Κύκλωμα προστασίας από υπέρταση

Τα κυκλώματα προστασίας, όπως η προστασία αντίστροφης πολικότητας, η προστασία βραχυκυκλώματος και η προστασία από υπέρταση / τάση, χρησιμοποιούνται για την προστασία οποιασδήποτε ηλεκτρονικής συσκευής ή κυκλώματος από τυχόν ξαφνικά λάθη. Γενικά η ασφάλεια ή το MCB χρησιμοποιείται για προστασία από υπέρταση, εδώ σε αυτό το κύκλωμα, θα κατασκευάσουμε ένα κύκλωμα προστασίας από υπέρταση χωρίς τη χρήση της ασφάλειας.

Η προστασία από υπέρταση είναι χαρακτηριστικά τροφοδοσίας που διακόπτουν την παροχή κάθε φορά που η τάση εισόδου υπερβαίνει την προκαθορισμένη τιμή. Για προστασία από υπερτάσεις υψηλής τάσης, χρησιμοποιούμε πάντα προστασία από υπέρταση ή κύκλωμα προστασίας λοστό. Το κύκλωμα προστασίας λοστό είναι ένας τύπος προστασίας από υπέρταση που χρησιμοποιείται συχνότερα σε ηλεκτρονικά κυκλώματα.

Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τρόποι για την προστασία του κυκλώματός σας από υπέρταση. Ο απλούστερος τρόπος είναι να συνδέσετε την ασφάλεια στην πλευρά τροφοδοσίας εισόδου. Αλλά το πρόβλημα είναι ότι είναι μια εφάπαξ προστασία, επειδή καθώς η τάση υπερβαίνει την προκαθορισμένη τιμή, το καλώδιο μέσα στην ασφάλεια θα κάψει και θα σπάσει το κύκλωμα. Στη συνέχεια, πρέπει να αντικαταστήσετε την κατεστραμμένη ασφάλεια με μια καινούργια για να πραγματοποιήσετε ξανά τις συνδέσεις.

Εδώ σε αυτό το κύκλωμα, τα Zener Diode και Bipolar Transistor χρησιμοποιούνται για αυτόματη προστασία από υπέρταση. Μπορεί να γίνει με δύο μεθόδους,

1. Κύκλωμα ρυθμιστή τάσης Zener: Αυτή η μέθοδος ρυθμίζει την τάση εισόδου και προστατεύει το κύκλωμα από υπερβολική τάση τροφοδοτώντας μια ρυθμιζόμενη τάση, αλλά δεν αποσυνδέει το τμήμα εξόδου όταν η τάση υπερβαίνει τα όρια ασφαλείας . Θα λαμβάνουμε πάντα τάση εξόδου μικρότερη ή ίση με την βαθμολογία της διόδου Zener.

2. Κύκλωμα προστασίας από υπέρταση χρησιμοποιώντας δίοδο Zener: Στη δεύτερη μέθοδο προστασίας από υπέρταση, κάθε φορά που η τάση εισόδου υπερβαίνει το προκαθορισμένο επίπεδο αποσυνδέει το τμήμα εξόδου ή το φορτίο από το κύκλωμα.

Κύκλωμα ρυθμιστή τάσης Zener

Ένας ρυθμιστής τάσης Zener προστατεύει το κύκλωμα από υπέρταση και ρυθμίζει επίσης την τάση τροφοδοσίας εισόδου. Το διάγραμμα κυκλώματος για προστασία από υπέρταση χρησιμοποιώντας το Zener Voltage Regulator δίνεται παρακάτω:

Η προκαθορισμένη τιμή τάσης του κυκλώματος είναι η κρίσιμη τιμή κατά την οποία είτε η παροχή αποσυνδέεται είτε δεν επιτρέπει καμία τάση πάνω από αυτήν την τιμή. Εδώ η προεπιλεγμένη τιμή τάσης είναι η βαθμολογία του Zener. Όπως, χρησιμοποιούμε δίοδο Zener 5.1V, τότε η τάση στην έξοδο δεν θα υπερβαίνει τα 5.1v.

Όταν αυξάνεται η τάση εξόδου, η τάση του εκπομπού βάσης μειώνεται, λόγω αυτού του τρανζίστορ Q1 συμπεριφέρεται λιγότερο. Καθώς το Q1 διεξάγει λιγότερα μειώνει την τάση εξόδου, διατηρεί συνεπώς σταθερή την τάση εξόδου.

Η τάση εξόδου ορίζεται ως:

VO = VZ - VBE

Οπου, VO είναι η τάση εξόδου

Το VZ είναι τάση διακοπής Zener

Το VBE είναι τάση εκπομπής βάσης

Κύκλωμα προστασίας από υπέρταση χρησιμοποιώντας δίοδο Zener

Το παρακάτω διάγραμμα κυκλώματος για προστασία από υπέρταση κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας δίοδο Zener και τρανζίστορ PNP. Αυτό το κύκλωμα αποσυνδέει την έξοδο όταν η τάση υπερβαίνει το προκαθορισμένο επίπεδο. Η προκαθορισμένη τιμή είναι η ονομαστική τιμή της διόδου Zener που είναι συνδεδεμένη στο κύκλωμα. Μπορείτε ακόμη και να αλλάξετε τη δίοδο Zener σύμφωνα με την κατάλληλη τιμή τάσης. Το μειονέκτημα του κυκλώματος είναι ότι ενδέχεται να μην βρείτε την ακριβή τιμή της διόδου Zener, οπότε επιλέξτε μια που έχει την πλησιέστερη βαθμολογία στην προκαθορισμένη τιμή σας.

Απαιτούμενο υλικό

• Τρανζίστορ FMMT718 PNP - 2nos.
• Δίοδος Zener 5.1V (1N4740A) - 1nos.
• Αντίσταση (1k, 2,2k και 6,8k) - 1nos. (καθε)
• Ψωμί
• Σύνδεση καλωδίων

Διάγραμμα κυκλώματος προστασίας από υπέρταση

Λειτουργία κυκλώματος προστασίας από υπέρταση

Όταν η τάση είναι μικρότερη από το προκαθορισμένο επίπεδο, ο ακροδέκτης βάσης του Q2 είναι υψηλός και καθώς είναι τρανζίστορ PNP, απενεργοποιείται. Και, όταν το Q2 είναι σε κατάσταση εκτός λειτουργίας, ο ακροδέκτης βάσης του Q1 θα είναι χαμηλός και επιτρέπει στο ρεύμα να ρέει μέσω αυτού.

η δίοδος Zener αρχίζει να αγωγεί, η οποία συνδέει τη βάση του Q2 με τη γείωση και ανάβει το Q2. Όταν το Q2 ανάβει, το τερματικό βάσης του Q1 γίνεται ΥΨΗΛΟ και το Q1 ανάβει, πράγμα που σημαίνει ότι το Q1 συμπεριφέρεται ως Open Switch. Ως εκ τούτου, το Q1 δεν επιτρέπει στο ρεύμα να ρέει μέσα από αυτό και να προστατεύει το φορτίο από υπερβολική τάση.

Τώρα πρέπει επίσης να εξετάσουμε την πτώση τάσης στα τρανζίστορ, θα πρέπει να είναι χαμηλή για σωστή ακρίβεια του κυκλώματος. Χρησιμοποιήσαμε λοιπόν τρανζίστορ FMMT718 PNP που εμφανίζει πολύ χαμηλή τιμή κορεσμού VCE, λόγω αυτού η πτώση τάσης στα τρανζίστορ είναι χαμηλή.

Περαιτέρω ελέγξτε τα άλλα κυκλώματα προστασίας.