Защита от перенапряжения схема. Защита электронных устройств от перенапряжения: схемы, компоненты и принципы работы — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как работают схемы защиты от перенапряжения. Какие компоненты используются для защиты электроники от скачков напряжения. Как выбрать и рассчитать параметры защитных элементов. Принципы построения эффективных схем защиты от перенапряжений.

Содержание

Принцип работы схем защиты от перенапряжения

Схемы защиты от перенапряжения предназначены для предотвращения повреждения электронных устройств из-за кратковременных скачков напряжения в электросети. Основной принцип работы таких схем заключается в ограничении напряжения, подаваемого на защищаемое устройство, до безопасного уровня.

Как работает типичная схема защиты от перенапряжения:

При нормальном напряжении в сети схема пропускает его на нагрузку без изменений
При возникновении перенапряжения защитные элементы ограничивают напряжение до безопасного уровня
Избыточная энергия рассеивается на защитных элементах
После окончания перенапряжения схема возвращается в исходное состояние

Таким образом, схема защиты выполняет роль «предохранителя», не позволяя опасному напряжению попасть на чувствительную электронику.

Основные компоненты схем защиты от перенапряжения

Для построения эффективных схем защиты от перенапряжения используются следующие основные компоненты:

Варисторы (MOV) — нелинейные резисторы, резко снижающие сопротивление при превышении порогового напряжения
Газоразрядники — элементы, пробивающиеся при высоком напряжении и закорачивающие цепь
TVS-диоды — полупроводниковые приборы для ограничения напряжения
Супрессоры — специализированные защитные диоды
Тиристоры — используются для отключения нагрузки при перенапряжении

Каждый из этих компонентов имеет свои особенности и область применения. Часто в схемах защиты используется комбинация различных элементов.

Варисторы как основной элемент защиты от перенапряжений

Варисторы или MOV (Metal Oxide Varistor) являются одним из самых распространенных компонентов в схемах защиты от перенапряжений. Их основные преимущества:

Высокая поглощаемая энергия
Быстрое время срабатывания (единицы наносекунд)
Низкая стоимость
Простота применения

Принцип работы варистора основан на резком снижении его сопротивления при превышении определенного напряжения. Это позволяет ограничить напряжение на нагрузке и отвести избыточную энергию на варистор.

При выборе варистора для схемы защиты учитывают следующие параметры:

Классификационное напряжение
Максимальное длительное рабочее напряжение
Максимальный импульсный ток
Поглощаемая энергия

Правильный выбор этих параметров обеспечивает эффективную защиту устройства от перенапряжений в сети.

Газоразрядники в схемах защиты от мощных перенапряжений

Газоразрядники применяются для защиты от мощных импульсных перенапряжений, например, вызванных ударом молнии. Их основные особенности:

Очень высокая поглощаемая энергия (до сотен кДж)
Низкое остаточное напряжение при срабатывании
Высокая скорость срабатывания
Способность выдерживать многократные воздействия

Принцип работы газоразрядника основан на возникновении электрической дуги между электродами при превышении напряжения пробоя. Это приводит к резкому снижению сопротивления и отводу энергии перенапряжения.

Газоразрядники часто используются в качестве первой ступени защиты в многоступенчатых схемах. За ними устанавливаются варисторы или TVS-диоды для более точного ограничения напряжения.

TVS-диоды для защиты чувствительной электроники

TVS-диоды (Transient Voltage Suppressor) применяются для защиты чувствительных электронных устройств от перенапряжений. Их ключевые преимущества:

Очень быстрое время срабатывания (пикосекунды)
Низкое напряжение ограничения
Высокая надежность и стабильность параметров
Малые габариты

TVS-диоды работают аналогично стабилитронам, но рассчитаны на значительно большие импульсные токи. При нормальном напряжении TVS-диод находится в закрытом состоянии. При возникновении перенапряжения он открывается и шунтирует избыточное напряжение.

TVS-диоды выпускаются в одно- и двунаправленном исполнении. Для защиты цепей постоянного тока используются однонаправленные TVS, а для цепей переменного тока — двунаправленные.

Многоступенчатые схемы защиты от перенапряжений

Для обеспечения надежной защиты от перенапряжений различного характера часто применяются многоступенчатые схемы. Они позволяют эффективно подавлять как мощные импульсные, так и длительные перенапряжения. Типичная структура многоступенчатой защиты:

Первая ступень — газоразрядник для подавления мощных импульсов
Вторая ступень — варистор для ограничения длительных перенапряжений
Третья ступень — TVS-диод для точного ограничения напряжения

Такая комбинация позволяет использовать преимущества каждого типа защитных элементов и обеспечить комплексную защиту устройства. При этом каждая последующая ступень защищает предыдущую от перегрузки.

