Wie man Gasentladungsröhren, Transils und andere Leckereien zusammen verwendet

Ich möchte einen guten Überspannungsschutz für ein Gerät herstellen, das über einen festverdrahteten Netzanschluss verfügt. Die geschützte Elektronik besteht aus einem 10-W-SMPS und einer Wechselstromlast mit geringer Leistung (<100 W), die mit einem Triac gesteuert wird.

Ich plane, einen Netzfilter (nichts Besonderes) hinter einer Kombination aus GDTs (Gas Discharge Tubes), MOVs (Metal-Oxide Varistors) und/oder TVSs (Transient Voltage Suppressors) zu verwenden. Dies soll bei 110 V (US) funktionieren, aber das SMPS ist universell, daher wäre es schön, wenn es auch mit 230 V funktionieren würde (hauptsächlich, weil dies die Standardspannung an dem Ort ist, an dem ich lebe).

Ich verstehe, dass ich möchte, dass das schnellere Gerät (MOV, TVS) eine höhere Nennspannung als das GDT hat, damit beide die Chance haben, zu funktionieren, wenn es wirklich nötig ist. Leider haben sowohl GDTs als auch MOVs ziemlich schlecht spezifizierte IV-Eigenschaften und ihre "Durchbruchspannung" ist eher ein "Durchbruchbereich".

Ein GDT mit typischem 230-V-Durchschlag funktioniert nicht mit 230-V-Wechselstrom, da er bereits bei 180 V zu leiten beginnt. Wenn ich OTOH mit typisch 350 V (mindestens 280 V) gehe, ist mein Schutz nur bei 420 V garantiert, da dies die maximale Zündspannung ist, oder? Dies lässt wenig Spielraum für die Wahl der MOV-Durchbruchspannung (die ebenfalls ein Spannungsbereich ist) und belastet die nachgeschalteten Elemente dennoch stark. Ist dies ein verlorener Fall und die einzige Lösung besteht darin, alle nachgeschalteten Komponenten mit einer Nennspannung von >900 V zu versehen?

Ich begrüße alle Artikel, Vorschläge oder Faustregeln für die Gestaltung solcher (einfacher) Überspannungsschutzgeräte.

Antworten (2)

Ein MOV ist ein wesentlicher Bestandteil Ihrer netzseitigen Sicherheitsschaltung (ungeachtet dessen, was Benutzer886922 sagt). 300-V-MOVs werden üblicherweise zum Schutz von Universaleingangsnetzteilen (85-264 VAC) verwendet. Der MOV ist so bemessen, dass die Energie, die er sicher brechen kann, mehr als genug ist, um die Netzsicherung durchzubrennen, was für die notwendige Trennung sorgt. Es sollte sich „innerhalb“ aller EMI-Filterkomponenten befinden, da Überspannungen dazu neigen, durch EMI-Induktivitäten (denken Sie an Aufwärtswandler) verstärkt zu werden.

EMI-Filterkondensatoren (Teile mit X- und Y-Bewertung) haben eine Durchschlagsfestigkeit, die weit über ihrer Nennspannung liegt, daher gibt es hier wenig Bedenken. Manchmal sehe ich GDTs parallel zu den Y-Kappen (Leitung-Erde, Neutralleiter-Erde), aber oft werden sie wegen der Zähigkeit der Sicherheitskondensatoren weggelassen.

Es würde mich nicht überraschen, wenn Ihr vorhandenes 10-W-SMPS nicht bereits über eine Kombination aus GDTs und MOVs verfügt.

Stimmt, aber bis die Sicherung herausspringt, hätte die Überspannung Zeit gehabt, die geschützte Ausrüstung zu beschädigen, abhängig von ihrer Anstiegszeit - z. gutes Maß. Alle teuren Geräte, die einen vollständigen Schutz erfordern, die ich gesehen habe, verwenden ein USV-Design.
@ user886922 Da ich an vielen Entwürfen für AC/DC-Netzteile beteiligt war, stimme ich dem nicht zu. Überspannungstests gemäß IEC61000-4-5 zeigen Ihnen, dass ein MOV sehr hilfreich ist, um diese Anforderung zu erfüllen, die einem realen Blitzschlag so nahe kommt, wie Sie ihn in einem Labor bekommen werden. Ihr Argument scheint mir zu sein: "Ein echter Blitzschlag wird alles in die Luft jagen, warum sich die Mühe machen?" was bei den Kunden nicht gut ankommt - ein gewisses Maß an Schutz ist immer noch besser als gar kein Schutz!
Das SMPS ist ein billiges, so dass nicht einmal der Netzfilter auf der Platine bestückt ist. Aus diesem Grund möchte ich einen externen Schutz und eine Filterung hinzufügen. Verstehe ich richtig, dass Sie den MOV vor der Gleichtaktdrossel empfehlen?
Der MOV sollte sich so nah wie möglich am Brückengleichrichter befinden – alle EMI-Schaltkreise sollten zwischen der Sicherung und dem MOV liegen. Das ist die Praxis, an die ich gewöhnt bin.

MOVs/TVSs/etc auf Netzleitungen sind meistens nutzlos. Fragen Sie sich, ob Sie sich eine Kombination aus MOV/TVS usw. vorstellen können, die gegen die gesamte am Netz verfügbare Leistung wirksam ist.

Jede wirksame Unterdrückung funktioniert durch Trennen des Netzes von der Last, was das Design erheblich verkompliziert, da Sie sowohl ein Mittel zum Erkennen einer Überspannung als auch zum Abschalten der Last benötigen, bevor ein Schaden entsteht.

Ein einfacher, aber kugelsicherer Schutz ist der No-Break - indem Sie die Spannung kontrolliert senken und dann erhöhen, garantieren Sie so ziemlich, dass keine Überspannung durchdringen kann.

Danke für die Antwort. Ein 1200-V-Schutz, den man aus der Serie eines MOSFET oder IGBT erhalten kann, sieht auch nicht so aus, als würde er mit allen Überspannungen funktionieren (die IIUC häufig in mehrere kV geht). Ein Relais-OTOH wird nicht schnell genug reagieren, um nützlich zu sein. Könnten Sie das kommentieren? USV würde funktionieren, aber nur, wenn das geschützte Gerät teurer ist als die USV :) (in meinem Projekt ist das leider nicht der Fall).
PS. Haben Sie gute Artikel oder vielleicht sogar Bücher zu diesem Thema?
das sind so ziemlich die Kompromisse. Entschuldigung, ich habe keine Referenzen zum Zitieren.
Sinnvoll ist ein MOV/GDT in Kombination mit einer vorgeschalteten flinken Sicherung. Die Sicherheitsvorrichtung bricht durch, bringt die Sicherung zum Auslösen und trennt die Stromkreise nachgeschaltet.
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