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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Überspannungsschutzgerät. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Schutz der Geräte vor Notbetrieb des Netzes, unterbrechungsfreie Stromversorgungen Wie kann eine Struktur vor Überschreitung der zulässigen Spannung durch eine instabile Stromversorgung geschützt werden? Dazu können Sie eine Schutzvorrichtung herstellen, die im Artikel beschrieben wird. Die Ursache für den Ausfall verschiedener Funkgeräte ist häufig ein Anstieg der Versorgungsspannung über die zulässigen Grenzwerte hinaus. Besonders gefährlich ist es, wenn im Design Mikroschaltungen verwendet werden und die Stromversorgung instabil ist. Die Verwendung unstabilisierter Netzteile hat zwar ihre Vorteile – Einfachheit, relativ große zulässige Lastleistung, da keine Bedienelemente mit großer Wärmeentwicklung usw. vorhanden sind. Der Hauptnachteil solcher Geräte ist jedoch die erhebliche Abhängigkeit der Ausgangsspannung von der Netzspannung. Daher steigt mit zunehmender Netzspannung auch die Ausgangsspannung des Geräts, was zu einem Notfall führen kann. Um dies auszuschließen, schlage ich vor, die Stromversorgung durch ein einfaches Gerät zu ergänzen, das die Spannung an seinem Ausgang ständig überwacht und, wenn die Spannung die Norm überschreitet, die Last vom Gerät trennt. Das Diagramm eines solchen Geräts ist in Abb. dargestellt. 1. Es besteht aus einer digitalen Mikroschaltung DD1, einem Transistor VT1, der die Aktivierung des Relais K1 steuert, und einem integrierten Stabilisator DA1. Wenn die Stromversorgung eingeschaltet ist und die Spannung an ihrem Ausgang innerhalb normaler Grenzen liegt, hält die Verzögerungsschaltung R3C2 das Schwellenwertelement DD1.1 (Schmitt-Trigger) am Ausgang (Pin 3) auf einem hohen Pegel. Dadurch kann das Relais bei Übergangsprozessen nicht arbeiten, da die Ausgänge der verbleibenden Trigger (DD1.2-DD1.4) einen niedrigen Pegel haben, der das Öffnen des Transistors nicht zulässt. Die Last wird über die Öffnerkontakte K1.1, K1.2 des Relais mit Strom versorgt.
Die gesteuerte Spannung vom Netzteil wird über den Widerstand R2 und den eingestellten R1 dem Eingang des Triggers DD1.1 zugeführt. Ein angepasster Widerstand legt die Schaltschwelle des Triggers fest. Solange die Spannung an Pin 1 des Flip-Flops unter dem Schwellenwert liegt, befindet es sich in einem hohen Ausgangszustand. Wenn die Spannung des Netzteils den eingestellten Wert überschreitet, wechselt der Trigger in einen anderen Zustand, an seinem Ausgang erscheint ein niedriger Pegel und an den Ausgängen der anderen Trigger erscheint ein hoher Pegel. Dadurch öffnet sich der Schlüssel am Transistor VT1, das Relais schaltet und die Kontakte K1.1, K1.2 öffnen den Laststromkreis. Das Gerät bleibt in diesem Zustand, auch wenn die Spannung auf den vorherigen Wert absinkt. Um das Gerät wieder in den Originalzustand zu versetzen, müssen Sie die Stromversorgung für eine Weile vom Netzwerk trennen. Liegt beim erneuten Einschalten keine Überspannung vor, befindet sich das Gerät im Originalzustand. Andernfalls wird die Last wieder ausgeschaltet, jedoch nach einer Verzögerungszeit, die durch die Nennwerte der Teile der R3C2-Kette bestimmt wird (in diesem Fall etwa 0,1 s). Dadurch reagiert das Gerät auch auf kurzzeitige Spannungsspitzen, die auch für den Verbraucher gefährlich sind. Die Dauer der Reaktion wird maßgeblich von der Kapazität des Kondensators C1 bestimmt, aber auch der Gesamtwiderstand aus Widerstand R2 und dem Arbeitsteil des Abstimmwiderstands hat Einfluss. Der Kondensator C1 erfüllt eine weitere Funktion: Er verhindert, dass das Gerät durch Impulsrauschen ausgelöst wird. Die gleiche Rolle kommt dem Kondensator C3 zu. Die NI-LED, die gleichzeitig mit der Relaisaktivierung aufleuchtet, zeigt eine Notfallsituation an. Um das Gerät mit einer stabilisierten Spannung von +1 V zu versorgen, ist der integrierte Stabilisator DA12 erforderlich. Zusätzlich zu dem im Diagramm angegebenen kann das Gerät die Mikroschaltung KR1561TL1 oder ein importiertes Analogon 4093 verwenden. Transistor – jedes Silizium mit geringer Leistung und einem zulässigen Kollektorstrom, der nicht niedriger ist als der Strom durch die Relaiswicklung, zum Beispiel KT3102, KT315 oder der leistungsstärkere KT503 mit beliebigem Buchstabenindex sowie importiertes BFP729, ВС182В, ВС318, KSC853R. Diode – eine der Serien KD243, KD503, KD521, KD522, 1N4001 – 1N4007. LED - alle inländischen oder importierten, vorzugsweise rot. Die Art des integrierten Stabilisators DA1 hängt ebenso wie die Art des Transistors vom Betriebsstrom durch die Relaiswicklung ab. Bei einem Strom von etwa 45 mA können Sie also KR1157EN12A, KR1157EN12B, KR1168EN12 installieren, und bei einem Strom von mehr als 90 mA können Sie ein leistungsstärkeres Gerät installieren, zum Beispiel KR142EN8B, KR142EN8D, KR1162EN12A, KR1162EN12B, 78M12. Das verwendete Relais wird mit einer Betriebsspannung von 12 V und einem Strom von ca. 45 mA importiert. Aber jeder andere mit der gleichen Betriebsspannung reicht auch aus. Die Relaiskontakte müssen der maximalen Stromaufnahme der Struktur standhalten, auf der das Netzteil geladen wird. Die Schutzvorrichtung ist auf einer Leiterplatte (Abb. 2) aus einseitig folienbeschichtetem Fiberglas montiert. Das Relais und die LED befinden sich außerhalb der Platine.
Beim Einrichten des Geräts kommt es darauf an, die Ansprechschwelle mit einem angepassten Widerstand einzustellen, wenn Spannung von einem geregelten Netzteil an den Eingang angelegt wird (der rechte Ausgang des Widerstands R2 im Diagramm). Möglicherweise müssen Sie den Kondensator C1 und den Widerstand R3 auswählen. Dieses Gerät wurde in seiner ursprünglichen Form zum Schutz vor Überspannung des Stereoverstärkers auf dem TDA8560Q-Chip entwickelt. Seine maximale Betriebsspannung beträgt +18 V. Aus einer unstabilisierten Stromversorgung erhielt der Verstärker eine Spannung im Bereich von 15...17 V (abhängig von der Ausgangsleistung und der aktuellen Netzspannung). Die Schutzschwelle wurde auf eingestellt 18 V. Bei der Simulation einer Notfallsituation in Form einer Erhöhung der Netzspannung auf 230...240 V mittels LATR wurde eindeutig die Schutzeinrichtung ausgelöst und der Verstärker abgeschaltet. Autor: I.Potachin, Fokino, Oblast Brjansk
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