הגנה על ציוד אלקטרוני מפני דחפים של מתח גבוה ברשת. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מעצב חובב רדיו

 הערות למאמר

המחברים מציגים בעיה שמעט ידועה לרוב הקוראים - הגנה על ציוד ביתי מפני פולסי מתח בודדים במתח גבוה (יותר מ-400 וולט) ברשת אספקה ​​של 220 וולט, מדברים על אפשרויות ליישומו ומדווחים על רכיבים המיוצרים באופן תעשייתי של התקני הגנה. .

נוכחותם של פולסי מתח המגיעים ל-220 וולט או יותר ברשת אספקת AC של 50 וולט x 1000 הרץ אינה חדשות עבור מומחים. עבור מגוון רחב של צרכני חשמל, הדחפים הללו הם גילוי. המאמר דן באפשרויות של הגנה על ציוד מפני פולסים המתרחשים ברשת עם משך שנע בין עשיריות המיקרו-שנייה לכמה אלפיות שניות. עליות מתח ארוכות יותר - מעל חצי המחזור של סינוסואיד של 50 הרץ - בוטלו בשיטות אחרות שאינן מכוסות כאן. הסיבות להופעת פעימות אלו שונות ומתוארות בספרות, למשל ב- [1].

האנרגיה של פולסים במתח גבוה ברשת האספקה ​​יכולה להגיע למספר קילוג'אול. שיטות ידועות ונפוצות להפחתת רעשי פולסים במעגלי חשמל באמצעות מסנני LC ו-RC, מסכים בין פיתולי שנאי רשת ושיטות אחרות לרוב אינן מספקות את ההפחתה הדרושה באנרגיית הדופק בפיני הכוח של מעגלים מיקרוניים. יש לציין כי פולסים עם אנרגיה של עד מילי-ג'ול מגיעים למעשה למעגלים המיקרוניים, אשר מסוגלים בהחלט לפגוע בציוד.

שיטות ידועות אחרות להגבלת רמת הפולסים במעגלים שונים של ציוד אלקטרוני, בפרט, על לוחות חשמל של רשתות הפצה, כוללות שימוש בהתקני פריקת גז ומוליכים למחצה. מכשירי פריקת גז, שבפועל נקראים לעתים קרובות יותר פערי ניצוץ, לא תמיד מספקים את התוצאה הנדרשת בשל מהירותם הנמוכה יחסית והם מסורבלים למדי.

התקני מוליכים למחצה בשימוש נרחב להפחתת רעשי דחף כוללים וריסטורים של תחמוצת מתכת, התקני מוליכים למחצה לשימוש כללי ומגבילי מתח מיוחדים של מוליכים למחצה. ויסטורים הם נגדים בעלי מאפיין מתח זרם לא ליניארי חד; ההתנגדות שלהם יורדת באופן משמעותי עם הגדלת המתח המופעל. בהתקני מוליכים למחצה למטרות כלליות אנו מתכוונים לדיודות זנר, דיודות פעימות ו-Schotky-barrier, ומגנים.

עבור מגבילי מתח מיוחדים של מוליכים למחצה, עליהם יידונו עוד, מאפיין המתח הנוכחי דומה לדיודת הזנר. ההבדל העיקרי שלהם מדיודות זנר ושאר התקני מוליכים למחצה למטרות כלליות הוא היכולת שלהם להפיץ כוח פולסים גדול. וריסטורים מודרניים, אף שהם נחותים מעט מהמגבילים הנחשבים בזמן התגובה, מתחרים בהם במונחים של ייצור ועלות. עם זאת, המאפיינים של וריסטורים מתדרדרים למשך זמן מה לאחר החשיפה לכל דופק הפרעה. למגבילי מוליכים למחצה אין תופעה זו. בהתחשב בכך שכדי להגן על ציוד אלקטרוני, יש צורך במכשירים בעלי מהירות מרבית ויציבות מאפיינים, יש לתת להם עדיפות.

חברת GSI (ארה"ב) ייצרה בתחילת שנות ה-90 למעלה מאלף סוגים של מגבילי מתח מוליכים למחצה עם הספק דופק מרבי של עד 60 קילוואט ומתח מגביל מ-0,7 עד 3000 וולט. נכון להיום, מגבילים דומים בהספק של עד 30 קילוואט. 3 קילוואט מיוצרים גם ב-CIS עבור מתח בטווח של 1000...XNUMX V.

