Содержание: Вся современная электроника очень чутко реагирует на перепады напряжения в сети, особенно в моменты перегрузок и коротких замыканий. Поэтому там, где подобные явления происходят систематически, рекомендуется подключать бытовые приборы вместе со стабилизирующими устройствами. Нужен ли стабилизатор напряжения для ЖК-телевизора? Здесь нет однозначного ответа, каждый самостоятельно принимает решение. В любом случае использование стабилизатора принесет только пользу и в опасной ситуации защитит дорогостоящий телевизор. Стабилизаторы с телевизорами: экскурс в историюВо времена Советского Союза население пользовалось исключительно ламповыми телевизорами, которые могли нормально работать лишь вместе со стабилизатором напряжения. Этим небольшие телевизоры в пластмассовом или металлическом корпусе имели значительный вес, нагревались во время работы, издавая ровный, хорошо слышимый гул. Старые телевизоры теоретически могли обходиться и без стабилизатора, однако даже незначительные колебания напряжения в сети приводило к заметным изменениям изображения, искажениям картинок и другим неприятным последствиям. Поскольку такие ситуации повторялись регулярно, стабилизаторы для телевизора использовались повсеместно, позволяя таким образом получить требуемые 220 вольт. Принцип действия таких стабилизирующих устройств основывался на перенасыщении трансформаторного сердечника, поэтому каждый из них мог работать лишь в каком-то одном узком диапазоне мощностей. Например, черно-белые телевизоры работали со стабилизаторами, рассчитанными на 100-200 Вт, а цветным приемникам требовались уже более мощные устройства. То есть, слабая нагрузка не могла подключаться к мощному стабилизатору. Это приводило к нарушению принципа действия и устройство просто переставало работать. Если же в слабый стабилизатор подключалась мощная нагрузка, он быстро начинал перегреваться, а его корпус плавился. Особенности современных телевизоровВсе современные электронные устройства в том числе и жидкокристаллические телевизоры оборудованы собственными импульсными блоками питания, охватывающими широкий диапазон входного напряжения. На выходе этих устройств напряжение стабилизируется до нужного уровня и в таком виде поступает ко всем узлам и элементам телевизора. Таким образом, телевизоры, в том числе и марки Самсунг и Sony, изготовленные после 2000 года вполне могут обойтись без отдельного стабилизатора. Продавцы буквально навязывают дорогие стабилизаторы доверчивым покупателям, уверяя, что без них телевизор не сможет нормально работать и в аварийной ситуации сразу же сгорит. Весомым аргументом недобросовестных продавцов часто выступает так называемое выгорание пикселей из-за перепадов напряжения и коротких замыканий. Но современные телевизоры изначально защищены от подобных внешних воздействий. В таких случаях просто изменяется направление тока, а сам приемник после обесточивания должен отключиться. Если же замыкание произошло внутри Led телевизора, то здесь стабилизатор тем более ничем не поможет. Относительно выгорающих пикселей стоить заметить, что сами по себе они не могут выйти из строя. Причиной нарушения, как правило, оказываются транзисторы, под управлением которых находится вся пиксельная система. То есть, пиксели все равно вылетают, а количество таких вылетов напрямую зависит от степени надежности всей системы. Как же ведут себя ЖК-телевизоры при перепадах напряжения и выходе его за нормативные пределы?При слишком низких показателях устройство будет просто отключено без каких-либо последствий. После того как напряжение вновь станет нормальным, телевизор включается и работает в обычном режиме. Более сложной ситуация становится при слишком высоком напряжении. В этом случае пробивается и выходит из строя варистор, устанавливаемый на входе. В результате, возникает локальное короткое замыкание, сопровождающееся перегоранием предохранителя, обесточиванием и отключением. Через определенный промежуток времени варистор возвращается в нормальное состояние, а сгоревший предохранитель заменяется. Если такие ситуации возникают регулярно, можно все-таки использовать стабилизатор, чтобы не тратить время на восстановление сгоревших элементов. Сетевой фильтр или ИБП?Проблема дополнительной защиты ЖК-телевизора успешно решается путем использования качественного сетевого фильтра. Его основной функцией является защита самой сети от высокочастотных помех, создаваемых импульсным блоком питания и нарушающих работу других электроприборов. Что касается источника бесперебойного питания, то при отсутствии каких-либо проблем с электроснабжением, данное устройство нет необходимости приобретать. Если же имеют место частые и регулярные отключения, то ИБП рекомендуется купить. В противном случае постоянное воздействие мощных пусковых токов при запуске телевизора после отключения, заметно снижает срок его эксплуатации и в конце концов приведет к выходу из строя. Для ЖК-устройств вполне подойдет недорогой бесперебойник, мощностью 250 Вт, которого будет достаточно при краткосрочных отключениях электричества. Или все-таки стабилизаторЕсли все-таки принято решение обеспечить надежность и гарантированную защиту телевизора, рекомендуется воспользоваться стабилизаторами двойного преобразования. Они гораздо эффективнее по сравнению с механическими и релейными устройствами. В основе работы лежит принцип инвертора, а основным преимуществом считается возможность преобразования переменного тока в постоянный и обратно. Все преобразования осуществляются с высокой точностью, которую обеспечивает встроенный микропроцессор. Единственным существенным недостатком является высокая стоимость этих устройств. |
Художественный дизайн _ Защита электростатического перенапряжения: телевизоры
Теги: Оборудование дизайн
содержание
Первый, личный опыт
Во-вторых, принцип работы
В-третьих, детали параметра
В-четвертых, отличающая полярность
V. Шаги отбора
Шесть, эффекты параметров
Семь, ссылка на интерфейс
Первый, личный опыт
- Телевизор \ Clamp Диода \ Diode Diode Diode, вы можете увидеть его как вещь, только что называется разным.
- Защита телевизоров содержит две части: электростатический выпуск (ESD) и скачки, различные параметры телевизоров и фокус защиты отличается.
- Электростатические параметры обычно соответствуют международным стандартам 8/15 кВ; в основном сосредоточены на параметрах питания, а именно VC @ IPP, такие как Dongwo Electronics SMF5.0A, 200W, сказал, что техник говорит, что он может противостоять более 80 В.
- General Chip Chip Tube Phoot поставляется (например, UART) Обращает внимание на ESD, сигнал представляет собой уровень TTL, как правило, не генерирует нагрузки; и часть источника питания, какую необходимость отличить, какой источник питания (например, Переключение источника питания, мощности постоянного тока, линейного) источника питания), различные помехи мощности разных пульсаций различны, необходимость обратить внимание на разрыв и статическое электричество, источник питания обычно использует телевизоры с высокой мощностью, а мощность пространственных условий может быть настолько большим насколько это возможно.
- Например, 5 В постоянного тока рекомендуют 400 Вт SMAJ5.0A, но пространство ограничено, и предлагается SMF5.0CA 200W. (Суффикс плюс а обычно двустороннее)
- Устройство Одиночная двунаправленная идентификация, двунаправленная единица: CA, односторонний (UNI): A.
- Основное отличие между ESD и раздувом: разная частота, высокая частота ESD, низкая частота.
- TVSТрубка — преходящий супрессор напряжения(Transient Voltage Suppressor)Сокращенное название. Характеризуется: скорость отклика особенно быстро(дляnsкласс)Устойчивость к сопротивлению всплеска относительно отличается от зарядной трубки и чувствительной к давлению.10/1000μsВолна пульс400W~30KW, Импульсный пиковый ток из0.52A~544AНапряжение поломки от6.8V~550VЗначение серии удобно для использования схемы различных разных напряжений.
- RUGE: RUGE также называют прямыми, так как название предполагает, что переходная перенапряжение превышает нормальное рабочее напряжение. По сути, настиг — это острый импульс, который возникает всего за несколько миллионов секунд, что может вызвать нарызги: тяжелое оборудование, короткое замыкание, выключатель питания или большой двигатель.
- Односторонний телевизионные диод, как правило, наносится на цепь источника питания постоянного тока, двусторонний телевизионные диод, нанесенные на переменную цепь напряжения.
- VRWM — VBR — различие процессов VC VC: не работайте между VRWM — VBR в течение длительного времени, интервал представляет собой переходный период; VBR является минимальным напряжением пробоя лавины, а VBR — VC находится в лавине, напряжение также является интервалом требуется до зажима напряжения.
- Energy 8/20, 10/1000, относится к возможностям для тестирования погрузчиков (параметры испытательного оборудования составляют 100 В, 200 В, но они не связались с этим устройством).
- Для небольшой защиты от текущей нагрузки его можно сознательно увеличить, чтобы увеличить текущее сопротивление в линии, поскольку сопротивление сопротивления токопии подходит, как правило, не влияет на нормальную работу линии, а ток, генерируемый током Ограничивающий резистор значительно уменьшен. Маленький. Небольшая текущая линия нагрузки может быть использована для защиты небольшой текущей линии нагрузки.
- Переносимые импульсы, которые могут выдерживать телевизоры, не повторяется.
- Поскольку предохранитель предохранителя, нормальный рабочий ток IH считается. За пределами тока предохранителей его, обратите внимание на характеристики температуры, IH при разных температурах изменится, рассмотрим работу температуры окружающей среды и фактический тест максимальный ток для выбора. Например, фигуры 1, 2.
♂ ♂ ♂
Во-вторых, принцип работы
- Телевизоры (преходящие супрессоры напряжения) диод, то есть супрессор переходного напряжения, но также известный как лавина, представляет собой однократнее соединение PN или множество плечевых соединений, встроенных с полупроводниковым процессом.
- Телевизионные диод имеют одностороннюю и двунаправленную, а односторонние телевизионные диод, как правило, наносится на цепь источника питания постоянного тока, двусторонняя телевизионная диодная, нанесенная к переменной напряженности.
- При применении к цепи постоянного тока одностороннее телевизионные диод обратно соединены параллельно, когда цепь работает нормально, телевизионные диод находятся на выключенном состоянии (высокопоставленное состояние), не влияют на нормальную работу цепи Отказ Когда схема имеет ненормальное перенапряжение и достигает телевизионных диодных распаковки, телевизионные диод быстро мутируют от состояния высокого сопротивления в состояние низкого сопротивления, а разряда, вызванные ненормальным перенапряжением на землю, и одновременно зажимают ненормальный перенапряжение Низкий уровень для защиты цепи послевыполнения от ненормального повреждения перенапряжения. Когда ненормальный перенапряжение исчезает, телевизионная диодная устойчивость восстанавливается до высокого сопротивления.
В-третьих, детали параметра
- VRWM: самое высокое рабочее напряжение напряжения отсечки, телевизиода диода, может постоянно применяться, не вызывая достижение максимального напряжения постоянного тока или пика переменного тока, не вызывая ухудшения или повреждения телевизионных диодов. Под VRWM телевизоры диод не работают, не включается. Это должно быть как можно ближе к нормальному рабочему напряжению защищенной цепи, так что весь цикл столкнутся с угрозами перенапряжения перед телевизорами.
- VC: напряжение зажима, пиковое напряжение, измеренное на обоих концах телевизионных диода, когда применяется пиковый токовый импульс IPP.
- VBR: Напряжение поломки, является минимальным лавинным напряжением TVS Tube. Относится к напряжению на обоих концах телевизора при указанном импульсном токе постоянного тока или вблизи тревоги лавины в характеристической кривой V-I. VBR разделяется на 5% и 10% в соответствии с протяженностью VBR и стандартной стоимости телевизоров. Для 5% VBR VWM = 0,85ВБР; для 10% VBR, VWM = 0,81ВБР.
- IR: ток утечки, также известный как толератор. По указанной температуре и наибольшему рабочему напряжению максимальный ток, протекающий через телевизору диода, измеряется при напряжении отсечки.
- IPP: пиковый импульсный ток, как правило, пик в 10/1000 мкс Текущая форма волны. VC, IPP отражает способность к отгрузке телевизоров.
- Это: тестовый ток.
- C: значение емкости, для телевизоров трубки того же уровня мощности, тем ниже напряжение, тем большее значение емкости. В защите линии связи особенно обратите внимание на емкости T телевизоров трубки. Чем выше емкость частоты данных / сигнала, тем больше вмешательство диода к цепи, образуют шум или ослабляющий уровень сигнала, поэтому необходимо определить диапазон емкости выбранного устройства в соответствии с характеристиками цепи. Высокочастотные схемы, как правило, выбирают емкость к емкости, должны быть маленькими как можно меньше (например, LCTV, телевизоры с низкой емкостью, емкостью не более 3PF), а выделение емкости цепи с высокими требованиями к емкости может быть выше 40 PF.
- PPPM Номинальная импульсная мощность, которая основана на максимальном напряжении отсечки и пиковым импульсном токе в это время. Для рук, телевизоры 500 Вт, как правило, достаточно. Максимальная пиковая мощность импульсных PM — это максимальное значение пикового пульса мощности, которое может лечить телевизорами. При данном максимальном напряжении зажима, более крупное энергопотребление PM, тем больше емкость тока разрыва. Под заданным потреблением энергии PM, нижнее напряжение зажима VC, тем больше емкость тока разрыва. Кроме того, пиковое потребление мощности импульсов также связано с импульсной формой волны, продолжительности и температуре окружающей среды. Более того, преходящий пульс, который может выдерживать телевизоры, не является повторяющимся, а частота повторения импульсов (отношение длительности и прерывистое время), указанное устройством, составляет 0,01%. Если в цепи происходит повторяющийся импульс, следует рассмотреть накопление мощности импульсов, и можно повредить телевизоры.
- Форма пакета: из формы пакета TVS Tube вы можете увидеть его размер мощности. Область чипа телевизоров трубки напрямую определяет уровень мощности.
В-четвертых, отличающая полярность
- Посмотрите на логотип: TVS TUBE, есть одностороннее и двустороннее, одностороннее положение, есть тонкое цветное кольцо, положительный электрод, а также два пути, есть два кольца в середине Или нет никаких признаков, без полярности.
- Технические характеристики: Как правило, на первой странице двунаправленные — это двустороннее, одностороннее, одностороннее.
- Тип модели: модель с именами TVS TUBE является регулярной, и большинство моделей труб TVS могут видеть параметры. Например, TVS Tube SMF5.0A / SMF5.0CA и диакриппио показаны в одном направлении, а кросс-критерий CA является двунаправленным.
- При использовании мультиметровых инструментов: односторонняя сторона, существует характеристики пробоя лавины, существует напряжение, постоянный ток, двусторонняя симметрия.
V. Шаги отбора
- Многопроводная защита более выгодна для использования телевизоров;
- Для определения максимального постоянного тока или непрерывного рабочего напряжения в защищенной цепи, номинальное стандартное напряжение и толерантность «высокого конца»;
- Номинальная переходная мощность телевизоров трубки больше, чем максимальная мощность переходной силы, которая может возникнуть в цепи. Если вы знаете более точный точный текущий IPP, VCIPP можно использовать для определения мощности; если невозможно определить приблизительный ассортимент IPP, телевизоры мощности лучше. PM — максимальная пиковая импульсная мощность рассеивания мощности, которое может влиять на телевизоры. При данном максимальном напряжении зажима, тем больше премьер-министр энергопотребления мощностью, тем больше емкость наследования наследования тока разрыва; при заданном премьер-то времени энергопотребления, тем ниже напряженное напряжение зажима, тем больше доступной емкости его постоянного тока. Кроме того, пиковое потребление мощности импульсов также связано с импульсной формой волны, продолжительности и температуре окружающей среды;
- Напряжение отсечения TVS трубки больше, чем наибольшее рабочее напряжение защищенной цепи;
- Максимальное напряжение зажима телевизоров трубки меньше, чем поврежденное напряжение в защищенной заднему сектору.
- После определения максимального напряжения зажима телевизоров трубки телевизоров его пиковый ток импульсов больше, чем преходящий ток перенапряжения;
- Для защиты цепи интерфейса данных необходимо обратить внимание на выбор телевизоров диодов с соответствующей емкостью. Например, когда частота сигнала или скорость передачи высока, должна использоваться низкая конденсаторная серия.
- Температурные соображения. Супрессор переходного напряжения может работать от -55 до + 150 ° С. Если телевизоры должны работать в изменении, поскольку его идентификатор тока обратного утечка увеличивается при увеличении температуры; энергопотребление уменьшается с увеличением телевизоров, от + 25 ° С до + 175 ° C, около 50% Работание напряжения VBR увеличивается с определенным коэффициентом с увеличением температуры. Следовательно, необходимо проконсультироваться с информацией о продукте, учитывая влияние изменений температуры на его характеристики.
Шесть, эффекты параметров
- Самое высокое рабочее напряжение VRWM: когда цепь работает в нормальной работе, диод телевизора не работает, в состоянии выключения, поэтому напряжение отсечки телевизоров диода должно быть больше, чем наибольшее рабочее напряжение защищенной цепи. Это гарантирует, что телевизоры не влияют на схему под нормальной работой цепи. Однако рабочее напряжение телевизионных диодов также определяет высокий низкий уровень напряжения диода телевизоров. Когда напряжение отсечки больше, чем нормальное рабочее напряжение линии, рабочее напряжение диода телевизоров не может быть выбрано, если слишком высоко, Зажимное напряжение также будет выше, поэтому, когда вы выбираете VRWM, вы должны рассмотреть возможность поддерживать рабочее напряжение защищенной цепи и последующей цепи.
- Телевизор Выбор мощности: Номинальная переходная мощность телевизоров диодных продуктов должна быть больше, чем максимальная мощность переходной силы, которая может возникнуть в цепи.
- Напряжение зажима VC: телевизора диодный зажимное напряжение должно быть меньше, чем максимальная активная цепь первичной защитной цепи, большинство VCS и VBR и IPP телевизоров пропорциональны. Для TVS Tube из того же уровня мощности, тем выше напряжение пробоя, тем выше VC.
- ИК-утечка тока: в некоторой низкой мощности или схеме с высокой точностью Ir слишком вероятно, что вызывает чрезмерную потребление энергии цепи или точности сбора сигналов. Из-за большого ИК трубки телевизоров низкого давления (VRWM <10V), если цепь пост-этапа сильна, попробуйте выбрать TVS Tube из 10 В или более; если цепь после этапа меньше, чем способность сопротивляться , необходимо выбрать небольшое ИК и низкое напряжение. Трубка TVS, Dongwo может обеспечить такие продукты.
- C N-емкость: трубчатая емкость телевизоров трубки, как правило, в нескольких сиськах. Для TVS трубки того же уровня мощности, тем ниже напряжение, тем большее значение емкости. В некоторых линиях связи уделяйте особое внимание трубчатой емкости телевизионной трубки и не могут повлиять на цепь цепи.
- Форма пакета: В целом, мощность TVS Tube также может быть воплощена в виде пакета, тем меньше объем упаковки, тем меньше мощность, как правило, потому что область чипа телевизоров напрямую определяет уровень мощности телевизоров трубки.