Расчет параметров схемы защиты от перенапряжений

При проектировании схемы защиты от перенапряжений необходимо правильно рассчитать параметры защитных элементов. Основные этапы расчета:

Определение максимального рабочего напряжения защищаемого устройства
Выбор напряжения срабатывания защиты (обычно на 20-30% выше рабочего)
Расчет максимальной энергии возможного перенапряжения
Выбор защитных элементов с необходимыми параметрами

Проверка времени срабатывания и остаточного напряжения

При расчете важно учитывать возможные переходные процессы в цепи и обеспечить координацию работы различных ступеней защиты. Правильно рассчитанная схема обеспечит надежную защиту устройства без ложных срабатываний.

Простая схема защиты от перенапряжения для электронных устройств, схем, модулей, работающих от постоянного тока « ЭлектроХобби

В данной статье предлагаю вам разобрать схему защиты от перенапряжения низковольтной электронной нагрузки, питаемой от постоянного тока. То есть, например мы имеем какое-то электронное устройство, схему, плату, модуль, который питается от постоянного напряжения величиной допустим 5 вольт, или 9, или 12, или 24 и т.д. При этом это устройство не допускает возможности превышения величины своего питающего напряжения хотя бы несколько процентов. Допустим мы возьмем обычный смартфон, для заряда которого нужно напряжение источника питания 5 вольт.

Причем стоит учесть, что допустимым диапазоном напряжений для зарядки телефонов, смартфонов, планшетов считается величина 5 – 5,3 вольта. Напряжение свыше 5,3 вольта уже не рекомендуется использовать, так как есть вероятность отрицательного воздействия на контроллер заряда вашего устройства. При использовании дешевых зарядных устройств, или самодельных блоков питания, где схемы защиты от перенапряжения отсутствуют, или собраны не качественным образом, возникает вероятность, что после случайно возникшего увеличения напряжения ваше мобильное устройство выйдет из строя. Даже небольшого, кратковременного скачка напряжения на выходе некачественного источника питания вполне может хватить, чтобы вы свой смартфон понесли в ремонт.

Проблема перенапряжения на выходе источника питания может возникнуть для любых устройств, а не только у смартфонов. Перенапряжение на выходе блока питания может возникнуть как по причине внешних воздействий (молния, коммутационные переключения в сети и т.д.), так и по причине появления определенных поломок в самом источнике питания. Следовательно любая из причин появления даже кратковременного перенапряжения на блоке питания может вывести из строя ваши электронные схемы, устройства, модули и т.д.

Чтобы обезопасить свои электронные устройства можно собрать достаточно простую и полностью работоспособную схему защиты от перенапряжения, рисунок которой представлен в начале этой статьи. В имеющемся варианте данная схема защиты рассчитана на работу с постоянным напряжением 5 вольт, от которых будет безопасно заряжаться смартфон, телефон, планшет и т. д. То есть, как я ранее написал, максимально допустимым напряжением зарядки для смартфонов является величина 5,3 вольта. Следовательно нашу защиту от перенапряжения нужно настроить на чуть большее напряжение, а именно на 5,4 вольта. И чтобы не произошло с вашей зарядкой или блоком питания, на выходе схемы защиты напряжение никогда не превысит величину 5,4 вольта. При достижении порога в 5,4 вольта на выходе источника питания защита просто отключит это напряжение на своем выходе. Следовательно ваши устройства будут полностью защищены от случайных перенапряжений.

Теперь давайте разберем саму схему данной защиты от перенапряжения. По сути это пороговое устройство с транзисторным ключем, который просто размыкает цепь между источником питания и нагрузкой в случае превышения порогового напряжения. На входе схемы стоит обычный параметрический стабилизатор напряжения, собранный на управляемом стабилитроне типа TL431. Данный стабилитрон является высокоточной микросхемой. Напряжение (стабилизации), которое будет между анодом и катодом этого стабилитрона зависит от имеющегося потенциала на его выводе управления. Этот потенциал задается делителем напряжения в виде подстроечного резистора R1, которым мы и устанавливаем нужный нам порог срабатывания схемы при нужном уровне максимально допустимого выходного напряжения источника питания.

Сразу хочу сказать, что те номиналы резисторов, которые представлены в имеющейся схеме защиты от перенапряжения, рассчитаны на работу схемы с напряжением 5 вольт. При этом эти сопротивления обеспечивают минимальный ток, потребляемый самой схемой защиты. То есть, при работе с напряжением 5 вольт эти сопротивления обеспечивают высокий КПД схемы, где общим ток потребления защиты не превышает 1-2 мА. Если вы данную схему защиты планируете использовать для большего напряжения, допустим 12 вольт, то и номиналы всех резисторов желательно увеличить в 2 раза. При напряжении 12 вольт и имеющихся номиналах сопротивлений схема будет также нормально работать и выполнять свою функцию защиты от перенапряжения, но ток потребления уже вырастет до 8-10 мА. А это уже не так экономно, как хотелось бы.

Итак, вращая подстроечный резистор R1 мы задаем величину стабилизационного напряжения, которое будет образовываться на управляемом стабилитроне TL431. Если мы на стабилитроне выставили ровно 5 вольт, то до этого напряжения стабилитрон закрыт и через него ток не проходит. При этом любое напряжение до 5 вольт будет оседать только на стабилитроне. На резисторе R2 в это время никакого напряжения не будет. И лишь когда напряжение на стабилитроне поднимется выше 5 вольт, только в этом случае все, что выше 5 вольт будет оседать на R2. При этом данный резистор R2 еще и ограничивает силу тока, проходящего через стабилитрон.

