Журнал РАДИОЛОЦМАН, апрель 2012
Jacques Audet, Канада
Electronic Design Europe
Варисторы обычно используются для ограничения коротких выбросов напряжения, в типичном случае, короче 10 мс. Для ограничения длительных перенапряжений, когда сетевое напряжение может превышать 130 В в течение секунд и минут, требуются другие решения.
Такую защиту может обеспечить схема, в которой используется устройство защитного отключения (УЗО), срабатывающее за время менее 25 мс при токе 5 мА. Схема подключается между фазным и нулевым проводами УЗО (Рисунок 1). При перенапряжении схема начинает потреблять от сети переменного тока более 5 мА, вызывая срабатывание УЗО, которое, в свою очередь, отключает нагрузку от сети.
 |
|
| Рисунок 1. | Подключив двухвыводную схему между фазным и нулевым проводами УЗО, можно сделать регулируемый ограничитель сетевого напряжения. |
При нормальном, равном 120 В, напряжении сети транзистор Q1 практически закрыт. Через резисторы R4, R8, R2 и R3 протекает начальный ток порядка 0.7 мА. Если напряжение превышает 120 В, транзистор Q1 начинает приоткрываться в течение небольшой части каждого полупериода сетевого напряжения, формируя короткие пики тока. Конденсатор C1 и диод D1 растягивают эти пики. Резисторы R4, R8, R2 и R3 образуют делитель напряжения, подстроечным потенциометром R2 в котором можно регулировать напряжение ограничения. Общее сопротивление делителя представляет компромисс между низким начальным током и амплитудой выброса на графике, изображенном на Рисунке 2.
 |
|
| Рисунок 2. | При пороге срабатывания, установленном на уровне 133 В с.к.з., схема потребляет порядка 1 мА при напряжении сети 120 В, и около 7 мА при срабатывании ограничителя. |
В типичном случае Q1 начинает проводить ток при напряжении чуть выше 120 В и включает УЗО при напряжении 133 В. Резисторы R5, R6 и R7 в коллекторе Q1 ограничивают пиковый ток до значения ниже 20 мА. Резисторы включены последовательно, чтобы, с одной стороны, снизить выделяющуюся на каждом из них мощность, а с другой, распределить между резисторами падающее на нагрузке напряжение. Предполагается, что в схеме используются обычные резисторы с максимальным рабочим напряжением 200 В.
Варистор на входе схемы обрезает любые кратковременные выбросы до уровня менее 400 В, защищая таким образом, транзистор Q1. Стабилитрон D2 задает пороговый уровень включения Q1. Допустимая рассеиваемая мощность стабилитрона равна 1 Вт, а динамическое сопротивление – 40 Ом, что важно для минимизации снижения эффективного коэффициента передачи тока транзистора. Конденсаторы C2 и C3 шунтируют диод D1 и переход база-эмиттер транзистора Q1 для предотвращения ложных срабатываний от высокочастотных наводок.
Собранную на небольшой печатной плате схему легко разместить на задней стенке корпуса УЗО. Заметим, что предложенная схема никак не мешает выполнению основной функции УЗО по защите от утечек на «землю».