Семь, ссылка на интерфейс
Серийный номер | Имя интерфейса | Скорость передачи (Мбит / с) | Схема паразитарных емкости требований (PF) | Рекомендуемое защитное устройство | Защита первого уровня | Вторичная защита | Трехуровневая защита |
1 | Интерфейс USB2.0 | 480 | <3 | SR05/SRV05-4 | |||
2 | Интерфейс USB3.0 | 4800 | <1 | LC05CD | |||
3 | Интерфейс USB3. 1 | 10000 | <0.5 | ULC3324P10 | ULC052010P5 | ||
4 | Интерфейс типа C | 10000 | <0.5 | ULC3324P10 | ULC052010P5 | ||
5 | Быстрый заряд USB интерфейс | 480 | <3 | ULC1654N | |||
6 | Быстрое интерфейс питания зарядки | — | — | ESD1285P | |||
7 | 100 м сетевого интерфейса | 100 | <5 | 3R090-5S | HL60-025 | SLVU2.8-4/SRV05-4 | |
8 | 1000 м сетевого интерфейса | 1000 | <1 | 3R090-5S | HL60-025 | LC3311CCW | |
9 | 10000 м сетевого интерфейса | 10000 | <1 | 3R090-5S | HL60-025 | ULC0542T | |
10 | Poe сетевой интерфейс | 100 | <5 | 3R090-5S | HL60-025 | SLVU2. 8-4 | SMCJ68CA |
11 | HDMI1.3 интерфейс | 10200 | <1 | ULC0524P | |||
12 | HDMI1.4 интерфейс | 10200 | <1 | ULC0524P | |||
13 | Интерфейс HDMI2.0 | 18000 | <0.5 | ULC0514P10 | ULC0544P10 | ||
14 | Показать видеоинтерфейс | 5400 | <1 | ULC0524P | |||
15 | VGA аналоговый видеоинтерфейс | 162 | <1 | ULC0524P | |||
16 | DVI Цифровой видеоинтерфейс | 3960 | <1 | ULC0544M | |||
17 | Аудио аудио интерфейс | 1.5 | <100 | SDA05W5/ULC0511CDN | |||
18 | Интерфейс LVDS | 655 | <10 | ULC0524P | |||
19 | Интерфейс SIM-карты | 7. 2 | <10 | SRV05-4 | |||
20 | SD-карточный интерфейс | 10 | <10 | SRV05-4 | |||
21 | Интерфейс карты MMC | 10 | <10 | SRV05-4 | |||
22 | Интерфейс e-sata | 6000 | <1 | ULC0524P | |||
23 | I2C интерфейс | 3.4 | <100 | SDA05CW | SD05C | ||
24 | Интерфейс T1 E1 | 1.544 | <100 | P2300SC | HL250-120 | SRV05-4 | |
25 | Интерфейс RS232 | 0.2 | <50 | SD12C | SMC12 | ||
26 | Интерфейс RS485 | 10 | <50 | 3R090-5S | SMD1812P050TF | SM712 | |
27 | Может шинный интерфейс | 1 | <50 | 3R090-5S | SMD1812P050TF/24 | SMC24 | SD24C |
28 | Интерфейс шины LIN | 1 | <50 | 3R090-5S | SMD1812P050TF | SMC24 | SD24C |
29 | Интерфейс xdsl. | 2 | <100 | SR70 | |||
30 | Интерфейс антенны RF / GPS | 1000 | <1 | SMD4532-090 | ULC0511CDN | ||
31 | Интерфейс GPIO | 5 | <100 | SDA05W5 | SD05C | ||
32 | 5 В постоянного тока интерфейс | — | <1000 | SMBJ5.0CA | SMCJ5.0CA | ||
33 | 12V интерфейс питания постоянного тока | — | <1000 | SMBJ12CA | SMCJ12CA | ||
34 | 48 В интерфейс питания | — | <1000 | SMCJ48CA | |||
35 | 24 В автомобильный порт | — | <1000 | SMCJ36CA | SM8S36CA | ||
36 | Интерфейс питания переменного тока 220 В | — | <1000 | 2R600-8L | 20D561KJ |
Интеллектуальная рекомендация
Принцип и Zookeeper Dubbo
Проблемы о проблемах, зоокедра не сложно, больше не публикуется. Отказ Отказ ВВЕДЕНИЕ ДУББО История развития программного обеспечения: (архитектура проекта) 1. Все в одном 🙁 все в одном) Это HodgePod…
Переменное улучшение
Переменные подъема: переменная подъем JavaScript часто одинакова, вызвана внутренними переменными и глобальными переменными. Пример 1: Предупреждение неопределено, потому что Декларация переменной буд…
Установка и конструкция SFTP Server под Windows
В течение десяти лет развития существует только эта система архитектуры! >>> Поскольку клиент недавнего проекта должен использовать SFTP, чтобы поставить меня в передачу файлов, с…
Опыт установки самой маленькой операционной системы Linux на диске U: MenuetOS
Существует не так много информации о системе MenuetOS. Пожалуйста, перейдите на Baidu или на официальный сайт, чтобы узнать:http://www.menuetos.net/Загрузите последнюю версию:http://www.menuetos.net/d…
Двигатель Irrlicht: аппаратная анимация костей кожи кожи
Двигатель Irrlicht: аппаратная анимация костей кожи кожи Эта штука очень гладкая. Через полчаса я нашел путь. Самое поблагодарившее — Super Tuxkart (называется STK, эти три буквы ниже). Вы можете посе…
Вам также может понравиться
Start a ReactJS project
Build react app using create-react-app Build react app from scratch Start new project Update babel setting: .babelrc Build and serve Финансируется в: https://www.jianshu.com/p/feef65248696…
[Усыновление] [Технологические финансы] Взаимное золото контроль большие данные
Преступность Вспышка интернет-финансов в частности, является быстрым ростом интернет-кредита и разработки многокакретного бизнеса и кредитного бизнеса, особенно в денежных средствах кредитных отраслей…
Режим проектирования (2) -Факторный режим
Заводский режим Определите интерфейс для создания объектов, чтобы позволить подклассу определить, какой класс создан. Метод завода представляет собой экземплярный класс с задержкой дочернего ребенка. …
Обновление содержимого в одной таблице clob для другой таблицы clob
. ..
Реагически возникают проблемы
1. Блокировка инцидента 2. Как пройти функцию OnClick 3. Динамически добавить класс Финансируется в: https: //juejin.im/post/5cd91a936fb9a0321a151afc…
Защита цепей питания схема
Для защиты радиоэлектронного оборудования традиционно применяют плавкие предохранители. Обычно в них используют тонкие неизолированные проводники калиброванного сечения, рассчитанные на заданный ток перегорания. Наиболее надежно эти приспособления работают в цепях переменного тока повышенного напряжения. С понижением рабочего напряжения эффективность их применения снижается. Обусловлено это тем, что при перегорании тонкой проволоки в цепи переменного тока возникает дуга, распыляющая проводник. Предельным напряжением, при котором может возникнуть такая дуга, считается напряжение 30. 35 6. При низковольтном питании происходит просто плавление проводника. Процесс этот занимает более продолжительное время, что в ряде случаев не спасает современные полупроводниковые приборы от повреждения.
Тем не менее, плавкие предохранители и поныне широко используют в низковольтных цепях постоянного тока, там, где от них не требуется повышенное быстродействие.
Там, где плавкие предохранители не могут эффективно решить задачу защиты радиоэлектронного оборудования и приборов от токовых перегрузок, их можно с успехом использовать в схемах защиты электронных устройств от перенапряжения.
Принцип действия этой защиты прост: при превышении уровня питающего напряжения срабатывает пороговое устройство, устраивающее короткое замыкание в цепи нагрузки, в результате которого проводник предохранителя плавится и разрывает цепь нагрузки.
Метод защиты аппаратуры от перенапряжения за счет принудительного пережигания предохранителя, конечно, не является идеальным, но получил достаточно широкое распространение благодаря своей простоте и надежности. При использовании этого метода и выбора оптимального варианта защиты стоит учитывать, насколько быстродействующим должен быть автомат защиты, стоит ли пережигать предохранитель при кратковременных бросках напряжения или ввести элемент задержки срабатывания. Желательно также ввести в схему индикацию факта перегорания предохранителя.
Простейшее защитное устройство [4.1], позволяющее спасти защищаемую радиоэлектронную схему, показано на рис. 4.1. При пробое стабилитрона включается тиристор и шунтирует нагрузку, после чего перегорает предохранитель. Тиристор должен быть рассчитан на значительный, хотя и кратковременный ток. В схеме совершенно не допустимо использование суррогатных предохранителей, поскольку в противном случае могут одновременно выйти из строя как защищаемая схема, так и источник питания, и само защитное устройство.
Рис. 4.1. Простейшая защита от перенапряжения
Рис. 4.2. Помехозащищенная схема защиты нагрузки от превышения напряжения
Усовершенствованная схема защиты нагрузки от превышения напряжения, дополненная резистором и конденсатором [4.2], показана на рис. 4.2. Резистор ограничивает предельный ток через стабилитрон и управляющий переход тиристора, конденсатор снижает вероятность срабатывания защиты при кратковременных бросках питающего напряжения.
Следующее устройство (рис. 4.3) защитит радиоаппаратуру от выхода из строя при случайной переполюсовке или превышении
напряжения питания, что нередко бывает при неисправности генератора в автомобиле [4.3].
При правильной полярности и номинальном напряжении питания диод VD1 и тиристор VS1 закрыты, и ток через предохранитель FU1 поступает на выход устройства.
Рис. 4.3. Схема защиты радиоаппаратуры с индикацией аварии
Если полярность обратная, то диод VD1 открывается, и сгорает предохранитель FU1. Лампа EL1 загорается, сигнализируя об аварийном подключении.
При правильной полярности, но входном напряжении, превышающем установленный уровень, задаваемый стабилитронами VD2 и VD3 (в данном случае — 16 Б), тиристор VS1 открывается и замыкает цепь накоротко, что вызывает перегорание предохранителя и зажигание аварийной лампы EL1.
Предохранитель FU1 должен быть рассчитан на максимальный ток, потребляемый радиоаппаратурой.
Элементы ГТЛ-логики обычно работоспособны в узком диапазоне питающих напряжений (4,5. 5,5 Б). Если аварийное снижение питающего напряжения не столь опасно для «здоровья» микросхем, то повышение этого напряжения совершенно недопустимо, поскольку может привести к повреждению всех микросхем устройства.
На рис. 4.4 приведена простая и довольно эффективная схема защиты 7777-устройств от перенапряжения, опубликованная в болгарском журнале [4.4]. Способ защиты предельно прост: как только питающее напряжение превысит рекомендуемый уровень всего на 5% (т.е. достигнет величины 5,25 Б) сработает пороговое устройство и включится тиристор. Через него начинает протекать ток короткого замыкания, который пережигает плавкий предохранитель FU1. Разумеется, в качестве предохранителя нельзя использовать суррогатные предохранители, поскольку в таком случае может выйти из строя блок питания, защищающий схему тиристор, а затем и защищаемые микросхемы.
Недостатком устройства является отсутствие индикации перегорания предохранителя. Эту функцию в устройство несложно ввести самостоятельно. Примеры организации индикации разрыва питающей цепи приведены также в главе 36 книги [1.5].
Рис. 4.4. Схема защиты микросхем ТТЛ от перенапряжения
Рис. 4.5. Схема устройства защиты от перенапряжения, работающего на переменном и постоянном токе
Схема устройства, которое в случае аварии в электросети защитит телевизор, видеомагнитофон, холодильник и т.д. от перенапряжения, приведена на рис. 4.5 [4.5].
Напряжение срабатывания защиты определяется падением напряжения на составном стабилитроне VD5+VD6 и составляет 270 Б.
Конденсаторы С1 и С2 образуют совместно с резистором R1 RC-цепочку, которая препятствует срабатыванию устройства при импульсных выбросах в сети.
Схема работает следующим образом. При напряжении в сети до 270 В стабилитроны VD3, VD4 закрыты. Также закрыты и тиристоры VS1, VS2. При действующем напряжении более 270 В открываются стабилитроны VD3, VD4, и на управляющие электроды тиристоров VS1, VS2 поступает открывающее напряжение. В зависимости от полярности полупериода сетевого напряжения ток проходит либо через тиристор VS1, либо через VS2. Когда ток превышает 10 А, срабатывают автоматические выключатели (пробки, плавкие предохранители), отключая электроприборы от электросети. Нагрузка (на рисунке не показана) подключается параллельно тиристорам. Проверить работоспособность устройства можно с помощью ЛАТРа.
Устройство работоспособно и на постоянном токе.
Рис. 4.6. Схема релейного устройства защиты от перенапряжения с самоблокировкой
Устройство защиты от перенапряжения (рис. 4.6) выгодно отличается от предыдущих тем, что в нем не происходит необратимого повреждения элемента защиты [4.6]. Вместо этого при напряжении свыше 14,1 В пробивается цепочка стабилитронов VD1 — VD3, включается и самоблокируется тиристор VS1, срабатывает реле К1 и своими контактами отключает цепь нагрузки.
Восстановить исходное состояние устройства защиты можно только после вмешательства оператора — для этого следует нажать на кнопку SB1. Устройство также переходит в рабочий ждущий режим после кратковременного отключения источника питания. К числу недостатков данного устройства защиты относится его высокая чувствительность к кратковременным перенапряжениям.
Устройство (патент DL-WR 82992) [4.7], принципиальная схема которого приведена на рис. 4.7, может применяться для защиты нагрузки от недопустимо высокого выходного напряжения. В нормальных условиях транзистор VT1 работает в режиме, когда напряжение между его коллектором и эмиттером небольшое, и на транзисторе рассеивается небольшая мощность (ток базы определяется резистором R1). Сопротивление стабилитрона VD2 в этом случае большое и тиристор VS1 закрыт.
Рис. 4.7. Схема полупроводникового реле защиты нагрузки от перенапряжения
При возрастании напряжения на выходе устройства выше определенной величины через стабилитрон начинает протекать ток, который приводит к открыванию тиристора. Транзистор VT1 при этом закрывается, и напряжение на выходе устройства становится близко к нулю. Отключить защиту можно только отключением источника питания.
Описанное устройство должно включаться в выходную цепь стабилизаторов так, чтобы сигнал обратной связи подавался из цепи, расположенной за системой защиты. При номинальном выходном напряжении 12 В и токе 1 А в устройстве можно применить транзистор КТ802А, тиристор КУ201А — КУ201К, стабилитрон — Д814Б. Сопротивление резистора R1 должно быть 39 Ом (мощность рассеивания при отсутствии системы автоматики, отключающей стабилизатор от сети, составляет 10 Вт), R2 — 200 Ом, R3 — 1 кОм.
При выходе из строя как линейных, так и импульсных стабилизаторов постоянного напряжения, выполненных на транзисторах или микросхемах, выходное напряжение может стать практически равным входному (выпрямленному) напряжению, обычно снимаемому с конденсатора фильтра питания, установленного на выходе диодного моста. Например, при «прогорании» КР142ЕН5А, которая обычно используется в цепях питания цифровых устройств, на шины питания может поступить напряжение 7. 15 В вместо положенных 5 В. Это уже опасно для абсолютного большинства устройств.
Иногда для защиты чувствительных к перенапряжению узлов радиоаппаратуры используют мощный стабилитрон с напряжением стабилизации, чуть большим номинального напряжения питания. Недостаток такого способа защиты в том, что многие стабилитроны обладают достаточно большим дифференциальным сопротивлением, и защищаемое устройство может продолжать работать некоторое время, получая напряжение, на 0,5. 1,5 В больше номинального. Сильно разогревающийся в это время стабилитрон может «уйти на обрыв», и защиты как таковой не получится.
Для предохранения отдельных узлов и блоков радиоаппаратуры от повышенного напряжения при повреждении стабилизатора или неправильного подключения к источнику питания, можно собрать несложный регулируемый блок защиты (рис.1). Он включается в разрыв цепи между выходом источника питания и нагрузкой.
Рис.1. Приципиальная схема простого блока защиты
Работает этот блок следующим образом. При повышении входного напряжения ток через стабилитрон VD1 резко возрастает, соответственно, увеличивается и ток в цепи управляющего электрода тиристора VS1, тиристор открывается и шунтирует питание нагрузки до момента срабатывания предохранителя FU1. Мощный проволочный резистор R3 предотвращает пробой тиристора из-за сильного броска тока, который возникает в случае, если в цепи питания установлены оксидные конденсаторы большой емкости. Стабилитрон VD1 выбирается на напряжение, примерно на 0,3. 1,5 В меньшее, чем номинальное напряжение питания. Выбор его типа зависит от ряда факторов, поэтому оптимальный вариант для каждого конкретного случая лучше определить экспериментально. Регулировкой резистора R1 можно точно установить то напряжение, при котором будет открываться тиристор. Конденсатор С1 предотвращает ложное срабатывание блока защиты при коротких импульсных помехах, которые могут появляться в цепи питания. Резистор R2 защищает стабилитрон и тиристор в случае, когда движок подстроечного резистора находится в верхнем положении. На время настройки этого блока предохранитель желательно заменить лампой накаливания, по зажиганию которой можно судить о моменте включения тиристора.
Более совершенный блок защиты можно собрать по схеме, приведенной на рис. 2.
Рис.2. Приципиальная схема блока защиты с реле
При повышении входного напряжения питание нагрузки прекращается из-за размыкания контактов реле К1. Цепь R3-VD2 предназначена для уменьшения кратковременного всплеска напряжения на выходе блока, который может появиться из-за инерционности переключения контактов реле.
Для защиты установленных в автомобиле радиоэлектронных устройств, например, автомагнитолы или сигнализации от превышения напряжения в бортовой сети, можно собрать блок защиты по схеме, приведенной на рис.3.
Рис.3. Приципиальная схема блока защиты автомобильных радиоэлектронных устройств
Здесь движок резистора R1 установлен в положение, при котором срабатывание защиты происходит при входном напряжении 15. 16 В. При открывании тиристора размыкаются контакты реле, питание нагрузки прекращается, начинает вспыхивать мигающий светодиод HL1. Конденсаторы С1. СЗ повышают помехоустойчивость. Нажатием кнопки SB1 (без фиксации) можно возвратить блок защиты в режим ожидания.
Подстроечные резисторы можно взять сопротивлением 150. 470 Ом типов СПЗ-38, РП1-63М, СП5-16ВА, СП4-1 или, что лучше, многооборотные — типа СПЗ-39. Проволочные резисторы — типа С5-16МВ или самодельные из короткого отрезка толстого высокоомного провода.Конденсаторы — типов К10-17, КМ-5. Тиристоры подойдут любые из серий КУ228, КУ201, КУ202, Т122. Диод КД213А заменяется мощным диодом из серий КД202, Д242, КД2999. Мигающий светодиод использован красного цвета. Его можно заменить любым из серий L56, L36, L799, L816 и другими аналогичными. Электромагнитное реле типа РМУ (паспорт ЧП4.523.332) можно заменить на любое, надежно срабатывающее при номинальном входном напряжении и имеющее достаточно мощные нормальнозамкнутые контакты.
В узлах по схемам на рис.2 и 3 можно устанавливать реле типа РЭК29 от систем ДУ старых отечественных телевизоров, отмотав с его катушки нужное количество витков. Можно приспособить и подходящие по конструкции автомобильные реле.
Для защиты автомобильного оборудования в цепи датчика напряжения можно использовать стабилитроны КС297В, Д814Д, КС213Ж, КС508А, 1N6003B. Для конструкций на низковольтных цифровых микросхемах подойдут стабилитроны типов КС126Г, КС126Д, КС139А, КС147А, КС407Б, КС439А, 1 N5991 В. Для устройств на ИМС серий К561, 564, КР1561 нужный стабилитрон можно выбрать из ряда КС215Ж, КС216Ж, КС508Б, КС518А, 1N6005B, 1N6006B, 1N4745A.
Источник: П.Хоровиц, У.Хилл. Искусство схемотехники. — М.: Мир, 2001, С.335.
Страницы
Ярлыки
понедельник, 5 января 2015 г.
Схема защиты блока питания и зарядных устройств
Представлена конструкция защиты для блока питания любого типа. Данная схема защиты может совместно работать с любыми блоками питания — сетевыми, импульсными и аккумуляторами постоянного тока. Схематическая развязка такого блока защиты относительна проста и состоит из нескольких компонентов.
Схема защиты блока питания
Силовая часть — мощный полевой транзистор — в ходе работы не перегревается, следовательно в теплоотводе тоже не нуждается. Схема одновременно является защитой от переплюсовки питания, перегруза и КЗ на выходе, ток срабатывания защиты можно подобрать подбором сопротивления резистора шунта, в моем случае ток составляет 8 Ампер, использовано 6 резисторов 5 ватт 0,1 Ом параллельно подключенных. Шунт можно сделать также из резисторов с мощностью 1-3 ватт.
Более точно защиту можно настроить путем подбора сопротивления подстроечного резистора. Схема защиты блока питания, регулятор ограничения тока Схема защиты блока питания, регулятор ограничения тока
При КЗ и перегрузе выхода блока, защита мгновенно сработает, отключив источник питания. О срабатывании защиты осведомит светодиодный индикатор. Даже при КЗ выхода на пару десятков секунд, полевой транзистор остается холодным
Полевой транзистор не критичен, подойдут любые ключи с током 15-20 и выше Ампер и с рабочим напряжением 20-60 Вольт. Отлично подходят ключи из линейки IRFZ24, IRFZ40, IRFZ44, IRFZ46, IRFZ48 или более мощные — IRF3205, IRL3705, IRL2505 и им подобные.
Данная схема также отлично подходит в качестве защиты зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов, если вдруг перепутали полярность подключения, то с зарядным устройством ничего страшного не произойдет, защита спасет устройство в таких ситуациях.
