230V ac listrik di atas sirkuit proteksi tegangan

Sebagian besar catu daya saat ini sangat andal karena kemajuan teknologi dan preferensi desain yang lebih baik, tetapi selalu ada kemungkinan kegagalan karena cacat produksi atau bisa jadi transistor switching utama atau MOSFET menjadi buruk. Juga, ada kemungkinan bahwa itu mungkin gagal karena tegangan berlebih pada input, meskipun perangkat perlindungan seperti Metal Oxide Varistor (MOVs) dapat digunakan sebagai perlindungan input, tetapi begitu MOV terpicu, itu membuat perangkat tidak berguna.

Untuk mengatasi masalah ini, kita akan membangun perangkat proteksi tegangan berlebih dengan op-amp, yang dapat mendeteksi tegangan tinggi dan dapat memutus daya input dalam sepersekian detik untuk melindungi perangkat dari lonjakan tegangan tinggi. Juga, akan ada tes sirkuit secara rinci untuk memverifikasi desain dan cara kerja sirkuit. Pemeriksaan berikut memberi Anda gambaran tentang pembangunan dan proses pengujian untuk sirkuit ini. Jika Anda menyukai Desain SMPS, Anda dapat melihat artikel kami sebelumnya tentang Tips Desain SMPS PCB dan Teknik Pengurangan SMPS EMI.

Apa itu Perlindungan Tegangan Lebih dan Mengapa Ini Begitu Penting?

Ada banyak hal yang dapat menyebabkan suatu rangkaian catu daya gagal berfungsi, salah satunya karena tegangan lebih. Dalam artikel sebelumnya, kami telah membuat rangkaian proteksi tegangan berlebih untuk rangkaian DC, Anda dapat memeriksanya jika itu menarik minat Anda. Perlindungan tegangan lebih dapat diilustrasikan sebagai fitur di mana catu daya mati ketika kondisi tegangan berlebih terjadi, meskipun situasi tegangan lebih jarang terjadi, ketika itu terjadi, ini membuat catu daya tidak berguna. Selain itu, dampak dari kondisi tegangan lebih dapat terjadi dari catu daya ke rangkaian utama, jika itu terjadi, Anda tidak hanya akan mengalami catu daya yang rusak tetapi juga rangkaian yang rusak. itulah sebabnya sirkuit proteksi tegangan lebih menjadi penting dalam desain elektronik apa pun.

Jadi, untuk merancang sirkuit perlindungan untuk situasi tegangan lebih, kita perlu menjernihkan dasar-dasar perlindungan tegangan lebih. Dalam tutorial sirkuit perlindungan sebelumnya, kami telah merancang banyak sirkuit perlindungan dasar yang dapat disesuaikan dengan sirkuit Anda, yaitu, Perlindungan Tegangan Lebih, Perlindungan Sirkuit Pendek, Perlindungan polaritas terbalik, Perlindungan Arus Lebih, dll.

Pada artikel ini, kita akan berkonsentrasi hanya pada satu hal, yaitu membuat rangkaian proteksi tegangan lebih listrik input agar tidak rusak.

Bagaimana Rangkaian Proteksi Tegangan Lebih 230V Bekerja?

Untuk memahami dasar-dasar rangkaian proteksi tegangan lebih, mari kita pisahkan rangkaian untuk memahami prinsip kerja dasar dari setiap bagian rangkaian.

Inti dari rangkaian ini adalah OP-Amp, yang dikonfigurasi sebagai pembanding. Dalam skema, kami memiliki OP-amp LM358 dasar dan di Pin-6, kami memiliki tegangan referensi yang dihasilkan dari IC regulator tegangan LM7812 dan pada pin-5, kami memiliki tegangan input yang berasal dari utama tegangan suplai. Dalam situasi ini, jika tegangan input melebihi tegangan referensi, output op-amp akan menjadi tinggi, dan dengan sinyal tinggi itu, kita dapat menggerakkan transistor yang menyalakan relay, tetapi ada masalah besar di rangkaian ini., Karena gangguan pada sinyal input, Op-amp akan berosilasi berkali-kali sebelum menjadi stabil,

The solusi adalah dengan menambahkan hysteresis dari Schmitt pemicu pada masukan. Sebelumnya kami telah membuat rangkaian seperti Penghitung Frekuensi menggunakan Arduino dan Capacitance Meter menggunakan Arduino yang keduanya menggunakan input pemicu Schmitt, jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut tentang proyek-proyek ini, silakan periksa. Dengan mengkonfigurasi op-amp dengan umpan balik positif, kita dapat memperlebar margin pada masukan sesuai dengan kebutuhan kita. Seperti yang Anda lihat pada gambar di atas, kami telah memberikan umpan balik dengan bantuan R18 & R19 dengan melakukan itu, kami praktis menambahkan dua tegangan ambang, satu adalah tegangan ambang atas, yang lain adalah tegangan ambang bawah.

