撬杠电路|设计使用晶闸管,工作

在本教程中,我们将了解一个简单但有效的电路,称为撬棍电路。它基本上是过电压保护电路。我们将看看电路的概念,其设计使用晶闸管/ SCR,电路的工作以及一些重要的局限性。

介绍

电源是电气和电子电路的重要组成部分。它们通常非常可靠,可以为主电路提供良好和清洁的功率。事实上,任何电子系统的寿命,可靠性和寿命都取决于良好的电源。

如果电源因任何原因发生故障,那么连接到它的电路将受到显着损坏,有时可以超越修复。例如,线性电源的一个常见问题是串联通晶体管的故障。

当通过晶体管的集电极和发射极端子之间存在短路时,晶体管发生故障,并且输出处存在非常高且不高的电压。如果将该高电压提供给主系统,则由于显着的电压导致IC等敏感组件将被损坏。

因此,在电源的输出处实现简单的过压保护电路是非常常见的,因此在电压中出现意外的尖峰时不会对主电路或负载造成任何损坏。这是由撬棍电路完成的。

什么是撬棍电路?

撬棍电路是一个简单的电路,在电源过电压的情况下,它可以防止对电路(电源负载)的损坏。当检测到过电压时,它通过短路电源的输出端子来保护负载。

当电源的输出端短路时,巨大的电流会烧断保险丝,从而切断电源与电路的其余部分。因此,简单来说,撬棍电路的工作就是检测过电压并熔断保险丝(有时,断路器跳闸)。

通常,撬棍电路设计使用晶闸管(SCR)或可控硅作为主要短路装置。

撬棍电路设计

既然我们已经对撬棍电路有了基本的了解,现在我们将着手设计一个。在本教程中,我将展示两种典型的设计,一种涉及到可控硅/可控硅,而另一种利用可控硅作为短路装置。

撬棍使用晶体管

下图展示了第一个使用晶闸管的设计。下面提到了构建该电路所需的所有组件。

使用晶闸管SCR的撬杠电路

  • 晶闸管(Q1)
  • 稳压二极管(ZD1)
  • 肖特基二极管(SD1)
  • 滤波电容器(C1)
  • 缓冲电容器(C2)
  • 下拉电阻(R1)
  • 保险丝(F1)

在职的

该电路的工作非常简单。齐纳二极管(ZD1)是检测过电压的组件。通常,在电源的输出电压(比输出电压大超过输出电压的情况下,选择齐纳二极管的阈值电压。

当过电压发生,如果电压达到齐纳二极管的阈值电压,然后它开始导电。如果电压仍然增加,电阻器R1和可控硅栅端子(Q1)上的压降将增加。

最初,当齐纳二极管不导电时,电阻R1作为下拉电阻,使晶闸管的门端保持在低电平。但是当齐纳二极管开始导电并且电阻R1上的电压增加时,栅电压也增加。

当栅极端子处的电压大于其阈值电压(通常在0.6V和1V之间)时,晶闸管开始进行并基本上在电源轨道之间提供短路。由于这种短路,熔丝熔断。

这里要记住的重要一点是,晶闸管的额定电流应该大于熔断器的额定电流。同时,总的触发电压是齐纳二极管阈值电压和可控硅阈值电压的和。

电路中还有很少的其他组件,让我们在该电路中看到他们的目的。首先,电容器C1是用于减少噪声和小电压尖峰的滤波电容器,并避免对电路不必要的触发。

电容C2是一个缓冲电容,它防止在电路上电时晶闸管的意外触发。最后,肖特基二极管作为反向保护二极管,防止主电路触发撬棍电路。

例子

现在,让我们使用实时值查看上述电路的示例设计。让电源的输出为8V。然后,选择齐纳二极管的阈值电压为9.1V。所有其他组件及其值都显示在以下图像中。

撬棍电路用可控硅可控硅为例

撬棍使用双向可控硅

网络设计以可控硅为短路器件。可控硅门是由一个可调齐纳调节器,如LM431从德州仪器。此外,有一对电阻设置齐纳稳压器的参考电压。

使用TRIAC的撬棍电路

在职的

电阻器R1和R2形成分压器,并将参考电压设置为LM431可调节的齐纳调节器。在常规操作条件下,R2两端的电压略低于参考电压(V.裁判)LM431,使其保持警惕。

通过选择阴极电阻RC适当地,TRIAC栅极的电压将非常少,使其保持关闭。

当电压由于过电压条件而增加时,电阻器R2两端的电压降超过V裁判而LM431齐纳调节器开始进行。结果,LM431的阴极开始绘制基本上增加三端双向可锁离子的栅极电压的电流。

一旦栅极电压超过阈值电压,三端双向可控硅闩锁和短路电源导轨并因此吹熔丝。

限制

一个简单的撬棍电路在过电压保护中非常有用,因此它是工作台电源的重要组成部分。尽管这个电路非常有用,但有一些限制,我们必须去掉。

在基于晶闸管的设计中,触发电压由齐纳二极管设定,通常不调节。因此,选择右齐纳二极管非常重要。电路的触发电压应略高于电源的输出电压,以便尖峰和噪声可能不会意外触发它。

当电源用于射频设计时,如射频发射机,必须对发射机前后的电源线进行适当的滤波。

在过电压的情况下,电路触发并吹起保险丝。因此,每次发生过电压时都会更换保险丝。

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