Strujni krug 230 V izmjeničnog napona

Većina napajanja danas je vrlo pouzdana zbog napretka u tehnologiji i boljih dizajnerskih preferencija, ali uvijek postoji vjerojatnost neuspjeha zbog proizvodnog nedostatka ili može propasti glavni preklopni tranzistor ili MOSFET. Također, postoji mogućnost da ne uspije zbog prenapona na ulazu, iako se zaštitni uređaji poput Variotora metalnog oksida (MOV) mogu koristiti kao zaštita ulaza, ali kada se MOV aktivira, uređaj postaje beskoristan.

Da bismo riješili taj problem, izgradit ćemo uređaj za zaštitu od prenapona s optičkim pojačalom, koji može otkriti visoke napone i može smanjiti ulaznu snagu u djeliću sekunde, štiteći uređaj od visokog napona. Također, održat će se detaljni test kruga kako bi se provjerio naš dizajn i rad kruga. Sljedeći pregled daje vam ideju o procesu gradnje i ispitivanja ovog kruga. Ako se bavite SMPS dizajnom, možete pogledati naše prethodne članke o SMPS savjetima za dizajn PCB-a i SMPS EMI tehnikama smanjenja.

Što je zaštita od prenapona i zašto je ona toliko važna?

Postoji mnogo načina na koje krug napajanja može zakazati, jedan od njih je zbog prenapona. U prethodnom članku izradili smo prenaponski zaštitni krug za istosmjerni krug, to možete provjeriti ako to bude pobudilo vaše zanimanje. Zaštita od prenapona može se ilustrirati kao značajka kod koje se napajanje isključuje kada se dogodi stanje prenapona, iako se situacija od prenapona javlja rjeđe, kada to dogodi, čini napajanje beskorisnim. Također, utjecaj stanja prenapona može se izvesti iz napajanja u glavni krug, kada se to dogodi, na kraju ćete imati ne samo prekinut izvor napajanja, već i prekinut krug. zbog čega krug zaštite od prenapona postaje važan u bilo kojem elektroničkom dizajnu.

Dakle, da bismo dizajnirali zaštitni krug za prenaponske situacije, moramo razjasniti osnove prenaponske zaštite. U našim prethodnim vodičima za zaštitne krugove dizajnirali smo mnoge osnovne zaštitne krugove koji se mogu prilagoditi vašem krugu, naime zaštitu od prenapona, zaštitu od kratkog spoja, zaštitu od obrnutog polariteta, zaštitu od prekomjerne struje itd.

U ovom ćemo se članku usredotočiti na samo jednu stvar, to jest napraviti ulazni mrežni krug od prenapona kako bismo spriječili njegovo uništavanje.

Kako radi mrežni zaštitni krug od prenapona 230V?

Da bismo razumjeli osnove sklopa za zaštitu od prenapona, razdvojimo krug kako bismo razumjeli osnovni princip rada svakog dijela kruga.

Srce ovog sklopa je OP-pojačalo, koje je konfigurirano kao komparator. U shemi imamo osnovno LM358 OP-pojačalo, a u njegovom Pin-6 imamo referentni napon koji se generira iz IC- a napona LM7812, a na pin-5 ulazni napon koji dolazi iz glavnog naponski napon. U ovoj situaciji, ako ulazni napon premaši referentni napon, izlaz opcijskog pojačala ići će visoko, a s tim visokim signalom možemo pokretati tranzistor koji uključuje relej, ali u ovom krugu leži ogroman problem, Zbog šuma u ulaznom signalu, Op-amp će oscilirati mnogo puta prije nego što dođe u stabilnu,

Rješenje za dodavanje histereza od Schmitt okidač djelovanja na ulazu. Prije smo napravili sklopove poput brojača frekvencija pomoću Arduina i mjerača kapacitivnosti pomoću Arduina, koji koriste Schmittove ulaze okidača, ako želite saznati više o tim projektima, provjerite ih. Konfiguriranjem op-pojačala s pozitivnim povratnim informacijama, možemo proširiti marginu na ulazu prema našim potrebama. Kao što možete vidjeti na gornjoj slici, time smo pružili povratne informacije uz pomoć R18 i R19, praktički smo dodali dva praga napona, jedan je napon gornjeg praga, drugi napon donjeg praga.

