قطعات حذف‌کننده حالت گذرا می‌توانند مقدار انرژی آزاد شده در نتیجه افزایش ولتاژ و نوسانات را به میزان قابل توجهی کاهش دهند.
ایده‌آل این است که منابع تغذیه AC یا DC که برای تغذیه مدارهای خود استفاده می‌کنیم، هر دو منبع تغذیه تنظیم‌شده به صورت دقیق هستند. با این حال، سوئیچینگ بارهای القایی AC یا سوئیچینگ کنتاکت‌های رله DC و موتورهای DC به عنوان بخشی از سیستم میکروکنترلر، همگی با هم ترکیب می‌شوند تا کیفیتی از منبع تغذیه تولید کنند که حفظ آن دشوار است.
حالت‌های گذرای سوئیچینگ القایی زمانی اتفاق می‌افتند که نوعی از بار القایی یا راکتیو، مانند یک موتور، یک سیم پیچ برقی یا یک سیم پیچ رله، به طور ناگهانی خاموش می‌شود. افت سریع میدان مغناطیسی یک ولتاژ گذرا را القا می‌کند که به روی منبع تغذیه حالت پایدار تحمیل می‌شود. این ولتاژهای گذرای سوئیچینگ القایی می‌تواند به 1000 ولت برسد.
حالت‌های گذرا، ولتاژهای بسیار شیب‌دار هستند که در مدارهای الکتریکی به دلیل آزاد شدن ناگهانی انرژی ذخیره شده قبلی، اعم از القایی یا خازنی، رخ می‌دهند که منجر به ایجاد یک ولتاژ گذرا یا نوسان می‌شوند. این آزاد شدن ناگهانی انرژی به مدار به دلیل برخی از عملکردهای سوئیچینگ، یک ولتاژ گذرا به شکل یک ضربه (impulse) انرژی ایجاد می‌کند که در تئوری می‌تواند دارای مقدار بی‌نهایت باشد.
این dv/dt بالای سوئیچینگ گذرا می‌تواند برای مدت زمان بسیار کوتاهی (میلی ثانیه یا میکرو ثانیه) وجود داشته باشد، یا می‌تواند هر چند وقت یکبار در بازه‌های زمانی کوتاه رخ دهد، برای مثال به طور تصادفی دو یا سه بار در روز.
همچنین باید متوجه کنیم که حالات گذرای ولتاژ همیشه با ولتاژ صفر یا در ابتدای یک چرخه شروع نمی‌شوند، بلکه می‌توانند به سطح ولتاژ دیگری اضافه شوند. در هر صورت، حالت‌های گذرا بد هستند زیرا می‌توانند به تجهیزات الکترونیکی آسیب برسانند و بنابراین باید حذف و کنترل شوند.
قطعه‌های حذف‌کننده حالت گذرا می‌توانند شکل‌های مختلفی از کنتاکت‌های قوسی گرفته (arc contacts) تا فیلترها و المان‌های نیمه هادی حالت جامد داشته باشند. قطعات حذف‌کننده حالت گذرا نیمه‌هادی گسسته مانند وریستور اکسید فلزی (Metal-oxide Varistor) یا MOV، رایج‌ترین آنها هستند، زیرا در انواع مختلف جذب انرژی و آستانه ولتاژ موجود بوده که امکان اعمال کنترل دقیق بر روی حالات گذر ناخواسته و بالقوه مخرب یا افزایش ولتاژ بیش از حد را فراهم می‌کند.
قطعات حذف کننده حالت گذرا را می‌توان به‌صورت سری با بار (Load) برای حذف یا کاهش مقدار انرژی حالت گذرا استفاده کرد که از انتشار آن در مدار جلوگیری می‌کند، یا می‌توان آنها را به موازات بار برای منحرف کردن حالت گذرا به مسیرهای دیگر، معمولاً به زمین، استفاده کرد که در نتیجه، ولتاژ باقیمانده را محدود می‌کند.