Параллельно резистору R2 подключен база-эмиттерный переход биполярного транзистора VT1 (через токоограничительный резистор R3). Чтобы транзистор VT1 открылся, нужно чтобы на нем между его базой и эмиттером образовалось напряжение не менее 0,6 вольт. И поскольку мы имеем дело с транзистором N-P-N проводимости, то на базу должен подаваться положительный потенциал, а на эмиттер отрицательный. Как только на резисторе R2 образовалось напряжение чуть более 0,6 вольт (с учетом, что небольшая часть напряжения еще осядет на резисторе R3), а следовательно и на переходе база-эмиттер транзистора VT1, этот транзистор открывается и между его выводами коллектор-эмиттер резко увеличивается проводимость. То есть, это равносильно, что коллектор и эмиттер вместе соединятся.

Изначально, при нормальном напряжении на источнике питания, полевой транзистор VT2 открыт. Этому способствует изначально подаваемое на него напряжение управления. Плюсовой потенциал идет через резистор R4 и поступает на затвор полевика, а минус сразу идет на исток от источника питания. Напомню, что для того, чтобы полевой МОП транзистор с изолированным затвором открылся (изначально от закрыт), и через его канал сток-исток начал проходить ток, между выводами затвора и истока должно присутствовать постоянное напряжение величиной не менее 4 вольта (в отличии от биполярного, у которого напряжение открытия 0,6 вольт).

Как мы видим из схемы, коллектор и эмиттер биполярного транзистора VT1 параллельно подключены к затвору и истоку полевого транзистора VT2. Следовательно, если транзистор VT1 откроется, то это будет способствовать закрытию полевого транзистора VT2 (поскольку биполярник просто закоротит управляющие выводы полевика). Резистор R4 нужен для ограничения тока, который будет протекать через него после открытия VT1. В противном случае, без R4, VT1 сделал бы короткое замыкание источника питания при своем открытии. Ну, и в целом, цепь R4 и коллекторно-эмиттерный переход VT1 представляют собой делитель напряжения.

В целом схема данной защиты от перенапряжения работает следующим образом. У нас имеется выставленное пороговое напряжение 5,4 вольта. Мы подаем на схему питание 5 вольт. К выходу схемы защиты подключаем наше электронное устройство (пусть это будет смартфон). Изначально полевой транзистор VT2 открыт, следовательно на наше устройство также подается напряжение и оно работает. Но как только на входе схемы защиты напряжение поднялось выше 5,4 вольта, транзистор VT1 открывается и этим открытием закрывает полевой транзистор VT2. Цепь разрывается и образовавшееся повышенное напряжение не поступает в наше устройство. Ваш девайс в безопасности. Если же напряжение на входе защиты снова опустится ниже порогового значения 5,4 вольта, защита разблокируется и безопасное напряжение снова начнет поступать в ваше устройство (смартфон).

В данной схеме на месте основного ключа используется полевой транзистор типа IRFZ44. Этот полевик имеет достаточно хорошие характеристики. А именно, у него очень маленькое сопротивление канала исток-сток в открытом состоянии. Это обеспечивает высокий КПД схемы защиты, плюс к этому при небольшой нагрузке полное отсутствие нагрева этого транзистора. Да и максимальный ток этот транзистор может выдерживать весьма большой (около 50 А). Стоит он также достаточно дешево. Хотя в эту схему подойдет любой другой полевой МОП транзистор с изолированным каналом (N-канальный), лишь бы он выдерживал тот ток, который будет через него проходить.

Эту схему можно использовать и при любом другом постоянном напряжении, хотя для обеспечения экономичности нужно будет сопротивление имеющихся резисторов увеличить (примерно пропорционально) соответственно своему рабочему напряжению. То есть, если вы хотите эту схему защиты использовать для напряжения 12 вольт, то и резисторы вместо 1 ком ставим по 2 ком, а подстроечник на 10 ком меняем на 20 ком. Причем стоит учесть, что минимальное напряжение, с которым данная схема может нормально работать это 5 вольт (если с натяжкой то 4 вольта). А дело в том, что при напряжении менее 4 вольт имеющейся полевой транзистор просто не откроется. Ну, и поскольку у полевых транзисторов подобного типа имеется максимально допустимое напряжение для управляемого напряжения, которое не должно превышать 20 вольт, то при использовании схемы защиты при напряжениях более 20 вольт нужно добавить в схему стабилитрон между затвором и истоком полевика VT2.

Ну, а в целом данная схема проверена, и она полностью работоспособна.

