Електронні компоненти і системи 
Защита от импульсных напряжений, возникающих в сети питания, и перегрузок по току, представляющих опасность для электронной аппаратуры, в большинстве случаев осуществляется с использованием отдельных методов, что увеличивает число необходимых компонентов, габариты и стоимость аппаратуры. В статье предложен комплексный подход к вопросу проектирования системы защиты оборудования, позволяющий повысить надежность его работы, уменьшить число компонентов и обеспечить выполнение требований стандартов.
А. Мельниченко
Электронная аппаратура может быть подвержена воздействию выбросов сетевого напряжения, возникающих, к примеру, при ударах молнии или при коммутации нагрузки на электростанциях. Требования к электронной аппаратуре в части ее защищенности от перенапряжений определяются стандартом IEC 61000-4-5. В соответствии с указанным стандартом для тестирования степени защищенности электронной аппаратуры от перегрузки используется сигнал в виде импульса напряжения с длительностью фронта 1.2 мкс и спада – 50 мкс и импульса тока с длительностью фронта 8 мкс и спада – 20 мкс.
На рис. 1 показана цепь защиты, состоящая из компонентов фирмы Raychem: варистора серии ROV и восстанавливаемого предохранителя PolySwitch серии LVR. Такая цепь позволяет повысить надежность работы сетевой аппаратуры в условиях перенапряжений и обеспечивает выполнение требований стандарта IEC 61000-4-5. Способность варистора выдерживать большой импульсный ток и абсорбировать значительные порции энергии, а также малое время реакции и низкая стоимость позволяют успешно использовать его для защиты от перенапряжений в источниках питания, сетевых колодках, трансформаторах устройств управления и электродвигателях. Восстанавливаемый предохранитель серии LVR, предназначенный для защиты от перегрузки по току, рассчитан на номинальное напряжение 240 В (макс. 265 В) и может быть использован совместно с варистором в цепях защиты. В отличие от плавкого предохранителя срабатывание восстанавливаемого предохранителя может происходить и в тех случаях, когда в результате неисправности наряду с увеличением тока наблюдается повышение температуры компонентов. Для этого желательно расположить его в непосредственной близости от тепловыделяющих компонентов, таких как мощные транзисторы, электромагниты и др.
Повышение устойчивости схемы защиты к перегрузкам
При превышении мощности, рассеиваемой на варисторе, он может выйти из строя, оставаясь при этом в проводящем состоянии. Располагая восстанавливаемый предохранитель рядом с варистором, можно повысить эффективность защиты, так как тепло, выделяемое варистором, нагревает предохранитель, ускоряя его переход в непроводящее состояние. При этом схема оказывается более устойчивой к длительным перегрузкам. И хотя такой прием не сказывается на результатах тестирования в соответствии со стандартом IEC61000-4-5, однако он повышает надежность защиты при длительном перенапряжении, возникающем, например, при ошибочном подключении к сети или при обрыве нейтрального провода.
Рис. 1. Схема защиты цепи питания сетевой аппаратуры от перегрузки
Комплексный подход к проектированию схем защиты
Пример комплексного подхода к защите сигнальных цепей и цепей питания аппаратуры от перегрузки по напряжению и току приведен на рис. 2. Такая схема обеспечивает как выполнение требований специализированной организации UL (США) по защите аппаратуры класса 2, так и требований защиты от выбросов напряжения, включенных в стандарт IEC61000-4-5. Предложенная схема защиты отличается хорошей способностью поглощения энергии, малым временем реакции и низкой стоимостью.
