Схема лома

Надійність будь-якого електронного пристрою залежить від того, наскільки добре розроблені схеми апаратного захисту. Кінцевий користувач (споживач) схильний робити помилки, і відповідальність хорошого дизайнера обладнання полягає в тому, щоб захистити своє обладнання від будь-яких випадків. Існує безліч типів ланцюгів захисту, кожна з яких має свої конкретні програми. Найпоширеніші типи захисних ланцюгів - це схеми захисту від перенапруги, схеми захисту від зворотної полярності, схеми захисту від стрибків напруги та захисту від шуму. У цьому підручнику ми обговоримо схему Crowbar, яка є типом схеми захисту від перенапруги і зазвичай використовується в електронних пристроях. Ми також практично створимо цю схему і перевіримо, як вона працює в реальному житті.

Необхідні матеріали

• Запобіжник
• Стабілітрон
• Тиристор
• Конденсатори
• Резистори
• Діод Шотткі

Ланцюгова схема

Схема ланцюга лома дуже проста і легка в побудові та реалізації, що робить це економічно вигідним і швидким рішенням. Повна електрична схема лома наведена нижче.

Тут вхідна напруга (синій зонд) - це напруга, яку слід контролювати, а схема призначена для відключення живлення, коли напруга живлення перевищує 9,1 В. Ми обговоримо функцію кожного компонента в робочому розділі нижче.

Робота ланцюга лома

Схема Crowbar контролює вхідну напругу, і коли вона перевищує межу, створює коротке замикання на лініях електропередач і вибухає запобіжник. Після перегорання запобіжника джерело живлення буде від'єднано від навантаження і, таким чином, запобігти високій напрузі. Схема працює, створюючи пряме коротке замикання на лініях електропередач, ніби лом опускається між лініями електромережі ланцюга. Звідси він отримав свою знакову назву ланцюга лому.

Напруга, над якою ланцюг повинен створювати коротке замикання, залежить від напруги стабілітрона. Схема складається з SCR, який безпосередньо підключений через вхідну напругу та землю ланцюга, але цей SCR за замовчуванням утримується у вимкненому стані заземленням штифта затвора SCR. Коли вхідна напруга перевищує напругу стабілітрона, стабілітрон починає проводити, а отже, напруга подається на штифт затвора SCR, роблячи це, щоб перервати з'єднання між вхідною напругою та землею, створюючи тим самим коротке замикання. Це коротке замикання витягне максимальний струм з джерела живлення і перегорить запобіжник, що ізолює джерело живлення від навантаження. Повну роботу також можна легко зрозуміти, переглянувши зображення GIF вище. Ви також можете знайти демонстраційне відео наприкінці цього посібника.

Наведене зображення відображає, як точно відповідає схема лома, коли виникає стан перенапруги. Як бачите, стабілітрон тут розрахований на 9,1 В, але вхідна напруга перевищує значення і в даний час становить 9,75 В. Отже, стабілітроновий діод відкривається і починає проводити, подаючи напругу на затворний штифт SCR. Потім SCR починає проводити, замикаючи вхідну напругу та землю, і таким чином перегорає запобіжник через максимальний струм струму, як показано в GIF вище. Функція кожного компонента в цій схемі пояснюється нижче.

Запобіжник: Запобіжник є життєво важливим компонентом цієї схеми. Номінальний коефіцієнт запобіжника завжди повинен бути меншим за максимальний номінальний струм SCR і більше струму, споживаного навантаженням. Ми також повинні переконатися, що джерело живлення може подавати достатньо струму, щоб розірвати запобіжник у разі несправності.

Конденсатор 0,1 мкФ: це фільтруючий конденсатор; він видаляє шипи та інші шуми, як гармоніки, з напруги живлення, щоб запобігти помилковому спрацьовуванню ланцюга.

Стабілітрон 9,1 В: Цей діод вирішує значення перенапруги, оскільки тут ми використовували стабілітрон 9,1 В, схема реагуватиме на будь-яку напругу, яка перевищує порогове значення 9,1 В. Конструктор може вибрати значення цього резистора відповідно до своїх потреб.

1K резистор: Це просто висувний резистор, який утримує заземлюючий штифт SCR на землі і, таким чином, утримуючи його вимкненим, поки стабіліт не почне проводити.

Конденсатор 47 нФ: Кожен вимикач живлення, такий як SCR, вимагає регуляторної схеми, щоб придушити стрибки напруги під час перемикання та запобігти помилковому спрацьовуванню SCR. Тут ми щойно використали конденсатор для виконання цієї роботи. Значення конденсатора має бути достатньо для фільтрації шуму, оскільки велике значення ємності збільшить затримку, з якою SCR починає проводитись після подачі імпульсу затвора.

Тиристор (SCR): Тиристор відповідає за створення короткого замикання на силових рейках. Слід подбати, щоб SCR міг обробляти таку величину струму, щоб через нього перегорів запобіжник і пошкодити себе. Напруга на затворі SCR повинна бути менше напруги пробою стабілітрона. Дізнайтеся більше про тиристор тут.

Діод Шотткі: Цей діод не є обов’язковим і використовується лише з метою захисту. Це гарантує, що ми не отримуємо зворотного струму з боку навантаження, який може призвести до пошкодження ланцюга захисту. Замість звичайного діода використовується діод Шотткі, оскільки на ньому менше падіння напруги.

Апаратне забезпечення

Тепер, коли ми зрозуміли теорію, яка стоїть за ланцюгом Crowbar, настав час зайнятися цікавою частиною. Це фактично будує ланцюг у верхній частині хлібної дошки та перевіряє, як це працює в режимі реального часу. Схема, що я будую для лампочки 12V. Ця лампочка споживає близько 650 мА при нормальній робочій напрузі 12 В. Ми спроектуємо ланцюг лома, щоб перевірити, чи напруга не перевищує 12 В, і якщо це станеться, ми вкоротимо SCR і таким чином перегоримо запобіжник. Отже, тут я використав стабілітрон на 12 В і тиристор TYN612. Запобіжник встановлений всередині тримача запобіжника, тут ми використовували картриджний запобіжник номіналом 500 мА. Повне налаштування показано на малюнку нижче

Я використовував RPS для управління вхідною напругою, спочатку налаштування перевіряються на 12 В, і він працює нормально, включивши лампочку. Пізніше напруга підвищується за допомогою ручки RPS, створюючи тим самим коротке замикання через SCR і перегорання запобіжника, який також вимикає лампочку і ізолює її від джерела живлення. Повну роботу також можна перевірити у відео внизу цієї сторінки.

Обмеження ланцюга лома

Незважаючи на те, що схема широко використовується, вона має свої обмеження, перелічені нижче

• Значення перенапруги ланцюга залежить виключно від значення напруги стабілітрона, і доступно лише декілька значень стабілітрона.
• Схема також піддається проблемам шуму; цей шум часто може створити помилковий тригер і підірвати запобіжник.
• У разі перенапруги ланцюг перегорає запобіжник, а згодом потрібна ручна допомога для повторного запуску навантаження, коли напруга нормалізується.
• Запобіжник - це механічний запобіжник, який потрібно замінити, а значить, витрачає сили, час і гроші.