حذف یک ولتاژ گذرا معمولاً با استفاده از فیلترهای پایین‌گذر که به صورت سری به مدار بار متصل هستند، انجام می‌شود. هنگامی که یک ولتاژ گذرا رخ می‌دهد، معمولاً به صورت یک ضربه با سرعت بالا و با فرکانس بالا است، بنابراین فیلتر این گذر فرکانس بالا را حذف یا مسدود می‌کند در حالی که همچنان به توان فرکانس پایین یا مؤلفه سیگنال اجازه می‌دهد بدون مزاحمت ادامه دهد. یک مثال خوب از حذف‌کننده‌های گذرا، کابل‌های داخلی فیلترشده شبکه برق هستند.
منحرف کردن حالت گذرا معمولاً با استفاده از یک دستگاه نوع ولتاژ نگهدارنده (voltage-clamping) یا با استفاده از چیزی که معمولاً به آن دستگاه نوع اهرمی (crowbar) گفته می‌شود، انجام می‌شود. این دستگاه‌های متصل موازی یک مشخصه امپدانس غیرخطی را نشان می‌دهند، زیرا جریانی که از آنها می‌گذرد با ولتاژی که در ترمینال‌های آنها ارائه می‌شود به مانند قانون اهم نبوده و خطی نیست.
المان ولتاژ کلمپینگ مانند MOV، امپدانس متغیری بسته به جریان عبوری از قطعه یا ولتاژ در ترمینال آن دارد. در شرایط عملیاتی حالت پایدار معمولی، دستگاه امپدانس بالایی ارائه می‌دهد و بنابراین هیچ تاثیری بر مدار متصل ندارد.
با این حال، هنگامی که یک ولتاژ گذرا رخ می‌دهد، امپدانس دستگاه تغییر کرده و جریان کشیده شده از طریق دستگاه را با افزایش ولتاژ در آن افزایش می‌دهد. نتیجه آن به طور واضح حذف ولتاژ گذرا است. مشخصه ولت-آمپر یک دستگاه کلمپینگ معمولاً وابسته به زمان است زیرا افزایش زیاد جریان منجر به اتلاف انرژی زیادی توسط دستگاه می‌شود.
ادوات اهرمی (Crowbar devices) نوع دیگری از ادوات حذف‌کننده حالت گذرا هستند که در نتیجه یک عمل روشن کردن نوع سوئیچینگ، ضربه‌های ولتاژ را از مدار حذف می‌کند. دستگاه‌های اهرمی از نظر عملکرد مشابه دیود زنر هستند زیرا در شرایط عادی حالت پایدار هیچ تأثیری بر مدار ندارند. هنگامی که یک حالت گذر تشخیص داده می‌شود، آنها به سرعت بر روی “روشن” سوییچ میکنند که یک مسیر امپدانس بسیار کم را ارائه می‌دهد که حالت گذرا را از بار متصل موازی دور می‌کند.
بنابراین، قطعات حذف‌کننده حالت گذرا گسسته را می‌توان بسته به نوع اتصال و عملکرد آنها به سه دسته اصلی تقسیم کرد.
- فیلترهای پایین گذر متصل سری (مسدودکننده).
- کلیپرها (Clipper) و کلمپرهای (Clamper) ولتاژ متصل موازی (شنت).
- ادوات اهرمی متصل موازی (شنت).
و این را می‌توان به صورت زیر نشان داد:
قطعات حذف‌کننده حالت گذرا
فیلترهای حذف‌کننده حالت گذرای سری
حالات گذرا در یک خط برق AC می‌تواند از چند ولت تا بیش از چندین کیلو ولت بالاتر از ولتاژ اصلی شبکه باشد. ادوات حذف‌کننده که این حالات گذرا را ضعیف یا مسدود میکنند، از مدارهای فیلتر استفاده میکنند تا با قرار دادن یک فیلتر 100 هرتز به صورت سری با بار متصل، این حالات گذرا را به طور موثر حذف کنند.
مولفه فرکانس یک ولتاژ گذرای سوئیچینگ سریع می‌تواند بسیار بیشتر از فرکانس پایه با حرکت آهسته منبع AC باشد. بنابراین، یک انتخاب واضح برای تضعیف و کنترل این گذارهای ناخواسته استفاده از فیلتر پایین‌گذر بین منبع و بار است.