עקרון הפעולה של המגביל הוא לפתוח את צומת ה-pn הסגור שלו אם המתח ההפוך המופעל עליו חורג מרמת הסף. במילים אחרות, המגביל מתנהג בדומה לדיודות זנר, אך תהליך המפולת המנהרה בו מתאפיין בכך שרק נושאי הרוב נושאים מטענים, ולכן אין הצטברות לא רצויה של נשאי מיעוטים. זה אחראי בעיקר לביצועים הגבוהים של המגביל.

מאפיין הזרם-מתח (CVC) של המגביל מוצג באיור. 1. כמו דיודת זנר, היא לא סימטרית.

כדי להגביל את הדחפים של שני הסימנים, נוח לחבר שני מגבילים גב אל גב בסדרה. מאפיין הזרם-מתח של זוג כזה הוא סימטרי (איור 2).

מגבילי מתח מוליכים למחצה המיוצרים באופן מסחרי מוערכים בדרך כלל על סמך המאפיינים הבאים:

• Rimp max - פיזור הספק מרבי מפולס עבור צורת דופק נתון ומחזור עבודה (K3) וטמפרטורת הסביבה Tam.avg. הערך של פרמטר זה מצויין לרוב עבור משך דופק אקספוננציאלי של 1 ms ברמת הלוג. pulse max, עם זמן עלייה של 10 μs ו-K3 פחות מ-0,01%, מה שמבטיח שההספק הממוצע המותר המופץ על ידי הגביש או גוף המכשיר אינו חורג;
• Irev max - זרם מרבי הפוך שזורם במתח הפוך מרבי;
• Urev max - מתח מקסימלי הפוך, שלא יעלה על ערך ההפעלה (אין להגביל את מתח ההפעלה במקרה זה); הערך של UobP max נלקח בדרך כלל שווה ל-0,8 ממתח הפתיחה של המכשיר;
• Uopen ו-Iopen - מתח וזרם של פתיחת המכשיר, התואמים לנקודת הפיתול על ענף העבודה של מאפיין הזרם-מתח;
• Ulimit. imp - מתח מגביל - מתח הפוך של דופק בערך המרבי של זרם הדופק המגביל, בהתאם להספק המרבי המותר לפיזור הדופק;
• Ipr.imp.max - זרם מרבי דופק ישיר - זרם קדימה מותר בצורה נתונה, גורם מילוי וטמפרטורת סביבה;
• Upr.imp.max - נפילת מתח מקסימלית דופק ישיר על פני המגביל בזרם Ipr.imp.max;
• Cogr - מקדם הגבלה שווה ליחס Ulim. imp max / Uopen; קוגר משתנה בין כ-1,3 בהספק דופק מקסימלי Rimp max ל-1,2 ב-0,5 Rimp max;
• טון - זמן מיתוג שבמהלכו המכשיר נפתח בכיוון ההפוך (עבור מגבילים סימטריים טון < 10-9 שניות).

בהתבסס על הערכים של מאפיינים אלה, הצרכן יכול לבחור את מגביל המתח הדרוש להגנה על ציוד אלקטרוני. מגביל סימטרי (דו-זרועי) מחובר לרשת AC במקביל למטען. במצב רשת רגיל, שתי הזרועות שלו סגורות ורק זרם הפוך קטן מאוד זורם דרכה בשני חצאי התקופות. במילים אחרות, המגביל אינו חושף את עצמו בשום צורה, וצורך כוח - קטן מאוד - (מאות וואט).

ברגע שמופיע ברשת דופק מתח גבוה העולה על Uopen של המגביל, שתי הזרועות שלו ייפתחו, האחת בכיוון קדימה, השנייה בכיוון ההפוך. כתוצאה מכך, הדופק ייחסם, ומתח העומס ברגע זה לא יעלה על Ulim.

יש לציין שהערך של Rimp max תלוי במשך הפולס הכבוי, ובטווח τi = 0,1...10 ms, הוא פרופורציונלי בערך ליחס 1/τi. עם עלייה בטמפרטורת הסביבה Tamb. ממוצע מ-40 ל-100 СС יש להפחית את ההספק המפוזר Rimp max בערך ביחס ל-0,024 Tamb. היינו עושים

כדי להפחית את משרעת הפולסים במתח גבוה בנתיב מרשת 220V אל פיני הכוח של המיקרו-מעגלים, רצוי ביותר לכלול מגבילים באספקת החשמל [2].

אם מופיעים פולסים ברשת האספקה, שהאנרגיה שלה גדולה מהמגבלה המותרת עבור המגביל המופעל, היא, כמו דיודת זנר עם זרם ייצוב רב מדי, תתחמם יתר על המידה ותכשל. מרגע זה ואילך, הציוד המחובר לרשת לא יהיה מוגן.

