Überspannungsschutzschaltung-Unbestreitbar müssen Sie einen Überspannungszustand erlebt oder gehört haben, der beispielsweise aufgrund von Fehlern in der Versorgung auftritt. Möglicherweise haben Sie auch die Auswirkungen einer Überspannung gesehen, z. B. das Verursachen von Bränden oder Schaltungsstörungen, das Beschädigen von Schaltungskomponenten usw.
Wie verhindern wir also, dass die Überspannungssituation in unseren Stromversorgungen auftritt?
Wenn Sie diesen Artikel lesen, lernen Sie die Arten von Überspannungsschutzschaltungsprojekten kennen, die Sie verwenden können. Wir werden auch die Schaltpläne für ein besseres Verständnis einbeziehen.
Fangen wir an.
Was ist ein Überspannungsschutz?
Der Überspannungsschutz ist eine Stromversorgungsfunktion, die den Ausgang klemmt oder die Stromversorgung in höheren Spannungsebenen abschaltet. Oft muss der Spannungspegel den voreingestellten Pegel überschreiten, damit der Schutz auftritt.
Eine Überspannungsschutzschaltung verhindert vor allem Schäden an den elektronischen Elementen vieler Stromversorgungsgeräte. Aus diesem Grund ist der Überspannungsschutz derzeit in mehreren Anwendungen, wie z. B. Automobilanwendungen, sehr beliebt.
(Autos)
Überspannungsschutzart
Arten des Überspannungsschutzes hängen von Kosten, Leistung und Komplexität ab. Sie alle erreichen einen effizienten Überspannungsschutz der Stromversorgung.
Die häufigsten drei sind;
SCR (Silicon Controlled Rectifier) Brechstange
Eine SCR-Brechstangenschaltung verhindert eine Überspannung, indem sie eine Kurzschlusskreuzung zum Ausgang einer Stromversorgung erzeugt.
SCR-Thyristoren können große Ströme schalten und aktiv sein, bis sich eine Ladung verteilt. Außerdem können Sie den SCR an eine Sicherung anschließen, die durchbrennen und verhindern kann, dass der Regler mehr Spannung empfängt.
SCR-Brechstangenschaltung
In der Schaltung hält die Zenerdiode eine höhere Spannung als die Betriebsspannung des Ausgangs. Ebenso hält es ein niedriges Spannungsniveau aufrecht, um Stromkreisschäden zu vermeiden.
Daher hat die Zener-Diode während der Leitung keinen Stromfluss, da sie keine Durchbruchspannung erhält. Folglich fließt es derzeit nicht durch den Thyristor und hält ihn geschlossen. Die Stromversorgung funktioniert jedoch wie gewohnt.
(Zenerdioden)
Die Spannung steigt oft an, wenn der Reihendurchlauftransistor in der DC-Stromversorgung ausfällt. Die Entkopplung der Einheit verhindert glücklicherweise, dass die Spannung sofort wächst. Der Spannungsanstieg bestimmt, wo die Zenerdiode zu leiten beginnt. Anschließend fließt Strom durch das Thyristortor und bewirkt, dass es auslöst.
Nach der Auslösung schließt der Thyristor die Stromversorgung zur Erde ab und vermeidet so eine Beschädigung seiner Schaltung. Sie können den Kurzschluss auch verwenden, um eine Sicherung zu durchbrennen und dadurch die Leistung vom Spannungsregler abzulenken. Die Umleitung verhindert, dass das Gerät weiter beschädigt wird.
(Thyristoren)
Manchmal können Sie einen kleinen Kondensator als Entkopplungseinheit vom Thyristortor zum Boden platzieren. Der Zweck besteht darin, zu verhindern, dass HF oder scharfe Transienten vom Entkopplungsteam mit Strom versorgt werden. Auf diese Weise gelangt die HF nicht zur Gate-Verbindung und verursacht einen falschen Trigger.
Vermeiden Sie eine große Entkopplung, da dies Ihren Überspannungsschutz auch in einem realistischen Fehlerfall verlangsamen kann.
Spannungsklemmung
Die Spannungsklemmung ist unsere zweite Form des Überspannungsschutzes.
Das
Spannungsklemmschaltung
Sein Betrieb erfordert eine Zener-Diode, die quer am Ausgang einer geregelten Stromversorgung positioniert ist. Da die Spannung der Zenerdiode etwas höher ist als die maximale Schienenspannung, wird sie normalerweise nicht leiten. Es startet jedoch die Leitung, wenn die Spannung zu hoch wird. Dann klemmt die Zenerdiode die Spannung mit einem Höheren Wert als die Schienenspannung.
Fügen Sie einen Übergangspuffer auf der Zener-Diode hinzu, wenn Sie eine höhere Strombelastbarkeit für Ihre geregelte Stromversorgung benötigen. Es erhöht die Stromfähigkeit der Zenerdiode in Höhe der Stromverstärkung des Transistors. Da Sie einen Leistungstransistor für die Schaltung benötigen, sinken die stromführenden Verstärkungspegel auf bis zu 20 – 50.