فیلترهای پایین گذر، مانند فیلتر LC، می‌توانند برای تضعیف هرگونه گذر فرکانس بالا استفاده شوند و اجازه می‌دهند که توان یا سیگنال فرکانس پایین بدون مزاحمت عبور کند. ساده‌ترین شکل فیلتر حذف‌کننده حالت گذرا، فیلتر RC مقاومتی-خازنی است که مستقیماً در خط برق قرار میگیرد تا هرگونه گذر فرکانس‌های بالا را کاهش دهد.
فیلترهای در نظر گرفته شده برای کاربردهای برق AC عموماً از اندوکتانس‌ها و خازن‌هایی تشکیل شدهاند که فیلترهای LC چند مرحلهای (multistage) را تشکیل می‌دهند که درجه تضعیف آنها به تعداد مراحل LC در فیلتر بستگی دارد. فیلتر حذف‌کننده حالت گذرا برق AC متصل سری، در زیر نشان داده شده است.
فیلتر حذف‌کننده حالت گذرای معمولی
این فیلتر AC دو مرحلهای پایه پایین گذر، تلفات عبوری (insertion loss) زیادی را بین خط به خط و خط به زمین در سراسر محدوده فرکانس فراهم می‌کند و با جلوگیری از رسیدن هرنوع ولتاژ گذرا و نویز فرکانس بالا به بار متصل، حفاظت موثر ولتاژ گذرا از تجهیزات را ارائه می‌دهد. همچنین این فیلترهای برق شبکه علاوه بر کاهش نوسانات ولتاژ و حالات گذرا، می‌توانند هرگونه تداخل فرکانس رادیویی یا انتشاری ناشی از منبع تغذیه را از بین ببرند.
حذف‌کننده‌های حالت گذرای کلمپینگ ولتاژ
کلمپرهای ولتاژ برای محدود کردن دامنه حالت گذرا در مدار استفاده می‌شوند. یک دستگاه کلمپینگ ولتاژ زمانی که از ولتاژ آستانه از پیش تعیین شده فراتر رفت، شروع به هدایت می‌کند، سپس زمانی که اضافه ولتاژ به زیر سطح آستانه خود می‌رسد به حالت غیررسانا باز می‌گردد. بنابراین، ضربه‌های اضافه ولتاژ توسط دستگاه کلمپینگ به سطح ایمن کاهش می‌یابد.
ادوات کلمپینگ ولتاژ معمولاً در راستای منبع تغذیه و به موازات بار قرار می‌گیرند تا از آن در برابر هر گونه ولتاژ گذرای ناخواسته dv/dt بالا محافظت کنند. کلمپر ولتاژ می‌تواند به سادگی یک دیود زنر در یک منبع DC باشد، اما برای منابع AC دو طرفه باید از وریستور اکسید فلزی (MOV)، دیودهای حذف‌کننده یا مقاومت وابسته به ولتاژ (VDR) برای محافظت در برابر ولتاژ اضافی استفاده کنیم.
توجه داشته باشید که ادوات کلمپینگ ولتاژ، جریانهای نوسانی را منحرف میکنند، آنها را مانند فیلتر جذب نمی‌کنند، بنابراین باید مراقب بود که مسیری که برای انحراف حالت گذرا استفاده می‌شود، مشکلات خاص خود را برای مدار تولید یا ایجاد نکند.
حذف‌کننده‌های حالت گذرای دیود زنر
دیودهای زنر برای حفاظت از منابع DC (یک جهته) استفاده می‌شوند، زیرا در جهت بایاس مستقیم مانند دیودهای معمولی رفتار میکنند، اما در جهت بایاس معکوس خود شکسته می‌شوند و هدایت میکنند. بنابراین، ولتاژ شکست معکوس دیود زنر، VZ می‌تواند به عنوان سطح ولتاژ مرجع یا کلمپینگ استفاده شود.
در جهت معکوس و زیر ولتاژ شکست زنر VZ، دیودهای زنر امپدانس بالایی به منبع تغذیه نشان می‌دهند و جریان نشتی بسیار کمی را هدایت میکنند. با این حال، زمانی که ولتاژ در دو سوی زنر از ولتاژ زنر آن بیشتر باشد، با افزایش ولتاژ به تدریج هدایت آن بیشتر شده و شروع به شکسته شدن می‌کند و یک مسیر امپدانس بسیار کم به ولتاژ گذرا نشان می‌دهد.