НИЖЕ ВИДЕО ПО ЭТОЙ ТЕМЕ

LED освещение с регулировкой яркости для рабочего стола с питанием от трансформаторного блока питания

Ссылка для просмотра этого видео на моем канале в Дзене

Ссылка на эту статью в Дзене — https://dzen. ru/a/Y5Gn_rzi83aG7KyB

Простая схема защиты от перенапряжения и переполюсовки

19 декабря 2018

Допустим, у вас есть некое устройство, питаемое от внешнего аккумулятора. Для определенности скажем, от это LiIon или LiPo, часто используемые в квадракоптерах. При питании от внешнего источника всегда есть неплохие шансы сжечь устройство. Самый простой способ это сделать — перепутать полярность. Еще можно запитать устройство от блока питания и, случайно крутанув ручку, превысить допустимое напряжение. Давайте рассмотрим классическую схему, защищающую от таких ошибок при помощи компонентов общей стоимостью менее 5$.

Вот эти компоненты:

VS-40TPS12PBF, тиристор на 35 А;
1N4744A, стабилитрон 15 В 5%;
Резистор 1 кОм 0.25 Вт;
RHRP3060, диод на 30 А;
Автомобильный предохранитель «норма» на 25 А;
Держатель автомобильного предохранителя «норма» на кабель;
Немного термоусадок и провода 16 AWG в силиконовой изоляции;

Компоненты были выбраны в предположении, что устройство может потреблять до 25 А тока. Если ваше устройство потребляет меньше, можно обойтись аналогичными компонентами, рассчитанными на меньший ток. Они обойдутся вам дешевле.

Схема защиты:

При нормальном питании устройства положенными 12-ю вольтами стабилитрон D1 имеет высокое сопротивление. Управляющий электрод тиристора D2 притянут к земле через резистор R1. Тиристор находится в закрытом состоянии. Диод D3 также закрыт, поскольку к нему приложено обратное напряжение. В итоге нагрузка получает питание.

Если напряжение питания превышает напряжение пробоя стабилитрона, ток через стабилитрон резко возрастает. Тиристор переходит в открытое состояние. Фактически, происходит короткое замыкание. В результате предохранитель перегорает и цепь размыкается. При нарушении полярности питания к диоду D3 прикладывается прямое напряжение и диод становится открыт. Опять-таки, происходит КЗ и сгорает предохранитель. Таким образом, цепь защищается как от перенапряжения, так и от переполюсовки.

Примечание: Как вариант, для защиты от переполюсовки вместо диода можно использовать МОП-транзистор. Этот способ ранее был описан в посте Шпаргалка в картинках по использованию MOSFET’ов.

Интересно, что устройство, собранное по приведенной схеме, можно сделать очень компактным. Вид спереди (без предохранителя):

Вид сзади:

Такую конструкцию можно упаковать в термоусадку и поместить прямо в корпус устройства, если в нем имеется немного свободного места. Предохранитель имеет смысл поместить не в корпус, а снаружи, на кабеле питания. Так будет легче заменять сгоревший предохранитель. Само собой разумеется, можно разместить все компоненты защиты и на кабеле. Если не вскрывать корпус, вы сохраните гарантию на устройство.

Схема была протестирована на стабилизаторе LM7805, светодиоде и резисторе в роли нагрузки, а также лабораторном блоке питания и LiPo аккумуляторе 3S в роли источников питания. Защита продемонстрировала безотказную работу во всех сценариях. В моем случае защита от перенапряжения срабатывала при 15.8 В. При необходимости, защиту можно настроить на любое напряжение, подобрав подходящий стабилитрон.

Такая вот простенькая, но надежная схема. Само собой разумеется, никакого срыва покровов здесь нет, поскольку приведенную схему можно найти в каждой второй книжке по электронике.

Дополнение: Схема ограничения по току и/или защиты от КЗ

Метки: Электроника.

ПРИНЦИП И КОНСТРУКЦИЯ СХЕМЫ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ |

Схема защиты от перенапряжения — это схема, которую многие называют защитой от скачков напряжения в линиях сети переменного тока; однако это не ограничивается, в частности, линиями электросети переменного тока. Устройство защиты от перенапряжения или устройство защиты от перенапряжения — это устройство, которое обеспечивает подавление перенапряжения или скачков напряжения, чтобы чувствительные устройства не были повреждены.

Устройство защиты от перенапряжения может выдерживать скачки напряжения до нескольких киловольт (в зависимости от типа устройства защиты от перенапряжения). Существуют также ограничители перенапряжения, рассчитанные только на несколько сотен вольт и так далее.

Хотя устройство защиты от перенапряжения спроектировано так, чтобы выдерживать скачки высокого напряжения в течение короткого периода времени, оно не рассчитано на то, чтобы выдерживать высокое напряжение в течение длительного времени.

Всплеск — это внезапное повышение уровня или величины по сравнению с нормальным или стандартным значением. В электроэнергетике термин «всплеск» часто используется для описания скачков напряжения, скачков напряжения или скачков напряжения. Всплеск напряжения, всплеск или переходный процесс не являются постоянным событием. Это происходит только в течение короткого периода времени, но его более чем достаточно, чтобы уничтожить устройства, если не принять ответных мер.

Перенапряжение присутствует не только в линиях электропередач, но и в цепях с индуктивными свойствами. Однако наиболее разрушительным является скачок напряжения в линиях электропередач, который может достигать нескольких киловольт.