לכן, חיסרון משמעותי של שימוש במגבילים הוא היעדר מידע על הביצועים או הכישלון שלהם לאחר חשיפה לדחפים חזקים. כדי לספק אינדיקציה על מצב העבודה של המגביל הסימטרי, הוא מורכב משני יחידים ומעגל של שלוש דיודות וטו ושני נגדים מגבילי זרם מחובר אליו (איור 3).

תכונה מיוחדת של מחוון הבריאות היא השימוש בנורות LED במצב לא סטנדרטי. אם המגבילים VD1 ו-VD2 פועלים כהלכה ומחצית המחזור של מתח הרשת חיובי (בתוספת - על חוט הרשת העליון בתרשים), הזרם זורם בחופשיות דרך המגביל VD1, נפתח בכיוון קדימה, ודרך ה-LED HL1. Limiter VD2 סגור בשלב זה.

כתוצאה מכך, כמעט כל מתח הרשת מופעל על מעגל HL3R2, ועל דיודת הווטו - בכיוון ההפוך. לכן, LED HL3 נפתח בכיוון ההפוך*; הזרם דרכו מוגבל על ידי הנגד R2. לפיכך, זרם של כ-2 mA זורם בכל המעגל מהחוט החיובי אל החוט השלילי. זה מספיק כדי להבטיח זוהר בולט של ה-LED "הירוקה" HL1. נורית HL2 לא נדלקת מכיוון שמופעל מתח קטן מדי על מעגל HL2R1 (פחות מ-3 V).

כאשר הקוטביות של מתח הרשת משתנה, מתרחשים אותם תהליכים, רק VD1 ו-VD2, R2 ו-R1, HL3 ו-HL2 מחליפים מקום. כלומר, יכולת השירות של המגבילים מאושרת על ידי האות הירוק של המחוון. במקרים מסוימים, המחוון המתואר יכול לשמש בו זמנית כאינדיקטור לנוכחות של מתח רשת.

קל לראות שאם המגביל VD1 נכשל (נשבר), ה-LED "הירוקה" HL1 כבה והנורית ה"אדומה" HL2 נדלקת, ואם המגביל VD2 פגום, ה-HL3 ה"אדום" נדלק.

המודול המתואר, בשם ZA-0, פותח ב-JSC "טכנולוגיית מחשב ואלקטרוניקה תעשייתית" (מוסקבה) יחד עם NPK "Kvark" (טשקנט) והוכנס לייצור סדרתי. המראה של המודול מוצג בתמונה (איור 4).

מאפיינים עיקריים של המודול

• דופק הספק מקסימלי מותר, קילוואט, לא פחות, בטמפרטורת סביבה של 25°C......1,5
• משרעת מתח חילופין למגבילי פתיחה, V, בטמפרטורת סביבה של 25°C (זרם פתיחה 1 mA)......400±20
• מקדם הגבלה,......1,2... 1,3
• עוצמת אור של נוריות, mcd, לא פחות מ...... 0,5
• הספק הנצרך מהרשת בהיעדר פולסים במתח גבוה, W, לא יותר......0,5
• מידות דיור**, מ"מ, לא יותר מ......32x12x10
• משקל, גרם, לא יותר מ...... 10

גוף המודול עשוי מפלסטיק על ידי יציקה לתבנית. שינוי אקלים קטגוריית מיקום UHL 4.2 לפי GOST 15150. מבחינת הגנה מפני התחשמלות, המוצר שייך לכיתה II לפי GOST 2757.0.

מודול ZA-0, בנוסף להתקנה בספקי כוח REA, מומלץ למגוון רחב של משתמשים וחובבי רדיו לשימוש במעבדות, משרדים ודירות כדי להגן על מכשירים אלקטרוניים תעשייתיים וביתיים המחוברים לשקעים של מתח 220V AC אספקה ​​לשם כך פותחה מוצר אופציה בשם ZA-01. כאן, גוף המודול מצויד בפינים סטנדרטיים המאפשרים לחבר אותו לכל שקע פנוי בחדר.

פיתוח מודול המיגון ZA-0 אושר על ידי הקרן המדעית והטכנית "אנרג'י אלקטרוניקה", שסייעה בפיתוח מוצרים בייצור המוני.

