- 과전압 보호 란 무엇이며 왜 그렇게 중요합니까?
- 230V 주전원 과전압 보호 회로는 어떻게 작동합니까?
- 과전압 보호를위한 구성 요소 값 계산
- 주 전압 보호 회로 PCB 설계
- 전압 및 전류 보호 회로 테스트
- 추가 향상
요즘 대부분의 전원 공급 장치는 기술의 발전과 더 나은 설계 선호로 인해 매우 안정적이지만 제조 결함으로 인해 항상 오류가 발생하거나 메인 스위칭 트랜지스터 또는 MOSFET이 불량 일 수 있습니다. 또한 MOV (Metal Oxide Varistor) 와 같은 보호 장치 를 입력 보호로 사용할 수 있지만 입력에서 과전압 으로 인해 실패 할 가능성이 있지만 MOV가 트리거되면 장치를 쓸모 없게 만듭니다.
이 문제를 해결하기 위해 우리는 고전압 을 감지 할 수 있고 입력 전력을 1 초 만에 차단할 수 있는 연산 증폭기 가있는 과전압 보호 장치 를 구축하여 고전압 서지 로부터 장치를 보호합니다. 또한 회로의 설계 및 작동을 확인하기 위해 회로에 대한 자세한 테스트가있을 것입니다. 다음 검사는이 회로의 구축 및 테스트 프로세스에 대한 아이디어를 제공합니다. SMPS 설계에 관심이 있다면 SMPS PCB 설계 팁 및 SMPS EMI 감소 기술에 대한 이전 기사를 확인할 수 있습니다.
과전압 보호 란 무엇이며 왜 그렇게 중요합니까?
전원 공급 장치 회로가 고장날 수있는 방법은 여러 가지가 있으며 그 중 하나는 과전압 때문 입니다. 이전 기사에서 우리는 DC 회로에 대한 과전압 보호 회로를 만들었으므로 관심이 최고인지 확인할 수 있습니다. 과전압 보호는 과전압 상태가 발생할 때 전원 공급 장치가 종료되는 기능으로 설명 할 수 있지만 과전압 상황이 자주 발생하지 않으면 전원 공급 장치를 쓸모 없게 만듭니다. 또한 과전압 상태의 영향은 전원 공급 장치에서 주 회로로 전달 될 수 있으며, 그럴 경우 전원 공급 장치가 끊어 질뿐만 아니라 회로도 끊어지게됩니다. 이것이 모든 전자 설계에서 과전압 보호 회로가 중요한 이유입니다.
따라서 과전압 상황에 대한 보호 회로 를 설계 하려면 과전압 보호의 기본 사항을 정리해야합니다. 이전 보호 회로 자습서에서는 과전압 보호, 단락 회로 보호, 역 극성 보호, 과전류 보호 등 회로에 적용 할 수있는 많은 기본 보호 회로를 설계했습니다.
이 기사에서는 입력 전원 과전압 보호 회로를 만들어서 파손을 방지하는 것에 집중할 것입니다.
230V 주전원 과전압 보호 회로는 어떻게 작동합니까?
과전압 보호 회로의 기본을 이해하기 위해 회로의 모든 부분의 기본 작동 원리를 이해하기 위해 회로를 분리 해 보겠습니다.
이 회로의 핵심은 비교기 로 구성된 OP-Amp 입니다. 회로도에는 기본 LM358 OP-amp가 있고 Pin-6 에는 LM7812 전압 조정기 IC 에서 생성 된 기준 전압 이 있고 핀 -5에는 메인에서 나오는 입력 전압이 있습니다. 전원 전압. 이 상황에서 입력 전압이 기준 전압을 초과하면 연산 증폭기의 출력이 높아지고 그 높은 신호로 릴레이를 켜는 트랜지스터를 구동 할 수 있지만이 회로에는 큰 문제가 있습니다, 입력 신호의 노이즈로 인해 Op 앰프가 안정되기 전에 여러 번 진동합니다.
용액 히스테리시스 추가하는 입력에서 슈미트 작용한다. 이전에 우리는 Arduino를 사용하는 주파수 카운터 및 Arduino를 사용하는 커패시턴스 미터와 같은 회로를 만들었습니다. 두 회로는 모두 Schmitt 트리거 입력 을 사용 합니다. 이러한 프로젝트에 대해 자세히 알아 보려면 해당 회로를 확인하십시오. 긍정적 인 피드백으로 연산 증폭기를 구성하면 필요에 따라 입력에서 마진을 넓힐 수 있습니다. 위의 이미지에서 볼 수 있듯이 R18 및 R19 의 도움으로 피드백을 제공했습니다. 실제로 두 개의 임계 전압을 추가했습니다. 하나는 상위 임계 전압 이고 다른 하나는 하위 임계 전압입니다.
