Crowbar ķēde

Jebkuras elektroniskas ierīces uzticamība ir atkarīga no tā, cik labi ir izstrādātas aparatūras aizsardzības shēmas. Gala lietotājam (patērētājam) ir tendence kļūdīties, un laba aparatūras dizainera pienākums ir aizsargāt savu aparatūru no jebkādām nepareizām parādībām. Ir daudz aizsardzības ķēžu veidu, katrai no tām ir savi specifiskie pielietojumi. Visizplatītākie aizsardzības ķēžu veidi ir pārsprieguma aizsardzības ķēde, apgrieztās polaritātes aizsardzības ķēde, strāvas pārsprieguma aizsardzības un trokšņa aizsardzības ķēdes. Šajā apmācībā mēs apspriedīsim Crowbar ķēdi, kas ir pārsprieguma aizsardzības ķēdes veids un ko parasti izmanto elektroniskajās ierīcēs. Mēs arī praktiski izveidosim šo shēmu un pārbaudīsim, kā tā darbojas reālajā dzīvē.

Nepieciešamie materiāli

• Drošinātājs
• Zenera diode
• Tiristors
• Kondensatori
• Rezistori
• Šotka diode

Crowbar shēmas diagramma

Shēmas diagramma par lauznis ķēdes ir ļoti vienkārša un viegli veidot un īstenot padarot to izmaksu efektīvs un ātrs risinājums. Pilna laužņa ķēdes shēma ir parādīta zemāk.

Šeit ieejas spriegums (zilā zonde) ir spriegums, kas jāuzrauga, un ķēde ir paredzēta, lai pārtrauktu barošanu, ja barošanas spriegums pārsniedz 9,1 V. Tālāk darba sadaļā mēs apspriedīsim katra komponenta funkciju.

Crowbar Circuit darbība

Crowbar ķēde uzrauga ieejas spriegumu, un, kad tas pārsniedz robežu, tas rada īssavienojumu pāri elektropārvades līnijām un uzspridzina drošinātāju. Kad drošinātājs ir nodedzis, barošanas avots tiks atvienots no slodzes un tādējādi novērsīs tā spriegumu. Ķēde darbojas, izveidojot tiešu īssavienojumu pāri elektropārvades līnijām, it kā starp ķēdes elektropārvades līnijām tiek nomests lauznis. Tādējādi tas iegūst savu ikonisko nosaukumu lauzņa ķēde.

Spriegums, virs kura ķēdei vajadzētu radīt īssavienojumu, ir atkarīgs no Zenera sprieguma. Ķēde sastāv no SCR, kas ir tieši savienots ar ķēdes ieejas spriegumu un zemi, bet šis SCR pēc noklusējuma tiek turēts izslēgtā stāvoklī, iezemējot SCR vārtu tapu. Kad ieejas spriegums pārsniedz Zenera spriegumu, Zenera diode sāk vadīt, un līdz ar to spriegums tiek piegādāts SCR vārtu tapai, liekot aizvērt savienojumu starp ieejas spriegumu un zemi, tādējādi radot īssavienojumu. Šis īssavienojums piesaistīs maksimālo strāvu no barošanas avota un uzsprādzēs drošinātāju, kas izolē barošanas avotu no slodzes. Pilnīgu darbu var viegli saprast arī, aplūkojot iepriekš redzamo GIF attēlu. Jūs varat arī atrast demonstrācijas video šīs apmācības beigās.

Iepriekš redzamais attēls parāda, kā lauzņa ķēde precīzi reaģē, kad rodas pārsprieguma stāvoklis. Kā redzat, Zenera diode šeit ir paredzēta 9,1 V, bet ieejas spriegums pārsniedz vērtību un pašlaik ir 9,75 V. Tātad Zenera diode atveras un sāk vadīt, nodrošinot spriegumu SCR vārtu tapai. Pēc tam SCR sāk vadīt, saīsinot ieejas spriegumu un zemējumu, un tādējādi uzspridzina drošinātāju maksimālās strāvas novilkšanas dēļ, kā parādīts iepriekš GIF. Katra komponenta šajā ķēdē funkcija ir paskaidrots turpmāk.

Drošinātājs: Drošinātājs ir svarīgs komponents šajā ķēdē. Drošinātāja vērtībai vienmēr jābūt mazākai par SCR maksimālo strāvas stiprumu un lielākai par slodzes patērēto strāvu. Mums arī jāpārliecinās, vai strāvas padeve var nodrošināt pietiekami daudz strāvas, lai kļūmju gadījumā pārtrauktu drošinātāju.

