Crowbar kredsløb

Pålideligheden af ​​enhver elektronisk enhed afhænger af, hvor godt hardwarebeskyttelseskredsløbene er designet. Slutbrugeren (forbrugeren) er tilbøjelig til at begå fejl og det er en god hardwaredesigners ansvar at beskytte sin hardware mod uheld. Der er rigelige typer af beskyttelseskredsløb, hver med sine egne specifikke applikationer. Den mest almindelige type beskyttelseskredsløb er overspændingsbeskyttelseskredsløb, omvendt polaritetsbeskyttelseskredsløb, strømoverspændingsbeskyttelse og støjbeskyttelseskredsløb. I denne vejledning vil vi diskutere om Crowbar Circuit, som er en type overspændingsbeskyttelseskredsløb og ofte bruges i elektroniske enheder. Vi vil også praktisk talt skabe dette kredsløb og kontrollere, hvordan det fungerer i det virkelige liv.

Nødvendige materialer

• Sikring
• Zener-diode
• Thyristor
• Kondensatorer
• Modstande
• Schottky-diode

Crowbar Circuit Diagram

Kredsløbsdiagrammet for et kobberkredsløb er meget simpelt og let at bygge og implementere, hvilket gør det til en omkostningseffektiv og hurtig løsning. Det komplette koblingsdiagram er vist nedenfor.

Her er indgangsspændingen (blå sonde) den spænding, der skal overvåges, og kredsløbet er designet til at afbryde forsyningen, når forsyningsspændingen overstiger 9,1 V. Vi diskuterer funktionen af ​​hver komponent i arbejdssektionen nedenfor.

Arbejde med Crowbar Circuit

Et Crowbar-kredsløb overvåger indgangsspændingen, og når den overstiger grænsen , skaber den en kortslutning på tværs af kraftledningerne og sprænger sikringen. Når sikringen er sprunget, afbrydes strømforsyningen fra belastningen og forhindrer den således i højspænding. Kredsløbet fungerer ved at skabe en direkte kortslutning på tværs af kraftledningerne, som om en kuglebjælke falder mellem kraftledningerne i kredsløbet. Derfor får det sit ikoniske navn koblingskredsløb.

Spændingen, som kredsløbet skal skabe en kort, afhænger af Zener-spændingen. Kredsløbet består af en SCR, der er direkte forbundet over kredsløbets indgangsspænding og jord, men denne SCR holdes som standard i slukket tilstand ved at jorde SCR's portstift. Når indgangsspændingen overstiger Zener-spændingen, begynder Zener-dioden at lede, og der tilføres derfor en spænding til SCR-porten, hvilket gør det til at lukke forbindelsen mellem indgangsspændingen og jorden og derved skabe kortslutning. Denne kortslutning trækker en maksimal strøm fra strømforsyningen og sprænger sikringen, der isolerer strømforsyningen fra belastningen. Det komplette arbejde kan også let forstås ved at se på GIF-billedet ovenfor. Du kan også finde en demonstrationsvideo i slutningen af ​​denne vejledning.

Ovenstående billede repræsenterer, hvordan koebekredsløbet reagerer nøjagtigt, når overspændingstilstanden opstår. Som du kan se, er Zener-dioden klassificeret til 9,1V, men indgangsspændingen overstiger værdien og er i øjeblikket på 9,75V. Så Zener-dioden åbner og begynder at lede ved at give en spænding til SCR's Gate pin. SCR begynder derefter at lede ved at kortslutte indgangsspændingen og jorden og sprænger dermed sikringen på grund af maksimal strømforbrug som vist i GIF ovenfor. Den funktion af hver bestanddel i dette kredsløb er forklaret nedenfor.

Sikring: Sikringen er den vitale komponent i dette kredsløb. Sikringens rating skal altid være mindre end SCR's maksimale strømværdi og mere end den strøm, der forbruges af belastningen. Vi skal også sørge for, at strømforsyningen kan skaffe tilstrækkelig strøm til at bryde sikringen i tilfælde af fejl.