Устройство защиты от скачков напряжения в сети переменного тока обычно устанавливается в домах, офисах и зданиях для предотвращения повреждения приборов или устройств. Он должен быть установлен в разделе, где все устройства или приборы получают свои источники. Таким образом, все приборы будут защищены от перенапряжений и скачков напряжения в сети. Этот подход называется универсальной защитой от перенапряжения . Универсальный сетевой фильтр может не понадобиться, если все приборы или устройства имеют свою локальную схему защиты от перенапряжения.

Первичное устройство защиты от перенапряжения установлено в точке ввода электропроводки дома, офиса или здания. Он защитит все устройства или приборы, которые подключаются к линии после точки входа. В общем, первичный сетевой фильтр очень мощный; однако он огромный и громоздкий, а также дорогой.

Вторичное устройство защиты от перенапряжения не так эффективно и мощно, как первичное устройство защиты от перенапряжения.

Однако он портативный и удобный в использовании. В основном, этот тип защиты от перенапряжений легко подключается к розеткам. Он обеспечивает защиту только для устройств, получающих питание от розетки, в которой установлен вторичный фильтр защиты от перенапряжений.

На приведенной ниже схеме показано, как первичные и вторичные устройства защиты от перенапряжений устанавливаются в здании.

Существует несколько известных вторичных цепей защиты от перенапряжения. Одним из них является так называемый удлинитель . Удлинители легко подключаются к розетке. Помимо этого, он поставляется с несколькими розетками, к которым могут подключаться несколько устройств и приборов, и они защищены от скачков напряжения. Важнейшей особенностью удлинителя является возможность отключения питания в случае скачка напряжения.

Другим известным типом вторичного устройства защиты от перенапряжения является широко известный ИБП или источник бесперебойного питания . Некоторые сложные ИБП имеют встроенный сетевой фильтр, который обеспечивает ту же функцию безопасности, что и удлинитель.

, который может отключить питание при скачке напряжения. Этот тип защиты от перенапряжения является сложным, более сложным и, конечно же, дорогим. Основными компонентами этого типа являются датчик напряжения , контроллер 9.0012 и защелка/разблокировка цепи . Датчик напряжения будет контролировать линейное напряжение, контроллер будет считывать измеренное напряжение и решать, когда подавать сигнал об окончании напряжения в схему защелки/разблокировки. Цепь фиксации/разблокировки представляет собой управляемый силовой контактор или силовой выключатель, который может подключать или отключать сетевое напряжение.

Существует также устройство защиты от перенапряжения, которое не обеспечивает отключение напряжения, а просто ограничивает скачки напряжения и поглощает энергию. Этот тип защиты от перенапряжения обычно используется в качестве встроенной защиты от перенапряжения, например, в импульсном источнике питания. Этот тип защиты эффективен до нескольких тысяч вольт. Этот тип защиты от перенапряжения лучше всего описан в схеме, как показано ниже.

Устройство защиты от перенапряжения 1 на ЛИНИИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 1 и 2 называется защитой от перенапряжения в дифференциальном режиме. В то время как оба устройства защиты от перенапряжений 2 и 3 называются подавлением перенапряжения в обычном режиме. Дифференциальный режим подавления перенапряжений фиксирует любые скачки напряжения на ЛИНИИ 1 и 2 переменного тока. Он называется дифференциальным, потому что он устанавливается между двумя горячими проводами. С другой стороны, общий режим — это термин, используемый для устройств защиты от перенапряжения 2 и 3, поскольку оба они ограничивают переходные процессы напряжения на отдельном проводе под напряжением по отношению к земле или земле. В не столь жестких требованиях к перенапряжению устройства защиты от перенапряжения 1 уже достаточно, чтобы соответствовать стандарту. Однако

для очень строгих требований, таких как более высокое перенапряжение, добавляются устройства защиты от перенапряжения 2 и 3.

Существует несколько факторов, по которым возникает скачок напряжения. Это может быть вызвано молнией, переключением энергосистемы, например конденсаторными батареями, резонирующими цепями с коммутационными устройствами, неисправной проводкой, а также внезапным включением и выключением выключателей, электродвигателей и других высокоиндуктивных приборов и устройств. Всплеск сетевого напряжения переменного тока присутствует в любой точке мира. Поэтому рекомендуется защищать устройства и приборы от этого разрушительного события.

Это общий путь, по которому перенапряжение или скачки напряжения могут проникнуть в устройства или устройства, использующие его.

Линии электропередач — это среда номер один для защиты от скачков напряжения, поскольку все электрические и электронные устройства используют питание от сети переменного тока. Перенапряжение в сети переменного тока распространено во всем мире.

РЧ-линии – включая антенну. Антенна чувствительна к удару молнии. Молния способна за короткое время вызвать очень высокий всплеск напряжения. Когда молния ударяет в антенну, она проникает в радиочастотный приемник.

Автомобильный генератор — В автомобильной электронике также определяется скачок напряжения. Это связано с тем, что генератор переменного тока может создавать всплеск высокого напряжения во время сброса нагрузки.