0.1uF kondensators: tas ir filtrējošs kondensators; tas novērš tapas un citus trokšņus, piemēram, harmonikas no barošanas sprieguma, lai novērstu ķēdes nepareizu iedarbināšanu.

9,1 V Zenera diode: Šis diode nosaka pārsprieguma vērtību, jo šeit mēs izmantojām 9,1 V Zenera diode, ķēde reaģēs uz jebkuru spriegumu, kas pārsniedz tā sliekšņa vērtību 9,1V. Dizainers var izvēlēties šī rezistora vērtību atbilstoši savām vajadzībām.

1K rezistors: tas ir tikai nolaižams rezistors, kas notur SCR vārtu tapu zemē un tādējādi tur to izslēgtu, līdz Zener sāk vadīt.

47nF kondensators: katram strāvas slēdzim, piemēram, SCR, ir nepieciešama īssavienojuma ķēde, lai nomāktu sprieguma svārstības pārslēgšanās laikā un novērstu SCR nepareizu iedarbināšanu. Šeit mēs tikko izmantojām kondensatoru, lai veiktu darbu. Kondensatora vērtībai jābūt tieši pietiekamai, lai filtrētu troksni, jo liela kapacitātes vērtība palielinās kavēšanos, kurā SCR sāk vadīt pēc vārtu impulsa lietošanas.

Tiristors (SCR): Tiristors ir atbildīgs par īssavienojuma izveidošanu pāri strāvas sliedēm. Jāuzmanās, lai SCR caur to spētu tikt galā ar tik lielu strāvas vērtību, ka tas izdedzina drošinātāju un pats sabojājas. SCR vārtu spriegumam jābūt mazākam par Zenera sadalīšanās spriegumu. Uzziniet vairāk par tiristoru šeit.

Šotka diode: šī diode nav obligāta, un to izmanto tikai aizsardzības nolūkos. Tas nodrošina, ka no slodzes puses mēs nesaņemam pretēju strāvu, kas varētu sabojāt aizsardzības ķēdi. Parastā diodes vietā tiek izmantots Schottky diode, jo tam ir mazāks sprieguma kritums.

Aparatūra

Tagad, kad mēs esam izpratuši Crowbar ķēdes teoriju, ir pienācis laiks iekļūt jautrajā daļā. Tas faktiski veido ķēdi maizes dēļa augšpusē un pārbaudiet, kā tas darbojas reāllaikā. Ķēde, ka es esmu ēka ir 12V spuldzi. Šī spuldze patērē apmēram 650mA normālā darba spriegumā 12V. Mēs izstrādāsim laužņa ķēdi, lai pārbaudītu, vai spriegums pārsniedz 12 V, un, ja tā notiek, mēs saīsināsim SCR un tādējādi izpūtīsim drošinātāju. Tāpēc šeit esmu izmantojis 12V Zener diode un TYN612 tiristoru. Drošinātājs ir uzstādīts drošinātāju turētāja iekšpusē, šeit mēs izmantojām 500mA kasetnes drošinātāju. Pilnīga iestatīšana ir parādīta zemāk esošajā attēlā

Esmu izmantojis RPS, lai kontrolētu ieejas spriegumu, sākotnēji iestatīšana tiek pārbaudīta ar 12 V, un tā darbojas labi, ieslēdzot spuldzi. Vēlāk spriegums tiek paaugstināts, izmantojot RPS pogu, tādējādi radot īssavienojumu caur SCR un izpūstot drošinātāju, kas arī izslēdz spuldzi un izolē to no barošanas avota. Pilnīgu darbu var pārbaudīt arī video šīs lapas apakšdaļā.

Crowbar ķēdes ierobežojumi

Kaut arī ķēde tiek plaši izmantota, tai ir savi ierobežojumi, kas ir uzskaitīti zemāk

• Ķēdes pārsprieguma vērtība ir atkarīga tikai no Zenera sprieguma vērtības, un ir pieejamas tikai dažas Zener diode vērtības.
• Ķēde ir pakļauta arī trokšņa problēmām; šis troksnis bieži var radīt nepatiesu sprūdu un uzspridzināt drošinātāju.
• Pārsprieguma gadījumā ķēde izdedzina drošinātāju un vēlāk prasa manuālu palīdzību, lai slodze atkal darbotos, kad spriegums kļūst normāls.
• Drošinātājs ir mehānisks drošinātājs, kas ir jāmaina, un tādējādi patērē pūles, laiku un naudu.