การป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินนี้ทำงานอย่างไร?
ฉันกำลังมองหาการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินที่มีต้นทุนต่ำและมีประสิทธิภาพและพบสิ่งนี้จากหน้านี้:
ด้วยรายการชิ้นส่วนนี้:
- RXE025 - 250 mA ฟิวส์แบบรีเซ็ตได้ PTC
- ซีเนอร์ไดโอด - 5V6, 1 วัตต์
- ตัวต้านทาน - 1K โอห์ม 1 วัตต์
- ทรานซิสเตอร์ - BD139 (NPN กำลังปานกลาง 80V, อัตรา 1.5A CC)
ตามที่ผู้เขียนรายงานวงจรนี้ดูเหมือนจะมีประสิทธิภาพและต้นทุนต่ำ แต่ฉันไม่เข้าใจว่าทำไมวิศวกรจึงวางทรานซิสเตอร์ BD193 ไว้ในวงจรนี้
ใครสามารถอธิบายวิธีการทำงานทีละขั้นตอนของวงจรนี้ได้หรือไม่?
คำตอบ
มันค่อนข้างง่าย:
แรงดันซีเนอร์ไดโอดอยู่ที่ (หรือสูงกว่าเล็กน้อย) ของแรงดันไฟฟ้า Vcc ปกติ ตัวอย่างเช่นซีเนอร์ 5.6V สำหรับ 5V Vcc
เมื่อ Vcc ต่ำกว่าแรงดันซีเนอร์ไม่มีกระแสไหลผ่านไดโอดและตัวต้านทาน 1k จะทำให้ฐานของ T1 ต่ำ ไม่มีกระแสไหลผ่านตัวเก็บรวบรวมไปยังตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์
เมื่อ Vcc สูงกว่าแรงดันซีเนอร์กระแสจะไหลผ่านซีเนอร์ไดโอดและผ่านฐานของ T1 สิ่งนี้ช่วยให้กระแสไหลผ่านตัวเก็บรวบรวมและออกจากตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์
กระแสไฟฟ้าผ่านทรานซิสเตอร์สูงพอที่จะทำให้ฟิวส์เปิดได้
เวอร์ชั่นสั้น:
แรงดันไฟฟ้าเกินทำให้ทรานซิสเตอร์ชอร์ตและระเบิดฟิวส์
หลังจากอ่านบทความและค้นหา RXE025 ฉันเห็นว่าฉันจำเป็นต้องเปลี่ยนคำอธิบายของฉันบ้าง
วงจรป้องกันนี้ไม่ได้ปิดการทำงานของวงจรป้องกัน
เมื่อแรงดันไฟฟ้าขาเข้าเกินแรงดันซีเนอร์ทรานซิสเตอร์จะดำเนินการ
RXE025 ถูกเลือกเนื่องจากแม้จะอยู่ในสภาวะ "สะดุด" แต่ก็ยังส่งกระแสไฟฟ้าเพียงพอที่อุปกรณ์ที่ได้รับการป้องกัน (Arduino ในตัวอย่างเดิม) จะทำงานต่อ
RXE025 เปลี่ยนเป็นตัวต้านทาน จำกัด กระแสเพื่อ จำกัด กระแสผ่านซีเนอร์ไดโอดและทรานซิสเตอร์
ผลที่ได้คือ Vcc ถูก จำกัด ให้มากกว่าแรงดันซีเนอร์เล็กน้อย
"ฟิวส์" ไม่ระเบิดตามความหมายปกติ แต่เปลี่ยนเป็นความต้านทานที่สูงขึ้นเท่านั้น
โดยทั่วไปเป็นวงจรไดโอดซีเนอร์กำลัง ซีเนอร์เริ่มเปิด BJT เมื่อมีแรงดันไฟฟ้าเพียงพอข้ามสาย ทรานซิสเตอร์รับกระแสและยิ่งแรงดันของสายพยายามเพิ่มขึ้นเหนือแรงดันซีเนอร์ (บวก Vbe ลดลงประมาณ 1 โวลต์สูงสุด) BJT ก็จะยิ่งรับกระแสมากขึ้น
BD139 สามารถรองรับกระแสได้ไม่เกินสองสามแอมป์และนั่นหมายความว่ามันสามารถรับกระแสไฟฟ้าได้ไม่กี่สิบวัตต์ในช่วงเวลาสั้น ๆ ก่อนที่ฟิวส์ที่รีเซ็ตได้จะทำงาน
เนื่องจากซีเนอร์เป็นชนิด 1 วัตต์การรวมกันของซีเนอร์ไดโอดและ BJT จึงถือได้ว่าทำให้เทียบเท่ากับไดโอดซีเนอร์ 10 วัตต์ (บวก) แน่นอนว่าคุณสามารถซื้อซีเนอร์ขนาด 10 วัตต์ได้ แต่อาจมีราคามากกว่าซีเนอร์ 1 วัตต์และ BJT ราคาถูก