Dimensionierung der SCR-Crowbar-Schaltung

Ich muss eine SCR-Crowbar-Schaltung dimensionieren, um ein bestimmtes Schutzniveau gegen Überspannung zu erreichen, ohne die Komplexität der Schaltung meiner Steuerkarte stark zu erhöhen. Die Notwendigkeit besteht darin, eine Steuerkarte, die über ein Standard-AC/DC-Netzteil mit Strom versorgt wird, vor dem Risiko zu schützen, das falsche Netzteil mit höherer Spannung anzuschließen. Die Steuerkarte läuft mit 12 V und zieht ca. 12 A. Das Netzteil verfügt über mehrere eingebaute Schutzfunktionen wie Überstrom, Überlast und Überspannung. Die SCR-Crowbar-Schaltung sieht so aus

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Ich muss die richtigen Komponenten auswählen, damit die Schaltung bei einer Spannung größer als 12 V, aber kleiner als 15 V auslöst. Die Idee ist, dass die Schaltung immer auslösen sollte, wenn ein falsches 15-V-Netzteil angeschlossen ist.

Der Kondensator C2 wird ausgewählt, um kleine Spannungsspitzen oder Rauschen zu reduzieren, die die Schaltung auslösen können.

Die Zenerdiode D1 (NEXPERIA BZX384-B13.115) hat eine Zenerspannung von 13V mit einer Toleranz von 2%. Daher sollte es in einem Spannungsbereich von 12,7 - 13,3 V aktiviert werden

Der Thystor SCR1 (WEEN SEMICONDUCTORS BT145-800R.127) hat eine Gate-Schwellenspannung von maximal 1 V und einen durchschnittlichen Laststrom von 16 A (mehr als genug, ein 15-V-Netzteil kann maximal 9,6 A liefern)

Die Diode D1 hat einen Laststrom von 200 mA, was für den Gate-Triggerstrom des SCR1 ausreicht, der einen Haltestrom von 60 mA erfordert.

Der Widerstand R1 wird verwendet, um den Strom der Diode D1 zu begrenzen, und ist niedrig genug, um das Risiko einer falschen Auslösung von SCR1 im Falle eines Leckstroms von D1 zu begrenzen.

Wenn SCR1 auslöst, schließt es die Stromversorgung V1 kurz, die in den Überstrommodus eintritt und abschaltet. Wir brauchen keine Sicherung, da der Strom des V1 intern auf maximal 9,6A für die 15V-Version begrenzt ist. Sehen Sie irgendwelche Fehler oder mögliche Probleme mit dieser Schaltung? Ich möchte die Kosten, den Aufwand und die Anzahl der Komponenten so gering wie möglich halten, da dies in eine bereits vorhandene Steuerkarte integriert wird.

Wie wäre es mit einem anderen Weg: Messen Sie die Eingangsspannung und wenn sie weniger als beispielsweise 12,5 V beträgt, aktivieren Sie ein Relais, um die Steuerkarte mit Strom zu versorgen? Es wäre eher eine ausfallsichere Anordnung und es könnte eine Überspannungsanzeige-LED geben.
Wie soll die Spannung gemessen werden? Das Relais würde Strom verbrennen und Wärme erzeugen, selbst wenn die Spannung Standard ist (12 V), und dies wäre keine gute Lösung
Ich dachte, dass vielleicht, da es ein netzbetriebenes Gerät mit 12 A auf der Niederspannungsseite gibt, etwas Strom übrig bleiben könnte, aber wenn nicht, muss über den Messteil nicht nachgedacht werden.
Wenn Ihr Design mit Wechselstrom betrieben wird, ist ein Relais wahrscheinlich keine große Sache. Und Sie könnten die Spannung mit einem Zener oder einer anderen Referenz messen, genau wie Sie es mit dieser Schaltung getan haben.
Sie könnten eine einfache Verzögerungsschaltung erstellen, die verhindert, dass das Relais sofort schaltet, und dann irgendwo einen Zener und vielleicht einen Transistor hinzufügen, um den Start zu stoppen, wenn die Spannung zu hoch ist.
@Drew Die Schaltung wird über ein AC-DC-Netzteil mit Gleichstrom betrieben, wie in der Frage deutlich angegeben
@Francesco Du verfehlst meinen Punkt. Ich sage, Sie müssen nicht jedes mW schwitzen, da Sie nicht mit einer Batterie laufen.
@Drew Ich verstehe jetzt, was du meinst. Aber ein Relais ist ein elektromechanisches Gerät, also denke ich, dass es langsam, laut und fehleranfällig sein wird? Das von Ihnen vorgeschlagene Design scheint komplexer zu sein als die vorgeschlagene Schaltung. Was wäre dann sein Vorteil?
@Francesco Vorteile wären, das Netzteil nicht brutal kurzzuschließen (jemand könnte eines ohne SCP versuchen), es könnte ausfallsicher gemacht werden (standardmäßig besteht keine Verbindung zur Steuerkarte) und Sie könnten eine Überspannungsanzeige haben um den Bediener wissen zu lassen, was falsch ist.

Antworten (1)

Es ist etwas verwirrend, dass Sie von einem 15-V-Netzteil und einer 12-V-Schaltung schreiben. Ich nehme an, Sie meinten ein 12V-Netzteil und möchten einen Überspannungsschutz haben, der bei 15V auslöst.

Ich bin mit Thyristoren nicht sehr vertraut, aber ich denke, Ihre Schaltung sollte funktionieren, schließlich wird sie bereits bei 13,3 V - 14,3 V auslösen.

Hier jedoch einige Fragen:

  • Du schreibst, dass dein Netzteil 9,6A liefert und deine Steuerplatine 12A zieht - das passt nicht. Wie viele Ampere zieht Ihr Board in Ihrer Anwendung?
  • Nach deiner Beschreibung hat dein Netzteil bereits einen Überspannungs- und -stromschutz eingebaut. Warum vertraust du auf den Überstromschutz aber nicht auf den Überspannungsschutz?
  • Schaltet das Netzteil den Ausgang dauerhaft ab oder versucht es neu zu starten?

Die Funktionsweise dieser Schaltung hängt vom Verhalten Ihres Netzteils ab. Wenn das Netzteil versucht, einen Neustart durchzuführen, oder die internen Schutzschaltungen kaputt sind, dann könntest du einen Oszillator bekommen. Sofern dein Netzteil genügend Reserven hat, würde ich eine zusätzliche Sicherung zwischen dem Netzteil und deinem Stromkreis in Erwägung ziehen.

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