Menghitung Nilai Komponen untuk Proteksi Tegangan Lebih

Jika kita melihat skematiknya, kita memiliki input listrik kita, yang kita perbaiki dengan bantuan penyearah jembatan, kemudian kita letakkan melalui pembagi tegangan yang dibuat dengan R9, R11, dan R10, kemudian kita menyaringnya melalui a Kapasitor 22uF 63V.

Setelah melakukan perhitungan pembagi tegangan, kita akan mendapatkan tegangan keluaran 3.17V, sekarang, kita perlu menghitung tegangan ambang atas dan bawah, Katakanlah kita ingin memotong daya ketika tegangan input mencapai 270V. Sekarang jika kita melakukan perhitungan pembagi tegangan lagi, kita akan mendapatkan tegangan keluaran 3.56V, yang merupakan ambang batas atas kita. Ambang batas bawah kami tetap pada 3,17V karena Op-amp telah di-ground-kan.

Sekarang, Dengan bantuan rumus pembagi tegangan sederhana, kita dapat dengan mudah menghitung tegangan ambang atas dan bawah. Mengambil skema sebagai referensi perhitungannya ditunjukkan di bawah ini, UT = R18 / (R18 + R19) * Vout = 62K / (1.5M + 62K) = 0.47V LT = R18 / (R18 + R19) * -Vout = 62K / (1.5M + 62K) = 0V

Sekarang, setelah perhitungan, kami dapat dengan jelas melihat bahwa kami telah menetapkan tegangan ambang atas Anda pada 0,47V di atas level pemicu dengan bantuan umpan balik positif.

Catatan: Harap dicatat bahwa nilai praktis kami akan sedikit berbeda dari nilai yang kami hitung karena toleransi resistor.

Desain PCB Sirkuit Pengaman Listrik Atas Tegangan

PCB untuk sirkuit proteksi tegangan lebih listrik kami dirancang untuk bufet tunggal. Saya telah menggunakan Eagle untuk mendesain PCB saya, tetapi Anda dapat menggunakan perangkat lunak Desain pilihan Anda. Gambar 2D dari desain papan saya ditunjukkan di bawah ini.

Diameter jejak yang cukup digunakan untuk membuat jalur listrik mengalirkan arus melalui papan sirkuit. Input sumber listrik AC dan bagian input Transformer dibuat di sisi kiri dan output dibuat di sisi bawah untuk kegunaan yang lebih baik. File Desain lengkap untuk Eagle bersama dengan Gerber dapat diunduh dari tautan di bawah ini.

GERBER untuk Sirkuit Perlindungan Tegangan Lebih Listrik

Sekarang, Desain kita sudah siap, sekarang saatnya masing-masing dan menyolder papan. Setelah proses etsa, pengeboran, dan penyolderan selesai, papan terlihat seperti gambar di bawah ini.

Pengujian Lebih Dari Tegangan dan Sirkuit Perlindungan Arus

Untuk demonstrasi, peralatan berikut digunakan

Meco 108B + TRMS Multimeter
Meco 450B + TRMS Multimeter
Osiloskop Hantek 6022BE
9-0-9 Transformer
Bola lampu 40W (Beban Uji)

Seperti yang Anda lihat dari gambar di atas, saya telah menyiapkan pengaturan tes ini untuk menguji rangkaian ini, saya telah menyolder dua kabel di pin5 dan pin6 dari Op-amp dan meco 108B + Multimeter menunjukkan tegangan input dan meco 450B + Multimeter menunjukkan tegangan referensi.

Di sirkuit ini, transformator ditenagai dari catu daya utama 230V, dan dari sana daya diumpankan ke rangkaian penyearah sebagai input, output dari transformator juga dimasukkan ke papan karena memberikan daya dan tegangan referensi ke rangkaian..

Seperti yang Anda lihat dari gambar di atas, rangkaian menyala, dan tegangan input pada meco 450B + Multimeter lebih kecil dari tegangan referensi, yang berarti output menyala.

Sekarang untuk mensimulasikan keadaan jika kita mengurangi tegangan referensi, output akan mati, mendeteksi kondisi tegangan berlebih, juga LED merah di papan akan menyala, Anda dapat mengamati itu pada gambar di bawah ini.

Peningkatan Lebih Lanjut

Untuk demonstrasi, rangkaian dibangun di atas PCB dengan bantuan skema, rangkaian ini dapat dengan mudah dimodifikasi untuk meningkatkan kinerjanya, misalnya, resistor yang saya gunakan semuanya memiliki toleransi 5%, menggunakan resistor pengenal 1% dapat meningkatkan akurasi sirkuit.

Semoga Anda menikmati artikel ini dan mempelajari sesuatu yang bermanfaat. Jika Anda memiliki pertanyaan, Anda dapat meninggalkannya di bagian komentar di bawah ini atau gunakan forum kami untuk memposting pertanyaan teknis lainnya.