањења.

Шта је заштита од пренапона и зашто је она толико важна?

Постоји много начина на које круг напајања може отказати, један од њих је због пренапона. У претходном чланку направили смо пренапонски заштитни круг за једносмерни круг, то можете проверити ако то буде највише занимало за вас. Заштита од пренапона може се илустровати као карактеристика у којој се напајање искључује када дође до стања пренапона, мада се ситуација пренапона јавља ређе, када се то догоди, чини напајање бескорисним. Такође, утицај стања пренапона може се извршити од напајања до главног круга, када се то догоди, на крају ћете добити не само покварено напајање већ и покварени круг. због чега круг заштите од пренапона постаје важан у било ком електронском дизајну.

Дакле, да бисмо дизајнирали заштитно коло за пренапонске ситуације, морамо да рашчистимо основе пренапонске заштите. У нашим претходним водичима за заштитне кругове дизајнирали смо мноштво основних заштитних кругова који се могу прилагодити вашем кругу, наиме заштиту од пренапона, заштиту од кратког споја, заштиту од обрнутог поларитета, заштиту од прекомерне струје итд.

У овом чланку ћемо се концентрисати само на једну ствар, а то је да направимо улазно мрежно заштитно коло од пренапона како бисмо спречили његово уништавање.

Како ради мрежни заштитни круг од пренапона 230В?

Да бисмо разумели основе склопа за заштиту од пренапона, раздвојимо коло како бисмо разумели основни принцип рада сваког дела кола.

Срце овог кола је ОП-појачало, које је конфигурисано као компаратор. У шеми имамо основно ЛМ358 ОП-појачало, а у његовом Пин-6 имамо референтни напон који се генерише из ИЦ- а напона ЛМ7812, а на пин-5 улазни напон који долази из главног напон. У овој ситуацији, ако улазни напон премаши референтни напон, излаз оп-појачала ће ићи висок, а са тим високим сигналом можемо покретати транзистор који укључује релеј, али у овом колу постоји огроман проблем, Због шума у улазном сигналу, Оп-појачало ће осциловати много пута пре него што дође у стабилну,

Решење је да додате хистерезу од Сцхмитт триггер акције на улазу. Раније смо направили кола попут Бројила фреквенције користећи Ардуино и Мерач капацитивности користећи Ардуино, који користе Сцхмиттове улазе окидача, ако желите да сазнате више о овим пројектима, погледајте их. Конфигурисањем оп-појачала са позитивним повратним информацијама, можемо проширити маргину на улазу према нашим потребама. Као што видите на горњој слици, пружили смо повратне информације уз помоћ Р18 и Р19 чинећи то, практично смо додали два прага напона, један је напон горњег прага, други напон доњег прага.

Израчунавање компонентних вредности за заштиту од пренапона

Ако погледамо шему, имамо мрежни улаз који исправљамо помоћу мостовног исправљача, затим га проводимо кроз делилац напона који је направљен са Р9, Р11 и Р10, а затим га филтрирамо кроз 22уФ 63В кондензатор.

Након што смо извршили прорачун за делилац напона, добићемо излазни напон од 3,17В, сада морамо израчунати горњи и доњи праг напона, Рецимо да желимо да смањимо снагу када улазни напон достигне 270В. Ако поново извршимо прорачун делитеља напона, добићемо излазни напон од 3,56 В, што је наш горњи праг. Наш доњи праг остаје на 3,17 В док смо уземљивали Оп-амп.

Сада, уз помоћ једноставне формуле за поделу напона, лако можемо израчунати горњи и доњи напон прага. Узимајући шему као референцу, прорачун је приказан испод, УТ = Р18 / (Р18 + Р19) * Воут = 62К / (1,5М + 62К) = 0,47В ЛТ = Р18 / (Р18 + Р19) * -Воут = 62К / (1,5М + 62К) = 0В

Сада, након прорачуна, можемо јасно видети да смо уз помоћ позитивних повратних информација поставили ваш горњи праг напона на 0,47 В изнад нивоа окидача.

Напомена: Имајте на уму да ће се наше практичне вредности мало разликовати од израчунатих вредности због толеранција отпорника.

Дизајн ПЦБ склопа за заштиту од пренапонског напона

ПЦБ за наш мрежни склоп за заштиту од пренапона дизајниран је за једну креденцу. Користио сам Еагле за дизајн ПЦБ-а, али можете користити било који софтвер за дизајн по вашем избору. 2Д слика мог дизајна плоче приказана је доле.

Довољан пречник трага користи се за покретање струјних водова кроз струју кроз плочицу. Мрежни улаз за наизменичну струју и одељак за улаз за трансформатор креирају се на левој страни, а излаз се креира на доњој страни ради боље употребљивости. Комплетну дизајнерску датотеку за Еагле заједно са Гербером можете преузети са доње везе.

ГЕРБЕР за струјни круг за заштиту од пренапона

Сада, када је наш дизајн спреман, време је за свако лемљење плоче. По завршетку нагризања, бушења и лемљења плоча изгледа као слика приказана доле.

Испитивање круга за заштиту од напона и струје

За демонстрацију се користи следећи апарат

Мецо 108Б + ТРМС мултиметар
Мецо 450Б + ТРМС мултиметар
Хантек 6022БЕ осцилоскоп
9-0-9 Трансформатор
Сијалица од 40 В (пробно оптерећење)

Као што можете видети са горње слике, припремио сам ову тестну поставку за тестирање овог кола, залемио сам две жице у пинове 5 и пинове Оп-појачала, а мецо 108Б + Мултиметар приказује улазни напон и мецо 450Б + Мултиметар приказује референтни напон.

У овом колу трансформатор се напаја из мрежног напајања од 230 В, а одатле се напајање напаја у исправљачки круг као улаз, излаз из трансформатора се такође доводи у плочу јер даје струјни и референтни напон у круг.

Као што видите са горње слике, коло је укључено, а улазни напон у мецо 450Б + Мултиметер је мањи од референтног напона, што значи да је излаз укључен.

Сада да бисмо симулирали ситуацију ако смањимо референтни напон, излаз ће се искључити, откривајући стање пренапона, такође ће се укључити црвена ЛЕД на плочи, то можете приметити на слици испод.

Даља побољшања

За демонстрацију, коло је конструисано на ПЦБ уз помоћ шеме, ово коло се може лако модификовати да би се побољшале његове перформансе, на пример, сви отпорници које сам користио имају толеранције од 5%, коришћење отпорника са оценом од 1% може да побољша тачност кола.

Надам се да сте уживали у чланку и научили нешто корисно. Ако имате било каквих питања, можете их оставити у одељку за коментаре испод или користити наше форуме да бисте поставили друга техничка питања.