如今，由于技术的进步和更好的设计偏好，大多数电源都非常可靠，但是由于制造缺陷而总是有发生故障的可能性，或者它可能是主开关晶体管或MOSFET损坏的原因。此外，尽管可以使用诸如金属氧化物压敏电阻（MOV）之类的保护设备作为输入保护，但它可能由于输入端的过电压而失效，但是一旦MOV触发，它就会使该设备失效。
为了解决这个问题，我们将构建一个带有运算放大器的过压保护器件，该器件可以检测到高电压并且可以在不到一秒钟的时间内切断输入功率，从而保护器件免受高电压浪涌的影响。另外，还将对电路进行详细测试，以验证我们的电路设计和工作情况。以下检查为您提供了有关此电路的构建和测试过程的想法。如果您喜欢SMPS设计，则可以查看我们先前有关SMPS PCB设计技巧和SMPS EMI降低技术的文章。
什么是过压保护，为何如此重要？
电源电路可能有多种故障方式，其中一种是由于 过电压引起的。在上一篇文章中，我们为DC电路制作了一个过压保护电路，您可以检查一下是否达到您的兴趣。可以将过压保护说明为一种功能，其中在发生过压情况时电源会关闭，尽管过压情况发生的频率较低，当这种情况发生时，它会使电源无用。同样，过电压情况的影响可能会从电源供应到主电路，当这种情况发生时，您不仅会导致电源损坏，而且还会导致电路损坏。这就是为什么过电压保护电路在任何电子设计中都变得重要的原因。
因此，要设计用于过压情况的保护电路，我们需要清除过压保护的基础知识。在之前的保护电路教程中，我们设计了许多基本的保护电路，可以将它们适配到您的电路中，即过压保护，短路保护，反极性保护，过流保护等。
在本文中，我们将只专注于一件事，即制作一个输入干线过压保护电路以防止其损坏。
230V电源过压保护电路如何工作？
要了解过压保护电路的基础知识，我们将电路分开以了解电路各部分的基本工作原理。
该电路的核心是运算放大器，它被配置为比较器。在原理图中，我们有一个基本的LM358运算放大器，在其Pin-6引脚中，有一个由LM7812稳压器IC产生的参考电压，在Pin-5引脚上，有一个输入电压是电源电压。在这种情况下，如果输入电压超过参考电压，则运算放大器的输出将变高，并且利用该高信号，我们可以驱动一个使继电器导通的晶体管，但是该电路存在很大的问题，由于输入信号中的噪声，运算放大器会先振荡多次，然后才能稳定下来，
该解决方案是增加的滞后在输入施密特触发器行动。以前，我们已经制作了使用Arduino的频率计数器和使用Arduino的电容表之类的电路，它们都使用施密特 触发器 输入，如果您想了解有关这些项目的更多信息，请检查一下。通过为运放配置正反馈，我们可以根据需要扩大输入的余量。如上图所示，我们在R18和R19的帮助下提供了反馈，实际上添加了两个阈值电压，一个是较高的阈值电压，另一个是较低的阈值电压。
计算过压保护的组件值
如果我们看一下原理，我们有我们的市电输入，这是我们整顿了的帮助下它桥式 整流器，那么我们就把它通过与R9，R11和R10做了一个分压器，那么我们筛选通过它22uF 63V 电容器。
在对分压器进行计算之后，我们将得到3.17V的输出电压，现在，我们需要计算上下阈值电压，假设我们要在输入电压达到270V时切断电源。现在，如果再次进行分压器计算，将获得3.56V的输出电压，这是我们的上限。由于运算放大器已接地，我们的下限阈值保持在3.17V。
现在，借助一个简单的分压器公式，我们可以轻松地计算上下阈值电压。以原理图为参考，计算如下所示：
UT = R18 /（R18 + R19）* Vout = 62K /（1.5M + 62K）= 0.47V LT = R18 /（R18 + R19）* -Vout = 62K /（1.5M + 62K）= 0V
现在，在计算之后，我们可以清楚地看到，借助于正反馈，我们已将您的上限阈值电压设置为高于触发电平的0.47V。
注意：请注意，由于电阻容差，我们的实际值将与我们的计算值有所不同。
电源过压保护电路板设计
我们的电源过压保护电路的PCB是为单个餐具柜设计的。我已经使用Eagle来设计PCB，但是您可以使用任何选择的设计软件。我的电路板设计的2D图像如下所示。
使用足够的走线直径以使电源走线使电流流过电路板。交流电源输入和变压器输入部分在左侧创建，输出在底部创建，以提高可用性。可以从下面的链接下载Eagle的完整设计文件以及Gerber。
- GERBER用于电源过压保护电路
现在，我们的设计已经准备就绪，是时候进行每个电路板焊接了。蚀刻，钻孔和焊接过程完成后，电路板如下图所示。
测试过电压和电流保护电路
为了演示，使用了以下设备
- Meco 108B + TRMS万用表
- Meco 450B + TRMS万用表
- Hantek 6022BE示波器
- 9-0-9变压器
- 40W灯泡（测试负载）
从上图可以看到，我已经准备好了用于测试该电路的测试设置，已经在运算放大器的pin5和pin6中焊接了两条导线，meco 108B +万用表显示了输入电压，meco 450B +万用表显示了显示参考电压。
在此电路中，变压器由230V主电源供电，并从那里将电源作为输入馈入整流电路，变压器的输出也馈入电路板，因为它为电路提供了电源和参考电压。
从上图可以看到，电路已接通，meco 450B +万用表中的输入电压小于参考电压，这意味着输出已接通。
现在要模拟这种情况，如果我们降低参考电压，则输出将关闭，检测到过压情况，板上的红色LED也会点亮，您可以在下图中观察到。
进一步增强
为了演示，该电路是在原理图的帮助下构建在PCB上的，可以方便地对其进行修改以改善其性能，例如，我使用的电阻均具有5％的容差，使用1％的额定电阻可以改善电路的精度。
希望您喜欢这篇文章并学到一些有用的东西。如果您有任何疑问，可以将其留在下面的评论部分，或使用我们的论坛来发布其他技术问题。