Проектирование схемы защиты от обратной полярности и перегрузки (лом)

В Интернете и на этом сайте есть несколько отличных ресурсов о разработке различных схем защиты ( ломов ). Например, ответ Леона на общий вопрос о защите цепи .

Мне нужен более конкретный совет по выбору типа компонентов и/или значений для моего приложения. Я немного запутался, использовать ли стандартный предохранитель или предохранитель PTC; следует ли использовать диод Шоттки или простой выпрямительный диод...

В настоящее время мой прототип построен на двухслойной печатной плате и использует стабилизатор напряжения AMS1117-5.0 (SOT-223 pkg) на 5 вольт. В среднем он потребляет около 32 мА (колеблется между 22 и 42 мА). Я не уверен, что такое пусковой ток и как его измерить.

Основываясь на техническом описании регулятора с падением напряжения от 1,1 до 1,3, я определил, что для устройства требуется от 6,3 до 15 вольт. (Если я использую Шоттки, мне нужно соответственно увеличить минимум.)

Я хотел бы сделать следующее:

  • Защита от обратной полярности
  • Защита от перенапряжения и перегрузки по току (взрыв частей, возгорание и т.д.)

Типичная работа будет использовать элементы 6 серии AA, либо NiMH, либо щелочные (от 7,2 до 9 В). Они имеют текущую емкость 2300-2500 мАч (хотя я не уверен, что такие элементы действительно могут выдавать более 2,3–2,5 А).

Я бы хотел, чтобы переполюсовка не наносила ущерба и не требовала замены предохранителя. Условия перенапряжения и перегрузки по току могут привести к перегоранию предохранителя. Я также предпочел бы минимум деталей и стоимости, так как еще одной целью дизайна является небольшой размер. Предпочтительны компоненты для поверхностного монтажа.

Текущая схема без защиты:

схема устройства

Итак, мой вопрос таков:

  • Из компонентов: диод Шоттки, выпрямительный диод, "обычный" предохранитель и предохранитель PTC; какая комбинация этих (или других предложений) лучше всего удовлетворит мои требования?
  • Какие критерии следует использовать для выбора подходящих значений?

Здесь и в других источниках было высказано предположение, что удвоение нормального потребления тока может быть допустимой отправной точкой для выбора предохранителя. Я нашел сбрасываемый PTC Littelfuse 1210L005 , который имеет ток удержания 50 мА и ток отключения 150 мА, но я не уверен, что это желательные значения.

Вот еще одна тема для вашего списка предшествующего уровня техники.

Ответы (1)

Таким образом, для изменения полярности, не вызывающего повреждений и не требующего замены предохранителя, вы можете использовать практически любой диод, какой хотите, и включить его последовательно, чтобы «нормальный» ток проходил через диод только при правильном подключении. над которым вы работаете, это не должно быть проблемой. Подойдет простой кремниевый диод.

Для перенапряжения вам понадобится схема, больше похожая на то, что предложил Ник Алексеев в комментарии. По сути, это стабилитрон с предохранителем PTC или другим типом предохранителя. Зинер должен иметь значение, которое меньше, чем максимальный вход в ваш регулятор.Быстрый пример схемы

Таким образом, если вы поменяете местами batt_in+ и batt_in-, первый последовательный диод предотвратит протекание любого тока и защитит вашу цепь. Если batt_in больше, чем напряжение пробоя стабилитрона, он начнет пропускать большой ток и перегорит предохранитель PTC.

Единственная дополнительная вещь, которую вы можете сделать, это гарантировать, что пусковой ток не превышает предел тока вашего PTC, вы можете разместить резистор на «защищенном V_IN+» или «защищенном V_IN-» (последовательно перед регулятором и развязывающим конденсатором) так что:

(BATT_IN+ - V_forward_diode - Резистор*Максимальная_ожидаемая_нагрузка) >= Vmin_regulator

На предмет желательности каких-либо конкретных характеристик для ПТК, диодов и всего остального, все зависит от вашего приложения. В общем, я склонен колебаться, если у меня нет реальной причины сокращать цифры. Я также немного устал (по пути в постель), чтобы действительно понять, как рассчитать, какими должны быть эти значения, но если вам нужна эта информация, спросите в комментарии, и я опубликую несколько советов по получению чисел.

Однако, почему бы просто не использовать поляризованный разъем для батарей, чтобы вам не приходилось беспокоиться о том, подключен ли разъем наоборот? И в каком контексте вы собираетесь овервольтить? Подумайте также об этих вопросах, когда пытаетесь ответить на более сложный выбор конструкции (поляризованный разъем проще, чем добавление дополнительного диода, и с меньшей вероятностью приведет к дополнительным конструктивным соображениям).

Надеюсь, это поможет!

Следите за падением напряжения на диоде с прямым смещением! Оно будет 0,7В для обычных диодов и 0,3В для диодов Шоттки. Это приведет к рассеиванию тепла при нормальной работе.
Я согласен, что поляризованный разъем был бы идеальным. Эта серия продуктов имеет винтовые клеммы с маркировкой Vcc и Gnd и использует неизолированные провода, чтобы предоставить конечным пользователям гибкость. В настоящее время я не предоставляю/не продаю блок питания для этого устройства, поэтому я рекомендую конфигурацию конечному пользователю. Я не знаю, насколько вероятно, что кто-то подаст более 15 вольт.
@Kit Если у вас есть время, я хотел бы получить немного больше информации о выборе значений. Например, для последовательного диода я хотел бы иметь минимальное падение напряжения, чтобы поддерживать 7,2 вольта в качестве жизнеспособного источника питания. Я не знаю, какое пиковое обратное напряжение мне следует искать, а также какие значения для постоянного прямого тока или импульсного тока.
Проектирование схемы защиты от обратной полярности и перегрузки (лом)
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v