di/dt保护 - Crowbar经典应用电路分析

　　di/dt保护

　　上面的电路仍然有些值得改进的地方，当可控硅的控制端的流入电流只比触发开启电流高一点点时，晶闸管内部开始时只有一部分被开启了，需要一定的时间才能使晶闸管完全的开启。这段时间大量的电流通过晶闸管内的部分区域，很容易损坏晶闸管。晶闸管芯片手册上有一个指标叫做最大di/dt，只有晶闸管流过的电流的变化率小于这个指标规定的最大值时晶闸管才是安全的。通常，一个12A 的晶闸管的最大di/dt为100 A/µs。

　　负载的电源输入端通常会有很大容量的电容，当Crowbar 电路工作时，这个大电容会向晶闸管灌入大量的电流。尤其是大容量的陶瓷电容会产生相当大的di/dt 脉冲。一种保护晶闸管免受大电流冲击的办法就是串接一个电感，利用电感来限制di/dt 。所需的电感量可以这样计算：

　　U = L*di/dt

　　L = U/（di/dt）

　　在上面的电路中，开启电压大约为 6V，晶闸管的导通压降大约为 1V，所以U = 6V - 1V = 5V。假设晶闸管可以承受的 di/dt 为100A/µs，则电感量需不小于 50 nH。除此之外还要保证电感可以承受足够大的电流，至少要在保险丝烧断之前不被烧坏。

　　基于TL431的crowbar 电路

　　TL431的芯片手册上给出了一个参考电路如下。

　　

　　当TL431的参考输入端的电压低于2.5V时，流过TL431的电流不超过400 µA，因此R3上的压降很小。当电源电压增大使得TL431的参考输入端的电压超过2.5V时，TL431 导通，R3上的压降增加，直到晶闸管导通。

　　这个电路的工作电压更准确。但是必须要用双向晶闸管，普通的单向晶闸管不能工作。

　　改进的基于 TL431的Crowbar 电路

　　上面的电路还可以改进，进一步消除温度对晶闸管的影响。

　　

　　Crowbar 控制器

　　ON Semiconductor 有一款专用芯片MC3423，控制电压更准确，同时还能确保晶闸管迅速导通。利用简单的电阻分压电路就可以设置开启电压在4.5 V 到 40 V 之间。

　　

　　与前面的电路相比，这个电路的缺点是功耗稍大，开启电压比较高。