Что такое Crowbar Circuit? Дизайн и работа

Схема цепи защиты от перенапряжения

Что такое Crowbar Circuit?

Схема ломика — это, по сути, электрическая цепь, используемая для предотвращения перенапряжения в цепи . Он работает путем короткого замыкания или цепи с низким сопротивлением через выходное напряжение, что очень похоже на падение лома на выходные клеммы источника питания, отсюда и название. Цепь лома — это тип схемы защиты от перенапряжения.

Схема лома отличается от других цепей безопасности или блокировки, например, зажима при вытягивании. После срабатывания напряжение падает ниже уровня срабатывания, обычно близко к земле. Лом не возвращается к нормальной работе после устранения перенапряжения.

В зависимости от операции активный лом определяется как лом, который может устранить короткое замыкание при устранении переходного процесса, заставляя устройство возобновить свою нормальную работу. Активные ломы используются, когда вероятность возникновения переходного процесса высока и часто, в таких цепях, как цепь ротора генераторов с двойным питанием, от сильного тока и переходного процесса напряжения, вызванного скачком напряжения в сети. Таким образом, генератор может справиться с неисправностью и быстро продолжить работу даже во время провала напряжения.

Схема лома имеет низкое удерживающее напряжение, что позволяет ей выдерживать более высокий ток короткого замыкания без значительной потери мощности во время процесса. Меньшие потери мощности в цепи лома делают его более предпочтительным вариантом по сравнению с другими предохранительными устройствами.

• Публикация по теме: Схема преобразователя с 12 В на 5 В

Необходимые компоненты

1. Предохранитель
2. Зинеровский диод
3. Диод Шоттки
4. Тиристоры
5. Резисторы
6. Конденсаторы

Схема лома

Приведенная выше принципиальная схема представляет собой схему лома, которая проста и легка в реализации. Схема также экономична и является быстрым решением для защиты от перенапряжения. Полная диаграмма лома вместе с расчетными значениями используемых компонентов.

• Публикация по теме: Схема автоматического выключателя света в ванной и принцип работы

Объединить

Предохранитель — это электрическое защитное устройство, которое используется для защиты цепи от скачков перегрузки по току. Его основным компонентом является металлическая проволока или полоска, которая последовательно подключается к цепи. Когда ток в цепи слишком велик, металлическая полоса плавится, разрывая цепь. Значения порога тока в цепи зависят только от температуры плавления металлической полосы. Это жертвенное устройство, которое означает, что после того, как оно используется в цепи для ее разрыва, оно должно быть либо заменено, либо пересоединено в зависимости от типа.

Предохранители использовались в течение очень долгого времени и со временем эволюционировали, чтобы работать на основе очень конкретных номинальных значений тока и напряжения, отключающей способности и времени срабатывания в зависимости от области применения.

Для того же приложения доступны и другие устройства, называемые автоматическими выключателями. В качестве альтернативы предохранителям можно использовать автоматические выключатели, но они имеют существенно иные характеристики. Как правило, элемент предохранителя изготовлен из цинка, меди, алюминия или сплава, чтобы получить предсказуемую и стабильную характеристику.

Общее схематическое изображение предохранителя приведено ниже.

Символ предохранителя может отличаться в зависимости от различных представлений. В приведенной выше схеме есть четыре представления, первое из которых является представлением IEC, а остальные два основаны на представлении IEEE.

Фьюзы широко используются, поскольку они обладают собственным набором преимуществ. Некоторые из них перечислены ниже:

1. Предохранитель — самое дешевое устройство для защиты электрической цепи.
2. Fuse не требует обслуживания.
3. Операция предохранителя проста и не требует сложностей.
4. Предохранитель способен отключать огромный ток короткого замыкания, не производя шума, пламени, газа или дыма.
5. Время срабатывания предохранителя может быть намного меньше времени срабатывания автоматического выключателя.

Конечно, наряду со всеми достоинствами есть и недостатки, хотя их не так много, как преимуществ. Два из них приведены ниже:

1. Во время короткого замыкания или перегрузки, когда перегорает предохранитель, замена предохранителя требует времени. В течение этого периода цепь обесточивается.
2. Когда предохранители соединены последовательно, их трудно различить, если только они не имеют значительных различий в размерах.

Похожие сообщения: 

• Основное различие между предохранителем и автоматическим выключателем
• Предохранитель HRC (предохранитель с высокой разрывной способностью) и его типы

Диод Шоттки

Диод Шоттки в этом проекте не является обязательным и используется только в целях защиты. Он в основном используется в качестве выпрямителей в высокочастотных инверторах низкого напряжения, диодах с защитой от полярности и обратных диодах. Его также называют диодом с поверхностным барьером, диодом с горячими электронами или диодом с горячим носителем. Он немного отличается от обычных диодов с PN-переходом, в которых вместо полупроводника P-типа используется такой металл, как платина или алюминий.

