Kebolehpercayaan mana-mana alat elektronik bergantung pada seberapa baik rangkaian perlindungan perkakasan telah dirancang. Pengguna akhir (pengguna) cenderung melakukan kesilapan dan menjadi tanggungjawab pereka perkakasan yang baik untuk melindungi perkakasannya dari sebarang kesalahan. Terdapat banyak jenis litar perlindungan masing-masing dengan aplikasi tersendiri. Jenis litar perlindungan yang paling biasa adalah litar perlindungan Voltan Atas, Litar Perlindungan Polariti Terbalik, Litar Perlindungan lonjakan arus dan perlindungan Kebisingan. Dalam tutorial ini kita akan membincangkan mengenai Crowbar Circuit yang merupakan sejenis litar perlindungan voltan tinggi dan biasanya digunakan dalam peranti elektronik. Kami juga akan membuat litar ini secara praktikal dan mengesahkan bagaimana ia berfungsi dalam kehidupan sebenar.
Bahan yang Diperlukan
- Fius
- Diod Zener
- Thyristor
- Kapasitor
- Perintang
- Schottky Diode
Diagram Litar Lentur
Gambarajah litar litar lengkung sangat mudah dan senang dibina dan dilaksanakan menjadikannya penyelesaian yang efektif dan cepat. Gambarajah litar lengkung lengkap ditunjukkan di bawah.
Di sini voltan masukan (probe biru) adalah voltan yang harus dipantau dan litar dirancang untuk memotong bekalan apabila voltan bekalan melebihi 9.1V. Kami akan membincangkan fungsi setiap komponen di bahagian kerja di bawah.
Kerja Litar Crowbar
Litar Crowbar memantau voltan input dan apabila melebihi had, ia akan membuat litar pintas melintasi talian kuasa dan meletupkan fius. Setelah sekering diletupkan, bekalan kuasa akan terputus dari beban dan dengan itu menghalangnya dari voltan tinggi. Litar berfungsi dengan membuat litar pintas langsung melintasi talian kuasa, seolah-olah linggis dijatuhkan di antara talian kuasa litar. Oleh itu ia mendapat litar crowbar nama ikoniknya.
Voltan di mana litar harus membuat pintasan bergantung pada voltan Zener. Litar terdiri daripada SCR yang dihubungkan secara langsung melintasi voltan masukan dan arde litar, tetapi SCR ini secara lalai disimpan dalam keadaan mati dengan membumikan pin pintu gerbang SCR. Apabila voltan Input melebihi voltan Zener, diod Zener mula melakukan dan oleh itu voltan dibekalkan ke pin Gerbang SCR menjadikannya untuk menutup hubungan antara Voltan Input dan Tanah sehingga mewujudkan litar pintas. Litar pintas ini akan menarik arus maksimum dari bekalan kuasa dan meletupkan fius yang mengasingkan bekalan kuasa dari beban. Kerja yang lengkap juga dapat difahami dengan mudah dengan melihat gambar GIF di atas. Anda juga boleh menemui Video Demonstrasi pada akhir tutorial ini.
Gambar di atas menunjukkan bagaimana litar lengkung bertindak balas tepat ketika keadaan voltan berlebihan berlaku. Seperti yang anda lihat, Zener Diode di sini diberi nilai 9.1V tetapi voltan input melebihi nilai dan pada masa ini berada pada 9.75V. Oleh itu, Diod Zener terbuka dan mula melakukan dengan memberikan voltan ke pin Pintu SCR. SCR kemudian mula melakukan dengan memendekkan voltan Input dan Ground dan dengan itu meletupkan fius kerana tarikan arus maksimum seperti yang ditunjukkan dalam GIF di atas. Yang fungsi setiap komponen dalam litar ini dijelaskan di bawah.
Fius: Fius adalah komponen penting dalam litar ini. Penarafan fius harus selalu lebih rendah daripada rating semasa maksimum SCR dan lebih tinggi daripada arus yang dimakan oleh beban. Kita juga harus memastikan bahawa bekalan kuasa dapat menghasilkan arus yang cukup untuk mematikan sekering sekiranya berlaku kegagalan.
