מעגל הגנת מתח על 230 וולט

רוב אספקת החשמל בימינו אמינה מאוד עקב התקדמות הטכנולוגיה והעדפות עיצוב טובות יותר, אך תמיד יש סיכוי לכשל עקב פגם בייצור או שהוא יכול להיות הטרנזיסטור העיקרי למיתוג או ה- MOSFET שהולך רע. כמו כן, קיימת אפשרות שהוא עלול להיכשל עקב מתח יתר בכניסה, אם כי מכשירי הגנה כמו מתכת אוקסיד וריסטור (MOV) יכולים לשמש כהגנה על קלט, אך ברגע ש- MOV מפעיל, הוא הופך את המכשיר ללא תועלת.

כדי לפתור בעיה זו, אנו הולכים לבנות מכשיר להגנה על מתח יתר עם מגבר אופ, שיכול לזהות מתח גבוה ויכול לחתוך מכוח הקלט בשבריר שנייה המגן על המכשיר מפני נחשול מתח גבוה. כמו כן, תיערך בדיקה מפורטת של המעגל לאימות התכנון והעבודה שלנו במעגל. הבדיקה הבאה נותנת לך מושג לגבי תהליך הבנייה והבדיקה של מעגל זה. אם אתה עוסק בעיצוב SMPS, תוכל לבדוק את המאמרים הקודמים שלנו בנושא טיפים לעיצוב PCB של SMPS וטכניקות הפחתת EMI.

מהי הגנת מתח יתר ולמה זה כל כך חשוב?

ישנן דרכים רבות בהן מעגל אספקת החשמל יכול להיכשל, אחת מהן נובעת ממתח יתר. במאמר קודם, יצרנו מעגל הגנה על מתח יתר למעגל DC, אתה יכול לבדוק זאת אם זה משיא את העניין שלך. ניתן להמחיש את הגנת המתח העודף כתכונה שבה אספקת החשמל נכבית כאשר מתרחש מצב מתח יתר, אם כי מצב מתח יתר קורה בתדירות נמוכה יותר, כאשר זה קורה, זה הופך את ספק הכוח לחסר תועלת. כמו כן, ההשפעה של מצב מתח יתר יכולה להתבצע מאספקת החשמל למעגל הראשי, כאשר זה יקרה, בסופו של דבר תהיה לך לא רק ספק כוח שבור אלא גם עם מעגל מקולקל. ולכן מעגל הגנה על מתח יתר הופך לחשוב בכל תכנון אלקטרוני.

לכן, כדי לתכנן מעגל הגנה למצבי מתח יתר, עלינו לנקות את היסודות של הגנת מתח יתר. בהדרכות מעגל ההגנה הקודמות שלנו, תכננו מעגלי הגנה בסיסיים רבים הניתנים להתאמה למעגל שלך, כלומר הגנת מתח יתר, הגנת מעגל קצר, הגנת קוטביות הפוכה, הגנת זרם יתר וכו '.

במאמר זה אנו נתמקד בדבר אחד בלבד, כלומר להכין מעגל הגנה על מתח יתר על מנת למנוע את הרסו.

איך עובד מעגל הגנה על מתח 230V?

כדי להבין את היסודות של מעגל הגנת מתח יתר, בואו נפרק את המעגל על מנת להבין את עקרון העבודה הבסיסי של כל חלק במעגל.

לב המעגל הזה הוא מגבר OP, אשר מוגדר כמשווה. בתרשים, יש לנו מגבר LM358 OP בסיסי ובפין -6 שלו, יש לנו את מתח הייחוס שלנו שנוצר מווסת מתח LM7812 ובסיכה 5, יש לנו את מתח הכניסה שלנו שמקורו מתח אספקה. במצב זה, אם מתח הכניסה יעלה על מתח הייחוס, יציאת המגבר יהיה גבוה, ועם האות הגבוה הזה, אנו יכולים להניע טרנזיסטור שמפעיל ממסר, אך יש בעיה ענקית במעגל זה., בגלל רעש באות הכניסה, המגבר Op יתנודד פעמים רבות לפני שהוא מגיע לאורווה,

הפתרון הוא להוסיף היסטרזיס של פעולת הדק השמיטה בכניסה. בעבר יצרנו מעגלים כמו מונה תדרים באמצעות Arduino ו- Capacitance Meter באמצעות Arduino ששניהם משתמשים בכניסות טריגר של Schmitt, אם ברצונך ללמוד עוד על פרויקטים אלה, בדוק אותם. על ידי הגדרת תצורת המגבר עם משוב חיובי, אנו יכולים להרחיב את השוליים בקלט בהתאם לצרכים שלנו. כפי שניתן לראות בתמונה לעיל, סיפקנו משוב בעזרת R18 & R19 בכך, הוספנו כמעט שני מתח סף, האחד הוא מתח הסף העליון, ואחר הוא מתח הסף התחתון.

