Crowbar电路

撬杆电路是一种过压保护电路。这种电路的设计思想是在电源电压超过预定值时将电源短路，通过短路将电源电压骤然下拉。此时，供电路径上的保险丝等过流保护装置起到切断电源的作用，防止损坏电源。从这个机理可以看出，这个电路要求电源能够短时间承受短路状态而不被损坏，否则保护了后端设备却牺牲了电源设备。

撬棍中文意思是撬棍。我第一次看到这个词的时候，首先想到的是杠杆，以为这个电路用的是某种杠杆原理。但事实证明，这个电路的名字与杠杆无关。所谓撬棍电路，其实就是说，就像把撬棍(或者其他粗导电棍)扔在电源线上，让它短路。这个名字挺没文化的！

晶闸管之类的元件经常用在撬棍电路中。该元件通常不导电，但可以通过控制端的电压或电流信号使其导电。晶闸管开通时，其开通压降约为1-2V。Crowbar电路一般不使用三极管或场效应晶体管来短路电源，因为当电源短路时，它无法提供保持三极管导通所需的基极电流。一旦SCR开启，就不需要控制信号。

基本crowbar电路

下图显示了典型的撬杆电路。

当电源电压超过齐纳二极管的调节值时，D1开启。当电源电压超过齐纳二极管的调节值加上晶闸管的导通电压时，晶闸管导通，将电源电压降低到1-2V。晶闸管不会关断，直到流过它的电流减少到接近零。电路中的电容用来保证它不会被干扰启动。

如果电源的输出电流容量是无穷大，那么撬棒电路很快就会被烧坏，所以电源的输出电流必须是有限的。最简单的方法是安装保险丝或者电源本身限流。

这种电路的一个缺点是难以精确控制导通电压。毕竟齐纳二极管的调节电压只有几种，分立型的齐纳二极管比较大(2-5%)，也受温度影响。SCR的导通电压也相当离散。因此，当电源电压比较低时，我们需要对上述电路进行改进，使其控制电压更加精确。

精确crowbar电路

以下的电路导通电压要精确得多。

TL431是一款廉价的电压源芯片，可以输出2.5-36v之间的电压，可以解决齐纳二极管色散大的缺点，电压稳定性比齐纳二极管好很多。

晶体管T2用于解决可控硅导通电压分散性大的问题。当Vbe大于0.6V时，三极管导通，可控硅导通。由于三极管的放大作用，电源电压的微小变化都能产生可控硅控制端的大电压变化。虽然晶体管也受温度影响，但整个电路的导通电压的稳定性比原电路小很多。

TL431的参考电压为2.5V，因此上述电路中TL431的输出电压为5V，crowbar电路的导通电压在5.6-6.0V之间。该电路可以保护5V电源的设备。

di/dt保护

以上的电路还是有一些改进的。当晶闸管控制端的流入电流只比触发开通电流高一点点时，开始时只有一部分晶闸管开通，要使晶闸管完全开通需要一段时间。在此期间，大量电流通过晶闸管中的某些区域，容易损坏晶闸管。晶闸管芯片的说明书中有一个指标叫做最大di/dt，只有当流过晶闸管的电流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，12A晶闸管的最大di/dt为100A/s.

负载的电源输入通常具有大电容。撬棍电路工作时，这个大电容会向晶闸管注入大量电流。特别是，大容量陶瓷电容会产生相当大的di/dt脉冲。保护晶闸管免受大电流冲击的一种方法是连接一个电感

U=L*di/dt

L=U/(di/dt)

上述电路中，开通电压约为6V，晶闸管开通压降约为1V，所以U=6V-1V=5V。假设晶闸管能承受的di/dt为100 A/s，电感应不小于50nH。另外，需要保证电感能够承受足够的电流，至少在熔丝熔断之前。

另一个基于TL431的crowbar电路

TL431芯片手册中给出了一个参考电路，如下所示。

当TL431的基准输入端的电压低于2.5V时，流经TL431的电流不超过400 A，因此R3两端的压降非常小。当TL431的参考输入端的电压由于电源电压的增加而超过2.5V时，TL431导通，R3两端的压降增加，直到晶闸管导通。

该电路的工作电压更加精确。但是双向晶闸管是必须要用的，普通单向晶闸管是不行的。

改进的基于TL431的Crowbar电路

上述电路可以改进，以进一步消除温度对晶闸管的影响。

Crowbar控制器

ONSemiconductor有一个特殊的芯片MC3423，可以更精确地控制电压，保证晶闸管快速导通。通过使用简单的电阻分压器电路，可以将导通电压设置在4.5V和40V之间。

这种电路与前面的电路相比，存在功耗略高，导通电压较高的缺点。

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