任何电子设备的可靠性都取决于硬件保护电路的设计水平。最终用户（消费者）容易犯错误，优秀的硬件设计人员有责任保护自己的硬件免受任何恶意侵害。保护电路种类繁多，每种都有其特定的应用。最常见的保护电路类型是过电压保护电路，反极性保护电路，电流浪涌保护和噪声保护电路。在本教程中，我们将讨论撬棍电路，该撬棍电路是一种过压保护电路，通常在电子设备中使用。我们还将实际创建此电路并验证其在现实生活中的工作方式。
所需材料
- 保险丝
- 齐纳二极管
- 晶闸管
- 电容器类
- 电阻器
- 肖特基二极管
撬棍电路图
一的电路图保安电路非常简单，容易建立和实施使得它具有成本效益和快速的解决方案。完整的撬杠电路图如下所示。
这里的输入电压（蓝色探针）是必须监控的电压，电路设计为在电源电压超过9.1V时切断电源。我们将在下面的工作部分中讨论每个组件的功能。
撬棍电路的工作
撬棍电路监视输入电压，当超过极限时，会在电源线上造成短路并烧断保险丝。一旦保险丝烧断，电源将与负载断开连接，从而防止其产生高压。该电路通过在电源线上产生直接短路来工作，就像撬棒掉在电路的电源线之间一样。因此，它获得了其标志性的撬棍电路。
电路产生短路的电压取决于齐纳电压。该电路由一个SCR组成，该SCR直接跨接在输入电压和电路的地之间，但是默认情况下，此SCR通过将SCR的栅极引脚接地而保持在关闭状态。当输入电压超过齐纳电压时，齐纳二极管开始导通，因此将电压提供给SCR的栅极引脚，使其关闭输入电压和地之间的连接，从而造成短路。这种短路会从电源汲取最大电流，并使保险丝熔断，从而使电源与负载隔离。通过查看上面的GIF图像，也可以轻松理解完整的工作。您还可以找到一个演示视频 在本教程的最后。
上图表示在发生过压情况时，撬棍电路如何准确响应。如您所见，齐纳二极管的额定电压为9.1V，但输入电压已超过该值，目前为9.75V。因此，齐纳二极管打开并通过向SCR的栅极引脚提供电压来开始传导。然后，SCR通过短路输入电压和接地而开始导通，从而由于最大电流消耗而使保险丝熔断，如上面的GIF所示。下面说明该电路中每个组件的功能。
保险丝：保险丝是该电路的重要组成部分。保险丝的额定值应始终小于SCR的最大额定电流，并大于负载消耗的电流。我们还应确保电源能够提供足够的电流，以防万一发生故障而使保险丝断裂。
0.1uF电容器：这是一个滤波电容器；它消除了电源电压中的尖峰和其他噪声（如谐波），以防止电路形成误触发。
9.1V齐纳二极管：该二极管决定过电压值，因为在这里我们使用了9.1V齐纳二极管，因此该电路将响应任何高于其9.1V阈值的电压。设计人员可以根据需要选择该电阻的值。
1K电阻器：这只是一个下拉电阻器，将SCR的Gate引脚接地，因此将其保持截止状态，直到齐纳管开始导通为止。
47nF电容器：每个电源开关（如SCR）都需要一个缓冲电路来抑制开关期间的电压尖峰，并防止SCR误触发。在这里，我们只是使用电容器来完成这项工作。电容的值应足以过滤噪声，因为高电容值会增加施加门脉冲后SCR开始导通的延迟。
晶闸管（SCR）：晶闸管负责在电源轨上造成短路。应当小心，以使SCR能够处理流经它的高电流值，以熔断保险丝并损坏自身。SCR的栅极电压应小于齐纳击穿电压。在此处了解有关晶闸管的更多信息。
肖特基二极管：该二极管不是强制性的，仅用于保护目的。这样可以确保我们不会从负载端得到任何可能损坏保护电路的反向电流。使用肖特基二极管代替常规二极管，因为其两端的压降较小。
硬件
既然我们已经了解了Crowbar电路背后的理论，那么现在该进入有趣的部分了。那实际上是在面包板的顶部构建电路，并实时检查电路的工作方式。我要构建的电路是用于12V灯泡的。在12V的正常工作电压下，此灯泡消耗约650mA的电流。我们将设计撬棒电路，以检查电压是否超过12V，如果确实超过12V，我们将使SCR短路，从而烧断保险丝。因此，这里我使用了12V齐纳二极管和TYN612晶闸管。保险丝安装在保险丝座内，这里我们使用了额定值为500mA的盒式保险丝。完整的设置如下图所示
我已经使用RPS来控制输入电压，最初使用12V测试设置，并且通过打开灯泡可以正常工作。之后，使用RPS旋钮升高电压，从而通过SCR短路并烧断保险丝，这也会关闭灯泡并将其隔离成电源。也可以在本页底部的视频中查看完整的工作。
撬棍电路的局限性
尽管该电路被广泛使用，但确实有其自身的局限性，下面列出了这些局限性
- 电路的过电压值完全取决于齐纳电压值，并且齐纳二极管的值很少。
- 该电路还存在噪声问题。这种噪声通常会产生错误的触发并炸毁保险丝。
- 如果发生过压，电路会烧断保险丝，稍后需要手动帮助以在电压恢复正常时再次运行负载。
- 保险丝是必须更换的机械保险丝，因此消耗了精力，时间和金钱。