حذف‌کننده حالت گذرای زنری
هنگامی که ادر راستای منبع تغذیه یا در بین اجزای محافظت شده متصل می‌شود، دیود زنر عملاً تا زمانی که یک ولتاژ گذرا ظاهر شود، “نامرئی” است، زیرا دارای امپدانس بالا در زیر ولتاژ شکست معکوس و امپدانس پایین در بالای ولتاژ شکست معکوسش است.
هنگامی که زنر در حالت شکست کار می‌کند، یعنی زمانی که یک حالت گذرا را تضعیف می‌کند، دیود فوراً ولتاژ اضافه را می‌بندد تا ضربه‌ها را به سطح ایمن محدود کند و پس از اینکه ولتاژ گذرا به زیر ولتاژ زنر رسید، به حالت عادی برمی‌گردد. بنابراین، ولتاژ کلمپینگ، VC برابر با ولتاژ شکست معکوس زنر است. به دلیل این ویژگی‌های کلمپینگ، دیود زنر برای حذف جریانهای گذرا استفاده می‌شود زیرا جریانهای آسیب رسان احتمالی را از بار محافظت شده، دور می‌کند.
جریان و توان دیود زنر تقریباً متناسب با مساحت اتصال آن است. اکثر دیودهای زنر برای کار در سطوح توان و ولتاژ پایین طراحی شدهاند. دیودهای زنر که برای عملکرد در سطوح ولتاژ بالاتر و جذب جریانهای ضرب‌های بدون آسیب طراحی شدهاند، به عنوان دیودهای بهمنی شناخته می‌شوند.
قبلاً گفتیم که یک دیود زنر تنها می‌تواند برای حذف حالت گذرا در منابع DC حالت پایدار به دلیل مشخصه‌های بایاس مستقیم آنها استفاده شود. اما با اتصال دو دیود زنر “پشت به پشت” می‌توانیم از ویژگی‌های کلمپینگ آنها در یک منبع AC دو طرفه استفاده کنیم.
حذف‌کننده حالت گذر با زنر
با اتصال دو دیود زنر پشت سر هم، می‌توانیم نیم سیکل مثبت را با یک دیود زنر و نیم سیکل منفی را با دیگری از حالات گذرای اضافه ولتاژ محافظت کنیم.
اگر هر دو دیود زنر ولتاژ شکست معکوس یکسانی داشته باشند، آنگاه یک ولتاژ گذرا با هر دو قطبیت در همان سطح ولتاژ زنر حذف می‌شود، زیرا یکی از دیودهای زنر به طور موثر در حالت بایاس معکوس خود قرار میگیرد در حالی که دیگری در بایاس مستقیم خواهد بود.
در حالی که می‌توان از دو دیود زنر پشت سر هم برای حذف حالت گذرا منبع AC استفاده کرد، ادوات حذف‌کننده ولتاژ گذرا (TVS) با اتصالات متضاد ساخته شده در یک دستگاه واحد در دسترس هستند که آنها را برای کاربردهای برق AC ایده‌آل می‌کند. دیودهای دو طرفه بهمنی در طیف وسیعی از سطوح ولتاژ و توان موجود هستند.
حذف‌کننده‌های حالت گذرای MOV
در حالی که دیودهای زنر و دیودهای بهمنی بازیابی (recovery avalanche diodes)، سریع عمل میکنند و در بستن اضافه ولتاژها موثر هستند، رایج‌ترین روش کلمپینگ برای حذف اضافه ولتاژ، استفاده از وریستورهای اکسید فلزی یا MOV است. وریستورهای اکسید فلزی، علاوه بر ولتاژ نامی بالا می‌توانند جریانهای نوسانی بسیار بزرگتری را، با سرعت کمتر، مدیریت کنند و می‌توانند در خطوط برق DC و AC برای محافظت در برابر ولتاژهای شدید مانند ولتاژهای گذرا استفاده شوند.
MOV یک مقاومت متغیر وابسته به ولتاژ نیمه هادی است که به صورت موازی (شنت) با بار یا قطعه محافظت شده قرار میگیرد. MOV ها در ولتاژ پایین مقاومت بالایی دارند و در ولتاژ بالا مقاومت پایینی داشته و مشخصه‌های ولتاژ-جریان غیر خطی، آنها را برای محافظت در برابر نوسانات خطوط برق و حالات گذرای اضافه ولتاژ مفید می‌کند.