과전압 보호를위한 구성 요소 값 계산
우리가 설계도를 보면, 우리는 우리가 우리의 전원 입력이 수습 a의 도움으로 그것을 브리지 정류기는 우리가, 우리는 R9, R11 및 R10로 만든 전압 분배기를 통해 넣어 필터링 스루를 22uF 63V 커패시터.
전압 분배기에 대한 계산을 수행 한 후 3.17V 의 출력 전압을 얻습니다. 이제 상위 및 하위 임계 전압을 계산해야합니다 . 입력 전압이 270V에 도달 할 때 전력을 차단한다고 가정 해 보겠습니다 . 이제 전압 분배기 계산을 다시 수행하면 3.56V 의 출력 전압을 얻을 수 있습니다. 이는 상위 임계 값입니다. 연산 증폭기를 접지했기 때문에 낮은 임계 값은 3.17V로 유지됩니다.
이제 간단한 전압 분배기 공식을 사용하여 상한 및 하한 임계 전압을 쉽게 계산할 수 있습니다. 회로도를 참조하면 계산이 아래에 나와 있습니다.
UT = R18 / (R18 + R19) * Vout = 62K / (1.5M + 62K) = 0.47V LT = R18 / (R18 + R19) * -Vout = 62K / (1.5M + 62K) = 0V
이제 계산 후 포지티브 피드백의 도움으로 트리거 레벨보다 0.47V 위에 상한 임계 전압을 설정했음을 명확하게 알 수 있습니다.
참고: 실제 값은 저항 공차로 인해 계산 된 값과 약간 다를 수 있습니다.
주 전압 보호 회로 PCB 설계
주전원 과전압 보호 회로 용 PCB는 단일 사이드 보드 용으로 설계되었습니다. Eagle을 사용하여 PCB를 설계했지만 원하는 설계 소프트웨어를 사용할 수 있습니다. 내 보드 디자인의 2D 이미지는 아래와 같습니다.
회로 기판을 통해 전류가 흐르도록 전원 트랙을 만들기 위해 충분한 트레이스 직경이 사용됩니다. AC 주전원 입력과 변압기 입력 섹션은 왼쪽에 생성되고 출력은 더 나은 사용성을 위해 하단에 생성됩니다. Gerber와 함께 Eagle의 전체 디자인 파일은 아래 링크에서 다운로드 할 수 있습니다.
- 주전원 과전압 보호 회로 용 GERBER
이제 디자인이 준비되었으므로 각각 보드를 납땜 할 때입니다. 에칭, 드릴링 및 납땜 공정이 완료되면 보드가 아래 이미지와 같이 보입니다.
전압 및 전류 보호 회로 테스트
데모를 위해 다음 장치가 사용됩니다.
- Meco 108B + TRMS 멀티 미터
- Meco 450B + TRMS 멀티 미터
- Hantek 6022BE 오실로스코프
- 9-0-9 변압기
- 40W 전구 (테스트 부하)
위 이미지에서 볼 수 있듯이이 회로를 테스트하기 위해이 테스트 설정을 준비했습니다. Op-amp의 pin5와 pin6에 두 개의 와이어를 납땜했으며 meco 108B + 멀티 미터는 입력 전압과 meco 450B + 멀티 미터를 표시합니다. 기준 전압을 보여줍니다.
이 회로에서 변압기는 230V 주 전원 공급 장치에서 전원이 공급되고 거기에서 전원이 입력으로 정류기 회로에 공급되고 변압기의 출력도 회로에 전원 및 기준 전압을 제공하면서 보드로 공급됩니다..
위의 이미지에서 볼 수 있듯이 회로가 켜져 있고 meco 450B + 멀티 미터의 입력 전압이 기준 전압보다 낮아 출력이 켜져 있음을 의미합니다.
이제 상황을 시뮬레이션하기 위해 기준 전압을 줄이면 출력이 꺼지고 과전압 상태가 감지되고 보드의 빨간색 LED도 켜집니다. 아래 이미지에서 확인할 수 있습니다.
추가 향상
데모의 경우, 회로 설계도의 도움으로 PCB에 구성되어,이 회로는 쉽게 예를 들어, 내가 가지고있는 저항의 성능을 개선하기 위해 수정 될 수 있는 모든 사용은 5 개 %의 허용 오차를 가지고, 1 % 정격 저항을 사용하여 향상시킬 수 있습니다 회로의 정확성.
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