Защита низковольтных цепей постоянного тока

Так как перенапряжение, вызванное ударом молнии, имеет типичное время нарастания не менее 10 мкс и продолжительность Приблизительно 1 мс, для эффективной защиты радиоаппаратуры, Читаемой от линии постоянного тока, используемые элементы Должны не только выдерживать прямое попадание молнии (рассеять ее энергию), но и при этом быть достаточно быстродействующими. К сожалению, ни один из описанных ранее защитных компонентов самостоятельно не может обеспечить этих условий, поэтому приходится использовать их комбинированное включение.

Чтобы лучше понять возможности разных способов защиты, рассмотрим типовые характеристики однокаскадных защитных модулей промышленного изготовления, выполненных на разных элементах. Параметры таких узлов приведены в табл. 1.10.

Таблица 1.10. Характеристики однокаскадных модулей защитных устройств

Наиболее часто применяют одно- и двухступенчатыеузлы. Комбинированное использование разных типов элементов позволяет компенсировать недостатки одних достоинствами других. Например, когда защитные диоды не могут рассеять большую мощность помехи, в первом каскаде используются варисторы или разрядники.

Для цепей питания наиболее эффективную защиту могут обеспечить трехступенчатые схемы. Процесс работы такой цепи наглядно демонстрируют диаграммы изменения напряжения в контрольных точках, приведенные на рис. 1.12.

Рис. 1.12. Диаграммы напряжения, поясняющие работу элементов защиты

В)    Г)

Рис. 1.13. Выполнение быстродействующей защиты элементов при коммутации

Как уже было сказано ранее, при коммутации реактивных элементов тоже возникают выбросы напряжения (рис. 1.13). Если параметры индуктивной цепи известны, выбрать варистор или сап-рессор на необходимую мощность поможет простой расчет, учитывающий накопленную дросселем энергию в джоулях (Дж):

где L — индуктивность катушки, Гн;

і — ток в цепи катушки, А.

Если в качестве коммутатора используется механический переключатель, то он обычно в защите не нуждается, но применение ■сапрессоров позволяет снизить уровень высокочастотных помех и 'Электромагнитных наводок, которые возникают в цепях при переходных процессах в момент переключения. Электронный же ключ (полевой или биполярный транзистор) легко может повредить импульс э.д.с. противоположной полярности, который возникает на Индуктивности (не зря параллельно обмотке реле обычно ставят демпфирующий диод, включенный обратной полярностью).

В наиболее тяжелых условиях работает электронный ключ в Импульсных источниках питания, поэтому там рекомендуется устанавливать сапрессоры на максимальную мощность импульса Рррм =1500 Вт. Варианты включения защитных элементов для электронного коммутатора в импульсных источниках питания показаны на рис. 1.14 (более подробно о выборе сапрессоров для защиты силовых коммутаторов рассказано в книге [Л 15]).

Рис. 1.14. Применение сапрессоров в импульсных источниках питания

Кроме диодов, ограничивающих импульсный выброс напряжения в индуктивности, иногда устанавливают TVS-диоды между затвором и истоком полевого транзистора. Это позволяет его защитить от переходных процессов на входе, которые происходят из-за разряда, накопленного в затворе (рабочее напряжение сапрессо-ра должно превышать подаваемое управляющее, а мощности обычно достаточно Рррм = 400 Вт, [Л 16]).

Литература: Радиолюбителям полезные схемы, Книга 5. Шелестов И.П.