رفتار MOV ها مشابه دیودهای زنر پشت سر هم است، زیرا می‌توان از آنها برای کلمپینگ ولتاژ دو طرفه استفاده کرد که هدایت حالت گذرا با افزایش ولتاژ در آن افزایش می‌یابد. این نوع وریستورهای فلزی دیسکی شکل (disk-shaped metal-oxide) کوچک، ولتاژهای شکست بالایی را در هر دو جهت ارائه می‌دهند و می‌توانند مقادیر بالاتر انرژی را جذب کنند. آنها اغلب بر حسب ژول به جای وات رتبه‌بندی می‌شوند.
حذف‌کننده حالت گذرای MOV
وریستورهای اکسید فلزی به عنوان یک دستگاه کلمپینگ ولتاژ، زمانی که ولتاژ در پایانه‌های آن کمتر از مقدار شکست از پیش تعیین‌شده‌اش باشد، مقاومت بسیار بالایی ارائه میکنند و بیشتر شبیه یک مقاومت وابسته به ولتاژ (VDR) عمل میکنند. هنگامی که در معرض ولتاژ گذرای بالا از هر قطبیتی قرار می‌گیرند، ویژگی‌های الکتریکی دستگاه تغییر می‌کند و مقاومت آن بسیار کوچک شده و ولتاژ را به سطح ایمن می‌بندد.
بنابراین، هدف اصلی وریستور اکسید فلزی هنگامی که به عنوان یک دستگاه حذف‌کننده حالت گذرا استفاده می‌شود، تبدیل ولتاژ ظاهر شده در سراسر آن به سطح ایمن است، زیرا در بیشتر کاربردها، دستگاه به موازات مدار یا دستگاهی که قرار است محافظت شود، قرار میگیرد.
حذف‌کننده حالت گذرای اهرمی
نوع دیگری از قطعات حذف‌کننده حالت گذرای متصل موازی (شنت) به عنوان حفاظت اهرمی شناخته می‌شود. ادوات اهرمی الکترونیکی، زمانی که به وسیله تحریک، ولتاژ آستانه از پیش تعیین‌شده به مقدار هدایت حالت روشن تجاوز می‌کند، هدایت میکنند، که منجر به افت ولتاژ تنها چند ولت می‌شود، از این رو به آن اهرمی می‌گویند. .
دستگاه‌ها و مدارهای اهرمی به طور موثر در هنگام رسیدن به ولتاژ تحریک، یک اتصال کوتاه ایجاد میکنند و معمولاً در منابع تغذیه تثبیت‌شده یافت می‌شوند که برای تولید یک ولتاژ خروجی ثابت طراحی شدهاند، به عنوان مثال 12 ولت یا 5 ولت ثابت، اما می‌توانند برای حفاظت از مدار یا بار در برابر ولتاژهای گذرا استفاده شوند.
مدارهای اهرمی فعال مبتنی بر نیمه هادی به صورت موازی (شنت) با بار قرار می‌گیرند و می‌توانند جریانهای نوسانی بسیار بزرگ را کاهش دهند. تریستورها عموماً در مدارهای اهرمی مورد استفاده قرار می‌گیرند زیرا ولتاژ “روشن” پایینی دارند و می‌توانند سطوح ولتاژ را بسیار کمتر از سطوح آسیب‌رسان نگه دارند. پس از تحریک، می‌توانند مقدار قابل توجهی از انرژی گذرا را از طریق خود به زمین منحرف کنند زیرا به عنوان کلید امپدانس بسیار کم عمل میکنند.
نقطه ضعف در اینجا این است که اگر مدار تبدیل اضافی برای خاموش کردن کلمپ اهرمی پس از سوییچ شدن بر روی “روشن” ارائه نشود، این اتصال کوتاه ممکن است باعث کارکرد فیوزهای مدار یا قطع‌کننده‌های مدار شود، به خصوص در سیستم DC، زیرا منبع تغذیه توسط دستگاه اهرمی اتصال کوتاه می‌شود و ولتاژ خروجی بنابراین صفر خواهد بود. مدار کلمپینگ اهرمی ساده زیر را در نظر بگیرید.
