מבוא להגנה על ה-Surge ו- Active Voltage Clamping

הגנה על Surge היא דרישה קריטית במערכות אלקטרוניות מודרניות, שבו עוברים מתח יכולים להיווצר מהתקפות ברקים, מעבר עומסים אינדוקטיביים, תנודות קו חשמל, או פריקה אלקטרוסטטית.ללא הגנה חזקה, הספיקים האלה יכולים להרוס מהנדסים רגישים, בידוד מחיתה, או לגרום לשחיתות של נתונים באופן קבוע, באמצעות מעגלים לזיהוי פסיביים באמצעות זנרודים או דיכוי טראנס (S) מציעים פתרון יעיל של תפקודים, אך ורקמות הפעלה, אך יש פתרון יעיל של פעולות יעילות, אך ורקמות פעילות.

יסודות של וולטאז' קלמפינג

clamping הוא טכניקה שמגבילה את המתח על פני עומס רגיש לרמה בטוחה מוגדרת מראש על ידי משיכת עודף הנוכחי מן המעגל מוגן. in a clamp טיפוסי, כאשר מתח קלט עולה על סף clamp, נתיב ירידה נמוכה מעצורים נוצר כדי להסיט את האנרגיה של מתג חיתוך.

פאסיבי לעומת Active Clamping: A השוואה

כדי להעריך את התפקיד של ⁇ , זה שימושי ניגוד גישות פאסיביות ופעילות. pive clamps הם פשוט וזול: זנר דיקול clamps במתח השבר שלה, אבל הדיוק שלו תלוי טמפרטורה וסובלנות. טלוויזיותS להגיב מהר יותר אבל יש מתחים clamping קבוע יכול לחדד על פני גלידות חוזרות מציע שיפורים:

  • (ב) ,0) ,(הרש"י) , באמצעות מתח הפניה, המאפשר עיצוב אחד לשרת רמות מתח מרובות.
  • (ב) ,0) לעיין במתח מעל ל-shootFreaLT:1 הודות לפידבק שלילי בלולאה.
  • (ב) ,0) שילוב של סינון מסנן 1 בינואר, להתעלם מספי רעש קצרים תוך כדי לכידת גלידות אמיתיות.
  • (ב) ,0) ,5 ,5 ,5 ,5 ,5 , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

קלפי Active clamps דורשים יותר רכיבים וכוח, אבל עבור ציוד תעשייתי, רכב, וטלקום שבו אמינות היא רבת ערך, ה- Trading-off מוצדק.

Amplifiers as the Core of Active Clamping

מגבר תפעולי הוא מגבר גבוה, מתח דו-לשוני-עין-עין-עין.כאשר נעשה שימוש במעגל clamping, ה- mp פועל כגלאי שגיאה ונהג.זה משווה את המתח המוגן (או גרסה בקנה מידה) עם התייחסות יציבה, והפלט מניע מדבק במגרש או מתג אחר כדי להשכיח עודף.

  • שיעור הפלט:0 (ב) 1 (FLT:1) השיעור המקסימלי של שינוי מתח התפוקה.עבור טרנסים מהירים, שיעור מספר עצום של 10 V / מיקרו או גבוה יותר נדרש לעתים קרובות.
  • (FLT:0)Gain-bandwidth המוצר (GBWir): FLT:1 Determines כמה מהר הלולאה משוב יכול להגיב.
  • (FLT:0) Input Joint-mode טווח: FIRLT:1 חייב לכסות את רמות המתח במעקב, במיוחד ביישומים רגישים.
  • (ב) ⁇ :0Output Drive Capacity: FLT:1 חייב להיות מספיק כדי להניע את השער או את הבסיס של מתג חיצוני.
  • (ב) ,0) ,7 , תפוקה של ההרחבה: 1 (ב) יעילה אם מתח הדגדבן נמצא ליד מעקה האספקה.

לדוגמה, ⁇ כמו OPAx340 (Texas Instruments) או AD8675 (מכשירי אנלוג) מציעים פלטות רכבת-ל-רצועה ושיעורי זחל גבוהים, מה שהופך אותם מתאימים למגבלה פעילה ב- 3.3V ומערכות 5V.