Благодаря быстрой работе защиты, ее можно с успехом применить для импульсных схем, при КЗ защита сработает быстрее, чем успеют сгореть силовые ключи импульсного блока питания. Схематика подойдет также для импульсных инверторов, в качестве защиты по току. При перегрузе или кз во вторичной цепи инвертора, мигом вылетают силовые транзисторы инвертора, а такая защита не даст этому произойти.
Комментарии
Защита от короткого замыкания, переплюсовки полярноси и перегруза собрана на отдельной плате. Силовой транзистор использован серии IRFZ44, но при желании можно заменить на более мощный IRF3205 или на любой другой силовой ключ, который имеет близкие параметры. Можно использовать ключи из линейки IRFZ24, IRFZ40, IRFZ46, IRFZ48 и другие ключи с током более 20 Ампер. В ходе работы полевой транзистор остается ледяным,. поэтому в теплоотводе не нуждается.
Схема срисована из зарядника аккумуляторной отвертки. Красный индикатор свидетельствует о том, что имеется выходное напряжение на выходе БП, зеленый индикатор показывает процесс заряда. С таким раскладом компонентов, зеленый индикатор будет постепенно потухат и окончательно потухнет, когда напряжение на аккумуляторе будет 12,2-12,4 Вольт, когда аккумулятор отключен, индикатор гореть не будет.
Комментарий
Схема своего рода «НОУ-ХАУ», по простоте и надежности. Плюс в том, что не нужно использовать мощное реле, или тиристор, на котором падение напряжения около двух вольт. Схема как самостоятельное устройство может быть встроена в любое зарядное устройство и блок питания. Выход из режима защиты автоматический, как только устранится короткое замыкание или преполюсовка. При срабатывании светится светодиод «ошибка подключения». Описание работы: При нормальном режиме напряжение через светодиод и резистор R9 отпирает VT1 и все напряжение со входа поступает на выход. При коротком замыкании или переполюсовке ток импульсно резко возрастает, падение напряжения на полевике и шунте резко увеличивается, что приводит к открыванию VT2, который в свою очередь шунтирует затвор исток. Добавочное отрицательное напряжение по отношению к истоку (падение на шунте) прикрывает VT1. Далее происходит лавинный процесс закрытия VT1. Светодиод засвечивается через открытый VT2. Схема может находиться в данном состоянии сколь угодно долго, до устранения замыкания.
собирал сегодня сие) Родная защита Дашенга даже не успевает сработать)
Принцип работы прост — при резком скачке напряжения, на шунте появляется падение напряжения, которое отпирает vt2 полевик закрывается (т.к. затвор садится на землю). При этом загорается св. диод (т.к. получает минус на затворе).
В нормальном состоянии затвор открывает положительным напряжением с цепочки св.диод-R9 Тот же принцип и при переплюсовке — от скачка тока.
Работает быстро, но криво — при выключенном блоке и подключенном аккумуляторе, на блок валит напряжение, т.к. полевик открывает акк. Я думаю, нужно делать какую-нить защиту, чтоб при пропадании напряжения зарядки, акк отключался от схемы.
Вот та же схема, только перевернутая по правильному. Использовал в зарядке, результатом доволен. Единственный недостаток (а может — фича!) — защелкивается, то есть после сработки требует полного отключения нагрузки. В принципе, это схема защиты от тока перегрузки, но при переполюсовке именно это и случается. Кстати, при нагрузке не на аккумулятор, а на резистор у меня почему-то сразу защелкивалась на защиту. С акком — нормально. Расчет максимального тока — напряжение на шунте и канале исток-сток должно быть 0.6в для срабатывания биполярника.
>>Единственный недостаток (а может — фича!) — защелкивается, то есть после сработки требует полного отключения нагрузки. достаточно кнопку сброса сделать с базы биполярника на землю
Защита телевизора от скачков напряжения
Разнообразие бытовой техники, теле, аудио, видео устройств делают жизнь современного человека более комфортной и удобной. Однако с появлением новых устройств нагрузка на силовую цепь дома так же увеличивается. Линии электропередач уже не справляются с нагрузкой и напряжение в розетках зачастую может достигать 180 вольт и ниже.
Встречаются и обратные ситуации. Когда дом в новом коттеджном посёлке или квартира в новострое подключены к ненагруженной трансформаторной подстанции и напряжение в розетке ниже 250 вольт не падает. В итоге после приобретения новой техники вы можете столкнуться с неправильной работой оборудования или пробоя силовых элементов, что непременно приведёт к выходу дорогостоящей техники из строя.
Очевидно, что технику нужно как-то защитить, но как? Есть несколько способов. Это покупка бытовой техники со встроенной защитой от перенапряжения, установка реле напряжения и установка стабилизаторов напряжения.
Первый способ не дешёвый и техника с такой функцией значительно дороже аналогов, да и не все производители выпускают такую технику.
Второй способ значительно дешевле первого, но есть ряд недостатков, основной из которых заключается в том, что реле просто отключает нагрузку при низких или высоких напряжениях и никаких действий по нормализации напряжения не производит.
Вряд ли кому понравятся постоянные отключения телевизора или стиральной машины при срабатывании вызванных отключением реле напряжения. Третий способ самый оптимальный как по цене, так и по степени защиты техники. Это стабилизатор сетевого напряжения. Он постоянно устраняет нестабильность напряжения в сети, а при достижении критических значений выключает технику.
Адекватная цена
Профессионализм
Гарантия
Оперативность
Качество
Выезд к вам
Стоимость защитных устройств – от 500 гривен.
В стоимость включена доставка, установка, настройка и краткое обучение пользователя.
Все контакты
Подробнее…
Подробнее…
Подробнее…
Подробнее…
Подробнее…
Вопрос защиты телевизоров от скачков вольтажа сегодня возникает всё чаще, ведь после таких перепадов напряжения многим приходится сдавать технику в ремонт.
Нужен ли стабилизатор напряжения для современных телевизоров?
Особенностью современных плазменных, LCD, LED телевизоров является наличие импульсного блока питания. Они могут нормально работать при вольтаже от 170 В до 250 В. При отклонении от этих значений, устройство, по правилам эксплуатации, должно автоматически выключаться, иначе внутренние элементы перегорят.
Хотя большинство производителей снабжают импульсные блоки встроенными плавкими предохранителями (их ещё называют сетевыми фильтрами), они не способны урегулировать вольтаж в сети. Всё, что они смогут сделать – защитить телевизор от короткого замыкания и сгладить небольшие, короткие импульсные помехи. Но при этом сами фильтры падут «смертью храбрых», поскольку считаются деталями для одноразовой защиты телевизора.
Ещё одна причина, почему нужна бесперебойна защита – несоответствие качества линий электропередачи и оказываемой на них нагрузки. Большинство электросетей проектировалось ещё при СССР, когда бытовой техники было не так много. С тех пор оборудование и провода устарели, но вряд ли менялись на новые, поэтому большая нагрузка вызывает перепады напряжения в сети.
Непредвиденные аварии на подстанции, отключение света при непогоде, ливне и сильном ветре приводят к тому, что если сегодня телевизор не перегорел, то резкий скачок всё равно приблизил «смерть» устройства, и в следующий раз уже сгорит блок питания телевизора и центральная плата.
Итак, нужен ли стабилизатор для современных телевизоров? Ответ – да, для них обязательно нужны дополнительные методы защиты.
Какая бывает защита телевизора от перепадов напряжения?
Чтобы предотвратить перегорание телевизора от скачков вольтажа, можно использовать следующее оборудование:
- Реле напряжения. Самый доступный прибор по ценовой категории. Смысл его работы в том, чтобы он контролирует подачу электроэнергии и, когда напряжение неожиданно становится выше или ниже допустимого, реле автоматически отключает телевизор, не позволяя внутренним деталям перегореть. Скорость реакции на подобные скачки напряжения составляет 0,05 сек. при его повышении и 1,2 сек. при его понижении. Ещё один плюс – владелец может сам настроить допустимый диапазон напряжения для телевизора – от 120 В до 280 В и скорости включения телевизора обратно в рабочий режим – от 3 сек. до 10 мин.
- Стабилизаторы напряжения. Они стоят дороже предыдущего прибора, зато надёжность тоже выше. Они бывают сетевыми, то есть подключение осуществляется только к одному бытовому прибору, например, телевизору, и магистральными – защищают всю квартиру, дом или подъезд. Магистральный стабилизатор напряжения монтируется около щитовой, за счётчиком.
Параметры выбора оборудования
Чтобы определиться с выбором подходящей модели стабилизирующего оборудования, нужно знать особенности своей электросети. Например, насколько часто и какой силы случаются перепады в сети. Если они слабые и редкие, то не требуется покупать дорогие и мощные защитные бесперебойники. Если скачки вольтажа – явление частое, то и мощность прибора должна быть соответствующей.
Основные параметры стабилизатора скачков напряжения представлены в таблице.
Параметр | Рекомендации |
---|---|
Мощность | Должна быть на 20-30% больше, чем мощность телевизора. Некоторые модели телевизоров при пуске потребляют больше мощности, чем во время основной работы. Если в инструкции или техпаспорте не указан этот параметр, то для его подсчёта нужно указанную мощность × коэффициент 0,7. Покупая стабилизатор напряжения для телевизора, нужно ориентироваться на получившийся показатель. |
Точность стабилизации | Не выше 5%. |
Диапазон стабилизации | Должен быть широкий диапазон, чтобы нейтрализовать большее количество перепадов в сети. |
Уровень шума | Чем меньше, тем лучше. Иначе шум от работы стабилизатора напряжения заглушит звуки телевизора. |
Габариты и способ крепления | Лучше выбирать негромоздкий прибор, который может быть настенным или напольным. |
Скорость реагирования | Чем быстрее реакция, тем меньше рисков перегорания техники. |
Производитель | Китайские – дешёвые, но не долговечные. Отечественные – средняя цена, хорошее качество. Европейские – высокая цена, наилучшее качество. |
Защита телевизора от скачков напряжения просто необходима, потому что кратковременный, неожиданный перепад может за несколько секунд поломать дорогую технику. Тут действует принцип: «Лучше 1 г профилактики, чем 1 кг лечения».
Помощь в выборе подходящей модели стабилизатора окажут сотрудники «Телесервиса». Цена на такие устройства – от 500 грн. В стоимость входит доставка прибора, монтаж, настройка и советы по эксплуатации конкретной модели.
Нужен ли стабилизатор напряжения для телевизоров ЖК (LCD), LED и для плазменного ТВ
Пришел ко мне в гости мой старый знакомый, умный вроде бы дядька и как-то вскользь упомянул, что купил к своему телевизору крутой стабилизатор напряжения. На мой резонный вопрос — зачем он это сделал, он удивился и тут же стал перечислять «неоспоримые» достоинства этого приобретения. Однако уже через каких-то 15 минут спора, его уверенность несколько поугасла.
Вообще, удивительно, насколько сильно мы подвержены влиянию маркетинговых уловок. Даже, казалось бы, умные люди, с развитым критичным мышлением, с легкостью ведутся на различные рекламные трюки и слащавые заверения продаванов. В случае же со стабилизаторами, думаю, сыграли воспоминания из далекого прошлого — из старого доброго Советского Союза.
Старые ламповые телевизоры
Взрослое поколение прекрасно помнит, что в СССР под каждым телевизором непременно гудел пластмассовый ящичек под названием «стабилизатор напряжения». Ящик, как правило, был горячим и обязательно тяжелым.
Конечно, телеки могли работать и без этих ящичков, но любое отклонение напряжения в розетке от 220В приводило к тому, что изображение на экране меняло свою яркость и насыщенность, а сама картинка менялась в размерах. Так что стабилизаторы стояли практически у всех.
Работали такие стабилизаторы с использованием принципа перенасыщения сердечника трансформатора и потому были рассчитаны на узкий диапазон мощностей нагрузки.
Для черно-белых телевизоров, мощностью 100-200 Вт, выпускались одни модели стабилизаторов, а для цветных телеков – совсем другие, более мощные. Нельзя было включать маломощную нагрузку в мощный стабилизатор, т.к. при этом нарушался сам принцип его работы и он переставал выполнять свою функцию.
Вот, например, выдержка из инструкции по эксплуатации советского стабилизатора напряжения Вега-9:
Допустимая выходная мощность стабилизатора:
— минимальная 100,
— максимальная 200 Вт.Допустимые колебания входного напряжения 154…253 В.
Стабилизированное напряжение выхода 198…231 В.КПД — 84%.
Масса стабилизатора 3,4 кг.
Как видите, существовало ограничение на мощность нагрузки снизу, т.е. в такой стабилизатор нельзя было включить небольшой черно-белый телевизор, мощностью менее 100 Вт. Точнее, включить-то можно было, но в этом случае о какой-либо стабилизации напряжения можно было забыть.
Если же в Вегу-9 воткнуть нагрузку более 200Вт (например, цветной телек тех времен), то стабилизатор гарантированно перегревался и пластиковый корпус начинал плавиться и вонять. Я не раз видел такие оплавленные коробочки у других людей.
Кстати, сегодня такие старые стабилизаторы для старых телевизоров называются феррорезонансными. Нынешние девайсы чаще собраны по автотрансформаторной схеме с большим количеством отводов и симисторным переключением между ними.
Современные телевизоры и стабилизаторы
Во всей современной бытовой технике, включая телевизоры 3-го поколения и новее, стоят импульсные блоки питания способные работать в широком диапазоне входных напряжений.
На импортных моделях TV выпущенных после 2000 года на задней крышке обычно написано что-то вроде 110-260V АС. При этом на выходе такого блока питания всегда поддерживается стабильное напряжения, которое запитывает все узлы телевизора.
Так что, если ваш телек был произведен после 1985 года (не говоря уже о моделях 2017-го), то стабилизатор ему совсем ни к чему. Оставьте его лежать в магазине.
И не слушайте убедительные заверения продавцов телевизоров о том, что стабилизатор для вашего нового телека ну просто совершенно необходим. У продавца только одна задача – впарить вам как можно больше допов к вашему телеку.
Короткое замыкание и выгорание пикселей
Он будет рассказывать вам сказки про то, как у ЖК-телевизоров от скачков напряжения «выгорают пиксели», как у LED-телевизоров перегорают светодиоды, как стабилизаторы защищают ваш телек от короткого замыкания, помех, прямого попадания ядерного заряда и прочую чепуху. Не слушайте!
От короткого замыкания вашему телеку ровным счетом ничего не будет (если, конечно, замыкание не произошло в самом телевизоре). В случае КЗ где-то на линии, ток просто потечет по другому пути и телевизор обесточится (т.е. просто отключится). Вот и все страшные и ужасные последствия КЗ.
А насчет выгорания пикселей имею сказать следующее. Во-первых, сами «пиксели» вообще не выгорают, выходят из строя управляющие транзисторы, которые «зажигают» эти самые пиксели. Если транзистор погорел, пиксель навсегда остается потушенным (черная точка), а если транзистор пробило, то пиксель всегда светится (яркая точка на экране).
Самое интересное, что абсолютно не важно, есть ли у вас стабилизатор или нет, пиксели могут и будут вылетать. Это происходит просто согласно теории надежности систем (вы только представьте, сколько их там, этих пикселей!).
Раз уж разговор идет о пикселях, значит это ЖК-телевизор, а значит, в нем стоит импульсный БП, следовательно, скачки напряжения в сети не оказывают никакого влияния на напряжения в самой схеме телевизора.
То образом стабилизация напряжения уже осуществляется внутри схемы телевизора, следовательно, покупать еще один стабилизатор – не более чем пустая трата денег.
Слишком низкое и чересчур высокое напряжение в розетке
Вы спросите, что будет, если напряжение в сети выйдет за рамки допустимых значений, указанных на шильдике телевизора? Все просто. Если напряжение станет слишком низким, ТВ просто отключится. Без последствий. После того, как напряжение вернется к нормальным значениям, телек снова можно будет включить как обычно.
Хуже, если напряжение станет слишком высоким. Тогда произойдет пробой специального элемента на входе телевизора – варистора. Пробитый варистор устраивает самое настоящее короткое замыкание, в результате чего перегорает предохранитель и схема обесточивается. Такая вот защита от перенапряжения. Через какое-то время варистор приходит в норму, остается только заменить предохранитель. К слову сказать, сейчас уже используют самовосстанавливающиеся предохранители.
Так что, как видите, в современном телевизоре предусмотрена защита от всех основных опасностей. Нет совершенно никакого смысла в покупке стабилизатора специально для ТВ.
Сетевые фильтры
Единственное, что может понадобиться вашему ТВ — это хороший сетевой фильтр. Да и то только в некоторых случаях. Все импульсные блоки питания уже содержат ВЧ-фильтр по входу (это, кстати, сделано для того, чтобы высокочастотные помехи от работающего импульсника не проникали в сеть и не мешали работе других эл. приборов), но иногда его все-таки оказывается недостаточно. И тогда внешний сетевой фильтр поможет избавиться от помех.
Однако тут надо быть уверенным, что помехи в телек проникают именно по цепям питания, а не через антенну, например. В последнем случае сетевой фильтр будет совершенно бесполезен, лучше сосредоточиться на поиске качественной антенны с хорошим подавлением боковых лепестков.
Источники бесперебойного питания
Особо ушлые продавцы умудряются впарить доверчивым покупателям в дополнение к телевизору бесперебойный блок питания. Но мы-то с вами умные, мы знаем, что бесперебойники предназначены для поддержания работоспособности аппаратуры в случае аварийного отключения питания. Они незаменимы для таких устройств, как настольные компьютеры, какое-то медицинское оборудование, сетевое оборудование у провайдеров и т.п. Но зачем нужны бесперебойники телевизору?! Чтобы камеди клаб успеть досмотреть что ли? Очень сомнительная трата денег.
Выводы
Таким образом, мы с вами убедительно доказали, что для любого современного телевизора — будь то LED-телевизор или просто ЖК ТВ — стабилизаторы напряжения являются абсолютно лишними приборами (равно как и источники бесперебойного питания и, в большинстве случаев, сетевые фильтры).
Теперь ответ на вопрос — нужен ли стабилизатор напряжения для телевизора, я думаю, очевиден. Просто втыкайте свой телек в розетку и наслаждайтесь просмотром!
причины, способы защиты, куда жаловаться
В резких перепадах напряжения бытовой сети может быть косвенно виновна компания, предоставляющая услуги электроснабжения, но и велика вероятность, что такие процессы вызваны форс-мажорными обстоятельствами. Вне зависимости то причин, последствия для бытовых электроприборов могут быть фатальными. Собранная информация поможет узнать, чем вызваны скачки напряжения, как обезопасить электроприборы, куда подавать жалобу и требование по возмещению ущерба.
Определение термина
Под данным понятием подразумевается резкие перепады сетевого напряжения, выходящие за пределы допустимых отклонений. Напомним, что согласно действующим нормам допустимые отклонения напряжения не должны превышать от номинала, а предельно допустимые – Собственно, параметры, характеризующие качественное напряжение указываются в договоре на предоставление услуг. При этом описание допустимых пределов не должно противоречить действующим нормам.
Под данное определение попадает кратковременное перенапряжение и понижение напряжения, а также отклонения (длительностью более минуты) и колебания (продолжительность менее минуты). Под это описание также подходят импульсные перенапряжения, называемые бросками.
Броски напряжения негативно отражаются на качестве напряженияОсновные причины возникновения скачков напряжения в сети
Есть много причин различного характера, вызывающие отклонения напряжения от нормы в сети частного дома или квартиры. Рассмотрим наиболее распространенные случаи:
- Увеличение или уменьшение тока нагрузки в системе электроснабжения. Причина кроется в одновременном подключении к сети мощных электроприборов (электрические печи, бойлеры, масляные обогреватели и т.д.). Наибольший пик нагрузки приходится на вечерние часы, особенно в холодное время года, следствием этого является понижение напряжения.
- Перегрузка трансформаторной подстанции может стать причиной нестабильной работы ее оборудования. Проблема заключается в том, что большинство узлов энергосистем проектировались и строились более 30-40 лет назад, соответственно, они были рассчитаны на более низкую нагрузку. Для исправления ситуации необходима модернизация оборудования проблемных узлов, а это требует серьезных финансовых вложений.