В диоде Шоттки полупроводник и металл соединяются, образуя переход металл-полупроводник, где полупроводниковая сторона выступает в качестве катода, а металлическая — в качестве анода. Когда соединение металл-полупроводник образуется между металлом и полупроводником, они приводят к обеднению слоя, также называемого барьером Шоттки.

Schottky отличается низким запасом заряда, меньшими потерями мощности и более высокими механическими характеристиками. Он изготовлен таким образом, что все внешние поверхности устойчивы к коррозии, а клеммы легко поддаются пайке, где ток течет только в одном направлении, и он останавливает ток, протекающий в другом направлении. Падение мощности, которое происходит в этом диоде, ниже, чем у диодов с PN-переходом. Когда на клеммы диода подается напряжение, начинает течь ток, что приводит к небольшому падению напряжения на клеммах. Меньшее падение напряжения приводит к более высокой эффективности и более высокой скорости переключения.

• Публикация по теме: Как проверить диод с помощью цифрового и аналогового мультиметра — 4 способа.

стабилитрон

Зинеровский диод — это тип диода, который позволяет току течь через него в обоих направлениях, в отличие от обычного диода, который пропускает ток только в одном направлении, то есть от анода к катоду. Этот поток тока в противоположном направлении происходит только тогда, когда напряжение на клеммах превышает пороговое напряжение, называемое напряжением Зенера. Это напряжение Зенера является характеристикой устройства, которая определяет эффект Зенера, который, в свою очередь, определяет работу диода.

Стинеровские диоды имеют высоколегированный p-n переход, что позволяет устройству нормально функционировать даже при подаче через него обратного напряжения. Однако многие стабилитроны полагаются на лавинный пробой. В устройстве возникают оба типа пробоя, с той лишь разницей, что эффект Зенера преобладает при более низких напряжениях, тогда как лавинный пробой происходит при более высоких напряжениях. Они используются для создания маломощных стабилизированных источников питания. Они также используются для защиты цепей от перенапряжения и электростатического разряда.

• Публикация по теме:Калькулятор стабилитрона и стабилитрона-регулятора напряжения

Схема стабилитрона, обычно используемого в цепях, приведена ниже.

Тиристор

Тиристор в основном представляет собой четырехслойное устройство, состоящее из двух полупроводников P-типа и двух полупроводников N-типа. Строение тиристора может быть показано как P-N-P-N. В своей самой простой форме тиристор имеет три вывода:анод, катод и затвор. Затвор управляет потоком тока между анодом и катодом. Основная функция тиристора — управлять электроэнергией и током, действуя как переключатель.

Он в основном используется в качестве выпрямителя, поскольку может быстро переключаться из состояния проводящего тока в непроводящее состояние. Кроме того, его стоимость обслуживания низка, и при правильных условиях он остается работоспособным в течение длительного времени без возникновения неисправностей. Тиристоры широко используются в самых разных электрических цепях, от простейших охранных сигнализаций до линий электропередач.

Работа тиристора тщательно изучалась на протяжении многих лет, и известны довольно точные данные о его работе. Для самого основного типа тиристора с четырьмя слоями (P-N-P-N) и тремя переходами (PN, NP, PN). Если анод является положительным выводом по отношению к катоду, переходы PN и PN смещены в прямом направлении, тогда как центральный переход NP смещен в обратном направлении. Следовательно, NP-переход блокирует протекание положительного тока от анода к катоду. Говорят, что тиристор находится в состоянии прямой блокировки. Точно так же поток отрицательного тока блокируется внешними PN-переходами. Тиристор находится в состоянии обратной блокировки. Еще одно состояние, в котором может существовать тиристор, — это состояние прямой проводимости. В этом состоянии он получает сигнал, достаточный для включения, и начинает проводить ток.

• Публикация по теме: Автоматический дверной звонок с обнаружением объектов с помощью Arduino

Типичная схема тиристора показана на рисунке выше.

Работа Crowbar Circuit

Правильно присоедините все компоненты текущих значений, как указано в схеме. Цепь лома отслеживает входное напряжение и действует только тогда, когда оно превышает предел. При превышении предела цепь вызывает короткое замыкание в силовых линиях, а подключенный плавкий предохранитель, изготовленный из легкоплавкого металла, плавится, разрывая цепь. Значение напряжения, при котором происходит короткое замыкание, зависит от напряжения Зенера. SCR в цепи напрямую подключен к входному напряжению и земле цепи. Тем не менее, этот тиристор остается выключенным путем заземления клеммы затвора тиристора. Когда напряжение Зенера превышается, диод Зенера начинает проводить, и напряжение подается на клемму затвора SCR. Напряжение, приложенное к клемме затвора SCR, делает его проводящим, и между входным напряжением и землей возникает короткое замыкание. Это короткое замыкание потребляет максимально возможный ток из цепи и перегорает предохранитель, изолирующий источник питания от нагрузки.

Такое расположение схемы предохраняет компоненты и саму схему от перенапряжения за счет перегорания предохранительного предохранителя, который можно очень легко заменить.