Индуктивные цепи/нагрузки – любые индуктивные цепи или нагрузки всегда вызывают перенапряжение. Чаще всего этот всплеск называют индуктивной отдачей.

IEC 61000-4-5 определяют стандарт для линий электропередач переменного тока. В таблице ниже приведены конкретные пояснения по классам и уровням напряжения. Таблица взята по ссылке ниже

”data-wp-preserve=”%3Cscript%3D%22%22%20async%3D%22%22%20src%3D%22https%3A%2F%2Fpagead2.googlesyndication.com%2Fpagead%2Fjs%2Fadsbygoogle.js %22%3E%3Cbr%3E%0A%3Cins%20class%3D%22adsbygoogle%22%20style%3D%22display%3Ablock%22%20data-ad-format%3D%22fluid%22%20data-ad-layout-key %3D%22-i2-7%2B2w-11-86%22%20data-ad-client%3D%22ca-pub-4168363785027310%22%20data-ad-slot%3D%227627764962%22%3E%3C%2Fins %3E%3Cbr%3E%0A%3Cscript%3E%3Cbr%20%2F%3E%0A%20%20%20%20%20(adsbygoogle%20%3D%20window.adsbygoogle%20%7C%7C%20 %5B%5D).push(%7B%7D)%3B%3Cbr%20%2F%3E%0A%3C%2Fscript%3E”data-mce-placeholder=”1″>
href=”http:

В соответствии с этим стандартом максимальное переходное напряжение, которое устройство должно выдержать и передать, составляет 4 кВ в классе 4 (хотя есть класс 5, но он по-прежнему называется классом 4).

Переходное напряжение, определяемое стандартом IEC 61000-4-5 , моделируется на рисунке ниже. Оно имеет рост 1,2 мкс при длительности импульса 50 мкс. Таблица взята из приведенной ниже ссылки

AN4275 компании STMicroelectronics.

IEC 61000-4-5 также определяет формы тока короткого замыкания, как показано на рисунке ниже. Он имеет нарастание 8 мкс и ширину импульса 20 мкс. Таблица взята из AN4275 STMicroelectronics.

В таблице ниже приведены соответствующие уровни импульсного тока или тока короткого замыкания для каждого класса. Наихудшее значение — 2000 А. Таблица взята из AN4275 компании STMicroelectronics.

Какой ток короткого замыкания указан в IEC 61000-4-5? Чтобы ответить на этот вопрос, позвольте мне начать с того, что все оборудование, подключенное к линиям электропередач, должно иметь защиту от перенапряжения. Защита от перенапряжения работает путем фиксации переходных процессов напряжения до более безопасного уровня. путь короткого замыкания от источника к защитному устройству и обратно на землю источника.