0.1uF kondensator: Dette er en filtreringskondensator; det fjerner pigge og anden støj som harmoniske fra forsyningsspændingen for at forhindre kredsløbet fra falsk udløsning.

9.1V Zener Diode: Denne diode bestemmer overspændingsværdien, da vi her har brugt en 9.1V Zener-diode, vil kredsløbet reagere på enhver spænding, der er over dens tærskelværdi på 9,1V. Designeren kan vælge værdien af ​​denne modstand i henhold til hans behov.

1K modstand: Dette er bare en nedtrækningsmodstand, der holder SCR-porten til jorden og dermed holder den slukket, indtil Zener begynder at lede.

47nF kondensator: Hver afbryder som SCR kræver et snubber-kredsløb for at undertrykke spændingsspidserne under skift og forhindre, at SCR falsk udløser. Her har vi lige brugt en kondensator til at udføre jobbet. Værdien af ​​kondensatoren skal være lige nok til at filtrere støj, fordi høj kapacitansværdi vil øge den forsinkelse, hvormed SCR begynder at udføre efter påføring af Gate-puls.

Thyristor (SCR): Thyristor er ansvarlig for at skabe en kortslutning på tværs af strømskinnerne. Der skal udvises forsigtighed, så SCR kan håndtere en så høj strømværdi gennem den for at sprænge sikringen og beskadige sig selv. SCR's portspænding skal være mindre end Zener-nedbrydningsspændingen. Lær mere om Thyristor her.

Schottky-diode: Denne diode er ikke obligatorisk og bruges kun til beskyttelsesformål. Det sørger for, at vi ikke får nogen omvendt strøm fra belastningssiden, der muligvis kan beskadige beskyttelseskredsløbet. En Schottky-diode bruges i stedet for en almindelig diode, fordi den har mindre spændingsfald over den.

Hardware

Nu hvor vi har forstået teorien bag Crowbar-kredsløbet, er det tid til at komme ind i den sjove del. Det bygger faktisk kredsløbet oven på et brødbræt og kontroller, hvordan det fungerer i realtid. Det kredsløb, jeg bygger, er til en 12V pære. Denne pære bruger cirka 650 mA under normal driftsspænding på 12 V. Vi vil designe koblingskredsløbet for at kontrollere, om spændingen overstiger 12V, og hvis den gør, kortere vi SCR og dermed sprænge sikringen. Så her har jeg brugt en 12V Zener-diode og TYN612 Thyristor. Sikringen er monteret inde i en sikringsholder, her har vi brugt patron sikring med 500 mA rating. Den komplette opsætning vises på nedenstående billede

Jeg har brugt en RPS til at kontrollere indgangsspændingen, oprindeligt testes opsætningen med 12V, og den fungerer fint ved at tænde pæren. Senere hæves spændingen ved hjælp af RPS-knappen, hvilket skaber en kortslutning gennem SCR og blæser sikringen, som også slukker for pæren og isolerer den fra strømforsyningen. Det komplette arbejde kan også kontrolleres i videoen nederst på denne side.

Begrænsninger ved Crowbar Circuit

Selvom kredsløbet er meget udbredt, kommer det med sine egne begrænsninger, som er anført nedenfor

• Overspændingsværdien af ​​kredsløbet afhænger udelukkende af Zener-spændingsværdien, og kun få værdier af Zener-diode er tilgængelige.
• Kredsløbet er også udsat for støjproblemer; denne støj kan ofte skabe en falsk udløser og sprænge sikringen.
• I tilfælde af overspænding spreder kredsløbet sikringen og kræver senere manuel hjælp til at køre belastningen igen, når spændingen bliver normal.
• Sikringen er en mekanisk sikring, der skal udskiftes og derfor bruger kræfter, tid og penge.