变压器设备的过电压保护。方案、说明

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保护变压器装置免受过电压影响。无线电电子电气工程百科全书

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无线电电子与电气工程百科全书 / 保护设备免受网络紧急操作的影响

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目前，有大量的电子设备需要网络持续供电：视频监控、控制和报警设备、电子手表、多功能电话、无线通信设备等。此类设备持续处于开启状态的情况不断增加。由于浪涌、电源电压而导致其击穿的风险。此外，这些设备不仅会发生故障，还会引起火灾。

该装置的方案如图1所示，旨在保护采用变压器供电的设备免受主电源过电压的影响。

保护变压器设备免受浪涌影响

当市电电压的幅度上升到允许的幅度以上时，场效应晶体管VT1上的功率开关将降压变压器T1的初级绕组与市电电压断开。设计特点是，如果受保护的电源工作在低电流负载上，例如电子闹钟或电话，那么它们将继续工作，因为变压器将接收部分电源电压

该设备由两个节点组成：

控制元件R2、R3、VD6、VD10、HL1、VU1上的变压器的输出电压；
高压电源开关VT1、VS1、VD1...VD4、R1、R4...R6、C1...C4。

元件 FU1 T1、L1、L2、VD11、VD14、C9 属于受保护电源。

当市电电压不超过正常值时，VD10稳压二极管截止，VU1光耦LED不亮。由于整流后的市电电压的每个半波，都会通过电阻R1向场效应晶体管VT4的栅极提供开路电压，使其开路，并向市电的初级绕组提供全电源电压变压器 T1，从中减去二极管 VD1 ... VD4 上的直接电压降。等于 1..2 V，以及打开场效应晶体管的阈值电压 (3.6 V)。

如果网络中的电压增加，则次级绕组T1上的电压幅度也增加，这导致齐纳二极管VD10打开。同时，光耦 LED 亮起。其光电晶体管打开。流过它的电流打开小功率晶闸管VS1。它对门VT1进行分流。晶体管截止，初级绕组T1的电源被切断。这些过程在电源电压的每个半波重复。

在额定电源电压（220V）下，电源电压的幅值约为310V。如果设备配置为250V以上的过压保护，则当幅值达到约352V时，变压器功率受到限制。

受保护的 PSU 的供电不会像大多数保护装置那样完全停止，但提供给变压器的功率会减少。变压器次级绕组上的电压波形畸变。根据过电压和负载电流的大小，它看起来像这样。如图2所示。

扼流圈 L1 和 L2 可降低进入变压器的电源干扰水平。此外，当 PSU 在功率限制模式下运行时，这些扼流圈会在一定程度上降低保护节点穿透网络产生的干扰水平，尽管这在紧急情况下并不是必需的。由于升级PSU时，其整流器输出端的电压会降低约3%，因此最好将PSU的主整流器-二极管VD11...VD14-替换为肖特基二极管，这样会增加电压滤波电容C1.2两端电压增加9V。电容器C5 ... C8用于消除无线电接收期间的倍增背景，并防止肖特基二极管击穿，肖特基二极管对过高的反向电压特别敏感。电容器 C1 ... C4 也与干扰作斗争。

电阻器 R2 和 R3 减少流过桥式整流器 VD6...VD9 的电流，并限制光耦合器绝缘击穿时（例如雷雨期间）产生的额外电流量。保护期间 HL1 LED 的发光几乎是显而易见的。当电源单元加电压供电时开始亮起——如果保护单元没有工作，例如VT1被击穿，稳压二极管VD5在器件正常工作期间不会对VT1的工作产生任何影响，但它可以保护 PT，例如，当您用螺丝刀触摸其快门端子时以及在其他紧急情况下。

细节。电感器L1和L2为小型工业或自制电感，其电感值至少为33μH，额定电流为相应电流。电阻器 - MLT C1-4 C1-14、C2-23 型。电容器 C1 ... C4 - 陶瓷，小尺寸，工作电压至少为 1500 V，C5 C8 - 陶瓷，工作电压比次级绕组 T2.3 上的电压高 1 倍。电容器C9是传统的氧化物电容器。二极管1N4006可以用1N4005,1、4007.1N4937N243、KD258D(E...Zh)、KD600G或其他与负载相对应的电流和工作电压至少360V的二极管代替。肖特基二极管SR60允许反向电压高达3V，并且平均整流电流高达 360 A 它们可以由 MBRD360 替代。 MBR1。如果您接受稍高的压降，那么也可以使用流行的 5819N1 二极管。允许高达 XNUMX A 的整流电流。

强大的 n 沟道 pop 晶体管。可以用KP707V2代替。 KP707V1、KP707E1。 IRFPE30。 SSP3N80。 BUZ80，类似。当使用大功率变压器时，其初级绕组中的电流超过0.2A。晶体管必须安装在小散热器上。安装 FET 时，请注意它容易受到静电损坏。 KU112A 适合代替晶闸管。 KU112AM。 LTV817光耦可以更换。 PC817或类似。齐纳二极管KS518被1N4746A替代。所使用的 VD10 齐纳二极管的类型取决于最小负载电流下变压器次级绕组上的输出电压以及保护节点将设置的最大网络电压。如果稳压二极管的选择有限，那么这里可以在适当的开关电路中使用可调稳压二极管TL431。您可以使用 515N1A 代替 KS4744G 齐纳二极管。

例如，保护节点与工业变压器配合使用。 TP20-1。从参数来看，TVK-110LM与其接近。几乎可以使用任何次级绕组之一输出电压为 1 ... 5 V 的电源变压器来代替 T40。如有必要，可将二极管 VD11 ... VD14 和电容器 C9 设置为更高的工作电压。由于在线性PSU整流器中使用工作电压超过100V的肖特基二极管没有意义，因此可以在KD213系列的二极管上制作桥式整流器。还具有相对较小的电压降。一些元件的引脚排列如图 3 所示。

保护变压器设备免受浪涌影响

当保护单元使用功率小于 10 W 的电源运行时，建议安装电阻值较低的电阻器 R1 - 20 ... 47 kOhm。

由于某些结构元件处于电源电压下，因此请遵守安全规则。

作者：A.Butov，p。库尔巴，雅罗斯拉夫尔州

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