Как сделать простую схему защиты от перегрузки по току/автоматического выключателя на 12В 1-2А?

Мы разрабатываем экран ввода-вывода для Arduino (вроде как) и имеем четыре выходных разъема, управляемых полевыми транзисторами, с нагрузкой примерно 12 В 1-2 А каждый. Мне нужно, чтобы все эти четыре выхода были защищены от короткого замыкания, и такие инциденты обнаруживались другим входным контактом на Arduino.

Поскольку мы используем клон Olimexino-STM32 Arduino, у нас есть только 3v3 на контактах ЦП. Поэтому мы подключили LM339 с питанием 12 В между выводом процессора и P-канальным полевым транзистором, управляющим выходом 1-2 А. Примерно так, но с LM339 вместо транзистора:

http://www.electronics-lab.com/blog/wp-content/uploads/2011/03/Driving_P-Channel_MOSFET.gif

Но поскольку эти четыре выхода по 1-2 А будут управлять четырьмя нагрузками по отдельности, мы не хотим, чтобы вся цепь сгорела в случае короткого замыкания. В идеале, короткое замыкание на одном единственном выходе не должно вызывать помех на других выходах, но сообщает ЦП (используя другой входной контакт), что оно потеряно, и ЦП может затем предупредить систему более высокого уровня о коротком замыкании.

Плата питается от источника 12 В, и для выходов также потребуется 12 В, поэтому решение должно иметь низкое падение напряжения.

Я нашел несколько простых решений с использованием JFET со связанными затвором и источником, но я не уверен, каков фактический уровень ограничения тока и даже применим ли он в нашем проекте, поскольку он в основном используется в качестве драйвера постоянного тока для светодиодов:

http://www.circuitstoday.com/wp-content/uploads/2009/08/jfet-current-limiter.jpg

РЕДАКТИРОВАТЬ:

Большое спасибо за все ответы! Мы внесли некоторые изменения в наш первоначальный дизайн, но ваши предложения действительно полезны в других случаях. Вот как мы сделали:

Чтобы сделать его простым и дешевым, мы изменили общее напряжение питания на 24 В и внедрили высокоэффективный импульсный стабилизатор первой ступени, который доводит напряжение до ~ 14,5 В, а затем мы добавили простой линейный стабилизатор (производный LM7812). для каждого выхода, стабилизируя его до 12 В и делая каждый из них независимым от других. Линейный регулятор имеет встроенную защиту от короткого замыкания и перегрузки по току.

Похоже, то, что вы хотите, похоже на чипы управления питанием, сделанные для концентраторов USB, но с более высоким напряжением и током. Вы можете посмотреть на некоторые из них для идей.

Ответы (2)

Судя по вашему описанию, для ваших целей может подойти устройство типа Philips BUK9MNN-65PKK .

  • Двойной канал, поэтому вам понадобится всего 2 из них для ваших 4 каналов.
  • Встроенное ограничение и датчик тока, датчик температуры перехода
  • Вдс 65 вольт
  • ID 7,1 Ампер
  • Независимые каналы, минимальные перекрестные помехи

Линии Current Sense будут предоставлять информацию о токе / перегрузке по току на аналоговые входы вашего MCU.

Если эта конкретная часть не работает для ваших целей, есть связанные части, «похожие, но разные», которые, возможно, стоит изучить.

Это, и его заметки по применению, очень интересно. Большое спасибо!

Эти металлооксидные варисторы для ограничения тока PTC часто используются в USB-концентраторах и автомобильных устройствах, таких как двигатели ветрового стекла, и имеют очень низкую стоимость. Ток удержания или ток отключения выбирают в соответствии с конструкцией для защиты от тепловой перегрузки, поскольку устройства обычно нагреваются до 85°C и отключаются быстрее, чем устройства, которые необходимо защитить. Для удерживания токовых устройств на радиальных колпачковых устройствах требуется свободная конвекция воздуха. Существует несколько источников SMD, но они, естественно, ограничены специальными конструкциями из-за проблем термоциклирования жесткого чипа PTC на печатной плате.

Детали имеют ток удержания от 6 мА до 30 А с током отключения от 12 мА до 50 А.

Я предлагаю вам купить набор значений и держать их под рукой для ваших источников питания, чтобы защитить каждый драйвер моста от поджаривания. Поскольку они являются дешевой страховкой, вы можете рассмотреть возможность вставки нескольких различных значений и использования перемычек, когда вы будете уверены, что можете шунтировать PTC с более низким током отключения, чтобы полагаться на PTC следующего более высокого уровня, когда вы хотите восстановить небольшую мощность, потраченную впустую в PTC для ваш дизайн.

Это почти то же самое, что иметь собственный лабораторный источник регулируемого ограничителя тока и запускать его рядом с точкой срабатывания во время разработки, пока вы не определите риски срабатывания перегрузки по току при динамических нагрузках и не предотвратите эти сбои за счет конструкции. Это не защитит вас от искровых коротких замыканий, которые поджаривают кремниевые дорожки за миллисекунду, но они могут работать быстрее, чем «большинство» отказов от тепловой перегрузки, и избавят вас от множества драйверов моста Arduino, пока вы не устраните ошибки, вызванные прострелом, длинные провода и отсутствие контроля мертвого времени.

После того, как вы выберете номинальный ток удержания, сравните Rs PTC с ESR вашего двигателя и переключателем Ron вашего драйвера, чтобы увидеть, как распределяются ваши потери мощности и эффективные потери / повышение температуры в различных условиях статических и динамических нагрузок. Чем выше рейтинг, тем больше время в пути. Но при небольших номиналах, таких как 1 А, одна такая часть имеет ток срабатывания 2 А с Rs мин./макс. 180–270 мОм с временем срабатывания ~ 14 с при номинальном напряжении 120 В, тогда как часть 1206 SMD составляет 55–133 мОм и отключается. за 0,3 с, но 6 В макс. Используйте фильтр поиска, чтобы найти лучшие запчасти. (в наличии)

введите описание изображения здесь

Проблема с ними заключается в их относительно высоком сопротивлении постоянному току «не срабатывает», а ток срабатывания широко варьируется в зависимости от температуры окружающей среды и других факторов. Это не всегда проблемы, но они могут быть в зависимости от приложения.
Он предназначен только для тепловой защиты, а горячий ESR, безусловно, способствует ошибке регулирования нагрузки, но при правильной конструкции подходит для большинства приложений, таких как защита двигателя стеклоочистителя ветрового стекла и двигателя стеклоподъемника. Но не очень хорошо для приложений, использующих 90% номинального тока и терпящих неудачу при регулировании нагрузки 5%. Таким образом, перегрузка по току, как у тепловых или магнитных прерывателей, но сбрасываемая и не такая эффективная, как быстродействующие микропредохранители с гораздо более низким ESR.
Как сделать простую схему защиты от перегрузки по току/автоматического выключателя на 12В 1-2А?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v