המונחים: Active Clamp Circle Topology

התצורה הפעילה הפשוטה ביותר של clamp היא מעגל מבוסס קומפואר.האמפ מוגדר כנספח עם משוב חיובי לספק היסטריה.הההההההההה מקבל גרסה בקנה מידה של מתח קלט באמצעות מתפצל מנוגד, בעוד שהעומס שאינו מונע את הקלט קשור למתח (למשל, TL143unt או מתח נמוך יותר) כאשר מדובר על גבי תצורה זו, בהתאם לצורה גבוהה (F) או החלפה (F) על ידי קדמית, בהתאם לצורה (F) הוא עומד על ידי החלפה (F) על פני מתח נמוך יותר, בהתאם לצורה (F).

תגיות Robust Active Clamps

בניית קלמפ פעיל אמין דורש תשומת לב זהירה לכמה היבטים עיצוב.התתתות הבאות מפרטות את הבחירות הקריטיות ביותר.

בחירה: מהירות ויציבות

(א) האמפ חייב להיות מהיר מספיק כדי להגיב בתוך מיקרו-שניות לגדילה שיכולה לעלות בעשרות ננו-שניות.קצב נמוך של זחלות יעכב את הדגימה, מה שיאפשר למתח לעלות על הגבול הבטוח.ג'ן-bandwidth המוצר צריך להיות לפחות 1 מ"מ עבור מעגלים clamping בכמה מאות קילו של תדרי עופרת; בנוסף, יש צורך ב- 242 בסולם גבוה יותר; 0) של קיבולת גבוהה יותר; 0.

מקור: Voltage Source Precision

סף הדגימה נקבע על ידי מתח ההתייחסות.חלק התנגדות פשוט מן האספקה אינו מומלץ כי זה ישתנה עם היצע וטמפרטורה. במקום זאת, להשתמש בהתייחסות מתח מדויק כגון LM4040 (FLT:0.0.1% דיוק ±0.1% ±FLT:1) או ברגולטור מכווץ מתאים כמו TL431.

Power Switch: MOSFET או Thyristor?

שני סוגי מתג נפוצים משמשים בדגימות פעילות:

  • (ב) ⁇ :0) ל-MoafET: (ב-[[1924]], [[1924]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]] [[1924]] [[[[[[1924]]]]]]
  • (FLT:0SCR או Thyristor:FLT:1 מתאים לאנרגיות גבוהות מאוד (למשל, ברקים) לאחר מופעל, הוא מכווץ עד טיפות הנוכחיות מתחת לערך אחזקה.זה יכול להיות בעייתי במערכות AC אבל יעיל עבור DC.עם זאת, כונן השער דורש דופק, ואת האמפ חייב לספק מספיק נוכחי (בדרך כלל 10-50 מ"א).

עבור רוב היישומים, MOSFET הוא המועדף בשל קלות השימוש וההחלמה מהירה לאחר הסגירה.ה MOSFET צריך להיות מקביל עם התנגדות להגבלת הנוכחית כדי למנוע לחץ יתר על dV / dt על הניקוז.

היסטריה למנוע אוקסיביות

ללא היסטריה, האמפ יהיה צ'אט כאשר מתח קלט מרחף סביב ההתייחסות, גרימת הדגד לעבור במהירות.זה יכול להוביל להתחממות יתר והתערבות. משוב חיובי מן הפלט האמפ לפלט הלא-מעצור מציג היסטריה.

(ב) ויקרא י"א): "וְהִיאוּלְהִיתִיתִיתִיא" (ב' ויקרא כ', כ"ד)

שם R1 הוא התנגדות משוב, R2 הוא התנגדות קלט, ו VFLT:0OHNFLT 1 / VirFLT:2OLearFLT 3 הם מגבלות פלט פלט.

המונחים: noise Rejection

סביבות אלקטרוניות הן רועשות.כדי להימנע מטיול רעש קצר-טווח, להוסיף מסנן נמוך-pass בין המתח המעקב לבין מסנן ה- Amp פשוט RC עם תדירות פינה סביב 10-100 kHz (בהתאם למשך הזינוק הצפוי) ניתן להשתמש.עם זאת, המסנן חייב לא לעכב ללא הרף את התגובה clamp - A Trade-a-off. a Alternative-off.

