과전압 보호 회로:의미, 유형 및 DIY 프로젝트 설명

부인할 수 없습니다. 예를 들어 공급 장치의 결함으로 인해 과전압 상태가 발생하는 것을 경험했거나 들어본 적이 있을 것입니다. 화재 또는 회로 오작동, 회로 부품 손상 등과 같은 과전압의 영향을 보았을 수도 있습니다.

그렇다면 전원 공급 장치에서 과전압 상황이 발생하지 않도록 하려면 어떻게 해야 합니까?

이 기사를 읽으면 사용할 수 있는 과전압 보호 회로 프로젝트의 유형을 배울 수 있습니다. 더 나은 이해를 위해 회로도도 포함합니다.

의 시작하자.

과전압 보호란 무엇입니까?

과전압 보호는 ​​출력을 고정하거나 더 높은 전압 레벨에서 전원 공급 장치를 차단하는 전원 공급 장치 기능입니다. 종종 전압 레벨은 보호 기능이 발생하기 위해 사전 설정된 레벨을 초과해야 합니다.

과전압 보호 회로는 주로 많은 전원 공급 장치의 전자 소자 손상을 방지합니다. 이 때문에 과전압 보호는 ​​현재 자동차 애플리케이션과 같은 여러 애플리케이션에서 널리 사용되고 있습니다.

(자동차)

과전압 보호 유형

과전압 보호 유형은 비용, 성능 및 복잡성에 따라 다릅니다. 모두 효율적인 전원 공급 장치 과전압 보호 기능을 제공합니다.

가장 일반적인 세 ​​가지는 다음과 같습니다.

SCR(실리콘 제어 정류기) 크로우바

SCR 크로우바 회로는 전원 공급 장치의 출력과 교차하는 단락을 생성하여 과전압을 방지합니다.

SCR 사이리스터는 큰 전류를 전환할 수 있으며 전하가 분산될 때까지 활성화됩니다. 또한 SCR을 퓨즈에 다시 연결하여 퓨즈가 끊어지고 레귤레이터가 더 많은 전압을 받지 않도록 할 수 있습니다.

SCR 크로우바 회로

회로에서 제너 다이오드는 출력의 작동 전압보다 높은 전압을 유지하는 기능을 합니다. 마찬가지로 회로 손상을 방지하기 위해 낮은 전압 레벨을 유지합니다.

따라서 제너 다이오드는 항복 전압을 얻지 않기 때문에 도통 중에 전류가 흐르지 않습니다. 결과적으로 현재 사이리스터를 통해 흐르지 않고 닫혀 있습니다. 그러나 전원 공급 장치는 평소와 같이 작동합니다.

(제너 다이오드)

DC 전원 공급 장치의 직렬 패스 트랜지스터에 장애가 발생하면 전압이 종종 상승합니다. 다행히도 단위 분리는 전압이 순간적으로 증가하는 것을 방지합니다. 전압 상승은 제너 다이오드가 전도를 시작하는 위치를 지정합니다. 그 후 전류가 사이리스터 게이트를 통해 흐르고 트리거됩니다.

트리거 후 사이리스터는 전원 공급 장치 출력을 접지로 단락시켜 회로 손상을 방지합니다. 또한 단락을 사용하여 퓨즈를 끊고 전압 조정기의 전원을 전환할 수 있습니다. 전환은 장치가 더 이상 손상되는 것을 방지합니다.

(사이리스터)

때때로 사이리스터 게이트에서 접지까지의 디커플링 장치로 작은 커패시터를 배치할 수 있습니다. 목적은 전력을 받는 디커플링 팀에서 RF 또는 급격한 과도 현상을 방지하는 것입니다. 그런 식으로 RF는 게이트 연결에 도달하지 못하고 잘못된 트리거를 유발합니다.

실제적인 고장의 경우에도 과전압 보호를 늦출 수 있으므로 거대한 디커플링을 방지하십시오.

전압 클램핑

전압 클램핑은 과전압 보호의 두 번째 형태입니다.

전압 클램핑 회로

작동하려면 조정된 전원 공급 장치의 출력과 교차하는 위치에 제너 다이오드가 필요합니다. 제너 다이오드의 전압은 최대 레일 전압보다 약간 높기 때문에 일반적으로 전도되지 않습니다. 그러나 전압이 너무 높아지면 전도가 시작됩니다. 그런 다음 제너 다이오드는 레일 전압보다 높은 값으로 전압을 클램핑합니다.

조정된 전원 공급 장치에 더 높은 전류 기능이 필요한 경우 제너 다이오드에 전환 버퍼를 추가하십시오. 트랜지스터의 전류 이득과 동일한 제너 다이오드의 전류 능력을 증가시킵니다. 회로에 전력 트랜지스터가 필요하기 때문에 전류 게인 레벨은 최대 20 – 50으로 떨어집니다.

