Crowbar apsauga konverterių schemose 2011.06.06 at 19:04

Kažkada sumasčiau pasinagrinėti kaip veikia Buck tipo įtampos konverteriai, pasipaišiau schemutę… Bet kaip visada kas nors įmaišo šaukštą deguto i medaus statinę. Šį kartą protingi žmonės iš o.electronics užsiminė apie tranzistoriaus pramušimo galimybę ir to pasekoje prijungtas prie konverterio aparatas bus šeriamas įėjmo įtampa. Kad apsisaugoti nuo tokio „malonumo“ naudojamos Crowbar tipo schemos. Crowbar – laužtuvas, puikiai visiems pažįstamas daiktas, ypač Half Life fanatams:

Kur tai skaičiau, kad toks pavadinimas šitai schemai buvo duotas dėl to, kad veikimas panašus į veiksmą, kai ant priešingo poliarumo kontaktų užmetamas laužtuvas ir viskas kapitaliai užsitrumpina ir nusvyla. Bet išsaugo galutinį vartotoją :). Taigi, darbo principas paprastas – atsiradus didesniai įtampai nei nustatyta schema užtrumpina maitinimo šaltinio įėjimą (arba užkelia srovė virš saugiklio suveikimo ribos) ir sudegina saugiklį. Schemos realizuojamos įvairiai, bet pagrinde užtrumpinimui naudojami tiristoriai, trisilai (nemaišyti su transilu). Didelėms srovėms ir/ar įtampoms naudojami tiratronai. Suveikus tiristoriui gali suveikti ir maitinimo šaltinio apsauga, apriboti srovę ir tada visi liks patenkinti. Arba sudeginamas saugiklis ir vistiek visi patenkinti :). Po Saule egzistuoja ir aktyvūs „laužtuvai“ – sugebantys atjungti trumpą jungimą kai pašalinamas įtampos padidėjimas ir konverteris gali toliau konvertuoti. Paprastai tokiose schemose naudojamas tranzistorius ir tiristorius.  Nu bet gryžtam prie paprastesnių schemučiu. Vienas iš panaudotų variantų:

Nedidukas 24V > 12V konverteriukas, kada nors jį aprašysiu, bet dabar ne apie jį… Crowbar’o pagrindas – VS1 (tiristorius) ir ZD1 (Klarenso Zenerio diodas). Tokio tipo apsauga yra pati paprasčiausia, ir dėl to ji nėra tinkama ypatingai jautriems įrenginiams saugoti. Vėliau paaiškės kodėl. Iškirpta ir supaprastinta schema:

O turim tris dalis – aukštos įtampos šaltinis, reguliatorius ir gale maitinamas prieataisas. Tie brūkšniai ant maitinimo turėtų reikšti konverterio schemą. Bet dabar ji neįdomi, užtai palikta tik apsauga. Kaip veikia ? Kol įtampa ant ZD1 neviršija Zenerio pramušimo įtampos – visi dainuoja ir šoka. Zeneris uždarytas, per R1 neteka srovė, nera jokios įtampos, kuri galėtų atidaryti tiristorių VS1. Grafiškai atrodytų maždaug taip:

Raudona – įėjimo įtampa. Kodėl pusbangis ? Kad paprasčiau būtų imituoti įtampos šoktelėjimą. Žalia – įtampa ant rezistoriaus ir valdymo elektrodo (vartų – gate).

O čia lygiai tas pats, tik įėjimo įtampa viršija Zenerio pramušimo įtampą. Iš karto matosi, kad atsiranda signaliukas, atidarantis tiristorių, o tas užtrumpina maitinimo šaltinį ir sudegina saugiklį. Šitas grafikas nėra „politiškai“ teisingas – užtrumpinus teoriškai U pataptų 0V, o I > ∞A. Aišku teoriškai. Bet kuriuo atveju realiai šitas grafikas atrodytų su gerokai staigiau nukirstu žemėjančiu frontu. Paprasta kaip dvi kapeikos, efektyvu, bet – koks pagrindinis šitos konstrukcijos trūkumas? Jis pasislėpęs Zenerio charakteristikoje.

Paveiksliuką pasiskolinau iš visagalio Interneto. Čia Zenerio Volt-Amperinė charakteristika. Ir ką gi mes čia matom blogo ? Jo, reiktų žiūrėti į tą vietą, kur susikerta -Vz ir Iz(min). Tas glotnus grafiko perėjimas tarp vertikalios ir horizontalios dalies stabdo Zenerio suveikimą keliomis μs. Taigi, galutinis vartotojas keletą μs šeriamas aukštesne įtampa. Dauguma atveju nuo to nieko baisaus neatsitiks, bet visada yra „bet“ – ypač jautriems prietaisams gali nepatikti. Šitą dalyką galima sumažinti tinkamai parinkus suveikimo įtampa ir apsaugini saugiklį. Arba naudoti kito tipo schemas – su tranzistoriu, operacinuku ir t.t. Bus poreikis – panagrinėsim.

Leave a Reply

*