电源概览
C-BISCUIT 电源系统概述
一个 DC-DC 电源转换器，将我们的 ~11V 电池电压调节到良好、干净的 5.0 V。在理想世界中，这就是我们所需要的，但在现实世界中，我们需要考虑发生故障时的保护电路，即过压和过流情况。实现此目的的一种方法是使用称为“撬棍”电路的电路。
通用撬棍
通用 9.1 V、250 mA 撬棒电路，使用可控硅整流器 (SCR) 来短路输出端子
如果电路的输入电压达到特定阈值（上例中为 9.1 V），齐纳二极管会击穿并导致 TRIAC 或 SCR 电源和接地短路......就像您在端子上扔一根撬棍一样。这会迫使大量电流通过设备，但会立即降低电压。然后，内联保险丝会将负载（在我们的例子中为 Wandboard）与电源断开。对于 SCR，当齐纳二极管击穿时，SCR 的栅极端子上会出现电压。如果该电压高于 SCR 的栅极激活电压，设备就会开启。
我们的撬棍电路
更好的撬棍
我们正在实施的有点不同。我们采用了 TI 的可调齐纳二极管（技术上称为“可调精密齐纳并联稳压器”），称为 LM431和TRIAC （而不是 SCR）。只要参考输入端的电压达到 2.5V，二极管就会击穿。这意味着可以使用简单的分压器将其设置为几乎任何电平。选择R1和R2以使限制电压约为 6 V。
您会注意到，在此实现中，电阻器和齐纳二极管颠倒了。这是因为 TRIAC 和 SCR 的触发方式不同。 LM431关闭时的阴极电流约为1uA。这意味着R4上的电压降非常小，基本上使 MT1 和 TRIAC 栅极保持在相同的电压。当达到触发电压并且齐纳管击穿时，电流开始流过R4，从而在其上产生更大的压降。
这使 TRIAC 进入所谓的象限 3 操作，因为 MT2 和栅极的电位均低于 MT1。本质上，少量电流从 MT1 流向栅极，从而导致大量电流从 MT1 流向 MT2。如果该电流超过几毫安，则 TRIAC 会“锁定”（锁定电流）并保持导通状态，直到该电流小于称为保持电流的量。
当 TRIAC 导通时，3A 汽车保险丝将熔断，保护电路。还有一个方便、漂亮的 LED 灯可以让您知道保险丝是否熔断。
模拟
对于大多数模拟电路，在原型设计之前对设计进行仿真是一个非常明智的想法。 SPICE 是事实上的工具，有许多不同的风格和变体。 SPICE 本质上是电路基元的数值微分方程求解器，可用于为您提供真实电路性能的良好近似值。然而，涉及复杂 IC 的重要电路通常难以建模。LTSpice IV是一种流行的模拟器，大多数 LT 部件都有的 SPICE 模型可供。我想模拟 TRIAC 触发电路，并开始寻找齐纳二极管的模型。 TI 没有为 LM431 提供任何模型，但他们确实为TL431提供了几种模型，它们应该具有类似的电路行为。
在尝试将 HSPICE 和 PSPICE 模型适应 LTSpice 但结果不佳后，我终了TINA-TI（TI 的 SPICE 模拟器）并使用 TL431 的加密 TINA 模块。我的瞬态分析文件位于sim目录中页面底部的 ZIP 文件中。
从瞬态分析中，我们可以看到，一旦输入电压达到约 6V，齐纳管就会击穿，并且 TRIAC 栅极电压降至 1.8V，这低于 Q3 运行的栅极阈值电压，因此我们可以放心地假设TRIAC 将开始导通并锁定，直到保险丝熔断。