- Причинами кратковременных скачков напряжения также могут быть аварии на ЛЭП или кабельных магистралях. Это может быть связано как с общим состоянием линий, так и неблагоприятными погодными условиями.
- Резкий скачок напряжения происходит при обрыве нуля или плохом электрическом контакте нулевого проводника. В первом случае произойдет повышение напряжения вплоть до 380 Вольт, во втором, будут наблюдаться кратковременные скачки с 220 до 380 В.
- Проблемы с внутридомовой разводкой электросети. Причины могут быть связаны с использованием при некачественных материалов, неправильно выполненным монтажом или «старой» проводкой. В результате происходят скачки и колебания напряжения, сопровождаемые сильными импульсными помехами.
- Бросок напряжения возникает в тех случаях, когда на смежной линии системы электроснабжения подключен мощный потребитель, например промышленный объект. Известно, что в момент включения электродвигателей образуются сильные пусковые токи, это приводит к тому, что начинает «прыгать» напряжение. Причем установка специальных сетевых фильтров на таком объекте только частично исправляет ситуацию. Заметим, что совсем необязательно жить рядом с промышленным объектом, чтобы ощутить все эти прелести, подобный эффект может давать небольшая мастерская, торговый центр или любое общественное здание оборудованное мощной вентиляционной системой.
- К возникновению импульсных перенапряжений может привести попадание молнии в ВЛ. Напряжение импульса может измеряться в киловольтах.
Попадание молнии в ЛЭП вызывает сильное перенапряжение сети
Это гарантировано выведет из строя включенные в розетки электрические приборы, несмотря на краткосрочность импульса (порядка нескольких миллисекунд) броска. Большинство устройств, обеспечивающих защиту, просто не успеют сработать.
- Возникают скачки и по техногенным причинам, одна из них – обрыв сетевого провода трамвайной или троллейбусной контактной сети с последующим попаданием на ВЛ. Это приведет к тому, что превышение нормального напряжения в сети составит порядка нескольких сотен вольт. На практике встречались случаи, когда в результате такой аварии выгорали (в буквальном смысле) электроприборы в ближайшем доме.
- Возникают скачки также при работе сварочного оборудования. Такая проблема более характерна для сельской местности, поскольку в хозяйстве часто возникает потребность для ремонта с применением сварки, например, подварить петли на воротах. Нередко некоторые умельцы с целью сэкономить подключают сварочное оборудование на вход, минуя счетчик и устройства защиты. В результате при образовании дуги происходят скачки и броски электрического тока в линии, от которой также запитаны дома соседей.
Мы назвали далеко не все причины, по которым образуются скачки входного напряжения, но приведенных примеров вполне достаточно, чтобы подвести итоги. Перепады и скачки могут быть вызваны:
- Резким изменением нагрузки.
- Авариями, вызванными воздействием стихии или имеющие техногенную природу.
- Износом оборудования.
- Отсутствием резерва мощности.
В первых двух случаях доказать вину компании, предоставляющей услуги, будет проблематично, в последних двух можно рассчитывать на получение компенсации.
Возможные последствия скачков напряжения
Изменения напряжения, выходящие за установленные нормами рамки, потребителям электроэнергии грозят выходом из строя электроприборов. Напомним, что при 220 вольтах нижняя максимально допустимая граница – 198,0 В, верхняя – 242 В.
Наибольшую опасность для домашних электроприборов представляют грозовые перенапряжения, поскольку величина импульса может достигать нескольких киловольт. Ниже представлен блок питания 40” телевизора после попадания разряда молнии в ВЛ, от которой был запитан частный дом. Ни реле напряжения, установленное на вводе, ни внутренняя защита и предохранители электронного устройства сработать не успели.
Блок питания телевизора после попадание молнии в ЛЭПС большой вероятностью бытовая техника «сгорит», если перенапряжение вызвано обрывом нуля. В таких случаях напряжение начинает стремиться к 380,0 В (на практике обычно 300-320 В, но и этого достаточно для выхода приборов из строя).
Броски меньшого уровня вызывают сбои в работе электронного оборудования, а также сокращают срок эксплуатации техники, оборудованной компрессорами или электродвигателями. На электронагревательные приборы незначительные перепады и скачки практически не оказывают серьезного влияния, исключение составляет оборудование с электронной системой управления.
Способы защиты от скачков напряжения
Поскольку нельзя полностью исключить вероятность импульсных скачков, перенапряжений или других видов отклонений от нормы сетевого напряжения, то необходимо найти способ обезопасить дорогостоящую технику. Нет необходимости «изобретать велосипед» поскольку имеются готовые решения. Кратко расскажем о каждом из них.
Реле контроля напряжения
Решить проблему перенапряжения или его проседания можно установив специальное реле напряжения. Данное защитное устройство (не путать с электронным УЗО) производит отключение электроэнергии, если напряжение на вводе выходит за рамки установленного диапазона.
Реле напряжения СР-721МВосстановление питания происходит после нормализации ситуации. Данные приборы обеспечивают защиту, если произошел обрыв нулевого провода или на сетевые провода ВЛ попадает контактная линия городского электротранспорта. Против импульсных скачков, возникающих при близком грозовом разряде, реле напряжения практически бесполезны.
Следует учитывать, что при защитном отключении пропадает сетевое напряжение, чтобы не ждать в темноте пока стабилизируется питание, рекомендуется обзавестись источником с бесперебойным питанием. Расскажем об особенностях такого решения.
Источники бесперебойного питания
По сути, эти устройства не являются средствами защиты, но используются совместно с таковыми для обеспечения аварийного электропитания. Обеспечивать весь дом бесперебойным питанием нецелесообразно, поскольку это будет очень дорогим решением. Но можно запитать участок электропроводки, например, линию освещения.
Бытовые бесперебойники MakelsanПри выборе ИБП необходимо учитывать суммарную мощность электроприборов, которые будут запитаны от него, и на основании этого выбирать прибор с соответствующим максимальным током. Подробно о выборе ИБП можно узнать из материалов нашего сайта.
Стабилизаторы напряжения
При плохом качестве электроэнергии (скачки, броски и т.д.), рекомендуется использовать специальные стабилизаторы напряжения. Эти устройства особенно эффективны при «проседании» электропитания на входе.
Модельный ряд стабилизаторов КаскадСтабилизаторы отлично справляются с импульсными помехами, но малоэффективны против высокого уровня перенапряжения, поэтому их рекомендуется использовать совместно с реле напряжения.
https://www.youtube.com/watch?v=p7eBlxAFbAw
Защита от грозовых перенапряжений
Обеспечить надежную защиту в данном случае могут только ограничители перенапряжения. Для частных домов, с питанием от ВЛ, установка ОПН необходима, в противном случае при грозе следует отключать от розеток все электроприборы.
Ограничители перенапряженияОПН эффективны только в качестве защиты от высоковольтных бросков, в остальных случаях они бесполезны.
Как видите, идеальной защиты нет, поэтому необходимо остановиться на комплексном решении.
Куда жаловаться и как компенсировать ущерб?
Обращаться с жалобами, а также за компенсацией ущерба нужно в компанию, с которой заключен договор на предоставление услуг электроснабжения. Заметим, что быстрому рассмотрению способствует подача коллективных заявок, поэтому если инцидент коснулся соседей по улице или других жильцов многоквартирного дома рекомендуем самоорганизоваться и действовать совместными усилиями. Контактные данные поставщика услуг, указаны в договоре.
Если при скачках напряжения сгорела бытовая техника, для получения компенсации необходимо действовать в следующем порядке:
- Необходимо обратиться в энергокомпанию, чтобы ее представители зафиксировали факт аварии и составили соответствующий акт.
- Пришедшую в негодность технику необходимо отнести в сервисный центр, для составления экспертизы, подтверждающий факт выхода приборов и указания причины.
- Пишется письмо-претензия поставщику электроэнергии, к письму прилагается копия акта о факте аварии и заключения экспертизы сервисного центра.
- Если компания отказывается возмещать убытки, то данный спор решается в районной судебной инстанции.
Часто задаваемые вопросы от читателей
Почему при включении и выключении компрессора холодильника происходит скачок напряжения?
Если это явление беспокоит вас постоянно с момента установки холодильника или с наступлением зимы, то проблема заключается в пусковых токах электрического двигателя.
Сами по себе обмотки представляют электрические катушки, собранные в специальной последовательности, определяемой типом двигателя.
Без протекания электрического тока все сопротивление обмоток представляет собой лишь активную составляющую, определяемую длинной и сечением проводника. Из-за того, что активная составляющая слишком мала, согласно закону Ома ток, протекающий по обмоткам, получается в несколько раз больше номинального.
После возникновения электрического тока в обмотках создается и электромагнитное поле, которое обуславливает индуктивную составляющую их сопротивления. За счет индуктивной составляющей электрическое сопротивление значительно увеличивается, а ток, имеющий обратнопропорциональную зависимость от него, уменьшается.
В результате, нагрузка на цепь существенно снижается, и электродвигатель входит в номинальный режим работы.
Заметная просадка напряжения в момент включения холодильника возможна только в том случае, если превышен лимит мощности. Такое возможно, когда на линии большинство потребителей включили мощные приборы (обогреватели, духовки, электрочайники и т.д.), что уже создает дефицит мощности и понижает напряжение.
Для борьбы с пусковыми токами существуют устройства плавного пуска, которые можно приобрести и установить в цепь электродвигателя. Помимо этого, если напряжение на вводе в жилище значительно меньше 230В, можете приобрести стабилизатор напряжения как отдельно для компьютера, так и для всей квартиры.
Использованная литература
- В.Ф.Ермаков «Качество электроэнергии»
- Рожкова Л.Д., Козулин В.С. «Электрооборудование станций и подстанций» 1987
- Пестриков В.М. «Домашний электрик и не только» 2006
- Фигурнов Е. П. «Релейная защита» 2004
- Успенский Б. «Стабилизаторы напряжения и тока на ИМС» 1985
компонентов — Экономичный способ защиты цепи от перенапряжения
спросил
Изменено 9 месяцев назад
Просмотрено 4к раз
\$\начало группы\$
Какой самый экономичный способ защиты цепи постоянного тока, для которой требуется входное напряжение 5 В (и потребляемый ток до 1 А) от внешнего источника питания?
Предположим, что неосторожный пользователь может случайно подключить внешний блок питания и включить питание 6-9-12-24В, эта ситуация может буквально взорвать мою схему!
Это может показаться глупым вопросом, но у меня нет идей!
- схема
- компоненты
\$\конечная группа\$
2
\$\начало группы\$
Вероятно, наиболее распространенным методом является использование предохранителя с любым (а иногда и со всеми) из следующего: —
- Обычный силовой стабилитрон
- Шунтовой регулятор мощности (аналогичный стабилитрону, но программируемый)
- Цепь лома (при повышенном напряжении зажимается до 0 вольт)
Таким образом, если напряжение превышает определенный уровень, в вышеупомянутые устройства/цепи будет поступать слишком большой ток, и тогда перегорает предохранитель.
Также можно использовать самовосстанавливающиеся предохранители (иногда их называют полифузами). После отключения питания полифуз сбрасывается.
Альтернативой является последовательно соединенная цепь защиты от перенапряжения, которая «отключается», когда входное напряжение превышает определенный критический уровень. Не слишком сложно спроектировать, но их также следует использовать в сочетании со стабилитроном, чтобы обеспечить эффективную обработку событий с быстрым повышением напряжения.
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Я бы рассмотрел что-то вроде этой схемы:
смоделируйте эту схему – Схема создана с помощью CircuitLab
- Предохранитель сгорит, когда входное напряжение превысит 5,1 В
- Если возникает проблема с заменой перегоревшего предохранителя, рассмотрите вариант с самовосстанавливающимся предохранителем
- Вместо стабилитрона могут работать многие другие решения, например, стабилитрон + тиристор:
Взято отсюда, в этой статье есть еще решения.
Какое решение является наиболее подходящим в вашей ситуации, зависит от многих факторов:
- Замена предохранителя подходит?
- какой ток потребляет ваша схема?
- Стоимость комплектующих
Также не забывайте о физических решениях для защиты цепи, таких как использование разъема USB для питания. Однако вам все равно придется использовать дешевые зарядные устройства USB с выходным напряжением до 7 В.
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Предохранитель и стабилитрон являются хорошим и часто используемым решением … Другие включают четкую маркировку напряжения постоянного тока, предназначенного для использования (или переменного тока в противном случае), рядом с входом источника питания. Обычно он находится на корпусе продукта рядом с входом питания. Также затрудняет подключение чего-либо еще, кроме вашего предполагаемого напряжения, например, разъема mini-USB или USB, если вы используете только 5 В постоянного тока . .. Обычно это комбинация всех этих способов.
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Наиболее распространенным решением является наличие в устройстве регулятора напряжения.
Сама ваша схема работает от 5 В, но регулятор может принимать гораздо более высокое напряжение (скажем, до 40 В постоянного тока) и получать 5 В от любого входного сигнала.
Это то, что делают большинство потребительских устройств.
Если вы хотите защититься от более экстремальных ошибок, то схема, которую описывает Энди, также может работать с гораздо более высокими напряжениями.
Независимо от того, какое решение вы выберете, имейте в виду, что они все потерпят неудачу, если пользователь достаточно постарается.
Я знал ребенка, который подключил кабель питания 120 В переменного тока к штекеру ствола и подключил его к электронной игре, просто чтобы посмотреть, что произойдет. Игра (дорогая по тем временам) задымилась и сгорела — конечно.
Разработчики не включили в игру «защиту входа 9 В постоянного тока от сетевого напряжения 120 В переменного тока», потому что это стоило бы слишком дорого.
Даже если бы это было не слишком дорого, где-то надо провести черту . 120 В переменного тока? Почему не 240 В переменного тока, или, может быть, местный распределительный трансформатор закоротит, и вы получите 3000 В переменного тока? В какой-то момент вам просто нужно понять, что «защита» доставляет больше хлопот, чем того стоит, и устройство пользователя будет повреждено из-за неправильного использования.
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Экономичное решение — Toshiba 5.5V (5.1Vth) TVS (0,036$ @ 1k) с нужным 1A Polyfuse
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Для подключения питания используйте разъем micro USB.
Все USB-разъемы питания обеспечивают 5 В. Так что вилка 9V не подходит.
\$\конечная группа\$
3
\$\начало группы\$
Существует удивительно много вещей, которые необходимо решить для защиты входа: защита от перенапряжения (постоянная), защита от перенапряжения (ESD) и защита от обратного напряжения.
Одним из самых простых решений является использование плавкого предохранителя или полипредохранителя, а также TVS или стабилитрона, шунтирующего на землю в случае перенапряжения. Сложность заключается в том, чтобы подобрать размер предохранителя, чтобы обеспечить его правильную работу, но не допустить повреждения компонентов, расположенных ниже по потоку, за время, необходимое для срабатывания. Диод сильно нагревается и может разрушиться, в зависимости от источника питания.
Чтобы решить проблему защиты от обратного напряжения, вы можете использовать диод, включенный последовательно с источником питания (если вы можете справиться с рассеянием/падением напряжения), или схему P-Channel MOSFET, если вам нужны меньшие потери, в районе миллиомов.
Если ваш источник входного напряжения не является переменным, самым простым решением было бы просто использовать регулятор напряжения с некоторой защитой от переходных процессов. Если он является переменным (например, в случае понижающего преобразователя с широким входом), вы можете изучить указанные выше параметры.
Наконец, вы можете использовать многие коммерческие микросхемы контроллеров с электронными предохранителями или горячей заменой, если хотите сократить спецификацию или усилия по проектированию. Эти микросхемы могут (но не всегда) объединять ВСЕ вышеперечисленные функции в крошечном корпусе.
\$\конечная группа\$
2
\$\начало группы\$
Я предлагаю использовать реле SPDT последовательно со стабилитроном, чтобы при повышении напряжения выше значения стабилитрона он проводил, и реле отключало питание от нагрузки (сюда можно добавить индикатор) вместо перегорания предохранителя . Если напряжение падает, стабилитрон отключается, и реле падает, снова подключая питание к нагрузке. Предохранитель остается для защиты от перегрузки по току.
\$\конечная группа\$
1
Твой ответ
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Обязательно, но не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
блок питания — защита операционных усилителей от перенапряжения
спросил
Изменено 3 года, 6 месяцев назад
Просмотрено 446 раз
\$\начало группы\$
смоделируйте эту схему — схема создана с помощью CircuitLab
Я вижу диоды, расположенные как D1 и D2, которые иногда используются для предотвращения ложного срабатывания внутренней схемы защиты от перенапряжения (типа лома), если мощный операционный усилитель что-то управляет как мотор. Мне интересно, как эти диоды будут взаимодействовать с защитой от перенапряжения на выходе операционного усилителя, добавленной D3 и D4. Обычно всплеск напряжения выше ~15 В смещает D3 в прямом направлении, и блок питания поглощает его. Но D1 будет блокировать этот путь, делая защиту D3 от перенапряжения неэффективной? Это правильная интерпретация? Кроме того, разве некоторые микросхемы/микроконтроллеры не используют метод OVP, такой как D3/D4, на своих входах? Не сделают ли диоды D1/D2 неэффективной защиту входа всей микросхемы?
Мне кажется, что лучшим решением были бы TVS-диоды вместо D1 и D2. (Вторая схема ниже)
имитация этой схемы
- источник питания
- операционный усилитель
- защита от перенапряжения
\$\конечная группа\$
1
\$\начало группы\$
Иногда вижу диоды, расположенные как D1 и D2. ..
Довольно необычное расположение. Обычно D3 и D4 предназначены для шунтирования повышенного / пониженного напряжения обратно в источник питания, который при достаточной емкости сможет его поглотить. Включение D1 и D2 в схему предотвратит это, и теперь любое перенапряжение подается непосредственно на клеммы питания операционного усилителя.
… используется для предотвращения ложного срабатывания внутренней схемы защиты от перенапряжения источника питания (типа лома), если операционный усилитель мощности управляет чем-то вроде двигателя.
Это было бы оправданием.
… Но D1 будет блокировать этот путь, делая неэффективной защиту D3 от перенапряжения? Это правильная интерпретация?
Вы правы.
Кроме того, не используют ли некоторые микросхемы/микроконтроллеры метод OVP, такой как D3/D4, на своих входах?
Да. Во многих случаях диоды являются удобной неотъемлемой частью входных цепей. (Другими словами, мы получаем их бесплатно, и было бы сложнее попытаться их устранить.)
Не сделают ли диоды D1/D2 неэффективной защиту входа всей микросхемы?
Это зависит от импеданса источника того, что генерирует скачок напряжения. Если импеданс источника достаточно высок, чтобы ограничить ток несколькими или несколькими десятками мА, то микросхема может использовать его вместо источника питания (или уменьшенного тока от блока питания), и это ограничит напряжение до безопасного уровня. ценность. Однако низкий импеданс источника может вызвать проблемы, поскольку чипу (чипам) может не потребоваться такой большой ток, что приведет к перенапряжению.
Эта (вторая схема) мне кажется, что лучшим решением были бы TVS-диоды вместо D1 и D2.
Возможно, нет, если есть защита от лома, как вы предлагали ранее. Надежное получение допусков для производства может быть слишком сложным.
\$\конечная группа\$
Твой ответ
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Обязательно, но не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.Основы эффективной защиты от перенапряжения
Пользователи могут загрузить эту статью в формате PDF.
Чему вы научитесь:
- Определение оптимальной стратегии защиты цепи от перенапряжения на основе «трех D» функциональности устройства.
- Лучшее понимание технологий переключения напряжения и фиксации напряжения.
- Почему материалы и технологии сердечника устройства имеют значение при выборе решения для защиты от перенапряжения.
Потенциально опасные угрозы перенапряжения являются повседневным явлением в современном электрическом и электронном мире. Их интенсивность колеблется от очень легких электростатических разрядов (ЭСР) до очень интенсивных перенапряжений, вызванных ударом молнии, в линиях передачи данных и линиях электропередач. Эти события могут привести к блокировке микропроцессоров, повреждению датчиков, выходу из строя компьютерных коммуникационных портов, серьезному повреждению оборудования и даже угрозе нанесения вреда пользователям электрическим током или вызвать пожар.