עיצוב מעגלי: 12V Rail Active Clamp

כדי להמחיש את המושגים, שקול רכבת כוח 12V DC שיש לספוג ב-15V כדי להגן על מטה הזרם 16V רכיבים מתוחזקים. בואו לעצב קלאמפ פעיל פשוט:

  • (ב) ,0) ,OPA340: 1FLT 1 1 (OPA340) עם שיעור מס' 6 V/μs ו- תפוקה של רכבת-ל-רצועה.
  • (ב) TL431 (הופנה מהדף TLV) (הפנייה כללית) נקבע על ידי מפיץ התנגדות: אם המתח הגדל מרכבת 12V שווה 2.5V, ולאחר מכן קלפידג ב-VFLT:2clampFLT 3:=2.5V (R2=R=2=R=1=R)=R=1=2=2=1=2=2=2=2=2=1=1=2=1=2=2=2=2=2=2=1=2=2=2=1=2=1=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=1=2=2=1=2=2=2=1=1=2=2=2=2=2=1=1=1=1=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2
  • (ב) ויקרא י"א): "ה' (ב') ויקרא י' (ב"ד) ויקרא י"ד): "ו' (ב) ויקרא י"ד): "וַיְהִיאֶתְלֹאֶת נָאֶשׁ הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא
  • (FLT:0)Hysteresis:FLT:1ir להוסיף משוב 100 k ⁇ מפלט לקלט לא-inverting. עם פלטה 0-5V, היסטריה - (100k /(100k +4.7k)) * 0V-0V) 4.8V) ⁇ 4.8V? זה גדול מדי.עדיף להשתמש משוב חיובי קטן יותר במקום, להשתמש במפרק נפרד עם URA3i .

המעגל הזה ימשוך את הרכבת ל-15V בתוך מיקרו-שניות של גל.המסאטים יגבירו את האנרגיה בבטחה אם לא מוגזם. עבור אנרגיה גבוהה יותר, טלוויזיות דיפאדה במקביל יכול לספוג את ההבדל.

סודיות: פשטות עקיפות ו-Placesholds

עבור קווי אות AC או דו-כיוניים, ניתן להשתמש בשני קלמפים פעילים (אחד חיובי, אחד שלילי) באמצעות תצלום יחיד עם הגדרה כפולה (פנימית ושלילית) וזוג מאקספליי (N-channel ו- P-channel) יכול לדגום גם את שני הכיוונים. גישה אחרת משתמשת ב-Anchtator מלא כדי לאפשר דגימה חד-קוטבית על קו דו-קוטבי (אופטי) של 2.

פרמטרים ובדיקות

כדי לאמת עיצוב קלפי פעיל, למדוד את הפעולות הבאות:

  • (ב) ⁇ :0) ,1 (ב) ,1) , עיין בפזורה של DC, מאשר כי המתח הוא מגובה בתוך 2% מהנקודות.
  • <חזק>Response Time: החל מיקרו-שני-קומו מהיר (למשל, מגנרטור הדופק) ו למדוד את העיכוב בין הופעת ה-Crege ו- clamp הפעלה. Aim for < 1 μs.
  • (ב) ,0) Overshoot: FigFLT:1 (התחנה הגדולה) לפני ש-Creceampingייצובs.Overshoot צריכה להיות פחות מ-10% מעל סף הדגמה.
  • (ב) ,0) ביצועים קדמוניים: FLT:1 תחת צפיות חוזרות ונשנות, להבטיח את טמפרטורת הצומת MOSFET תישאר מתחת ל-125 מעלות צלזיוס.
  • (ה) ⁇ :0) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(FLT:0) ,Testing with a surge גנרטור גלאז' (כגון גנרטור IEC 61000-4-5) מומלץ עבור אימות עולם האמיתי.המגם הפעיל חייב להתמודד עם המתח הפתוח והגלימות הנוכחיות הקצרות של ה-IEC המפורטות ביישום המטרה.

שילוב עם זכויות הגנה קיימות

קלפי Active clamps לעתים קרובות משלימים אלמנטים הגנה אחרים.לדוגמה, סדרת טלוויזיה ראשונית diode יכול להתמודד עם העומס הראשוני הנוכחי, בעוד clamp פעיל מספק רגולציה מתח דק ושיקום מהיר יותר. סדרה התנגדות בין הטלוויזיהS לבין קלפט פעיל להפחית את הלחץ על המעגל פעיל. in Power אספקת עיצובים, את clamp פעיל ניתן למצוא לאחר מסנן קלט, למנוע ממירים מלראות את כל העודף אנרגיה, כמו כן, יכול לשמש כדי להוכיח את יכולת הפלט (למשל, כדי לתמריצים) או ניתוח המערכת החיסונית) כדי לשמש כדי לשמש את היכולת של פעילות גופנית (מפסת) כדי לשמש).