전압 제한

전압 제한은 스위치 모드 전원 공급 장치의 과전압 보호 유형입니다. 운 좋게도 스위치 모드 레귤레이터는 종종 저전압 조건에서 작동하지 않습니다. 그러나 과전압 조건의 경우 전압 제한 장치를 점검하는 것이 좋습니다.

전압 제한 조건은 과전압 조건을 감지한 다음 DC-DC 컨버터와 같이 컨버터를 차단하여 작동합니다.

DC-DC 컨버터와 스위치 모드 레귤레이터는 종종 칩을 사용하여 회로를 작동합니다. 또한 IC 레귤레이터 외부에 위치한 감지 루프를 사용해야 합니다. 외부 감지 루프는 과전압을 유발하는 레귤레이터 칩이 손상되면 감지 메커니즘도 손상될 수 있기 때문에 중요합니다.

참고;

스위치 모드 레귤레이터 칩에 특정한 회로와 효과적인 성능을 위해 적용된 특정 회로가 필요합니다.

스위치 모드/스위치 조절기

과전압 보호 회로 프로젝트

과전압의 지속 시간과 크기는 더 나은 보호를 위한 회로 설계를 결정합니다. 이 섹션에서는 두 가지 프로젝트에 대해 논의할 것입니다.

제너 전압 조정기 회로

제너 전압 조정기에는 두 가지 기능이 있습니다.

• 첫째, 과전압 보호에 도움이 됩니다.
• 그런 다음 입력의 공급 전압을 조절합니다.

제너 전압 조정기 회로

위의 회로에서 코스의 사전 설정 레벨은 제너 다이오드 정격입니다. 따라서 회로는 약 5.1V의 임계값에서 전도할 수 없습니다.

사전 설정 값 회로가 부하 측 전원을 차단하도록 하는 높은 임계 전압입니다.

또한 트랜지스터의 베이스 에미터 전압은 트랜지스터 Q1 전도를 결정합니다. 이와 같이 회로의 출력 전압이 상승하면 트랜지스터의 Vbe(베이스 에미터 전압)가 증가하고 전도가 적어집니다. 결과적으로 출력 전압은 지속 가능한 전압 수준을 낮추고 유지합니다.

제너 다이오드를 이용한 과전압 보호 회로

이 두 번째 과전압 보호 회로는 제너 다이오드와 함께 PNP 트랜지스터를 사용합니다.

여기서 정확한 제너 다이오드 값을 찾는 것이 어려울 수 있으므로 사전 설정 값에 가까운 정격을 선택하십시오.

구성요소 목록

브레드보드,

FMMT718 PNP 트랜지스터,

전선 연결,

저항기(1k, 2.2k 및 6.8k) 및

제너 다이오드 5.1V(1N4740A).

제너 다이오드를 사용한 과전압 보호용 회로

과전압 보호 회로의 작동 원리

프리셋 레벨이 정상 동작 시 전압보다 높으면 Q2의 베이스 단자가 증가합니다. 그런 다음 PNP 트랜지스터이므로 꺼집니다. Q2의 OFF 조건은 Q1의 베이스 단자가 낮아지고 전류가 흐르도록 합니다.

반대로 제너 다이오드는 미리 설정된 값이 전압보다 낮으면 전도를 시작합니다. 차례로 Q2의 베이스를 접지에 연결하면서 Q2를 켭니다. Q2'S ON 상태에서 Q1의 베이스 단자가 High가 되어 오픈 스위치처럼 ON 됩니다. 따라서 Q1은 이를 통한 전류 흐름을 제한하여 과도한 전압이 부하를 손상시키는 것을 방지합니다.

또한 정확한 회로 판독을 제공하려면 트랜지스터의 전압 강하는 아래로 내려야 합니다. 우리의 경우 VCE 포화 수준이 낮은 FMMT718 PNP 트랜지스터를 사용했습니다. 트랜지스터의 강하를 가능한 한 낮게 유지합니다.

회로의 단점

전력 손실 따라서 열을 발산하여 연결된 직렬 저항으로 인해 에너지를 낭비합니다.

요약

결론적으로 현대식 전원 공급 장치는 우리의 일상 활동에서 의심할 여지 없이 신뢰할 수 있습니다. 그러나 과전압과 같은 요인으로 인해 실패할 가능성이 있습니다. 따라서 과전압 보호 수단이 필요합니다.

위의 포괄적인 가이드를 사용하면 회로가 안전하므로 안심하십시오. 그러나 여전히 불타는 문제가 있는 경우 당사에 문의하십시오.