Для борьбы с этим широким спектром угроз доступен не менее широкий спектр технологий защиты цепей. Доступные в настоящее время компоненты варьируются от небольших, быстрых компонентов, монтируемых на печатной плате, до больших прочных устройств, монтируемых на стене. Некоторые из этих устройств по своей природе являются бинарными — они включаются или выключаются. Другие более пропорциональны или линейны в своей реакции на события.
Выбор компонентов защиты цепи немного напоминает покупку страховки. Вам нужно адекватное покрытие, чтобы предотвратить ущерб, но никто не хочет переплачивать за страховку, которая им, скорее всего, никогда не понадобится.
Из-за широкого выбора доступных технологий и компонентов защиты цепей полезно сначала классифицировать действие, которое компонент защиты от перенапряжения предпринимает для уменьшения ущерба. Устройства защиты от перенапряжения размещаются поперек защищаемой линии. Реакция на событие перенапряжения может быть классифицирована как «3D»:
1. Отвод избыточной энергии на землю: Часто называемые «переключателями напряжения», эти устройства переключают свое полное сопротивление на очень низкий уровень, когда их напряжение на клеммах достигает порогового значения, выбранного разработчиком, посылая избыточный ток на землю.
2. Рассеивание избыточной энергии: Обычно называемые «фиксаторами напряжения», эти устройства снижают импеданс на защищаемой линии, пытаясь ограничить или отрегулировать напряжение до уровня, выбранного разработчиком.
3. Отключение нагрузки от линии: Эта уникальная технология пытается размыкаться подобно предохранителю и ограничивать или блокировать ток, когда линейное напряжение превышает значение, выбранное проектировщиком.
Выключатели напряжения
Выключатели напряжения имеют очень высокое сопротивление, когда напряжение на них ниже их порогового напряжения (рис. 1) . Как только их пороговое значение напряжения превышено, они переходят на очень низкое сопротивление, отводя ток короткого замыкания на землю.
Выключатели напряжения — это бинарные устройства, они либо «включены», либо «выключены». В выключенном состоянии на них есть напряжение, но очень маленький ток утечки. Во включенном состоянии они имеют большие токи, но низкие напряжения на клеммах. Таким образом, они рассеивают очень небольшую мощность, что означает, что они могут быть намного меньшими устройствами, чем клещи с аналогичным номинальным напряжением.
Однако не все цепи могут выдержать короткое замыкание переключателем напряжения. Если он установлен на линии электропередачи переменного тока, переключатель напряжения может привести к перегоранию предохранителя или срабатыванию автоматического выключателя при каждом его срабатывании. Кроме того, чтобы сбросить переключатель напряжения в состояние высокого сопротивления, ток через устройство должен быть прерван или, по крайней мере, упасть ниже указанного «тока удержания».
Из-за этих ограничений, вызванных этим действием «фиксации», выключатели напряжения обычно встречаются только на линиях передачи данных или линиях с ограниченной мощностью, например, используемых в телекоммуникациях или сигнализации HVAC.
Газоразрядные трубки (ГРТ) — переключатели напряжения, изготовленные из керамических и металлических материалов. Они формируются в виде закрытого зазора между двумя металлическими электродами в контролируемой атмосфере. Такие керамические устройства очень прочны и относительно недороги. У них очень низкая емкость, что делает их идеальными для высокоскоростных линий передачи данных, особенно тех, которые находятся в местах, где могут быть очень сильные перенапряжения, вызванные молнией.
Тиристорные защитные устройства представляют собой однонаправленные или двунаправленные 4-слойные (PNPN) кремниевые структуры. Они переключаются быстрее, чем устройства GDT, но имеют более высокую емкость и более низкие рейтинги перенапряжения. Тиристоры часто используются для защиты портов данных, чувствительных датчиков и других деликатных интерфейсов.
Для защиты от электростатического разряда многие поставщики предлагают переключающие напряжение кремниевые сквозные диоды и устройства с воздушным зазором.
Клещи для измерения напряжения
Клещи для измерения напряжения также демонстрируют очень высокое сопротивление при напряжении ниже их «порогового» напряжения (рис. 2) . Как только напряжение на клещах поднимается выше этого порога, ток начинает быстро увеличиваться по мере уменьшения их сопротивления.
Металлооксидные варисторы (MOV) представляют собой двунаправленные клещи напряжения, изготовленные из спеченной керамики на основе оксида цинка. Они бывают двух основных конструкций: выводные и для поверхностного монтажа.
Устройства с выводами обычно представляют собой диски с выводами, прикрепленными к каждой металлизированной стороне и покрытыми эпоксидным порошковым покрытием. Устройства для поверхностного монтажа, изготовленные из тонких слоев керамической «ленты», обычно называют многослойными варисторными (MLV) устройствами. Устройства MLV обычно используются в приложениях с сигналами низкого напряжения, в то время как освинцованные MOV часто используются для защиты электропитания переменного тока.
Кроме того, поставщики разрабатывают новые гибридные защитные устройства, сочетающие MOV и GDT.
9Известно, что устройства 0002 MOV имеют присущие им недостатки. Постоянное воздействие сетевого напряжения переменного тока и кажущиеся незначительными линейные помехи могут увеличить ток утечки MOV в течение длительного периода времени. С увеличением тока утечки MOV начинает рассеивать постоянную мощность, что нагревает устройство и еще больше увеличивает ток утечки. Это может привести к тепловому разгону, что приведет к отказу MOV.GDT в гибридном защитном устройстве эффективно отключает MOV от сетевого напряжения. Когда происходит перенапряжение, GDT повторно подключает MOV к линии менее чем за микросекунду. Как только перенапряжение закончилось, GDT отключает MOV от линии. Это означает, что MOV подключается к линии переменного тока только тогда, когда это необходимо.
Другой тип гибридного защитного устройства состоит из формирования МОВ из двух тонких дисков специальной формы, при этом функцию ГДТ выполняет зазор между двумя дисками. Этот тип гибридного устройства способен лучше справляться с импульсным током, выдерживая вдвое больший импульсный ток, чем MOV того же диаметра. Поскольку он не имеет внешнего GDT, он имеет ту же толщину, что и MOV, что обеспечивает значительную экономию места.
Оба решения для гибридной защиты также значительно снижают емкость по сравнению с одним MOV. Таким образом, они идеально подходят для использования на линиях, где присутствуют высокоскоростные данные.
Клещи напряжения на кремниевой основе могут быть однонаправленными или двунаправленными. Они доступны в нескольких размерах, чтобы выдерживать перенапряжения от крошечных импульсов электростатического разряда до почти прямых ударов молнии в 10 кА и более. К таким фиксаторам относятся подавители переходных напряжений (TVS), силовые TVS (PTVS), кремниевые лавинные диоды (SAD) и стабилитроны.
Напряжение пробоя кремниевых устройств можно контролировать более точно, чем керамических устройств. Их напряжение пробоя также более стабильно во времени, что делает их лучшим выбором для очень чувствительных приложений.
В активном состоянии клещи напряжения проводят ток, поддерживая высокое напряжение на линии. Это приводит к очень высоким уровням рассеиваемой мощности. Чтобы справиться с этими высокими уровнями мощности, ограничители напряжения имеют тенденцию быть больше в соответствии с их повышенными характеристиками перенапряжения и напряжения.
Электронные ограничители тока
Сочетая две технологии, электронные ограничители тока (ECL) представляют собой форму блокирующего устройства, в котором используется небольшой TVS-диод для обнаружения перенапряжения и отключения ECL, такого как блок блокировки переходных процессов Bourns (TBU). Защита скорости (HSP) (рис. 3 и 4) .
Устройства ECL представляют собой двухполюсные интегральные схемы на основе полевых транзисторов, которые определяют свой ток и реагируют примерно за микросекунду на токи, которые превышают их номинальный ток срабатывания. После срабатывания внутренние полевые транзисторы удерживаются в выключенном состоянии с помощью небольшого тока покоя (~ 1 мА) до тех пор, пока неисправность не будет устранена. Как только неисправность будет устранена, ECL вернется в нормальное состояние с низким сопротивлением.
При таком расположении устройство TVS начинает проводить при превышении порогового напряжения. Это вызывает протекание тока в устройстве TVS, что, в свою очередь, отключает устройство. Это действие отключает защищаемую цепь от источника перенапряжения. Поскольку ECL ограничивает ток, протекающий через устройство TVS, максимальное напряжение, проходящее через защищаемую цепь, является фиксированным, независимо от размера входящего скачка напряжения.
Продолжение Защита конструкции
Обеспечение работоспособности нашего электрифицированного мира перед лицом угрозы перенапряжения от молнии, индуцированных скачков напряжения, проблем с регулированием напряжения в сети или даже просто от электростатического разряда является задачей устройств защиты от перенапряжения (см. таблицу) .
При разработке эффективной схемы защиты необходимо учитывать многое. Тем не менее, тщательный выбор и соответствующие испытания помогают снизить риск угроз перенапряжения, тем самым повышая надежность и время безотказной работы современных конструкций электронного оборудования.
Over-Voltage Protection
Over-Voltage ProtectionElliott Sound Products | Voltage Protection |
Copyright © April 2022, Rod Elliott
Main Index Articles Index
Содержание
- Введение
- 1 Что такое Перенапряжение?
- 2 Принципы обнаружения и смягчения последствий
- 3 First In Line
- 4 Example Circuits
- 5 IC Based Solutions
- 6 Under-Voltage Protection
- 7 Battery Protection
- 8 MOVs (Metal Oxide Varistors)
- Conclusions
- References
Introduction
Многие электронные схемы довольно дешевы, и выход из строя регулятора может привести к увеличению напряжения питания до такой степени, что это приведет к некоторому повреждению. Несколько операционных усилителей и конденсаторов могут выйти из строя, но нет никаких повреждений, устранение которых обойдется пользователю в целое состояние. Остальные очень чувствительны (и дороги) , и они будут повреждены или разрушены, если напряжение питания увеличится даже незначительно. Логические схемы являются одними из тех, которые подвержены риску, поскольку логические ИС на 5 В практически гарантированно выйдут из строя, если напряжение превысит 7 В (их абсолютное максимальное номинальное напряжение). Существует множество доступных ИС, разработанных специально для этой работы, но, как и многие специализированные ИС, производимые в настоящее время, замена может быть недоступна всего через пару лет после производства продукта.
Это «запланированное устаревание» стало серьезной проблемой для многих потребительских товаров, и промышленные товары также не застрахованы. В настоящее время принято, что любой современный продукт будет почти исключительно основан на деталях SMD , и многие из них не могут быть отремонтированы экономически, если вообще могут быть отремонтированы. Есть специалисты по ремонту, которые могут починить SMD-платы, но — только , если у них есть детали. Это делает еще более важным обеспечение того, чтобы отказ источника питания не поджарил основные печатные платы.
К счастью, импульсные блоки питания (SMPS) редко выходят из строя, когда выходной сигнал становится высоким. Это может случиться (и я это видел), и это может вызвать стресс или выход из строя других частей. Это может быть вызвано выходом из строя электролитического конденсатора, и выход может включаться и выключаться, но с неконтролируемым периодом включения. Другой механизм отказа заключается в том, что оптопара, используемая для обратной связи, выходит из строя, что приводит к более высокому, чем предполагалось, выходному напряжению. В некоторых случаях на периферийных платах предусмотрена защита от перенапряжения для защиты от выхода из строя SMPS, но слишком часто она не включена.
Важно понимать, что существует два основных класса защиты от перенапряжения. Один (и тот, что описан здесь) предназначен для электронных сборок, которые полагаются на хорошо отрегулированный источник питания постоянного тока, а другой описывает смягчение условий перенапряжения в сети, вызванных помехами в сети или молнией. Другой класс устройств защищает электрооборудование от пониженного или повышенного напряжения в сети, и пример такого типа схемы показан в проекте 138. Защита от молнии (в частности) намного тяжелее , потому что доступная энергия может быть очень высокой, и практически ничто не защитит оборудование от прямого (или близкого) удара молнии.
Комментарий, который я сделал ранее, является ответом на вопрос «Почему молния не бьет в одно и то же место дважды», а мой ответ будет таким: «Одного и того же места больше нет ! «. конечно, это не совсем так, но рядом с моим домом росло большое дерево, где было ударом молнии, и было буквально разорвало пополам. (Что бы это ни стоило, оно сохранилось — по крайней мере, пока участок земли не был продан и дерево не было удалено. ) Что касается самой поговорки … это миф. Молния бьет в одно и то же место много раз, если она предназначена для этой задачи и/или не уничтожена.
Если в вашей системе используются микропроцессоры, ASIC (специфические ИС), FPGA (программируемые пользователем вентильные матрицы) или другие дорогостоящие схемы, о защите от перенапряжения не следует забывать. Слишком часто источнику питания приходится всегда обеспечивать правильное напряжение с достаточным током для обеспечения правильной работы. Если ваша схема потребляет несколько ампер при напряжении 5 В (или другом подходящем напряжении), то источник питания всегда должен обеспечивать 9 ампер.0294 ток больше, чем потребляет схема . Блок питания, который находится на переднем крае, все время усердно работает, и у него больше шансов выйти из строя, чем у того, который перепроектирован для надежности и долгого срока службы.
Однако любой источник питания может выйти из строя, и последствия могут быть катастрофическими, если режим отказа означает, что напряжение превышает максимально допустимое для ИС. Большинство аналоговых аудиосистем также не выдерживают чрезмерных напряжений, но устройства, используемые в большинстве устройств, относительно недороги, и отказы случаются редко. Даже если ИС линейного регулятора выйдет из строя, ИС можно заменить довольно дешево. это , а не в том случае, когда используются дорогостоящие устройства DSP (цифровая обработка сигналов) или другие дорогие полупроводники, поэтому защита от перенапряжения все еще рассматривается. Вдвойне, если источник питания импульсного типа, так как отказ несколько более вероятен, чем простой (хорошо спроектированный) линейный источник.
Несмотря на то, что обычно считается «жестоким», лучшим устройством для защиты от перенапряжения является ломовая цепь. Это так называется, потому что это электрический эквивалент падения лома на клеммы питания, без учета какого-либо последующего повреждения источника питания. Источник питания уже вышел из строя (отсюда и состояние перенапряжения), поэтому короткое замыкание — самый безопасный вариант защиты вашей схемы. В некоторых случаях вам может потребоваться принять дополнительные меры предосторожности, чтобы гарантировать, что (очень) внезапное отсутствие напряжения питания не вызовет дополнительных повреждений. В опубликованной много лет назад конструкции усилителя для защиты усилителя мощности от перегрузки использовалась схема ломика, но из-за ошибки конструкции усилителя, когда ломик сработал, усилитель также вышел из строя. Это не был желаемый результат !
Защита от пониженного напряжения менее распространена, но есть приложения, где она может быть очень важна. Примером (и тем, который используется в разделе 6) является двигатель, который не может запуститься под нагрузкой, если напряжение слишком низкое. В некоторых случаях это может привести к неудаче. Пониженное напряжение также может привести к неправильному поведению цепей, и, хотя обычно это не вызывает каких-либо повреждений, все же может иметь нежелательный результат.
1 Что такое ? Перенапряжение ?
Вы часто слышите, как люди утверждают, что «скачок напряжения» вызвал какое-то повреждение оборудования. Этот термин используется слишком часто и, как правило, бессмысленен, потому что он не определяет ничего осязаемого. Существует два различных типа перенапряжения: ESD (электростатический разряд) и состояние, при котором напряжение превышает номинальное значение на некоторый (чрезмерный) процент. Электростатический разряд представляет собой очень высокое напряжение, но обычно не дает много энергии. Электростатический разряд часто является причиной повреждения схем MOSFET и CMOS и почти всегда является результатом неправильных процедур сборки сборщиком. В производственной среде этому противодействуют антистатические браслеты, проводящие материалы для пола и использование токопроводящей пены (или несущих трубок и т. д.) для чувствительных частей. Для тестовых процедур существует «модель человеческого тела», где человеческое тело моделируется конденсатором емкостью 100 пФ и последовательным сопротивлением 1500 Ом. Во время тестирования конденсатор полностью заряжается до 2 кВ, 4 кВ, 6 кВ или 8 кВ, в зависимости от используемой процедуры тестирования. Заряженный конденсатор разряжается через резистор на ИУ (испытуемое устройство).
Рисунок 1.1 – Модель человеческого тела
При использовании оборудования могут возникать статические разряды. Не всегда из-за статического разряда как такового, но часто, когда импульсный источник питания используется для питания цепи. Большинство SMPS являются «плавающими», не заземляются/заземляются и классифицируются как «двойная изоляция» (Класс-II [IEC]). Внутренний конденсатор (класс Y1) шунтирует изоляционный барьер и используется для минимизации электромагнитных помех . На выходе этих источников обычно присутствует переменное напряжение, обычно около 9 В.0В в сети 230В или 45В в сети 120В. Однако это сильно варьируется и может быть больше или меньше в зависимости от предложения. Если входной каскад подключен к этому напряжению до того, как будет выполнено соединение с землей, можно на удивление легко повредить входное устройство. Цепи с высоким входным импедансом более восприимчивы, чем схемы с низким импедансом (что неудивительно).
Я полагаю, что один мог бы назвать это «всплеском напряжения», но это особое состояние, которое легко смоделировать и протестировать. Это не «всплеск», а очень короткий «всплеск» напряжения. Термин «всплеск» подразумевает что-то, что изменяется относительно медленно (пара миллисекунд — это «медленно» в электронике). На самом деле всплески случаются очень редко. Сеть переменного тока подвержена долгосрочным и краткосрочным колебаниям, но для того, чтобы квалифицироваться как настоящий скачок, он должен быть значительно выше номинального максимума (> 15–20% или около того) и длиться как минимум несколько циклов.
Любой произведенный продукт будет (должен) выдерживать полное отклонение сетевого напряжения ±10% от номинального. Многие SMPS могут нормально работать при любом напряжении от 90 до 260 В переменного тока, 50/60 Гц. Что произойдет, если регулирование не удастся, зависит от предложения, и некоторые из них могут давать выход, который намного выше, чем он рассчитан. Источник питания 12 В может обеспечить 20 В или более, если регулирование не работает, и если ваше оборудование не может безопасно справиться с этим, оно, вероятно, будет повреждено. Это состояние также нельзя назвать «всплеском», так как это постоянное избыточное напряжение, которое присутствует при включении питания. Некоторые могут иметь встроенную схему защиты от перенапряжения, но не рассчитывайте на это! Я исследовал бесчисленное количество SMPS и еще не видел ни одного с какой-либо (надежной) формой защиты. Однако большинство сбоев приводят к отсутствию вывода.
Другой областью, где условия перенапряжения являются обычным явлением, являются автомобильные приложения. Наиболее распространенная проблема, о которой вы столкнетесь, — это «дамп загрузки». Это происходит, когда сильноточная нагрузка отключена, и выходное напряжение генератора может подняться до напряжения, намного превышающего номинальные 12 В (или 24 В для большинства грузовиков). В соответствии со стандартом (ISO-16750-2) система 12 В тестируется 10 импульсами в течение 10 минут при напряжении 101 В последовательно с резистором от 0,5 Ом до 4 Ом. Фиксирующее устройство обычно представляет собой TVS-диод, выбранный с учетом мощности, а пиковое напряжение обычно ограничивается примерно до 35 В. Это все еще намного выше, чем номинальные 12 В (обычно до 14,4 В при зарядке аккумулятора), и ожидается, что схемы, предназначенные для использования в автомобилях, смогут обрабатывать «события» не менее 40 В. Автомобильная среда враждебна, и электроника, не выдерживающая напряжения, тепла и вибрации, долго не протянет в этом мире.
Двумя наиболее распространенными отдельными компонентами для (переходной) защиты от перенапряжения являются диоды MOV и TVS . MOV бывают двунаправленными/биполярными, а TVS-диоды могут быть как двунаправленными, так и однонаправленными (униполярными). MOV чаще всего встречаются на входе сети переменного тока и могут подавлять переходные процессы в сети, вызванные сбоями в сети, (дальней) молнией и т. д. Однако обратите внимание, что ближайший удар молнии вполне способен разрушить любую форму защиты .
В некоторых случаях (на сегодняшний день менее распространенных) используются газопреградители. Они герметичны, с парой электродов в инертном газе. Они способны выдерживать очень большой ток разряда и часто используются в телекоммуникациях и (возможно, реже) в антенных установках. Газоразрядные трубки доступны с довольно ограниченным числом номинальных напряжений, и обычно минимальное напряжение составляет около 75 В. Я не собираюсь описывать их здесь, так как это довольно нишевый рынок, и они не распространены в бытовой электронике.