Kapasitor 0.1uF: Ini adalah kapasitor penapisan; ia menghilangkan lonjakan dan bunyi lain seperti harmonik dari voltan bekalan untuk mengelakkan litar membentuk pencetus palsu.
9.1V Zener Diode: Diod ini memutuskan nilai voltan berlebihan, kerana di sini kita telah menggunakan 9.1V Zener diod litar akan bertindak balas terhadap voltan yang melebihi nilai ambang 9.1V. Pereka boleh memilih nilai perintang ini mengikut keperluannya.
Resistor 1K: Ini hanya perintang tarik yang menahan pin Gerbang SCR ke tanah dan dengan itu mematikannya sehingga Zener mula bergerak.
Kapasitor 47nF: Setiap suis Daya seperti SCR memerlukan litar snubber untuk menekan lonjakan voltan semasa beralih dan mencegah SCR daripada memicu palsu. Di sini kita baru sahaja menggunakan kapasitor untuk menjalankan tugas. Nilai kapasitor harus cukup untuk menyaring kebisingan, kerana nilai kapasitansi yang tinggi akan meningkatkan kelewatan ketika SCR mula melakukan setelah menerapkan denyut Gerbang.
Thyristor (SCR): Thyristor bertanggungjawab untuk membuat litar pintas melintasi rel kuasa. Hati-hati harus diambil supaya SCR dapat menangani arus yang tinggi dari nilai itu untuk meletupkan fius dan merosakkannya sendiri. Voltan Gerbang SCR mestilah kurang daripada voltan kerosakan Zener. Ketahui lebih lanjut mengenai Thyristor di sini.
Schottky Diode: Diod ini tidak wajib dan hanya digunakan untuk tujuan perlindungan. Ini memastikan bahawa kita tidak mendapat arus terbalik dari sisi beban yang mungkin merosakkan litar perlindungan. Diod Schottky digunakan dan bukannya diod biasa kerana ia mempunyai penurunan voltan yang lebih rendah di atasnya.
Perkakasan
Sekarang setelah kita memahami teori di sebalik litar Crowbar, inilah masanya untuk memasuki bahagian yang menyeronokkan. Itu sebenarnya membina litar di atas papan roti dan periksa bagaimana ia berfungsi dalam masa nyata. The litar yang saya membina adalah untuk mentol 12V. Mentol ini menggunakan sekitar 650mA di bawah voltan operasi biasa 12V. Kami akan merancang litar linggis untuk memeriksa sama ada voltan melebihi 12V dan jika tidak, kami akan memendekkan SCR dan dengan itu meletupkan fius. Jadi di sini saya telah menggunakan diod Zener 12V dan TYN612 Thyristor. Fius dipasang di dalam pemegang fius, di sini kami telah menggunakan Cartridge Fuse dengan penarafan 500mA. Penyediaan lengkap ditunjukkan dalam gambar di bawah
Saya telah menggunakan RPS untuk mengawal voltan Input, pada mulanya persediaan diuji dengan 12V dan berfungsi dengan baik dengan menghidupkan mentol. Kemudian voltan dinaikkan menggunakan kenop RPS sehingga mewujudkan litar pintas melalui SCR dan meniup fius yang juga mematikan mentol dan mengasingkannya membentuk bekalan kuasa. Penyelesaian yang lengkap juga dapat dilihat dalam video di bahagian bawah halaman ini.
Batasan Litar Crowbar
Walaupun litar digunakan secara meluas, ia tetap mempunyai batasan tersendiri yang disenaraikan di bawah
- Nilai tegangan litar bergantung sepenuhnya pada nilai voltan Zener, dan hanya beberapa nilai dioda Zener yang tersedia.
- Litar ini juga mengalami masalah kebisingan; kebisingan ini sering dapat menimbulkan pencetus palsu dan meletupkan fius.
- Sekiranya voltan berlebihan litar meletupkan fius dan kemudian memerlukan bantuan manual untuk menjalankan beban semula apabila voltan normal.
- Fius adalah sekering mekanikal yang harus diganti dan dengan itu memakan tenaga, masa dan wang.