Crowbar Circuit utilisant thyristor SCR

Circuit du Crowbar | Conception utilisant thyristor, travail


Dans ce tutoriel, nous étudierons un circuit simple mais efficace appelé le circuit Crowbar. Il s’agit essentiellement d’un circuit de protection contre les surtensions. Nous allons examiner le concept du circuit, sa conception utilisant Thyristor / SCR, le fonctionnement du circuit ainsi que certaines limitations importantes.

introduction

Les alimentations sont un composant important des circuits électriques et électroniques. Ils sont généralement très fiables et peuvent fournir une alimentation propre et de qualité aux circuits principaux. En fait, la durée de vie, la fiabilité et la longévité de tout système électronique dépendent d'une bonne alimentation.

Si une alimentation tombe en panne pour une raison quelconque, le circuit qui y est connecté sera sérieusement endommagé, parfois irréparable. Par exemple, un problème courant avec les alimentations linéaires est la défaillance du transistor passe-série.

Lorsqu'il y a un court-circuit entre les bornes du collecteur et de l'émetteur du transistor de transfert, le transistor tombe en panne et il y aura une tension très élevée et non régulée à la sortie. Si cette haute tension est transmise au système principal, les composants sensibles tels que les circuits intégrés seront endommagés en raison d'une surtension importante.

Par conséquent, il est assez courant de mettre en œuvre un simple circuit de protection contre les surtensions à la sortie de l'alimentation afin qu'en cas de pic de tension inattendu, aucun dommage ne soit causé au circuit principal ou à la charge. Ceci est fait par le circuit Crowbar.

Qu'est-ce qu'un circuit Crowbar?

Un circuit Crowbar est un circuit électrique simple qui évite d'endommager les circuits (charge de l'alimentation) en cas de surtension de l'alimentation. Il protège la charge en court-circuitant les bornes de sortie de l'alimentation lorsqu'une surtension est détectée.

Lorsque les bornes de sortie de l'alimentation sont en court-circuit, l'énorme flux de courant fera sauter le fusible et déconnectera ainsi l'alimentation du reste du circuit. Par conséquent, en termes simples, le travail du circuit Crowbar consiste à détecter la surtension et à faire fondre le fusible (un disjoncteur est parfois déclenché).

En règle générale, les circuits Crowbar sont conçus avec un thyristor (SCR) ou TRIAC comme principal dispositif de court-circuit.

Conception du circuit Crowbar

Maintenant que nous avons une compréhension de base du circuit Crowbar, nous allons maintenant en concevoir un. Dans ce didacticiel, nous allons montrer deux conceptions typiques, l’une utilisant un thyristor / SCR, tandis que l’autre utilise un TRIAC comme dispositif de mise en court-circuit.

Crowbar utilisant Thyristor

L'image suivante montre le premier dessin utilisant un thyristor. Tous les composants nécessaires à la construction de ce circuit sont mentionnés ci-dessous.

Crowbar Circuit utilisant thyristor SCR

  • Thyristor (Q1)
  • Diode Zener (ZD1)
  • Diode Schottky (SD1)
  • Condensateur de filtre (C1)
  • Condensateur amortisseur (C2)
  • Résistance de tirage (R1)
  • Fusible (F1)

Travail

Le fonctionnement de ce circuit est très simple. La diode Zener (ZD1) est le composant qui détecte la surtension. Habituellement, la tension de seuil de la diode Zener est sélectionnée juste au-dessus de la tension de sortie de l'alimentation (1 V de plus que la tension de sortie).

Lorsqu'une surtension se produit et que la tension atteint la tension de seuil de la diode Zener, elle commence à conduire. Si la tension continue d'augmenter, la chute de tension sur la résistance R1 et la borne de porte du SCR (Q1) augmentera.

Initialement, lorsque la diode Zener est non conductrice, la résistance R1 sert de résistance abaissée pour que la borne de porte du thyristor se maintienne à FAIBLE. Mais lorsque la diode Zener commence à conduire et que la tension à travers la résistance R1 augmente, la tension de grille augmente également.

Lorsque la tension à la borne de la porte est supérieure à sa tension de seuil (généralement entre 0,6V et 1V), le thyristor commence à conduire et fournit essentiellement un court-circuit entre les rails d'alimentation. À la suite de ce court-circuit, le fusible saute.

Un point important à retenir ici est que la valeur nominale du thyristor devrait être supérieure à celle du fusible. En outre, la tension de déclenchement globale est la somme de la tension de seuil de la diode de Zener et de la tension de seuil du thyristor.

Il y a peu d'autres composants dans le circuit et voyons leur rôle dans ce circuit. Premièrement, le condensateur C1 est un condensateur à filtre utilisé pour réduire le bruit et les petites pointes de tension et évite les déclenchements inutiles des circuits.

Le condensateur C2 est un condensateur atténuateur qui empêche tout déclenchement accidentel du thyristor lors de la mise sous tension des circuits. Enfin, la diode Schottky agit comme une diode de protection inverse pour empêcher le circuit principal de déclencher le circuit Crowbar.

Exemple

Voyons maintenant un exemple de conception du circuit ci-dessus utilisant des valeurs en temps réel. Laissez la sortie de l'alimentation être 8V. Ensuite, la tension de seuil de la diode Zener est choisie pour être de 9.1V. Tous les autres composants et leurs valeurs sont montrés dans l'image suivante.

Crowbar Circuit utilisant un thyristor thyristor Exemple

Crowbar utilisant TRIAC

La conception du réseau est basée sur TRIAC en tant que dispositif de court-circuit. La porte du TRIAC est contrôlée par un régulateur ajustable Zener tel que le LM431 de Texas Instruments. En outre, deux résistances permettent de définir la tension de référence du régulateur Zener.

Crowbar Circuit utilisant TRIAC

Travail

Les résistances R1 et R2 forment un diviseur de tension et règlent la tension de référence sur le régulateur de zener ajustable LM431. Dans des conditions de fonctionnement normales, la tension sur R2 est légèrement inférieure à la tension de référence (VREF) de LM431 pour qu'il reste éteint.

En sélectionnant la résistance de cathode RC de manière appropriée, la tension à la porte du TRIAC sera très inférieure pour rester éteinte.

Lorsque la tension augmente en raison de la surtension, la chute de tension à travers la résistance R2 augmente au-delà de la valeur VREF et le régulateur LM431 Zener commence à conduire. En conséquence, la cathode du LM431 commence à tirer du courant, ce qui augmente essentiellement la tension de grille du TRIAC.

Dès que la tension de grille dépasse la tension de seuil, le TRIAC verrouille et court-circuite les rails d'alimentation, faisant ainsi fondre le fusible.

Limites

Un circuit simple est très utile pour la protection contre les surtensions et constitue donc une partie essentielle de l’alimentation du banc. Même si ce circuit est très utile, il y a certaines limites qui nécessitent de prendre une note.

Dans la conception à thyristors, la tension de déclenchement est définie par la diode Zener et elle n’est généralement pas ajustable. Par conséquent, la sélection de la diode Zener appropriée est très importante. La tension de déclenchement du circuit doit être légèrement supérieure à la tension de sortie de l'alimentation, de sorte que les pics et le bruit ne puissent pas le déclencher par inadvertance.

Lorsque l'alimentation est utilisée dans les conceptions RF, comme un émetteur RF, un filtrage approprié des lignes électriques avant et après l'émetteur doit être utilisé.

En cas de surtension, le circuit déclenche et fait sauter le fusible. Par conséquent, les fusibles doivent être remplacés chaque fois qu'une surtension se produit.



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