مدار کلمپینگ اهرمی پایه
در اینجا یک تریستور یا SCR در راستای منبع تغذیه قرار میگیرد و بار با مدار تقسیم‌کننده ولتاژ راه‌اندازی شده که توسط مقاومت‌های R1 و R2 تنظیم شده تا گیت تریستور را در سطحی به اندازه کافی پایین بیاورد که در حین کار عادی “روشن” نشود. بنابراین SCR قطع شده و نارسانا است.
با این حال، هنگامی که یک گذر ولتاژ بیش از حد رخ می‌دهد و از یک سطح از پیش تعیین شده بالاتر می رود، افت ولتاژ در مقاومت R2 نیز افزایش می‌یابد و برای تحریک گیت SCR به حالت هدایت کافی می‌شود که به نوبه خود گذر ولتاژ را می‌بندد و از بار محافظت می‌کند. مشکل اینجاست که در حالی که بار از ولتاژ بیش از حد محافظت می‌شود، از منبع تغذیه محافظت نمی‌کند و در نتیجه فیوز منبع تغذیه را بالا می‌زند. بنابراین، حفاظت بار در برابر حالت گذرای ایجاد شده توسط اتصال کوتاه منبع تغذیه ممکن است بیشتر از واقعه‌ای باشد که باعث آن شده است.
علاوه بر استفاده از تریستورها، برای حفاظت از ولتاژ بیش از حد منابع تغذیه متناوب، تریاک‌ها می‌توانند به عنوان یک دستگاه اهرمی استفاده شوند و به روشی مشابه وارد رسانایی شوند. مزیت استفاده از تریستورها یا تریاک‌ها برای محافظت اهرمی از منابع AC این است که در هر نیم چرخه به طور خودکار خاموش می‌شوند.
بنابراین، اگر یک حالت گذرای کوتاه مدت به اندازه کسری از میلی ثانیه، دستگاه اهرمی را راه‌اندازی کند، عمل شنت تنها باعث اتصال کوتاه خط برق AC که به آن برای حداقل یک نیم چرخه وصل است و ممکن است برای فیوز خیلی سریع باشد، می‌شود.
حذف‌کننده حالت گذرای اهرمی زنری
با استفاده از دیود زنر برای تشخیص وضعیت ولتاژ بیش از حد، می‌توانیم عملکرد و حساسیت مدار اهرمی پایه بالا را بهبود بخشیم. در اینجا مدار تقسیم‌کننده ولتاژ مقاومتی با یک دیود زنر مطابق شکل جایگزین شده است.
مدار کلمپینگ اهرمی زنری
ولتاژ منبع تغذیه DC، VS توسط دیود زنر که مانند یک قطعه تشخیص حالت گذرا عمل می‌کند، نظارت می‌شود و ولتاژ نامی زنر آن، VZ، سطح ولتاژی را که SCR در آن روشن می‌شود را تعیین می‌کند. وقتی ولتاژ تغذیه DC کمتر از ولتاژ آستانه بایاس معکوس دیود زنر باشد، دیود زنر هدایت نمی‌کند، بنابراین هیچ ولتاژ یا جریانی به گیت SCR اعمال نمی‌شود و خاموش شده و غیررسانا می‌ماند.
اگر ولتاژ منبع تغذیه بالاتر از حد مجاز ولتاژ زنر به عنوان یک اضافه ولتاژ گذرا افزایش یابد، دیود زنر شروع به هدایت می‌کند و به جریان گیت اجازه می‌دهد تا به SCR جریان یابد و آن را “روشن” کرده و ولتاژ منبع تغذیه را اتصال کوتاه کرده و فیوز را تحریک می‌کند. بنابراین، بار از ولتاژهای گذرای بالاتر از ولتاژ زنر VZ محافظت می‌شود، زیرا دیود زنر فقط جریان گیت را برای SCR حمل می‌کند تا “روشن” شود و SCR خود بخش عمدهای از جریان شنت را حمل می‌کند.