חישוב ערכי הרכיבים להגנת מתח יתר

אם נתבונן סכמטי, יש לנו קלט החשמל שלנו, שבו אנו לתקן את זה עם עזרה של גשר מיישר, אז אנחנו שמים אותו באמצעות מחלק מתח אשר הוא עשה עם R9, R11, ו- R10, אז אנחנו לסנן אותו דרך קבל 22VF 63V.

לאחר ביצוע החישוב עבור מחלק המתח נקבל מתח יציאה של 3.17 וולט, כעת, עלינו לחשב את מתח הסף העליון והתחתון, נניח שנרצה להפסיק את הספק כאשר מתח הכניסה יגיע ל -270 וולט . כעת, אם נעשה שוב את חישוב מחלק המתח, נקבל מתח יציאה של 3.56 וולט, שהוא הסף העליון שלנו. הסף התחתון שלנו נשאר על 3.17 וולט כאשר ביססנו את מגבר ה- Op.

כעת, בעזרת נוסחת מפריד מתח פשוטה, אנו יכולים לחשב בקלות את מתח הסף העליון והתחתון. אם לוקחים את הסכימטית כהפניה, החישוב מוצג להלן, UT = R18 / (R18 + R19) * Vout = 62K / (1.5M + 62K) = 0.47V LT = R18 / (R18 + R19) * -Vout = 62K / (1.5M + 62K) = 0V

כעת, לאחר החישוב, אנו יכולים לראות בבירור שהגדרנו את מתח הסף העליון שלך על 0.47V מעל רמת ההדק בעזרת המשוב החיובי.

הערה: שים לב שהערכים המעשיים שלנו יהיו שונים מעט מהערכים המחושבים שלנו בגלל סובלנות נגד.

מעגל מעגלים להגנת מתח על גבי מעגלים

ה- PCB למעגל הגנת המתח העיקרי שלנו מיועד למזנון יחיד. השתמשתי בנשר כדי לעצב את ה- PCB שלי, אבל אתה יכול להשתמש בכל תוכנת עיצוב לפי בחירתך. תמונת הדו-ממד של עיצוב הלוח שלי מוצגת למטה.

משתמשים בקוטר עקבות מספיק כדי לגרום לפסי הכוח להזרים את הזרם דרך המעגל. כניסה לרשת החשמל וקטע כניסת השנאי נוצרים בצד שמאל והפלט נוצר בצד התחתון לשימושיות טובה יותר. ניתן להוריד את קובץ העיצוב השלם ל- Eagle יחד עם הגרבר מהקישור למטה.

GERBER למעגל הגנה על מתח יתר

עכשיו, כשהעיצוב שלנו מוכן, זה הזמן לכל הלחמה. לאחר סיום תחריט, קידוח והלחמה, הלוח נראה כמו התמונה המוצגת למטה.

בדיקת מעגל מתח ומתח זרם

לצורך ההפגנה משתמשים במנגנון הבא

מודד Meco 108B + TRMS
מודד Meco 450B + TRMS
Hantek 6022BE אוסצילוסקופ
9-0-9 שנאי
נורת 40W (עומס בדיקה)

כפי שניתן לראות מהתמונה לעיל, הכנתי את הגדרת הבדיקה הזו לבדיקת המעגל הזה, הלחמתי שני חוטים בסיכה 5 ובסיכה 6 של מגבר ה- Opo והמדד meco 108B + מראה את מתח הכניסה ואת meco 450B + מודד. מראה את מתח הייחוס.

במעגל זה, השנאי מופעל מאספקת חשמל של 230 וולט, ומשם הכוח מוזרם למעגל המיישר כקלט, היציאה מהשנאי מוזנת גם ללוח מכיוון שהוא מספק מתח ומתח ייחוס למעגל..

כפי שניתן לראות מהתמונה שלעיל, המעגל פועל ומתח הכניסה במד ה- meco 450B + הוא פחות ממתח הייחוס, כלומר היציאה פועלת.

עכשיו כדי לדמות את המצב אם אנו מפחיתים את מתח הייחוס, הפלט יכבה, ויזהה מצב של מתח יתר, גם נורית LED אדומה על הלוח תידלק, תוכלו לראות זאת בתמונה למטה.

שיפורים נוספים

לצורך ההדגמה, המעגל בנוי על גבי PCB בעזרת הסכמה, ניתן לשנות את המעגל הזה בקלות כדי לשפר את ביצועיו, לדוגמא, הנגדים בהם השתמשתי הם בעלי סובלנות של 5%, תוך שימוש בנגדים מדורגים של 1% יכולים להשתפר. דיוק המעגל.

מקווה שנהנית מהמאמר ולמדת משהו שימושי. אם יש לך שאלות, אתה יכול להשאיר אותן בסעיף ההערות למטה או להשתמש בפורומים שלנו כדי לפרסם שאלות טכניות אחרות.