Как спроектировать схему защиты от перенапряжения
Спроектировать устройство защиты от перенапряжения несложно. На самом деле встроенная защита от перенапряжения для некоторого электронного оборудования может быть только одним устройством. Это может быть MOV или оксид металла. варистор или ограничитель переходного напряжения TVS. Предположим, что на приведенном ниже рисунке защита от перенапряжения с 1 по 3 может быть MOV или TVS.
Иногда устройства защиты от перенапряжения между линиями переменного тока достаточно, чтобы соответствовать стандарту IEC. В некоторых случаях требуется схема защиты от перенапряжения между линией и землей. Это особенно важно при более высоких требованиях к перенапряжению (4 кВ и выше).
Использование MOV в качестве устройства защиты от перенапряжения
Основные свойства
MOV означает металлооксидный варистор; который имеет нелинейные и неомические характеристики тока и напряжения, но является двунаправленным
Его работу также можно сравнить с двунаправленным ограничителем переходных напряжений TVS
Когда напряжение фиксации не достигнуто, это приводит к разомкнутой цепи
Ниже приведена кривая напряжение-ток MOV. Как вы можете видеть, оно имеет почти постоянное напряжение в квадранте 1 и 3, что делает его двунаправленным устройством. .ZnO и SiC означают оксид цинка и карбид кремния соответственно. Это два распространенных материала, из которых изготавливается MOV.
Кредит владельцу этой фотографии
Выбор устройства
Для универсальной линии 90-264 В переменного тока обычное номинальное напряжение MOV будет 300 В (среднеквадратичное значение). напряжение еще. Например, мы собираемся использовать TMOV14RP300ML2B7 от предохранителя Littel, его номинальное напряжение переменного тока составляет 300 В переменного тока, но его напряжение фиксации составляет 775 В при пиковом токе 50 А на основе таблицы данных.
Следующее, что необходимо проверить, это то, что номинальный импульсный ток MOV способен выдерживать уровень, указанный в Таблице 2 выше (с учетом максимального уровня). На основании выбранной таблицы данных MOV ниже, при 2000 А и длительности импульса 20 мкс, MOV способен выдержать более 15 ударов, но менее 100 ударов. На графике устройства, оценивающем 2000А, я нанес пунктирную линию.
Хотя в техническом описании указано напряжение фиксации, оно может больше не действовать при 2000 А. На графике ниже показано соответствующее напряжение фиксации при 2000 А с использованием выбранного MOV. Пересечение желтых линий — это напряжение фиксации. Обратите внимание, что оно превышает 1000 В уже. Убедитесь, что все устройства, используемые в оборудовании, могут выдержать этот уровень напряжения. В противном случае рассмотрите другой MOV с более низким напряжением фиксации.
MOV Идеальное место для защиты от перенапряжения в линии электропередачи
MOV, работающий как устройство защиты от перенапряжения, должен быть установлен рядом с предохранителем, как показано на рисунке ниже. , предохранитель сломается и разомкнет цепь, что позволит избежать возможного катастрофического отказа.
Подавление скачков напряжения в автомобилестроении
Как упоминалось выше, скачки напряжения возникают не только в линиях электропередач переменного тока. Скачки напряжения также очень распространены в автомобильных системах.V для 6 последовательно соединенных ячеек с напряжением 2,15 В на каждую ячейку. В расчетах часто используется максимальное напряжение батареи 14 В. Этот уровень не является разрушительным, и устройств с номинальным напряжением 30 В более чем достаточно, чтобы выжить в долгосрочной перспективе. Однако это восприятие правильно только в устойчивом состоянии, но не во время так называемого «сброса нагрузки». Сброс нагрузки — это термин, используемый для описания внезапного отключения аккумулятора во время зарядки от генератора переменного тока. Для системы 12 В может возникнуть сброс нагрузки. до пика 120 В и более чем достаточно, чтобы разрушить устройства, если не учитывать.
Кредит владельцу этой фотографии
Чтобы противодействовать этому сценарию сброса нагрузки, часто используется схема защиты от перенапряжения, такая как варистор.
В автомобилестроении форма сигнала сброса нагрузки определяется стандартом ISO 7637, как показано на рисунке ниже. Максимальное пиковое напряжение составляет 125 В. Длительность нарастания и ширины импульса (T1 и T) больше по сравнению со стандартом, определенным стандартом IEC 61000-4-5. .
Идеальное расположение ограничителей перенапряжения в автомобилестроении Спасибо владельцу этой фотографии
Пример выбора варистора для низковольтного постоянного тока, такого как автомобильные системы
Требования к проектированию
Вход: 24 В др.
Токовая форма волны для всплеска составляет 8/20 мкс; напряжение составляет 1,2/50 мкс
Пиковой всплеск пикового рака. Максимум 250 В
Определите напряжение постоянного тока варистора
Для системы 24 В не выбирайте также варистор с номинальным напряжением 24 В. Вместо этого включите запас прочности не менее 20%. поскольку это будет соответствовать физически большому варистору и более высокому напряжению фиксации.
Итак,
Напряжение варистора = 24 В x 1,2 = 28,8 В
Основываясь на списке низковольтных варисторов Littelfuse, я бы предпочел использовать деталь с номиналом 31 В постоянного тока
.
Выберите часть, которая соответствует импульсному току и количеству импульсов. количество импульсов и выберите часть, которая может удовлетворить его с запасом.
Ниже приведена зависимость длительности импульса в микросекундах от пикового тока перенапряжения в амперах для 14-мм детали, указанной в таблице выше. На основании графика при 800 А 14-мм деталь не может обеспечить требуемое количество импульсов. Поэтому не выберите эту часть.
Ниже приведен график для детали размером 20 мм. При пиковом импульсном токе 800 А устройство может гарантировать потребность в более чем 40 импульсах. Поэтому выберите деталь размером 20 мм.
Из приведенной выше таблицы есть две детали размером 20 мм. Мы рассмотрим первые В20Е25П. Как упоминалось ранее, мы не можем переборщить с выбором детали, поскольку она будет соответствовать более высокому напряжению фиксации.
Проверка напряжения фиксации
Последним шагом является проверка напряжения фиксации. Все, что мы делали до сих пор, будет бесполезным, если максимальное напряжение фиксации превышает требуемое значение. Ниже указано максимальное напряжение фиксации 20 мм. частей. Судя по графику, V20E25P является идеальным устройством в качестве схемы защиты от перенапряжения.
Схемы сетевого фильтра переменного тока 220 В/120 В
иногда быть большой неприятностью, поскольку речь идет о безопасности различных электронных приборов. Давайте узнаем, как сделать простые схемы защиты от перенапряжения в сети переменного тока в домашних условиях.
Что такое сетевой фильтр
Устройство защиты от перенапряжения представляет собой электрическое устройство, предназначенное для нейтрализации незначительных электрических всплесков и переходных процессов, которые обычно продолжают появляться в сетях электроснабжения. Обычно они устанавливаются в чувствительном и уязвимом электронном оборудовании, чтобы предотвратить его повреждение из-за этих внезапных беспрецедентных скачков напряжения и колебаний напряжения.
Они работают путем мгновенного короткого замыкания любого избыточного высокого напряжения, которое может появиться в сети переменного тока на очень продолжительное время.
Эта продолжительность обычно составляет микросекунды. Все, что превышает этот период времени, может привести к возгоранию или повреждению самого ограничителя перенапряжения
Что такое скачок напряжения
Внезапный всплеск напряжения — это резкое повышение напряжения, продолжающееся не более нескольких миллисекунд, но достаточное для повреждения к нашему драгоценному оборудованию почти мгновенно.
Таким образом, необходимо остановить или заблокировать их проникновение в уязвимые электронные устройства, такие как наши персональные компьютеры.
Коммерческие устройства для уничтожения шипов доступны довольно легко и дешево, но им нельзя доверять, и, кроме того, они не имеют механизма проверки надежности, поэтому это становится просто «предполагаемой» игрой, пока все не закончится.
Рабочий проект
Схема простого устройства защиты от перенапряжения в сети переменного тока, показанная ниже, которая показывает, как сделать простое самодельное устройство защиты от сильного тока в сети переменного тока, основана на очень простом принципе «прерывания скорости» при начальном ударе через компоненты, которые хорошо оборудованы в поле.
Комбинация простого железного резистора и MOV более чем достаточна для обеспечения защиты, которую мы ищем.
Здесь R1 и R2 представляют собой 5 витков железной проволоки (толщиной 0,2 мм) на воздушном сердечнике диаметром 1 дюйм, за каждым из которых следует варистор соответствующего номинала или MOV, подключенный к ним, чтобы стать полноценной системой защиты от шипов.
Внезапное высокое напряжение переменного тока, попадающее на вход шипа, эффективно устраняется, а «жал» поглощается по ходу соответствующими частями, а безопасная и чистая сеть проходит через подключенную нагрузку.
Металлооксидный варистор (MOV) Расчеты и формулы
Расчет энергии при подаче такого импульса осуществляется по формуле:
E = (Vpeak x Ipeak) x t2 x K
где:
Ipeak = пиковый ток
Vpeak = напряжение при пиковом токе
β = указано для I = ½ x Ipeak до Ipeak
K — константа, зависящая от t2, когда t1 составляет от 8 мкс до 10 мкс
Низкое значение β соответствует низкому значению Vpeak, а затем к низкому значению E.
Защита от переходных процессов с использованием катушек индуктивности и MOV
Вопрос о предотвращении перенапряжения в электронном балласте
Привет, swagtam, я нашел ваш адрес электронной почты в вашем блоге. Мне очень нужна ваша помощь. На самом деле у моей компании есть клиент в Китае, мы производим УФ-лампы и используем для них электронный балласт. Теперь проблема в Китае из-за перенапряжения, балласт сгорает, поэтому я разрабатываю схему, которая находится во вложении, которая тоже не помогает?
, поэтому я нашел вашу идеальную схему защиты от высокого / низкого напряжения, которую я хочу построить. или вы можете сказать мне обновление, если я смогу сделать в своей схеме, это будет здорово. извините, если я беспокою вас. но мне действительно очень нужна ваша помощь, чтобы спасти мою работу, спасибо, спасибо, Кришна Шах
Решение
Привет, Кришна! По моему мнению, проблема может быть не в колебаниях напряжения, а скорее из-за внезапных скачков напряжения, которые приводят к разрыву цепи балласта. Показанная вами схема может оказаться не очень эффективной, потому что она не включает резистор или какой-либо барьер с MOV. Вы можете попробовать следующую схему, внедрить ее на вход балластной цепи.
Надеюсь, сработает:

Использование NTC и MOV
На следующем рисунке показано, как два разных устройства подавления внезапного высокого напряжения могут быть подключены к линии электросети для достижения двойной безопасности.
NTC здесь обеспечивает начальный ток включения при защите от бросков тока, предлагая более высокое сопротивление из-за его начальной более низкой температуры, но в ходе этого действия его температура начинает увеличиваться, и он начинает подавать больший ток для устройства до нормальной работы. достигнутые условия.
MOV, с другой стороны, дополняет выход NTC и гарантирует, что в случае, если NTC не сможет правильно остановить натиск помпажа, он сам включится, замыкая остаточное высокое переходное содержимое на землю и в результате устанавливая наиболее безопасный возможное питание для подключенной нагрузки или прибора.
Сетевой фильтр радиопомех и схема подавления перенапряжений
Если вы ищете схему сетевого фильтра переменного тока с комбинированной защитой от подавления радиочастотных помех (РЧП) и контролем скачков напряжения, то следующая конструкция может оказаться весьма удобной.
Как мы видим, входная сторона защищена NTC и MOV. MOV заземляет любой мгновенный скачок напряжения, а NTC ограничивает скачок тока.
Следующая ступень представляет собой сетевой фильтр радиопомех, состоящий из небольшого ферритового трансформатора и нескольких конденсаторов. Трансформатор останавливает и блокирует прохождение любых входящих и исходящих радиочастотных помех через линию, в то время как конденсаторная сеть усиливает эффект, заземляя остаточное высокочастотное содержимое в линии.
Трансформатор построен на небольшом ферритовом стержне с двумя идентичными обмотками, намотанными одна на другую, и одним из концевых соединений обмотки, переставленным между входной/выходной нейтральной линией.