Überspannungsschutzschaltung-Spannungsbegrenzung
Eine Spannungsbegrenzung ist eine Art Überspannungsschutz in Schaltnetzteilen. Glücklicherweise funktionieren Schaltregler oft nicht unter Niederspannungsbedingungen. Aber im Falle von Überspannungsbedingungen ist es oft empfehlenswert, Spannungsbegrenzungsgeräte im Auge zu haben.
Eine spannungsbegrenzende Bedingung funktioniert, indem sie die Überspannungsbedingung erfasst und dann den Wandler wie DC-DC-Wandler abschaltet.
DC-DC-Wandler und Schaltregler verwenden häufig einen Chip, um ihre Schaltkreise zu betreiben. Darüber hinaus ist es notwendig, eine Sensorschleife zu verwenden, die außerhalb des IC-Reglers positioniert ist. Die externe Tastschleife ist wichtig, da eine Beschädigung des Reglerchips, die eine Überspannung verursacht, auch den Sensormechanismus beschädigen kann.
Hinweis;
Sie benötigen eine Schaltung, die für Ihren Schaltmodus-Reglerchip und die jeweilige Schaltung spezifisch ist, um eine effektive Leistung zu erzielen.
Ein Schaltmodus/Geschalteter Regler
Quelle; Wikipedia (englisch)
Überspannungsschutzschaltung-Schaltungsprojekte
Die Dauer und das Ausmaß der Überspannung bestimmen das Design Ihrer Schaltung für einen besseren Schutz. In diesem Abschnitt werden wir zwei Projekte besprechen.
Überspannungsschutzschaltung-Zener SpannungsreglerSchaltung
Ein Zener-Spannungsregler hat zwei Funktionen;
Erstens hilft es beim Überspannungsschutz.
Dann regelt es die Versorgungsspannung des Eingangs.
Eine Zener-Spannungsreglerschaltung
Für die obige Schaltung ist das voreingestellte Niveau des Kurses die Zener-Diodenleistung. Die Schaltung kann also nicht bei einem Schwellenwert von ca. 5,1 V leiten.
Voreingestellter Wert; Es handelt sich um eine Hochschwellenspannung, die dazu führt, dass die Schaltung die lastseitige Versorgung trennt.
Zusätzlich bestimmt die Basis-Emitter-Spannung des Transistors die Q1-Leitung des Transistors. Wenn also die Ausgangsspannung der Schaltung steigt, steigt die Vbe (Basis-Emitter-Spannung) des Transistors und es gibt weniger Leitung. Anschließend reduziert sich die Ausgangsspannung und hält ein nachhaltiges Spannungsniveau aufrecht.
Überspannungsschutzschaltung mit Zenerdiode
Diese zweite Überspannungsschutzschaltung wird neben der Zener-Diode einen PNP-Transistor verwenden.
Einen genauen Zener-Diodenwert zu finden, kann hier eine Herausforderung sein, also wählen Sie eine Bewertung, die Nahe an Ihrem voreingestellten Wert liegt.
Überspannungsschutzschaltung-Komponentenliste
Steckbrett
FMMT718 PNP-Transistor,
Anschlussdrähte,
Widerstände (1k, 2.2k und 6.8k) und
Zenerdiode 5.1V (1N4740A).
Schaltung zum Überspannungsschutz mit einer Zenerdiode
Funktionsprinzip der Überspannungsschutzschaltung
Wenn der voreingestellte Pegel höher ist als die Spannung in einem normalen Betrieb, erhöht sich die Basisklemme von Q2. Es schaltet sich dann aus, da es sich um den PNP-Transistor handelt. Ein OFF-Zustand von Q2 führt dazu, dass die Basisklemme von Q1 niedrig wird und einen Stromfluss ermöglicht.
Im Gegenteil, die Zenerdiode beginnt zu leiten, wenn der voreingestellte Wert kleiner als die Spannung ist. Überspannungsschutzschaltung-Im Gegenzug schaltet es den Q2 ein, da er die Basis von Q2 mit dem Boden verbindet. Im Zustand Q2’S ON wird das Basisterminal von Q1 hoch und schaltet sich wie ein offener Schalter ein. So begrenzt Q1 den Stromfluss durch ihn und verhindert, dass überschüssige Spannung die Last beschädigt.
Darüber hinaus muss der Spannungsabfall in den Transistoren darunter liegen, um eine genaue Schaltungsmessung zu ermöglichen. In unserem Fall haben wir einen FMMT718 PNP-Transistor mit einem niedrigen VCE-Sättigungsgrad verwendet. Es hält den Abfall über die Transistoren so gering wie möglich.
Überspannungsschutzschaltung-Der Nachteil der Schaltung
Verlustleistung; leitet Wärme ab und verschwendet daher Energie durch den angeschlossenen Vorwiderstand.
Zusammenfassung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass moderne Stromversorgungen in unserem täglichen Handeln unbestreitbar zuverlässig sind. Es besteht jedoch die Möglichkeit, dass sie aufgrund von Faktoren wie Überspannung versagen. Daher ist es notwendig, über ein Mittel zum Überspannungsschutz zu verfügen.
Seien Sie versichert, mit der umfassenden Anleitung oben sind Ihre Schaltkreise sicher. Aber dennoch, falls Sie immer noch ein brennendes Problem haben, kontaktieren Sie uns.