יישומים מעשיים

מעגלים של מתח פעיל clamping באמצעות משככי עיניים נמצאים:

  • (ב) ,0) ממשקי חיישן תעשייתיים: FIRLT:1 (מגן על 4-20 mA לולאה קלטות מ 24V ספייקטים.
  • (ב) אלקטרוניקה:0 (Automotive Electronics: FLT:1) קווי סוללה 12V במהלך אירועי חורבן (עד 40V).
  • ציוד תקשורת:0 (FLT:1 Guarding -48V) מנזינים ממקרי חירום.
  • מערכות רכישת נתונים:0 (FLT:1) הגנה על קלטי ADC ממעלה תוך שמירה על אימפולס גבוה במהלך פעולה רגילה.
  • (ב) יש צורך בזיהוי מדויק של ה-FLT:0Medical Device: FLT:1, שבו יש צורך בדגימה מדויקת כדי למנוע סיכון לחולה מפני משקעים של הריסות.

בכל המקרים הללו, העיצוב חייב לציית לסטנדרטים בטיחותיים רלוונטיים (UL, IEC, MIL-STD) הסף המתואם של קלאמפ פעיל מאפשר להתאים לסובלנות מתח מסוימת מבלי לשנות את פריסת הלוח.

מלכודות נפוצות וכיצד להימנע מהם

למרות היתרונות שלהם, קלפיות פעילות יכול להיכשל אם לא תוכנן כראוי.כאן הם נושאים תכופים:

  • (ב) אם מתח הקלט עולה על טווח ה-Mode המשותף של mp (למשל, כאשר גל מניע אותו מעבר למסילות האספקה), ה-Amp עשוי לטבול. השתמש בדגימות ובסדרה נגד הגבלת הקלט הנוכחי.
  • (ב) אספקת הכוח:0) אספקת החשמל: 1FLT: 1 אספקת האמפ חייבת להיות נקייה; להכפיף את הסיכות שלה עם 0.1 מיקרוF ו 10 μF capacitors. A transient על ההיצע יכול לגרום לדגימה להיכשל.
  • (FLT:0MOSFET Gate overdrive:FLT:1 אם פלט האמפ עולה על מתח התמוטטות הקוד (בדרך כלל ±20V עבור מ"מ סטנדרטי"), השתמש במגפת זנר דיודה על פני צומת הקוד.
  • (ב) ויקרא י"א): "ה' (ב) ויקרא ה': "וַיְהִיאוּ הוּא הוּא הוּא הוּא עַמְתָּעָה וּכְתָּעָה וּכְתָּעָתוֹ" (בראשית כ"ד)
  • (FLT:0) ,Oscillation מהתנגדות שלילית: קיד 1) לולאה Active clamp יכול להיות מבודד אם שער MOSFET capacitance יוצר שינוי שלב.A סדרה התנגדות השער פריסה זהירה PCB (בדים קצרים, מטוס קרקע) מקטין את זה.

מגמות עתידיות: אינטגרציה דיגיטלית

עם עליית מיקרובקרים וניהול כוח דיגיטלי, קלפיות פעילות ניתן להפוך חכם יותר. A הפניה ניתנת לתוכנה (באמצעות DAC נשלט על ידי מיקרובקר) מאפשר סף קלמפנזה דינמיים.הפלט של אמפ לא רק יכול להניע את קלאמפ אלא גם לשלוח הפרעה לבקר המערכת.

מקורות וקריאה נוספת

לפרטים טכניים עמוקים יותר, מומלץ להתייעץ עם המשאבים הבאים:

  • (ב) ⁇ 0) , 000 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • סעיף טכני: "Active Clamp Circuit Protects Against Overvoltage" 1
  • (ב) ויקרא י"א): "הופנה לטלוויזיות"
  • (ב) עיין ב-[[1924]]: "[[1924]]]] ו[[1924]]]]

מסקנה

מעגלים Active Stress clamping באמצעות מגבר תפעול מציעים גישה חזקה כדי להגביר את ההגנה, שילוב דיוק, הסתגלות ותגובה מהירה. על ידי בחירת mp, ההתייחסות, והחלפת אלמנט, ועל ידי התייחסות hysteresis, סינון וניהול תרמי, מהנדסים יכולים לעצב clampstime חזק כי פתרונות פסיביים ביישומים תובעניים.