2 Принципы обнаружения и смягчения последствий
В очень простом детекторе перенапряжения не используется ничего, кроме стабилитрона и, возможно, транзистора и/или оптопары для подачи сигнала «неисправности», который сообщает SMPS об отключении. Этот упрощенный подход имеет много недостатков, потому что источник питания снова включится после выключения и выключения питания («Выключить и снова включить» — это стандартный метод «устранения неполадок» для электронного оборудования). Распространенным подходом является система защиты лома, в которой используется SCR (кремниевый выпрямитель, также известный как тиристор) для короткого замыкания источника питания, если оно превышает заданное пороговое напряжение. Риск возгорания (или дальнейшего повреждения) снижается за счет использования предохранителя. Когда SCR срабатывает, он пытается потреблять очень большой ток, и, надеюсь, источник питания может обеспечить достаточный ток, чтобы сжечь предохранитель.
В Сети есть примеры этой техники, и она максимально приближена к надежной. Есть и другие, часто использующие МОП-транзисторы для отключения питания, если оно выходит за пределы диапазона (слишком высокое или слишком низкое). Хотя микросхемы, разработанные для этой цели, будут работать по назначению, они основаны на сравнительно хрупких переключающих устройствах (MOSFET по сравнению с SCR). SCR, такие как BT151 или C122D (которые я тестировал), не являются мощными (12A, 8A [соответственно] номинальный ток в корпусе TO-220), но они могут выдерживать 200A или 120A в течение 10 мс. Очень немногие источники питания смогут справиться с таким большим током, хотя электролитический конденсатор может легко обеспечить его при коротком замыкании. Однако накопленной энергии может не хватить для перегорания предохранителя. Существует множество подходящих типов SCR, некоторые из которых стоят менее 1 австралийского доллара каждый.
Естественно, есть и другие предложенные методы, которые (в лучшем случае) непродуманны, и хотя некоторые могут обеспечить небольшой уровень защиты, они совсем не надежны. Простым предварительным регуляторам и другим подобным методам не хватает точности, а также они могут быть слишком медленными для защиты чувствительных деталей. Вы также можете увидеть предложенные электромеханические реле, но они недостаточно быстры, чтобы защитить что-либо. Даже быстрому реле потребуется не менее 2 мс для активации (большинству требуется больше времени), и этого просто недостаточно. Схемы защиты стабилитронов (которых существует множество) в значительной степени являются пустой тратой места и не могут быть рекомендованы, если ваши требования не будут очень смягчены. Мощный стабилитрон, скорее всего, будет стоить столько же, сколько тиристорная система с ломом, но он никогда не сможет защитить так же хорошо.
Самая большая проблема схемы «защиты» стабилитрона — рассеивание мощности. Если для проекта микроконтроллера используется источник питания 1 А, 5 В, в случае выхода из строя «высокого напряжения» из-за неисправности в цепи обратной связи он может попытаться выдать 7–8 В при минимальном токе 1 А. Стабилитрон на 5,1 В будет проводить, но он будет рассеивать не менее 5,1 Вт, но, возможно, и больше. Предположим, что стабилитрон мощностью 5 Вт выдерживает 1 А, а динамическое сопротивление (из таблицы данных стабилитрона серии 1N53) составляет 1,5 Ом. Напряжение стабилитрона на самом деле будет 90 294 Ом.0295 будет ближе к 6,6 В в этих условиях, поэтому любые мысли о реальной защите являются мнимыми. Стабилитроны можно «усилить» с помощью внешнего силового транзистора, но это все равно плохая идея. Детали для «усиленного стабилитрона» показаны в примечаниях по применению ESP «AN-007», но для того, чтобы быть эффективной, любая схема «защиты» стабилитрона нуждается в ограничительном резисторе, который снижает напряжение, доступное для вашей схемы, и рассеивает мощность.
Используемые методы обнаружения включают либо простой компаратор (только обнаружение перенапряжения), либо оконный компаратор, который обеспечивает выход только , когда контролируемое напряжение находится в пределах допустимого «окна». Если он выше или ниже порогов окна, выход детектора находится в «недействительном» состоянии (которое может быть высоким или низким, в зависимости от конфигурации схемы). Для получения информации об этих часто игнорируемых компонентах см. «Компараторы, невоспетые герои электроники» (статья ESP).
Очень часто можно увидеть диоды TVS , используемые для защиты от электростатического разряда (ESD) и/или защиты от перенапряжения. Очень важно понимать разницу между этими «событиями» и знать характеристики TVS-диодов. Как и все компоненты, они не могут работать с бесконечной мощностью, а максимальный номинальный ток зависит от продолжительности. Короткий (< 10 мкс) импульс (ESD) сильно отличается от более длинного «броска», который часто отображается как зависимость тока от числа циклов переменного тока или выпрямленных полупериодов. Формы сигналов определены в IEC61643-123 (10/1000 мкс), а в некоторых спецификациях также содержится спецификация со ссылкой на IEC 61000-4-5 (8/20 мкс).
Диоды TVS не точны. Они гораздо более предсказуемы, чем MOV (металлооксидные варисторы), но оба они имеют внутреннее сопротивление, которое определяет максимальное напряжение выше «напряжения зажима», указанного в техническом описании, для данного тока. Номинальное напряжение TVS 6,8 В может варьироваться от 6,45 до 7,14 В при испытательном токе 10 мА и может иметь номинальное «зазорное» напряжение около 5,80 В (максимальное непрерывное напряжение , подаваемое на диод). Все максимальные значения должны быть снижены из-за повышенной температуры и/или более длительного времени пульсации. Например, TVS (номинальное) 6,8 В, такой как 1N6267A, может выдерживать пиковый ток 143 А, но напряжение при этом токе составляет 10,5 В. Это указывает на внутреннее динамическое сопротивление чуть менее 26 мОм.
Если вы намерены использовать диод TVS для защиты, вы должны проверить рабочие характеристики по техническому описанию и убедиться, что вы не превышаете ни одного из его номиналов. В случае отказа регулятора TVS-диод можно считать жертвенным — если в блоке питания возникнет ошибка перенапряжения, TVS-диод выйдет из строя (почти всегда) из-за короткого замыкания. Максимальный долговременный ток должен быть каким-то образом ограничен, например, предохранителем, термистором PTC (например, PolySwitch или эквивалентным) или электронным предохранителем (см. Электронные предохранители).
3 Первая линия защиты
Практически без исключения первой «линией защиты» является регулирующий орган. Это может быть тип IC, как показано, или он может быть дискретным. В некоторых случаях может быть два последовательно соединенных регулятора, один для обеспечения (например) 12 В, а другой для питания 5 В устройств, которые являются частью одной и той же цепи. В основном, это работает достаточно хорошо, но чего-то не хватает, так это схемы для обнаружения выхода из строя регулятора. Это не часто, но это, безусловно, происходит. Одной из причин является отсутствие адекватного радиатора, из-за чего регулятор нагревается. Во-вторых, входное напряжение слишком близко к максимально допустимому для используемой ИС. Регуляторы серии 78xx рассчитаны на максимальное входное напряжение 35 В, и если ваше входное напряжение близко к номинальному напряжению сети (230 В или 120 В переменного тока), увеличение сети на 10% приведет к входному напряжению более 38 В. . Регулятор может выжить , но может и нет. Режим отказа для большинства полупроводников — короткое замыкание, поэтому вместо 5В на выходе получается 38В ! Рис. 3.1. Простая схема регулятора с диодом(ами) TVS вторичный источник низкого напряжения, предусмотренный для регулируемых низких напряжений. Однако, если стоимость является единственным соображением (и/или конструктор читает техническое описание и думает, что ему это сойдет с рук), то это вполне возможно. Проблема в том, что если (когда?) микросхема выходит из строя, то же самое происходит и со всеми схемами, зависящими от регулируемого напряжения. рекомендуемое входное напряжение до 25В. Входное TVS (TVS1) обычно рассчитано на не менее чем на , что на 20 % больше, чем максимальное ожидаемое нерегулируемое входное напряжение, а выходное TVS (TVS2) рассчитано не более чем на 10 % выше требуемого выходного напряжения.
Использование PolySwitch ® ‘ [ 2 ] или предохранителя означает, что основной источник питания не подвергается постоянной перегрузке, если какой-либо диод TVS сильно проводит. Ни один из них не особенно быстр, но Polyswitch сбрасывается при отключении питания. Предохранитель постоянно открыт после неисправности, и (если он внутренний) он не будет заменен до тех пор, пока неисправность не будет идентифицирована и (надеюсь) устранена. Любое защитное устройство должно быть рассчитано на нормальный ток, потребляемый нижестоящими цепями. Будьте осторожны, если вы используете PolySwitch, потому что они чувствительны к температуре внутри оборудования. Значения тока, указанные в техническом описании, указаны при 25°C. Во всех показанных ниже цепях с предохранителем при желании можно использовать PolySwitch.
Даже если входное напряжение ИС-регуляторов находится в допустимых пределах, это не гарантирует отсутствие отказов. Простая реальность такова, что полупроводники могут выйти из строя и выходят из строя, и если у вас есть дорогостоящая схема «после», отказ регулятора гарантирует, что многие другие ИС также выйдут из строя. Даже если они кажутся выжившими, вполне вероятно, что произойдет деградация и это повлияет на производительность. Диод TVS (будь то однонаправленный [однополярный] или двунаправленный [биполярный]) должен быть выбран в соответствии с выходным напряжением регулятора. Низковольтные диоды TVS в основном однонаправленные и SMD, поэтому выбор несколько ограничен. Как отмечалось выше, TVS-диод не является прецизионной деталью, поэтому полагаться исключительно на TVS-диод для защиты может быть неразумно. Ограниченное долговременное рассеивание мощности означает, что неисправность почти наверняка приведет к выходу из строя диода TVS — возможно, к короткому замыканию.
Единственный способ гарантировать, что последующие части не будут повреждены, — это использовать дополнительную схему для обнаружения перенапряжения и отключить напряжение питания до того, как оно вызовет повреждение. В следующих примерах я показал только положительные цепи, за исключением рис. 4.3, но те же принципы можно использовать и для отрицательных источников питания. Когда в схеме используется двойное питание, обычно рекомендуется отключить оба источника одновременно. Это немного добавляет к схеме, и источник питания с двойной защитой в этой статье не показан.
Обратите внимание, что не существует отрицательной версии тиристора, поэтому схему пришлось «обмануть» для использования тиристора с отрицательным напряжением питания. Я оставляю это в качестве упражнения для читателя, но это не особенно сложно сделать. SCR срабатывает при положительном напряжении затвора по отношению к катоду. Вы также можете использовать TRIAC, который является двунаправленным и будет работать с отрицательным питанием.
4 Примеры цепей
Шунтовой регулятор почти отказоустойчивый. Если входное напряжение превышает ожидаемое значение, стабилитрон (или стабилитрон на транзисторе) ведет себя хуже. Если рассеивание превышает максимально допустимое, стабилитрон и/или транзистор выйдут из строя (короткое замыкание), защищая электронику. Если R1 проволочного типа, вы можете настроить его так, чтобы при достаточном перегреве припой плавился и пружина (или сила тяжести) выводила его из цепи. К сожалению, эти стабилизаторы очень неэффективны и имеют максимальный полупроводниковый ток при минимальной нагрузке. Если входное напряжение не меняется, рассеяние на резисторе постоянно.
Рис. 4.1. Шунтирующий регулятор
Шунтирующие регуляторы раньше были довольно распространены, и они до сих пор используются во многих цепях, где «идеальное» регулирование не требуется. Рассеивание не является проблемой для слаботочных приложений, но если вам нужен большой ток (или он сильно варьируется), шунтирующий регулятор не подходит. Однако, как правило, это безотказный вариант, и уже одно это делает его полезным. Если входное напряжение поднимется до 50 В (довольно маловероятно, но может быть возможным для некоторых схем), рассеяние резистора увеличится до более чем 20 Вт, а проволочный резистор 5 Вт будет отпаиваться сам. Все, что вам нужно добавить, это пружину (подробности оставляю читателю), и она станет самодельным термовыключателем.
Зенер можно использовать для активации «правильной» схемы защиты (с помощью лома SCR), но это не точный подход. Стабилитроны всегда имеют некоторый допуск, и обычно он составляет ±20%, хотя вы также можете получить версии на 10% или 5%. Сильно упрощенная схема, такая как показанная ниже, будет работать с как с , но никогда не может быть точной, даже со стабилитроном с малым допуском. Проблема чрезмерно упрощенной конструкции заключается в том, что невозможно учесть тепловые эффекты (горячие полупроводники проводят при более низком напряжении, чем холодные), и есть разумный способ сделать его регулируемым. Как показано, схема предназначена для использования с источником питания 5 В, при этом ток схемы не превышает 100–200 мА. При более высоком токе предохранитель будет иметь измеримое сопротивление (падение напряжения предохранителя на 1 А при номинальном токе обычно составляет около 200 мВ). Более подробная информация о характеристиках предохранителей доступна в статье «Как применять устройства защиты цепи».
На следующей схеме в качестве альтернативы показан симистор, а BT139 способен обрабатывать импульс 145 А длительностью 10 мс. Если у вас есть положительное и отрицательное питание, можно использовать симисторы, поскольку они позволяют использовать одну и ту же топологию схемы для обеих полярностей. Обратите внимание, что MT1 и MT2 , а не взаимозаменяемы. Триггерное напряжение должно быть приложено между затвором и MT1, но напряжение затвора и MT2 может быть положительным или отрицательным по отношению к MT1. Для оптимального срабатывания полярность ворот и MT2 должна быть одинаковой. BT139это только предложение, так как он может выдерживать напряжение до 600 В и стоит недорого (менее 2 австралийских долларов у некоторых поставщиков). Симистор можно использовать и в других показанных схемах, но я не включил его, чтобы упростить схемы.
Рисунок 4.2. Упрощенная схема защиты 5 В
Теоретически показанная выше схема сработает, если входное напряжение превысит примерно 5,7 В. Включится SCR, перегорит предохранитель и/или будет закорочен выход источника питания. Однако здесь большую роль будет играть температура из-за напряжения на затворе тринистора. При 25°C он будет проводить при напряжении затвора около 1 В, но при 50°C оно падает примерно до 800 мВ. Если SCR нагреется (например, из-за того, что он находится рядом с резистором большой мощности), то схема сработает при входном напряжении 5,5 В — при условии, что напряжение стабилитрона составляет ровно 4,7 В, а SCR является «типичным». Слишком много предположений и недостаточно определенности, чтобы считать такой подход точным. Тем не менее, это намного лучше, чем ничего.
Рис. 4.3. Упрощенная схема защиты ±5 В (двойная полярность)
Выше показан вариант с двойной полярностью, в котором в качестве переключателей используются тиристоры или симисторы. Симисторы позволяют сделать схему полностью симметричной, но особого преимущества в этом нет. Два переключателя (положительный и отрицательный) идентичны двойным тиристорам с одинаковой полярностью. Это может выглядеть немного странно, но функция не меняется. Имейте в виду, что все упрощенные схемы отключают только неисправный источник питания, поэтому, если положительное напряжение вызывает работу его цепи, отрицательное питание будет продолжать нормально работать. Это может привести к неправильному поведению цепей (например, к большим смещениям постоянного тока), так что это не панацея. Отключение обоих источников питания (независимо от того, какой из них вышел из строя) предпочтительнее, но его труднее добиться.
В идеале нам нужно что-то, что можно регулировать до точного напряжения срабатывания. Затем его можно протестировать, отрегулировать и проверить (используя различные лабораторные материалы), прежде чем он будет использован. Излишне говорить, что решение становится более сложным, но оно требует только дешевых деталей (конечно, дешевле, чем защищаемая цепь) и может быть построено в виде небольшого модуля, готового к установке в любом месте, где вы хотите защитить чувствительную цепь. Сама схема должна быть достаточно гибкой, чтобы ее можно было использовать с разными напряжениями питания, но это становится затруднительным с некоторыми ИС, которые используют питание 3,3 В (а некоторые даже ниже). Для их защиты вам почти наверняка понадобится специальная микросхема или более сложная схема с отдельным источником питания.
Рисунок 4.4. Регулируемая схема защиты
Теперь у нас есть схема, которую можно настроить на точное напряжение с помощью регулируемого источника опорного напряжения TL431. Он не зависит от каких-либо изменений полупроводниковых переходов, будь то от устройства к устройству или в зависимости от температуры. Его можно регулировать от 3,7 В до 15,1 В, как показано, но диапазон можно изменить, изменив значение резистора R2. Увеличение значения означает, что он будет реагировать на более низкие напряжения и наоборот. Эта общая идея совсем не нова — она существует в различных формах уже много лет.
Если поискать, можно найти множество других схем, но многие из них плохо продуманы и имеют потенциально фатальные недостатки. Схему, показанную на рис. 4.4, можно сделать более сложной, используя компаратор, который может обеспечить теоретическое преимущество, но не реальное улучшение . Цепь должна быть быстродействующей, даже несмотря на то, что отказы от перенапряжения обычно не особенно быстры. Чем больше деталей используется, тем больше времени требуется (обычно измеряется в микросекундах), чтобы схема защиты среагировала. SCR равен очень быстро — после срабатывания переход к полной проводимости практически не занимает времени. BT151 (например) имеет увеличение тока при включении на 50 А/мкс, что означает, что после срабатывания ток составит 50 А всего через 1 мкс (при условии, что источник питания может даже обеспечить такой большой ток). Реальность, конечно, отличается, но я измерил SCR C122D, и мне потребовалось всего 5 мкс, чтобы уменьшить 7 В до 0,5 В при низком токе (тиристоры имеют тенденцию работать быстрее с увеличением тока).
Рисунок 4.5 – Регулятор с защитой от перенапряжения
В схеме на Рисунке 4.5, если регулятор (U1) выйдет из строя, сработает схема защиты и отключит питание входа . Диод на стабилизаторе предназначен для защиты от обратного напряжения во время тестирования, но я предлагаю всегда использовать диод . Схема защиты должна быть отрегулирована и протестирована с SCR, подключенным к источнику питания через резистор (выберите значение, обеспечивающее около ½ А), и после того, как он будет протестирован и проверен, резистор заменяется перемычкой. Схема ничего не сделает, пока не возникнет неисправность, а затем произойдет короткое замыкание входящего источника питания. Конечно, этого может никогда и не случиться, но если регулятор выйдет из строя, а у вас нет защиты, это может обойтись очень дорого. Не нужно беспокоиться о падении напряжения на предохранителе, поэтому можно использовать более низкое значение, если защищаемая схема не потребляет большой ток. То же самое можно использовать для любого тока (и любого регулятора) с единственным изменением настройки напряжения.
В большинстве случаев схема защиты должна срабатывать как можно быстрее. В зависимости от защищаемой схемы может существовать вероятность очень узких «пиков» напряжения, которые могут вызвать срабатывание схемы защиты (ложное срабатывание). Если это возможно, возможно, потребуется замедлить схему или добавить TVS и/или большой конденсатор (около 1000 мкФ) параллельно с выходом. При необходимости время отклика можно увеличить, добавив небольшой конденсатор между базой и коллектором транзистора Q1. При показанных значениях конденсатор 1 нФ между базой и коллектором добавит задержку 1,3 мкс. Увеличьте значение, чтобы увеличить задержку (например, 10 нФ дает задержку ~ 4,5 мкс). Важно, чтобы задержка была как можно меньше, так как это обеспечивает максимальную защиту.
Большинство схем защиты будут использоваться с относительно низкими напряжениями, и они почти всегда будут регулироваться. Использование защиты от перенапряжения при нерегулируемом питании, как правило, не требуется. По своей природе нерегулируемые источники питания изменяют свое выходное напряжение в зависимости от тока нагрузки и напряжения сети. Поскольку напряжение в сети может измениться на ±10% (а иногда и больше), любая схема защиты должна это учитывать, и любая схема, в которой используется нерегулируемый источник питания, должна (или должна) быть спроектирована так, чтобы безотказно справляться с нормальными колебаниями. Это отдельная тема, и здесь она не актуальна.
