Перейти к содержанию

Crowbar — защита замыканием шины питания

Большинство защит от перенапряжения срезают лишнее напряжение и пропускают остальное. Crowbar действует грубо: при превышении порога он закорачивает шину питания, и ток короткого замыкания пережигает предохранитель. Схема остаётся без питания, но целой.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Crowbar (англ. «лом», русская калька — кроубар) — защита от перенапряжения, которая при превышении порога замыкает шину питания накоротко, обычно тиристором, а иногда симистором. Открывшийся тиристор остаётся открытым, пока через него идёт ток больше тока удержания, и ток через замкнутую шину пережигает предохранитель, стоящий перед схемой (onsemi TL431/D, рис. 24–25). Схема с расчётом порога и согласованием с предохранителем — на странице «Защита от перенапряжения на тиристоре (crowbar)».

Как устроен

Классическая схема из даташита TL431: делитель R1/R2 следит за напряжением шины, и когда оно превышает порог Uсраб = Uref · (1 + R1/R2), микросхема TL431 открывается и через транзистор подаёт ток в управляющий электрод тиристора (рис. 25). Тиристор закорачивает шину, и дальше всё решает предохранитель. Вместо тиристора можно использовать симистор (рис. 24).

Условия, при которых он работает

  • Предохранитель сгорает раньше тиристора. Тиристор должен выдержать ток замыкания, пока плавится вставка: у VS-25TTS08 допустимо 365 А²·с и 270 А ударного тока за 10 мс.
  • Источник даёт ток больше тока удержания. У того же тиристора ток удержания — до 150 мА, а ток включения — до 200 мА; при меньшем токе тиристор не останется открытым.
  • Конденсаторы шины не губят тиристор. В момент открытия он разряжает их, а допустимая крутизна нарастания тока dI/dt у VS-25TTS08 — до 150 А/мкс.

Crowbar и ограничитель

TVS-диод ограничивает напряжение и рассчитан на короткие импульсы: у SMBJ это 600 Вт в импульсе 10/1000 мкс, но лишь 5 Вт постоянно на бесконечном радиаторе (Vishay, doc. 88392). Длительное перенапряжение он не выдерживает, а отказавший TVS сам замыкает линию (Vishay, doc. 88490). Crowbar, наоборот, осознанно замыкает шину и отключает питание через предохранитель. Поэтому его ставят там, где перенапряжение недопустимо даже на доли секунды, — против пробоя стабилизатора или ошибочно подключённого блока питания. Другие способы — в термине «Защита от перенапряжения» и в статье «Защита цепей питания».

Частые вопросы

Чем crowbar отличается от TVS-диода?

TVS ограничивает напряжение на уровне своего напряжения ограничения и рассчитан на короткие импульсы: постоянная мощность у него в сотню раз меньше импульсной. Crowbar не ограничивает, а замыкает шину почти в ноль и держит её замкнутой — тиристор, однажды открывшись, не закрывается, пока через него идёт ток. Поэтому crowbar ставят против длительного перенапряжения, например пробоя стабилизатора, а TVS — против импульсов.

Что будет без предохранителя?

Crowbar превратится в короткое замыкание источника. Если источник ограничивает ток, тиристор будет держать шину замкнутой и греться, а если ток источника меньше тока удержания тиристора, то, по нашему выводу, схема будет то открываться, то закрываться. Предохранитель — обязательная часть схемы (onsemi TL431/D, рис. 25).

Почему crowbar делают на тиристоре, а не на транзисторе?

Тиристор, однажды открывшись, остаётся открытым, пока через него идёт ток больше тока удержания (у VS-25TTS08 — до 150 мА), и выдерживает большой ударный ток — 270 А за 10 мс. Управляющей схеме достаточно короткого импульса, а дальше шину держит замкнутой сам тиристор до перегорания предохранителя. Варианты порога — на TL431 и на стабилитроне — разобраны на странице схемы crowbar.

Источники

  1. onsemi. TL431A, B Series, NCV431A, B Series, SCV431A, TL431/D Rev. 45 — рис. 24 — crowbar на симисторе, рис. 25 — на тиристоре; порог Vout(trip) = Vref · (1 + R1/R2), предохранитель перед схемой
  2. Vishay. VS-25TTS08-M3, VS-25TTS12-M3 Thyristor High Voltage, Phase Control SCR, 25 A, doc. 96288 — Vishay называет применение «input rectification crowbar (soft start)» — шунтирование цепи плавного пуска входного выпрямителя; здесь деталь взята как пример тиристора на 25 А; ток удержания до 150 мА, ток включения до 200 мА; I²t 365 А²·с; ударный ток 270 А за 10 мс; dI/dt 150 А/мкс
  3. Vishay. Transient Voltage Suppressors (TVS) for Automotive Electronic Protection, doc. 88490 — рис. 6b — отказавший TVS замыкает линию: напряжение падает почти до нуля, ток ограничен только сопротивлением линии
  4. Vishay. SMBJ5.0A thru SMBJ188A Surface-Mount TRANSZORB Transient Voltage Suppressors, doc. 88392 — 600 Вт в импульсе 10/1000 мкс, 5 Вт постоянно на бесконечном радиаторе

Нашли ошибку?

Смотрите также