Izračunavanje vrijednosti komponenata za zaštitu od prenapona

Ako pogledamo shematski prikaz, imamo mrežni ulaz koji ispravljamo pomoću mostovnog ispravljača, zatim ga prolazimo kroz razdjelnik napona koji je napravljen s R9, R11 i R10, a zatim filtriramo kroz 22uF 63V kondenzator.

Nakon izračuna za razdjelnik napona dobit ćemo izlazni napon od 3,17 V, sada moramo izračunati gornji i donji prag napona. Recimo da želimo smanjiti snagu kad ulazni napon dosegne 270 V. Sada ako ponovno napravimo izračun razdjelnika napona, dobit ćemo izlazni napon od 3,56 V, što je naš gornji prag. Naš donji prag ostaje na 3,17 V dok smo uzemljivali Op-amp.

Sada, pomoću jednostavne formule djelitelja napona, lako možemo izračunati gornji i donji napon praga. Uzimajući shemu kao referencu, izračun je prikazan u nastavku, UT = R18 / (R18 + R19) * Vout = 62K / (1,5M + 62K) = 0,47V LT = R18 / (R18 + R19) * -Vout = 62K / (1,5M + 62K) = 0V

Sada, nakon izračuna, možemo jasno vidjeti da smo postavili vaš gornji napon praga na 0,47 V iznad razine okidača uz pomoć pozitivnih povratnih informacija.

Napomena: Imajte na umu da će se naše praktične vrijednosti malo razlikovati od izračunatih vrijednosti zbog tolerancija otpora.

Dizajn PCB kruga za zaštitu od mrežnog napona

PCB za naš mrežni sklop za zaštitu od prenapona dizajniran je za jednu bočnu ploču. Koristio sam Eagle za dizajn svoje PCB-a, ali možete koristiti bilo koji softver za dizajn po vašem izboru. 2D slika mog dizajna ploče prikazana je u nastavku.

Dovoljan promjer traga koristi se za izradu strujnih vodova koji će struju prolaziti kroz pločicu. Mrežni ulaz izmjeničnog napona i odjeljak ulaza transformatora stvoreni su na lijevoj strani, a izlazni dio stvoren je na donjoj strani radi bolje iskoristivosti. Kompletnu datoteku dizajna za Eagle zajedno s Gerberom možete preuzeti s donje poveznice.

• GERBER za mrežni zaštitni krug od prenapona

Sada, kad je naš dizajn spreman, vrijeme je za svako lemljenje ploče. Nakon završetka postupka jetkanja, bušenja i lemljenja ploča izgleda kao slika prikazana dolje.

Ispitivanje kruga zaštite od napona i struje

Za demonstraciju se koristi sljedeći aparat

1. Meco 108B + TRMS multimetar
2. Meco 450B + TRMS multimetar
3. Hantek 6022BE osciloskop
4. 9-0-9 Transformator
5. Žarulja od 40 W (probno opterećenje)

Kao što možete vidjeti sa gornje slike, pripremio sam ovu testnu postavku za testiranje ovog kruga, zalemio sam dvije žice na pin5 i pin6 op-pojačala, a meco 108B + Multimetar prikazuje ulazni napon i meco 450B + Multimetar prikazuje referentni napon.

U ovom se krugu transformator napaja iz mrežnog napajanja od 230 V, a odatle se snaga napaja u ispravljački krug kao ulaz, izlaz iz transformatora također se dovodi u ploču jer daje strujni i referentni napon krugu.

Kao što možete vidjeti sa gornje slike, krug je uključen, a ulazni napon u meco 450B + Multimeter je manji od referentnog napona, što znači da je izlaz uključen.

Sada da bismo simulirali situaciju ako smanjimo referentni napon, izlaz će se isključiti, otkrivajući stanje prenapona, također će se uključiti crvena LED na ploči, to možete primijetiti na donjoj slici.

Daljnja poboljšanja

Za demonstraciju, sklop je konstruiran na PCB-u uz pomoć sheme, ovaj se krug može lako modificirati kako bi se poboljšale njegove performanse, na primjer, svi otpornici koje sam koristio imaju 5% tolerancije, a upotreba 1% nazivnih otpornika može poboljšati točnost sklopa.

Nadam se da ste uživali u članku i naučili nešto korisno. Ako imate bilo kakvih pitanja, možete ih ostaviti u odjeljku za komentare u nastavku ili na našim forumima objaviti druga tehnička pitanja.