מודולי הגנה עם הספק של 5 קילוואט (ZA-1) ו-30 קילוואט (ZA-2), כמו גם גרסאות של מוצרים אלה עם תקעים (ZA-11 ו-ZA-21), נמצאים בתהליך של יציאה לייצור . יש להשתמש במודולים אלו במקרים בהם מודולים קילוואט וחצי אינם יכולים לעמוד בפולסי רשת במתח גבוה. מודולים פותחו גם כדי להגן על רשתות DC, המיועדים להספק דופק מ-1,5 עד 30 קילוואט ומתח פתיחה מ-6,8 עד 450 וולט.

בשלב הראשון של השימוש במודולי מיגון ZA-0 ובמוצרים המבוססים עליהם, הספק יספק ללקוחות החלפה חינם של אלה שנכשלו בחדשים. אם המודולים נכשלים שוב, יומלץ לצרכן לרכוש מכשירים חזקים יותר. במידת הצורך, JSC "טכנולוגיית מחשוב ואלקטרוניקה תעשייתית" (טל' במוסקבה 330-06-38) יערוך מחקר על הרשת של הצרכן ויציע הצעות להגנה על ציוד אלקטרוני.

* תכונה זו של נוריות לד (ומספר רכיבים אלקטרוניים אחרים) נצפתה מזה זמן רב, נחקרה ונמצאת בשימוש נרחב על ידי חובבי רדיו. ראה, למשל, את המאמר של I. Nechaev "LED כדיודת זנר" ב"רדיו", 1997, מס' 3, עמ'. 51.

** מבלי לקחת בחשבון את אורך הלידים - 9... 12 מ"מ וגובה בתי הלד הבולטים - 3... 5 מ"מ.

ספרות

1. Cherepanov V.P., Khrulev A.K., Bludov I.P. מכשירים אלקטרוניים להגנה על ציוד אלקטרוני מעומסי יתר חשמליים. מַדרִיך. - מ': רדיו ותקשורת, 1994 (עמ' 17-21).
2. Kolosov V. A. אספקת חשמל של ציוד אלקטרוני נייח. תיאוריה ופרקטיקה של עיצוב. - מ': רדיו ותקשורת, 1992 (עמ' 111, 112).

מחבר: V. Kolosov, Moscow, A. Muratov, Tashkent, אוזבקיסטן

ראה מאמרים אחרים סעיף מעצב חובב רדיו.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון Qualcomm Quick Charge 5 09.08.2020 קוואלקום יצרה מטען מהיר לסמארטפונים Quick Charge 5. תקן Quick Charge 5 מציע לטעון סוללת סמארטפון מאפס ל-50 אחוז תוך חמש דקות. החברה מעריכה שאם רמת הטעינה נמוכה מ-50 אחוז, אזי היא תגדל באחוז אחד בכל שש שניות. קוואלקום מכנה את פרוטוקול הטעינה החדש "פתרון הסמארטפון המסחרי המהיר בעולם". מהנדסי החברה בדקו את התקן החדש במכשירים עם סוללה כפולה של 4500 מיליאמפר שעה. בטעינה בהספק של 100 וואט, העומס מתחלק באופן שווה על שני תאי הסוללה, כ-50 וואט כל אחד. בהשוואה ל-Quick Charge 4, התקן החדש יעיל יותר ב-70 אחוז ומשיג הפחתה בטמפרטורת החימום בטעינה בכעשר מעלות. התקן החדש תומך בפרוטוקול USB Power Delivery, כלומר, ניתן להשתמש בו לא רק בעת טעינת סמארטפונים, אלא גם מחשבים. המכשירים הראשונים עם תמיכה ב-Quick Charge 5 אמורים להיות זמינים ברבעון השלישי של 2020.

עוד חדשות מעניינות:

▪ מערכת תקשורת קוונטית המבוססת על רחפנים

▪ ספאם דרך טלוויזיות ומקררים

▪ נטרול חלבון יחיד מטפל באי ספיקת לב

▪ AM4376 - דור חדש של מעבדי Sitara

▪ רשת לאינטרנט מהיר במיוחד

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ קטע אתר גלאי חוזק שדה. בחירת מאמרים

▪ מאמר בטיחות החיים של ילדים ובני נוער. יסודות חיים בטוחים

▪ מאמר כיצד התגלתה פלטינה באורל לראשונה? תשובה מפורטת

▪ מאמר לוזינקה. אגדות, טיפוח, שיטות יישום

▪ מאמר גיטרה חשמלית מהרגיל. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר ספק כוח 120 וולט ברשת 220 וולט. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר

www.diagram.com.ua
2000-2024