Любое решение, использующее переменное опорное напряжение, должно учитывать переход эмиттер-база триггерного транзистора. Опорное напряжение для TL431 составляет 2,5 В, а для напряжения эмиттер-база транзистора необходимо предусмотреть 700 мВ. Это означает, что минимальное напряжение , которое может быть обнаружено , составляет 3,2 В, но было бы неразумно пытаться использовать его. Там просто недостаточно «над головой» и нет запаса прочности. Именно здесь специализированные ИС проявляют себя, поскольку они предназначены для работы со всеми распространенными напряжениями питания.
Если напряжение и ток соответствуют требованиям, можно использовать термистор Polyswitch ™ ‘ PTC вместо предохранителя. Они обеспечат защиту, но их не нужно заменять, если SCR включается из-за перенапряжения. Это может быть удобно, но вы полагаетесь на его действие каждый раз, когда питание отключается и снова включается. Перегоревший предохранитель является верным признаком того, что что-то серьезно не так, но его использование ограничено, если неисправный источник питания не может обеспечить достаточный ток для обеспечения срабатывания предохранителя. Учитывая, что это схемотехника, которая 9 мая0294 никогда не эксплуатировать в течение всего срока службы оборудования, рекомендуется поддерживать как можно более низкую стоимость. Вам также необходимо учитывать внутреннее сопротивление термисторов PTC, которое может быть вдвое больше, чем у предохранителя аналогичного номинала.
5 Решения на основе интегральных схем
Существует множество интегральных схем, предназначенных для защиты чувствительной электроники. Их часто называют «контролирующими» цепями, поскольку они могут контролировать несколько напряжений и выдавать сигнал «питание в норме», когда все контролируемые источники питания находятся в пределах, определяемых внешними резисторами или внутренним программным обеспечением. У многих нет возможности активировать систему защиты от лома, хотя ее можно собрать вместе с некоторыми устройствами. Другие не имеют положения на самом деле Предпримите какие-либо превентивные меры, если запасы питания выходят за допустимые пределы, кроме подачи сигнала на отключение источника питания. Блок питания с неисправностью может быть не в состоянии сделать это, и все еще может быть достаточно накопленной энергии (в фильтрах/накопительных конденсаторах), чтобы вызвать повреждение.
Поскольку существует так много различных ИС, предназначенных для контроля питания, нецелесообразно даже пытаться охватить их все, поэтому этот раздел в значительной степени является «комментарием», чтобы сообщить читателю о существовании таких устройств. Поиск и выбор зависят от слишком многих критериев, специфичных для приложения. Однако (и чисто в качестве примера) ниже я показал схему для обратной полярности, пониженного и повышенного напряжения. Это основано на техническом описании LTC4365, и в данном случае оно предназначено для автомобильных приложений.
Чтобы иметь возможность использовать N-канальные МОП-транзисторы в качестве переключающих устройств, LTC4356 использует внутренний источник питания подкачки заряда для управления затворами с доступным напряжением до 9,8 В при 20 мкА. Имея рабочий диапазон от 2,5 В до 34 В и диапазон защиты от -40 В до +60 В, он предназначен для очень широкого спектра потенциальных применений. Естественно, он доступен только в SMD-корпусах (сделаны два разных корпуса, но они не совместимы по выводам). Вот почему номера контактов не показаны на чертеже.
Рисунок 5.1. Автомобильная защита от пониженного/повышенного/обратного напряжения с использованием LTC4356
В техническом описании есть много примеров различных схем, и если вы хотите узнать больше, загрузите его по ссылке [ 5 ] ниже. Параметры программируются с помощью резисторов, и показанная конструкция (с двумя полевыми МОП-транзисторами) необходима только в том случае, если требуется защита от обратной полярности. Одного полевого МОП-транзистора достаточно для обеспечения простой защиты от пониженного и перенапряжения. С этим подходом всегда есть проблема, потому что резисторы часто будут иметь неудобные (т.е. недостижимые) значения, поэтому обычно в конечном итоге они представляют собой последовательные или параллельные устройства для получения необходимого сопротивления. Конечно, вы также можете использовать тримпоты, но им потребуется время, чтобы правильно настроить их в производственном изделии, а также дать конечному пользователю что-то, с чем можно повозиться, если он того захочет. Это редко заканчивается хорошо.
Как уже отмечалось, это устройство является одним из многих, и его пригодность должна быть проверена для нужд проектировщика. Все еще могут быть ситуации, когда схема неисправна, или один (или оба) MOSFET замыкаются из-за перегрузки или высокоэнергетического переходного процесса любой полярности. Любая защитная схема требует компромиссов, и создание чего-либо, способного справиться со всеми непредвиденными событиями, затруднено, отчасти потому, что некоторые «события» являются неожиданными, и никто обычно их не предвидит. К сожалению, жизнь полна «неожиданных событий», как недавний COVID-19пандемия показала себя слишком хорошо.
В некоторых случаях дизайнеры уже подумали о вещах, которые пользователь, возможно, не учел. Например, провод длиной всего 300 мм имеет паразитную индуктивность около 300 нГн, что может вызвать звон с быстрыми переходными процессами. В таких случаях используйте диод TVS или другие быстродействующие средства гашения переходных звонов, которые могут вызвать пониженное и повышенное напряжение, слишком короткие для срабатывания схемы защиты, но все же способные вызвать повреждение ! Рис. 5.2. Защита от перенапряжения MAX6495 с регулятором Однако в том же «семействе» есть еще одна микросхема — MAX6496, в которой используется N-канальный MOSFET для защиты от перенапряжения и P-канальный MOSFET для защиты от обратной полярности. Для многих приложений (например, для тех, которые имеют постоянное внутреннее соединение) защита от обратной полярности не требуется, поэтому схема упрощается. Базовая схема приложения очень похожа на показанную выше. Легче программировать с помощью резисторов, но это доступно только в Пакет TDFN , с которым сложно работать. Устройства MAX64xx могут работать при напряжении до 72 В.
MAX6495 может контролировать выход регулятора, либо преобразователя постоянного тока, либо линейного. Если напряжение на выводе OVSET превышает 1,24 В, микросхема отключает МОП-транзистор. Однако показанная схема является чрезмерным упрощением, потому что она будет включаться и выключаться, если регулятор выйдет из строя. Чтобы быть полезным, вам нужно включить защелку, чтобы после срабатывания она не могла перезапуститься. Обратите внимание, что показанная схема адаптирована непосредственно из таблицы данных, в которой не содержится предложений о том, как предотвратить ее включение и выключение до тех пор, пока неисправность сохраняется. Утверждается, что микросхема перейдет в «линейный» режим для поддержания выхода на уровне OVSET, но это может защитить только от переходных событий, а длительная работа приведет к перегреву MOSFET и, вероятно, к выходу из строя.
В дополнение к специализированным устройствам, многие микросхемы усилителей класса D также включают в себя обнаружение пониженного и повышенного напряжения. Это предотвращает неустойчивую работу при низком напряжении и защищает микросхему и выходные МОП-транзисторы от перенапряжений, которые могут возникать в усилителях класса D из-за явления, известного как «накачка шины». (Объяснение подкачки шины выходит за рамки этой статьи.)
6 — Защита от пониженного напряжения
Я полагаю, что некоторые читатели зададутся вопросом, зачем кому-то вообще беспокоиться об обнаружении пониженного напряжения. Заманчиво думать, что если напряжение слишком низкое, ничего «плохого» не может произойти. К сожалению, это совсем не так, и даже некоторые хорошо работающие схемы могут дать сбой при слишком низком напряжении. Одним из примеров (и он напрямую связан со звуком) являются операционные усилители. Есть несколько распространенных операционных усилителей, которые плохо себя ведут, если напряжение ниже их номинального минимального напряжения. Примером может служить серия TL07x, в которой они либо издают «странные» шумы, когда напряжение падает ниже порогового значения (которое составляет около ± 4 В, но варьируется), либо демонстрируют очень высокое выходное напряжение смещения, которое может вызвать громкие «удары» через динамик ( конечно через усилитель мощности). Именно по этой причине блок питания Project 05 был разработан с включением схемы отключения звука.
К другим устройствам, которые могут (и ведут себя) неправильно, относятся импульсные блоки питания. ИС контроллера почти всегда включает в себя средство для обнаружения состояния пониженного напряжения и предотвращения функционирования источника питания. Я знаю одну микросхему, которая включает в себя , а не — микросхему повышающего преобразователя XL6009, которая предположительно является «эквивалентом» LM2577. Последний имеет встроенную защиту от пониженного напряжения, а XL6009 — нет. В результате при низком входном напряжении повышенное выходное напряжение неуправляемо и может достигать 40В при входном напряжении 3В. Технический паспорт утверждает, что имеет защиту от пониженного напряжения, но она не работает. Несомненно, есть и другие примеры, но упомянутые — это те, которые я испытал на собственном опыте.
Как правило, устройства отключения при пониженном напряжении используются везде, где цепь может работать со сбоями или неправильно работать, когда напряжение питания падает ниже минимума, определяемого задействованной схемой. Обычно это гораздо меньшая проблема, чем перенапряжение, так как маловероятно, что это приведет к повреждению схемы. Упомянутый выше импульсный повышающий преобразователь является редким исключением. Большинство разработчиков не беспокоятся, если не знают, что схемы будут делать что-то «плохое». Большинство схем просто перестают работать, если напряжение слишком низкое.
Исключением из идеи «они просто перестают работать» является электродвигатель. Будь то переменный или постоянный ток (включая многие «бесщеточные» двигатели постоянного тока), если они питаются под нагрузкой, когда напряжение питания слишком низкое, они могут не запуститься, и это вызывает очень высокий ток без охлаждения (многие двигатели полагаются на на внутреннем вентиляторе, чтобы нагнетать воздух через обмотки). При этом схема защиты от пониженного напряжения должна считаться необходимой, если существует вероятность того, что напряжение питания может упасть до уровня, недостаточного для нормальной работы двигателя. Это не распространенная проблема, но она определенно существует и может привести к дорогостоящему повреждению.
С любой системой отключения при пониженном напряжении возникает головоломка. Чтобы иметь возможность функционировать, схема отключения должна быть в состоянии работать при наименьшем вероятном напряжении, но быть в состоянии одинаково хорошо справляться с «нормальным» полным напряжением. Схема не обязательно должна работать при нулевом входном напряжении по очевидным причинам, но (в зависимости от характера нагрузки) она может работать при входном напряжении менее 5 В. Это также не должно вызывать собственного падения напряжения, так как это будет постоянно снижать напряжение в вашей схеме (или двигателе), и оно может подвергаться сильному рассеиванию при питании нагрузки.
Это место, где могут быть полезны реле, так как они имеют низкое контактное сопротивление и рассеивают очень небольшую мощность. Однако есть ловушка ! Предположим, вы используете реле на 5 В с номиналом контактов 10 А, которое подходит для коммутации до 30 В постоянного тока. Существует бесчисленное множество кандидатов, и большинство из них будут очень похожи друг на друга, поэтому я использую «обобщенные» данные. Реле катушки 5 В обычно срабатывает при напряжении около 3,5 В на катушке, поэтому, если ваша схема работает от 5 В, одно только реле предотвратит подачу питания в цепь, если не будет доступно по крайней мере 3,5 В.
Однако (и вот в чем ловушка) реле будет продолжать подавать питание до тех пор, пока напряжение катушки не упадет ниже напряжения «отключения», которое может составлять всего 500 мВ. Реле на 12 В срабатывает при напряжении около 8,5 В, но не отключается, пока напряжение катушки не упадет ниже 1,2 В. Падение напряжения слишком низкое, если напряжение питания падает после срабатывания реле. Примером может служить автомобильное приложение, где напряжение батареи достаточно для срабатывания реле, но падает, как только потребляется какой-либо значительный ток (почти разряженная батарея или подключение батареи с высоким сопротивлением сделают именно это). Реле может не срабатывать в этих условиях, поэтому необходима дополнительная схема, чтобы заставить реле срабатывать, если напряжение ниже, чем может выдержать ваше устройство.
Рисунок 6.1 – Автомобильная защита от пониженного напряжения с помощью реле
На рисунке 6.1 показан один из способов, которым это можно сделать. Входное напряжение должно быть больше 10,6 В (номинальное), чтобы реле сработало, и если оно упадет ниже 10,6 В, в любой момент Q1 выключится, как и реле. Эта схема является самым простым способом достижения результата, но в ней есть встроенный недостаток ! Если вы попытаетесь подать питание на вашу схему (допустим, на двигатель) и это приведет к падению напряжения, реле отключится. При отсутствии тока, потребляемого от батареи, напряжение снова возрастет, и реле снова включится. Подключенная нагрузка снова вызовет падение напряжения, и цикл продолжится.
C1 обеспечивает небольшую задержку, чтобы реле не работало как зуммер, но лучшим решением было бы использование низковольтного операционного усилителя или компаратора для обеспечения гистерезиса и временного периода «блокировки» (не менее одной секунды). У всех проблем есть решение, но оно не всегда очевидно, и, казалось бы, тривиальное упражнение может очень быстро стать сложным. Всегда существует формула рентабельности, и это особенно верно для коммерческих продуктов. Например, ни один производитель автомобилей не будет включать ничего, что не является строго необходимым, поэтому не ожидайте найти схемы, подобные приведенным выше, для каждого двигателя вашего автомобиля. Было бы «хорошо», если бы они это сделали, но у большинства современных автомобилей много двигателей, а стоимость была бы непомерно высокой. В большинстве случаев реальной пользы тоже нет, но ваше конкретное приложение может сильно отличаться.
Это особенно верно, если двигатель включается удаленно, когда рядом нет никого, кто мог бы проверить его работу. Системы, использующие микроконтроллеры и т.п., должны иметь необходимую защиту, встроенную в код, с подпрограммой для проверки «хорошего» питания двигателя и/или контроля ненормальной работы.
7 Защита аккумулятора
Существует еще один класс цепей обнаружения и отключения пониженного напряжения, а именно защита аккумулятора. Будь то один элемент (например, литий-ионный) или полная батарея (набор элементов, соединенных последовательно, параллельно или последовательно-параллельно, с любым химическим составом), большинство типов батарей будут повреждены при разрядке ниже определенного напряжения. Это зависит от химического состава аккумуляторов, и для Li-Ion оно составляет около 3 В на элемент или 1,8 В на элемент для свинцово-кислотных элементов (напряжение холостого хода). Ni-MH (никель-металлогидридные) элементы не должны разряжаться ниже 1,0-1,1 В на элемент. Рекомендации различаются, поэтому вы должны провести собственное исследование.
Существует бесчисленное множество ИС для защиты и сбалансированной зарядки литий-ионных элементов и аккумуляторов, а некоторые включают защиту от пониженного напряжения (или переразряда). С батареями всегда сложно, потому что схема защиты от пониженного напряжения будет потреблять некоторую мощность, что может привести к разрядке батареи даже после отключения нагрузки. Проект 184 показывает, как я обошел это ограничение, отключив нагрузку и от цепи отключения при пониженном напряжении от батареи, если напряжение падает ниже минимального. Цепь включается актом подключения батареи. Версия схемы со сверхнизким энергопотреблением показана ниже. При использовании он потребляет всего ~ 700 мкА (без учета нагрузки). Микросхема регулятора LM285LP-2-5 регулирует катодный ток до 10 мкА.
Рисунок 7.1 – Цепь отключения аккумуляторной батареи (из проекта 184)
К цепи такого типа предъявляется множество требований. Почти все химические вещества аккумуляторов «расстраиваются» из-за чрезмерного разряда, поэтому важно иметь средства для предотвращения этого. Любая часть испытательного оборудования или другое оборудование, в котором используется перезаряжаемая батарея, должна иметь отсечку при пониженном напряжении, чтобы предотвратить повреждение батареи. Он должен быть спроектирован таким образом, чтобы сама схема защиты не вызывала дальнейшего разряда, либо путем отключения, либо с помощью электроники со сверхнизким энергопотреблением. Допустимый «паразитный» разряд зависит от приложения, размера батареи (в амперах/часах) и вероятности (или иной) того, что батарея останется разряженной в течение длительного периода времени. Не существует универсального решения для всех. Как и следовало ожидать, в Сети есть бесчисленное множество примеров, но не все из них удовлетворительны. Существует довольно много вариантов, которые позволяют всей цепи отсечки работать с током питания менее 200 мкА, но для работы с таким малым током требуется некоторая хитрая схема. Схема, показанная выше, является хорошим вариантом, но даже одиночный операционный усилитель с меньшей мощностью еще больше уменьшит ток.
КМОП-операционные усилители потенциально являются хорошим выбором, но большинство из них рассчитаны на максимальное напряжение питания 5,5 В (рекомендуется 5 В). Это означает, что питание операционного усилителя также должно регулироваться, что усложняет конструкцию. Очень немногие приложения требуют, чтобы схема отключения при пониженном напряжении потребляла менее 1 мА, если только подключенная схема не является очень маломощной. Потребляемый ток даже в 10 мА для предохранителя не имеет большого значения, если цепь потребляет 100 мА или более. 10 мА было бы глупо, если подключенная цепь потребляет только 2 мА, поэтому конструкция должна быть адаптирована к приложению.
Поддержание рабочего тока схемы защиты на минимальном уровне имеет несколько преимуществ. Во-первых, сама схема не потребляет ток, который сокращает срок службы батареи, а во-вторых, чтобы цепь не продолжала разряжать батарею после принудительного отключения нагрузки. Это особенно важно для оборудования, которое может простаивать в течение длительного времени без использования, поскольку даже 100 мкА в конечном итоге разрядят батарею или элемент до нуля вольт. Это может занять много времени, но в сочетании с саморазрядом (обычной «особенностью» большинства типов аккумуляторов) это в конечном итоге приведет к повреждению из-за чрезмерного разряда.
Особая осторожность необходима, если приложение является «критически важным» (например, беспилотный летательный аппарат с батарейным питанием или другой летательный аппарат), и вам обычно приходится принимать возможность чрезмерной разрядки, чтобы предотвратить падение вашего летательного аппарата с неба, когда напряжение падает ниже порога. Заменить поврежденную батарею недешево, но это намного дешевле, чем замена всего самолета и его полезной нагрузки. В таких случаях лучше иметь сигнал, который предупреждает вас о низком напряжении батареи, чтобы можно было принять меры по исправлению положения до того, как батарея будет повреждена или самолет разобьется. Дальнейшее обсуждение этого выходит за рамки данной статьи.
8 MOV (металлооксидные варисторы)
Стоит добавить небольшой раздел, посвященный MOV (зависимым от напряжения резисторам или просто варисторам), поскольку они обычно используются в импульсных источниках питания (SMPS) и для защиты от перенапряжений в сети в платы питания и тому подобное. MOV может рассеивать огромное количество тока в течение короткого времени, в зависимости от используемого устройства. 1 кА (1000 А) или более легко, но продолжительность должна быть очень короткой (20 мкс или меньше). Каждый раз, когда MOV проводит ток, небольшое количество рабочего материала (обычно оксида цинка) повреждается, и в конечном итоге MOV выходит из строя. Наиболее распространенным видом отказа в конце срока службы является короткое замыкание, и MOV (буквально) взрывается. В некоторых случаях MOV будет соединен с тепловым предохранителем, который срабатывает, если устройство нагревается, что предвещает полный отказ.
Существуют MOV с внутренним тепловым предохранителем, а некоторые имеют дополнительную клемму для подключения индикатора, показывающего, что защита все еще обеспечена. То же самое можно сделать с внешним тепловым предохранителем, но он должен находиться в тесном тепловом контакте с MOV. Хотя MOV со встроенным тепловым предохранителем, безусловно, является хорошей идеей, вы также должны подумать о замене в будущем. Если выбранная часть станет недоступной, ваша схема защиты не может быть отремонтирована. Внешний плавкий предохранитель должен быть рассчитан на температуру не более 150°C.
Рисунок 8.1 – Защита MOV от перенапряжения с индикатором
Общая идея показана выше. Термопредохранитель должен быть установлен между двумя MOV и иметь хороший тепловой контакт с обоими. Индикатор должен быть светодиодом высокой яркости, так как доступный ток составляет менее 1 мА при напряжении сети 230 В. R1 должен быть рассчитан на полное напряжение, но в большинстве случаев вы должны использовать два резистора последовательно для обеспечения безопасности. Пока MOV не повреждены и плавкий предохранитель не сработал, светодиод будет гореть, указывая на то, что все в порядке. Диод, включенный параллельно светодиоду, защищает его от обратного напряжения.