در حالی که این مدار اهرمی زنر یک بهبود در شبکه تقسیم‌کننده ولتاژ پایه است، اما از یک عمل روشن کردن نرم رنج می‌برد زیرا خمش در ولتاژ شکست زنر به جای افزایش شدید، خمیده است. مدار اهرمی پایه می‌تواند با افزودن مقداری بهره ولتاژ به مدار تشخیص و راه‌اندازی به شکل یک مدار تقویت‌کننده منفرد یا مدار تقویت‌کننده عملیاتی، اصلاح و بهبود یابد.
برای این منظور، تریستورهایی با یک تحریک ولتاژ بیش از حد تعبیه شده است تا نوسانات حالت گذرای یک طرفه یا دو طرفه و نوسانات ولتاژ را مهار کنند. مانند اهرم‌های آی‌سی سری RCA SK9345 که برای محافظت از منابع تغذیه 15 ولت طراحی شدهاند، SK9346 که از ولتاژ 112 ولت محافظت می‌کند و SK9347 که از منابع تغذیه 115 ولت محافظت می‌کند.
همه اینها از یک مدار مجتمع با دیود زنر داخلی، ترانزیستورها و SCR استفاده میکنند. مدار سنجش ولتاژ بالا MC3423 یک آی‌سی منفرد است که برای استفاده با SCR اهرمی خارجی طراحی شده است.
خلاص قطعات حذف کننده حالت گذرا
همانطور که ما از وسایل الکترونیکی بیشتری در زندگی روزمره خود استفاده می‌کنیم، به دلیل نقش دستگاه‌های محافظ ولتاژ بیش از حد در محافظت از تجهیزات در برابر افزایش ولتاژ و نوسانات، بیشتر به آنها وابسته می‌شویم. ولتاژ بیش از حد حالت گذرا معمولاً توسط مدارهای سوئیچینگ القایی یا خازنی ایجاد می‌شود که باعث افزایش ناگهانی ولتاژ می‌شوند.
این افزایش‌ها و نوسانات ولتاژ می‌توانند شامل انرژی بالا برای مدت زمان کوتاه یا به صورت متناوب برای دوره‌های زمانی کوتاه باشند و بر روی یک مقدار حالت ثابت مانند شکل موج شبکه AC قرار می‌گیرند.
مدارهای حفاظتی در برابر اضافه ولتاژ می‌توانند اشکال مختلفی داشته باشند، از فیلترهای متصل سری که برای عبور ولتاژ و جریان فرکانس خطوط برق طراحی شدهاند و در عین حال هارمونیک‌ها و نویزهای فرکانس بالا را رد میکنند، تا مدارهای کلمپینگ و اهرمی متصل موازی که ولتاژ اضافی را به زمین پراکنده میکنند.
ساده‌ترین نوع فیلتر خط برق متناوب، خازنی است که در راستای منبع ولتاژ قرار میگیرد. امپدانس خازن تغییر می‌کند که منجر به تضعیف حالات گذرای فرکانس بالا می‌شود. در بیشتر کاربردها، دستگاه حذف‌کننده حالت گذرا به موازات بار محافظت‌شده یا به موازات برخی از قطعات مورد محافظت قرار میگیرد.
هدف اصلی یک مدار حذف‌کننده حالت گذرا، نگه داشتن ولتاژ در سطح ایمن است. رایج‌ترین شکل دستگاه‌های کلمپینگ ولتاژ، وریستورهای اکسید فلزی، MOV و دیودهای زنر هستند. MOV ها برای حفاظت از منابع تغذیه AC دو جهته مناسب هستند، در حالی که دیودهای زنر برای منابع DC کوچکتر با انرژی کمتر مناسب هستند.
مدارهای اهرمی حالت جامد که از SCR یا ترایاک به عنوان “اهرم” استفاده میکنند، به سرعت ولتاژ گذرا را در راستای منبع تغذیه اتصال کوتاه میکنند تا فیوز را برای محافظت در برابر ولتاژ اضافی تحریک کنند. محافظ‌های گذرا/نوسانی دوگانه، یک اهرم را با یک نگهدارنده یا یک نگهدارنده/اهرم با یک فیلتر، در یک ماژول ترکیب میکنند و ترکیب‌های مختلفی ممکن است وجود داشته باشد.
