什么是撬棍电路？设计与运营
过压保护的Crowbar电路图
什么是撬棒电路？
crowbar电路基本上是一种用于防止电路出现过压状态的电路 .它通过在电压输出上放置短路或低电阻路径来运行，非常像在电源的输出端子上放置一个撬棒，因此得名。 Crowbar电路是一种过压保护电路。
撬棍电路不同于其他安全或闭锁电路，例如拉动钳。一旦触发，电压就会降到触发电平以下，通常接近地。消除过压条件后，crowbar 不会恢复正常工作。
根据操作，主动撬棒被定义为当瞬态被移除时可以移除短路使得设备恢复其正常操作的撬棒。当瞬态发生的机会很高且频繁时，在双馈发电机的转子电路等电路中使用有源撬棒，以应对电力网络中电压浪涌引起的高电流和电压瞬变。因此，即使在电压骤降期间，发电机也可以克服故障并快速继续运行。
crowbar 电路具有低保持电压，使其能够承载更高的故障电流，而在此过程中不会损失太多功率。与其他安全设备相比，crowbar 电路中的较低功率损耗使其成为更可取的选择。
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需要的组件
- 保险丝
- 齐纳二极管
- 肖特基二极管
- 晶闸管
- 电阻器
- 电容器
撬棒电路图
以上电路图是crowbar电路，简单易实现。该电路还具有成本效益，是过压保护的快速解决方案。完整的撬棒图以及所用组件的计算值。
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熔断
保险丝是一种电气安全装置，用于保护电路免受过电流尖峰的影响。它的基本组件是与电路串联使用的金属线或金属条。当电路中的电流过高时，金属条会熔化而断开电路。电路中电流的阈值仅取决于金属条的熔点。它是一种牺牲装置，这意味着一旦在电路中操作以断开它，就必须根据类型进行更换或重新接线。
保险丝已经使用了很长时间，并且随着时间的推移已经发展为根据非常具体的电流和电压额定值、分断能力和响应时间工作，具体取决于应用。
还有一些其他设备也可用于同一应用程序，称为断路器。断路器可以用作熔断器的替代品，但它们具有明显不同的特性。熔断器的元件一般为锌、铜、铝或合金，以获得可预测和稳定的特性。
保险丝的一般示意图如下所示。
熔断器的符号可以根据表示的不同而不同。在上述电路中，有四种表示，第一种是IEC表示，其余两种是基于IEEE的表示。
保险丝被广泛使用，因为它们具有自己的优势。下面列出了其中一些：
- 保险丝是用于保护电路的最便宜的设备。
- 保险丝需要零维护。
- 熔断器操作简单，不涉及复杂性。
- 保险丝能够中断巨大的短路电流，而不会产生噪音、火焰、气体或烟雾。
- 保险丝的操作时间可以比断路器的操作时间短得多。
当然，除了优点之外，也有缺点，虽然没有优点那么多。其中两个如下：
- 在短路或过载期间，一旦保险丝熔断，更换保险丝需要时间。在此期间，电路会断电。
- 当熔断器串联时，除非熔断器有明显的尺寸差异，否则很难区分熔断器。
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肖特基二极管
本项目中的肖特基二极管不是强制性的，仅用于保护目的。主要用作高频低压逆变器中的整流器、极性保护二极管和续流二极管。它也被称为表面势垒二极管、热电子二极管或热载流子二极管。与普通PN结二极管使用铂或铝等金属代替P型半导体略有不同。
在肖特基二极管中，半导体和金属连接在一起，形成金属半导体结，其中半导体侧作为阴极，金属侧作为阳极。当金属与半导体之间形成金属-半导体结时，就会形成耗尽层，也称为肖特基势垒。
肖特基具有低存储电荷，并表现出更低的功率损耗和更高效率的机械特性。它的制造方式使所有外表面都耐腐蚀，并且端子易于焊接，其中电流仅沿一个方向流动，而它会阻止电流沿另一个方向流动。该二极管中发生的功率下降低于 PN 结二极管。当电压施加在二极管端子上时，电流开始流动，从而导致端子上的电压降很小。更低的压降带来更高的效率和更高的开关速度。
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齐纳二极管
齐纳二极管是一种允许电流在两个方向上流过的二极管，不像普通二极管只允许电流从阳极到阴极的一个方向流动。仅当端子两端的电压超过称为齐纳电压的阈值电压时，才会发生这种相反方向的电流流动。这个齐纳电压是器件的一个特性，它控制着齐纳效应，而齐纳效应又控制着二极管的工作。
齐纳二极管具有高度掺杂的 p-n 结，即使在通过它施加反向电压的情况下，器件也能正常工作。然而，许多齐纳二极管依赖于雪崩击穿。这两种击穿类型都发生在器件中，唯一的区别是齐纳效应在较低电压下占主导地位，而雪崩击穿发生在较高电压下。它们用于产生低功率稳定电源。它们还用于保护电路免受过压和静电放电的影响。
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下面给出电路中常用的稳压二极管示意图。
晶闸管
晶闸管基本上是一个四层器件，它由两个P型和两个N型半导体交替组成。晶闸管的结构可以表示为 P-N-P-N。在其最基本的形式中，晶闸管具有三个端子：阳极、阴极和栅极。栅极控制阳极和阴极之间的电流流动。晶闸管的主要功能是通过作为开关来控制电力和电流。
它主要用作整流器，因为它可以从导通电流状态快速切换到非导通状态。此外，它的维护成本低，并且在适当的条件下运行，可以长期保持功能而不会出现故障。晶闸管广泛用于各种电路，从简单的防盗报警器到输电线路。
多年来，人们对晶闸管的工作进行了广泛的研究，并且已知相当准确的有关其工作的数据。对于具有四层（P-N-P-N）和三个结（PN，NP，PN）的最基本类型的晶闸管。如果阳极相对于阴极是正极端子，则结 PN 和 PN 正向偏置，而中心 NP 结反向偏置。因此，NP 结阻止正电流从阳极流向阴极。据说晶闸管处于正向阻断状态。类似地，负电流的流动被外部 PN 结阻挡。晶闸管处于反向阻断状态。晶闸管可以存在的另一种状态是正向导通状态。在这种状态下，它接收到足够的信号开启，并开始导通。
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典型的晶闸管图如上图所示。
撬棒电路的工作
正确附加电路中给出的当前值的所有组件。撬棒电路会跟踪输入电压，并且仅在超过限制时才起作用。当超过限制时，电路会导致电源线短路，连接由低熔点金属制成的保险丝会熔化断开电路。发生短路的电压值取决于齐纳电压。电路中的可控硅直接跨接在输入电压和电路的地之间。但是，通过将 SCR 的栅极端子接地，该 SCR 会保持关闭状态。当超过齐纳电压时，齐纳二极管开始导通，电压加到可控硅的栅极端。施加在 SCR 栅极端的电压使其导通，输入电压与地之间存在短路。这种短路会从电路中汲取最大可能的电流，并烧断将电源与负载隔离的保险丝。
这种电路布置节省了元件，电路本身形成电压过冲，通过熔断可以很容易更换的牺牲保险丝。
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