MOV, главный предохранитель и плавкий предохранитель должны быть выбраны для используемого сетевого напряжения (230 В или 120 В переменного тока), и все должно быть в корпусе, предотвращающем случайное прикосновение. Выбор MOV — это почти искусство, потому что не все производители имеют одинаковые рекомендации по номинальному напряжению, необходимому для сетевого напряжения. Довольно часто используется номинальное напряжение 275 В переменного тока для сети 230 В и около 150 В для сети 120 В. Если вы сомневаетесь, обратитесь к таблицам данных, поскольку эти рекомендации сильно различаются. В последнее время выбор был (несколько) упрощен, и вы часто можете использовать MOV, рассчитанный на используемое напряжение сети.
Указание слишком низкого напряжения приведет к преждевременному выходу из строя MOV, поэтому обычно лучше использовать более высокое напряжение, чем или при нормальном использовании. Например, хотя напряжение сети в Австралии номинально составляет 230 В, иногда оно может превышать 260 В. То же самое происходит везде, и ожидать, что любой MOV будет фиксировать устойчивое напряжение, превышающее его номинальное значение, преждевременно выйдет из строя.
Обратите внимание, что вы можете увидеть ссылки на MOV, используемые между активным (под напряжением), нейтралью и землей/землей. В большинстве стран это не разрешено, и их следует подключать только между активным и нейтральным.
Выводы
Эта статья представляет собой краткий обзор мира «контролирующих» и защитных схем, предназначенных для защиты электроники от (преимущественно) условий перенапряжения. Это не та область, которая привлекает слишком много читателей, и это позор, потому что можно многому научиться из таблиц данных и другой литературы по этой теме. Одна вещь, которая гарантирована в электронике, это то, что всегда можно найти что-то новое (даже если это только новое для вас), и, зная об этих методах, вы с меньшей вероятностью будете задаваться вопросом, что делать, если вы столкнетесь с проблемой в конструкции. .
Как и в случае любой схемы, реализация определяет, работает она или нет. В конструкциях ИС требуется множество тестов, чтобы убедиться, что опорные напряжения установлены правильно, и вы также должны учитывать допуски компонентов. Ни один компонент не является точным — внутреннее опорное напряжение ИС, номиналы резисторов и, в некоторых случаях, даже сопротивление дорожек печатной платы могут повлиять на конструкцию, и необходимо учитывать все. Это не так критично для простой схемы защиты от перенапряжения, но конструкции ИС могут быть очень сложными (в качестве примера взгляните на номиналы резисторов на рис. 5.1).
Убедитесь, что размер гусениц соответствует размеру, если используется ломовая цепь. Я уверен, что большинство конструкторов скорее предпочтут заменить предохранитель, чем чинить дорожку, которая слетела с платы. Это может случиться с очень большими токами, ремонт может быть трудным и всегда выглядеть грязным после этого.
Схемы Crowbar очень надежны и работают быстро — обычно в течение пары микросекунд. Это может вызвать проблемы с некоторыми схемами, поэтому очень важно, чтобы вы понимали защищаемую схему и добавляли все необходимые дополнительные защитные меры , чтобы гарантировать, что очень внезапное отключение питания не вызовет никаких проблем. Будьте особенно осторожны с стабилизаторами «вниз по течению» (например, от 5 В до 3,3 В), поскольку они могут не иметь «встречно-параллельного» диода, как показано на рис. 3.1. Диод предназначен для обеспечения отсутствия напряжения (более 650 мВ) на выходе регулятора при внезапном отключении входного напряжения (или коротком замыкании). В нормальных условиях работы диод обычно не нужен, но он становится необходимым, если вводится ломовая цепь.
Не каждая цепь нуждается в защите, и потребность должна определяться исходя из допустимого диапазона напряжения питания, стоимости защищаемой схемы и стоимости защиты. Было бы бессмысленно использовать микросхему за 10 долларов для защиты цепи за 5 долларов, равно как не имеет смысла пытаться защитить цепь за 1000 долларов с помощью предохранителя за 10 центов. Источники питания (особенно «старой школы» линейные [на основе сетевого трансформатора]) удивительно надежны, при условии, что микросхема регулятора снабжена радиатором по мере необходимости, и все имеет соответствующие номиналы. Даже большинство импульсных источников питания на удивление надежны, но они не прослужат 50 и более лет (обычно для линейных источников питания). Учитывая ожидаемый срок службы многих современных систем, многие люди, кажется, согласились с тем, что срок службы в 5 лет — это нормально (я не согласен, но это уже другая история).
Каталожные номера
- Защита от сброса нагрузки: Старая версия vs. New ISO Standards (Vishay)
- PolySwitch Resettable PPTCs (Littelfuse)
- 1N53 Series Zener Diode Datasheet
- BT151, BT139, C122D and TL431 Datasheets
- LTC4365 Datasheet (Analog Devices)
- MAX6499 Datasheet (Maxim Integrated)
- Varistor (Википедия)
Основной указатель Указатель статей
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, помимо прочего, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2022. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, будь то электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены в соответствии с Международные законы об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта. |
Журнал Изменения: страница, опубликованная в апреле 2022 г.
Как выбрать правый диод телевизоров для комплексных цепей. Одним из аспектов системной защиты сложных цепей в ненадежной промышленной среде является выбор правильного диода TVS.
Цепи рассчитаны на определенный предел напряжения, в пределах которого они работают безопасно и в оптимальном состоянии. Но когда это напряжение превышено, сигнальные линии и интерфейсы, а также продукт или функция могут быть повреждены. Нарушения из-за воздействия высоких переходных процессов, скачков напряжения или тока и т. д. могут негативно повлиять на работу цепи. К счастью, использование правильных диодов TVS может защитить чувствительные компоненты схемы и системы от электрических перегрузок, вызванных скачками напряжения, ударами молнии или работающими поблизости механизмами. Итак, давайте обсудим принципы работы диодов TVS и то, как они защищают ваши схемы.
Переходные процессы — это кратковременные скачки напряжения или тока в цепи, которые могут повредить систему несколькими способами. Некоторые переходные процессы могут повторяться, в то время как другие происходят только один раз. Тем не менее, интенсивность и количество времени, необходимое для возникновения переходного процесса, могут значительно различаться. Несколько внутренних и внешних факторов могут вызывать скачки напряжения и перенапряжения в электрической цепи.
Диоды представляют собой электронные или полупроводниковые устройства, в основном используемые в силовых цепях или электронных конструкциях, таких как выпрямители, инверторы, регуляторы и т. д. Они проводят ток, позволяя току проходить через них в одном направлении. Это свойство диодов делает их необходимыми в нескольких приложениях.
Основные типы диодов:
- Выпрямитель (общий) Диод
- Стабилитрон
- Диод Шоттки
- Лазер
- Светодиод
- Варактор
Однако есть еще один особый диод: диод TVS.
Диод для подавления переходных напряжений (TVS) — это защитное устройство, которое обычно используется в силовых цепях для обеспечения устойчивости к электростатическим разрядам (ЭСР) и скачкам напряжения.
Типичный процесс защиты от перенапряжения в цепи заключается в подключении этих защитных устройств параллельно силовой цепи, чтобы иметь возможность защитить систему в случае скачка напряжения. При нормальном напряжении диоды TVS работают как разомкнутая цепь. Когда нормальное напряжение превышено, переход диода TVS проводит, вызывая отведение перенапряжения от защищенной цепи, а затем ток шунтируется через фиксирующий диод.
В основном используются для защиты полупроводников в цепях и чувствительных устройствах, диоды для подавления переходных напряжений также используются для защиты вторичных силовых и сигнальных цепей.
Благодаря быстродействию, точному напряжению, низкому ограничивающему напряжению и многим другим достоинствам, TVS-диоды применяются в областях, где устройства защиты чрезвычайно важны, например, в аэрокосмической, оборонной, медицинской и телекоммуникационной.
Три области применения TVS-диодов для сложных электрических цепей
Диоды TVS обеспечивают защиту ваших цепей и имеют множество различных номинальных токов, а их защитные способности увеличиваются по мере увеличения площади соединения, с которым они изготовлены, что облегчает поглощение более высоких переходных токов. Они специально разработаны для подавления переходных напряжений переменного тока. Помимо этого преимущества, есть и другие причины, по которым вам следует подумать о выборе полупроводника TVS для защиты ваших сложных схем.
1. Способность защитить цепь от перенапряжения и чрезмерного тока
Диод TVS надежно защищает цепь от перегрева во время работы. Диод помогает уменьшить количество выделяемого тепла и продлить срок службы схемы за счет снижения любого переходного рабочего напряжения полупроводников и интегральных схем. Когда напряжение в цепи поднимается выше верхнего расчетного диапазона, возникает событие перенапряжения (например, всплеск напряжения), что приводит к скачку напряжения и значительному повреждению устройств. В такой ситуации диод TVS действует как защита от перенапряжения, главным образом для предотвращения повреждения электронных компонентов и электронного разряда.
- Работают как ограничители напряжения для ограничения переходных перенапряжений
TVS Диоды ограничивают переходное напряжение для уменьшения амплитуды переходных процессов в цепи. В качестве фиксирующего устройства, ограничивающего напряжение до фиксированного уровня, фиксирующие диоды начинают фиксацию сразу же после того, как текущее пороговое напряжение превышает установленный предел. Диод поглощает избыточное напряжение для защиты цепи, и когда индуцированное напряжение превышает напряжение лавинного пробоя, диоды TVS поглощают избыточную энергию перенапряжения. Когда перенапряжение падает до нормального или ниже заданного порогового уровня напряжения, диоды возвращаются в непроводящий режим.
- Доведение амплитуд до максимально контролируемого уровня
Защитное устройство должно действовать быстро, чтобы контролировать как ток, так и напряжение в электрической цепи. Полупроводники TVS очень быстро реагируют на стимулы для управления амплитудами. Причина в том, что это твердотельные диоды, которые поглощают внезапные или кратковременные эффекты перенапряжения, регулируя амплитуды и доводя их до безопасного уровня. Они предлагают широкий спектр защиты в пределах безопасной рабочей области, обеспечивая быструю защиту от чрезмерного напряжения и тока. Эти диоды составляют важную часть защитных устройств для основных полупроводниковых компонентов, ограничивая амплитуды и защищая цепи.
Хотя крайне важно иметь надежную защиту цепей в средах, характеризующихся наличием интерфейсов с возможностью горячей замены и ударами молнии, лучший способ защиты от перенапряжений — это использование полупроводников TVS для ограничения перенапряжений на защищенном уровне на входе в контурная система. Важно выбрать подходящее устройство TVS, которое подходит для данного электрического применения. Пользователю или инженеру-электрику необходимо тщательно понимать различные функции, которые обеспечивает конкретный тип устройства переходного напряжения. Тщательный выбор устройства помогает повысить функциональность защитного устройства.
Параметры, которые следует учитывать при выборе TVS-диода
Выбор подходящего TVS-диода для питания сложных схем и соответствующие отличительные особенности всегда были проблемой для производителей электронных устройств. Давайте рассмотрим параметры, необходимые для быстрого и точного выбора лучшего подавителя переходных процессов.
- Требования к эксплуатации цепи
Одним из основных соображений при выборе наиболее подходящего устройства защиты цепи являются рабочие требования схемы электронного приложения. Очень важно понимать природу цепи, которую диод питает и защищает.
По сути, эксплуатационные требования схемы приложения будут включать максимальное установившееся напряжение, которое было определено, оптимальную рекомендуемую температуру окружающей среды, а также значения электрического тока и мощности электрической нагрузки цепи.
- Напряжение фиксации (В C )
Ограничение напряжения играет важную роль в ограничении амплитуды электрического переходного процесса в цепи до заданного порога. Таким образом, защитное устройство цепи начнет работать, когда будет превышено заданное максимальное пороговое напряжение. Устройство перестанет проводить ток и вернется в непроводящий режим, когда сценарий перенапряжения упадет ниже максимального заданного порога. Этот процесс гарантирует, что выбросы перенапряжения будут успешно отсечены до безопасного уровня.
- Уровень пробивного напряжения (В BR )
Иногда называемый пиковым обратным напряжением зазора, это уровень тока короткого замыкания, при котором ограничитель переходных процессов может безопасно отводить случаи перенапряжения без обязательного прерывания протекания электрического тока. Одним из преимуществ TVS-диодов является их способность продолжать проводить электрический ток даже после того, как напряжение, протекающее через диоды, значительно упадет ниже заданного уровня напряжения пробоя.
Как правило, любое устройство защиты цепи имеет заданный уровень напряжения пробоя. Это контрольный уровень напряжений в электрических цепях. При определении подходящего напряжения пробоя необходимо убедиться, что максимальное напряжение пробоя выше максимального номинального уровня зазора. С другой стороны, следует позаботиться о том, чтобы максимальное напряжение пробоя не превышало абсолютного максимального значения для выходных конденсаторов.
Напряжение пробоя обычно измеряется как испытательный ток (I T ) 1 мА или 10 мА. При выборе соответствующего компонента подавителя переходных процессов важно учитывать этот параметр в отношении электронного приложения, в котором будет использоваться диод.
- Номинальное напряжение зазора (В WM )
Также обычно называемое номинальным или максимальным рабочим пиковым напряжением, это нормальное рабочее напряжение, указанное для устройства. Когда электрическое напряжение поднимется до этой точки, устройство начнет действовать как импеданс, чтобы защитить цепь от сильного электрического тока, который может привести к повреждению. В нормальных условиях оно обычно на 10 % ниже максимального напряжения пробоя, что помогает свести к минимуму случаи утечки тока в режиме ожидания.
- Пиковый импульсный ток (l PP )
Это максимальный ток, который защитное устройство может выдержать без повреждения. При выборе подходящего подавителя переходных процессов очень важно указать пиковую импульсную способность для данной переходной формы волны. В большинстве диодов пиковая импульсная способность будет рассчитана либо на 8/20 мкс, либо на 10/1000 мкс.
- Пиковое рассеивание мощности в импульсе (P PP )
Фактическая рассеиваемая мощность компонента подавителя переходных процессов является ключевым определяющим фактором, который следует учитывать при выборе наиболее подходящего устройства защиты цепи для вашего электронного приложения. Он рассчитывается путем умножения пикового импульсного тока на напряжение фиксации.
—————————————————————————————————————————— ————————————————————
Руководство по выбору правильного диода TVS от MDE Semiconductor, Inc.
Выбор идеального диода TVS начинается с определения требований к защите; будь то первичный дизайн или широкая защита.
При выборе продукта просто проверьте обратное напряжение зазора (V RWM ) или обратное рабочее напряжение (V WWM ), которое является максимальным пиковым напряжением или самым высоким при нормальной работе постоянного тока в цепи. Крайне важно определить оптимальное напряжение ограничения цепи и использовать полупроводниковый прибор TVS, способный поглощать эффекты высокого напряжения, которые могут возникнуть.
Выбор правильного диода TVS зависит от нескольких ключевых факторов. Это руководство от MDE Semiconductor, Inc. поможет вам выбрать лучшие компоненты для вашей схемной системы.
Если вы хотите поговорить с нашими инженерами, чтобы определить подходящий диод TVS для вашей схемы или настроить сборку, созданную в соответствии с вашими конкретными конструкциями для схем устройств защиты от перенапряжения на уровне платы, свяжитесь с нами здесь.
Как выбрать выходной конденсатор и TVS при проектировании источника питания
Просматривая наш сайт, вы разрешаете нам использовать файлы cookie в соответствии с нашими Политика конфиденциальности.
Команда БиС 18 октября 2021 г.
3 минуты чтения
Блок питания является одним из основных компонентов системы, и стабильность выходного напряжения особенно важна. Выходной конденсатор может эффективно уменьшить пульсации выходного напряжения, а TVS может эффективно подавить переходное перенапряжение в цепи.
- Почему выходной конденсатор и TVS играют важную роль в разработке или применении импульсного источника питания?
- Как выбрать выходной конденсатор при проектировании силовой периферийной цепи?
- Как выбрать ТВС при проектировании силовой периферийной цепи?
Ответы вы найдете в этой статье.
- Почему выходной конденсатор и TVS играют важную роль в разработке или применении импульсного источника питания?
① C2 и C3 — электролитические конденсаторы, используемые в качестве выходных фильтров выпрямителя и обеспечивающие защиту от перенапряжения.
② C4 представляет собой керамический конденсатор для устранения высокочастотных помех с общим значением от 0,1 до 4,7 мкФ.
③ TVS может эффективно защищать от перенапряжения, вызванного молнией, переключением нагрузки и другими ошибками в работе.
- Как выбрать выходной конденсатор при разработке силовой периферийной цепи?
Выходные электролитические конденсаторы обычно используются в качестве фильтров при применении в импульсных источниках питания. В условиях низких температур жидкие алюминиевые электролитические конденсаторы будут страдать от значительного снижения емкости или даже выхода из строя из-за замерзания электролита.
В зависимости от того, встроен конденсатор или нет, изделия подразделяются на конденсаторы с внешними конденсаторами (например, серия MORNSUN LS) и конденсаторы со встроенными конденсаторами (например, серии MORNSUN LD / LH). Выходной конденсатор не должен быть слишком большим, его максимальное значение емкости не должно превышать максимальное значение емкостной нагрузки устройства питания (см. техническое описание/спецификацию), в противном случае устройство может не запуститься нормально.
① Тип внешнего конденсатора
На рис. 1 показан источник питания переменного тока постоянного тока с внешним электролитическим конденсатором (например, MORNSUN серии LS). C3 — электролитический конденсатор выходного фильтра (должен подключаться снаружи). Он образует схему фильтра Pi-типа с C2 и L1. С2 рекомендуется использовать высокочастотные и низкоомные электролитические конденсаторы (ESR ≤ 1,1 Ом при – 40 ℃) или твердотельные конденсаторы. Если он используется только в условиях нормальной и высокой температуры, в качестве C2 можно использовать электролитический конденсатор. Емкость и номинальный ток пульсаций электролитического конденсатора указаны в технических характеристиках, предоставленных производителем. Если выбранное значение емкости слишком низкое, это приведет к таким проблемам, как низкая точность выходного напряжения и большая пульсация выходного напряжения.
② Тип встроенного конденсатора
На рис. 2 показан источник питания переменного тока со встроенным электролитическим конденсатором. Выходной электролитический конденсатор С2 в основном используется для фильтрации. Как правило, можно выбрать 10 мкФ ~ 47 мкФ. Для получения подробной информации см. рекомендуемые значения в техническом описании продукта/техническом руководстве.
C1 на рис. 2 и C4 на рис. 1 — керамические конденсаторы, используемые для фильтрации высокочастотных помех, с общим значением от 0,1 до 4,7 мкФ. Подробную информацию см. в техническом руководстве по продукту. Рекомендуется учитывать снижение выдерживаемого напряжения конденсатора, фактическое выдерживаемое напряжение = 80% номинального напряжения, и для номинального напряжения предпочтительны следующие стандартные значения: 6,3 В, 10 В, 16 В, 25 В, 50 В, 100 В, 250 В и т. д.
- Как выбрать ТВС при проектировании силовой периферийной цепи?
TVS может эффективно подавлять импульсные помехи перенапряжения на выходе источника питания, вызванные переключением нагрузки или перенапряжением на входе. В общем, сам блок питания не нуждается в дополнительных ТВС для защиты. Рекомендуется использовать TVS при большой длине выходной линии (будут внесены помехи) или при наличии индуктивной нагрузки (будут генерироваться скачки напряжения). Он должен замыкаться на цепь, требующую защиты. Особенно, когда внутренней нагрузкой является MCU, TVS может эффективно подавлять импульсные помехи перенапряжения. Серии распространенных микросхем TVS SMAJ, SMBJ, SMCJ и SMDJ имеют пиковую импульсную мощность 400 Вт, 600 Вт, 1500 Вт и 3000 Вт соответственно.
① Спецификация обычно выбирается в соответствии с (напряжение пробоя VBR) ≥ 1,2 раза выше выходного напряжения.
② Выбор импульсного пикового тока IPP: выберите подходящую модель в соответствии с максимальным импульсным током, который может возникнуть в цепи.