Простейшая, дешевая, быстрая и минимальная схема ограничения тока на выходе с низким сопротивлением в нормальном состоянии

У меня есть цифровой выход, управляемый драйвером высокой скорости с номинальным напряжением 24 В постоянного тока. Ток нагрузки обычно ниже 100 мА. Выход контролируется, поэтому я могу быстро его отключить, если обнаруживаю короткое замыкание на стороне нагрузки. Проблема в том, что сам драйвер не защищен, а короткое замыкание создает много дыма. Так что мне нужна простая схема на выходе драйвера, которая:

  • имеет низкое сопротивление менее 10 Ом, если выходной ток ниже 100 мА
  • быстро увеличивает его сопротивление для ограничения тока возбуждения на уровне 500 мА или ниже
  • выдерживаемая мощность при токе короткого замыкания должна быть не менее 20 мс для обнаружения короткого замыкания и отключения драйвера.
  • имеет рабочее напряжение 50 В или выше
  • имеет минимальные компоненты и дешево (0,20 $ за канал)
  • не является поставщиком с одним источником.

Я попробовал PTC сбрасывать полипы, но они слишком медленные. Microchip FP0100 должен быть хорошим, но это дорого (мне нужно как минимум 60 каналов на моей плате). Серия Bourns TBU также в порядке, но и дорогая.

Любые другие варианты?

UPD1. Моя текущая выходная схема - MIC2981 /82, управляемая регистратором 74HC594. На каждом выходе у меня есть Littelfuse 1206L012 PTC. На моей доске мне нужно 64 канала, как это, и это небольшая серия, поэтому важна общая цена за канал и площадь.

9 голосов | спросил syoma 28 Jpm1000000pmSun, 28 Jan 2018 22:40:15 +030018 2018, 22:40:15

5 ответов


12

Ваш типичный ограничитель тока с двумя транзисторами может быть вашим лучшим выбором. Ниже приведены версии с верхней и нижней сторон.

schematic

имитировать эту схему - Схема, созданная с использованием CircuitLab

Обратите внимание, что с этой схемой существует штраф около падения напряжения.

Купить двойные транзисторы в одном 6-контактном корпусе.

Маленький резистор заставит ток сброситься, когда он достигнет Vbe. Другой резистор устанавливает базовый ток и должен быть рассчитан для получения достаточного тока коллектора с учетом Hfe.

ОДНАКО: Имейте в виду, что транзистору необходимо обрабатывать несколько ватт на время короткого замыкания, поскольку он ограничивает ток только вашим пороговым значением.

ответил Trevor_G 28 Jpm1000000pmSun, 28 Jan 2018 23:23:06 +030018 2018, 23:23:06
5

На основе Отличный ответ Тревора :

Есть полупроводниковые устройства, которые являются постоянными источниками тока (или поглотителями); многие из них будут внутренне выглядеть точно так же, как схема Тревора (возможно, добавление нескольких компенсирующих температуру элементов).

Одно очень упрощенное устройство (приемник с постоянным током с ровно двумя выводами, рассчитанный на напряжения <= 50 В и максимальный /постоянный ток 350 мА) NSI50350AD . Я не знаю, что он делает внутри, но техническое описание называет его «самонастраиваемым транзистором», поэтому, возможно, это может быть комбинация некоторых биполярных транзисторов, JFET и пары резисторов внутри.

Теперь ваш 50-вольтовый предел действительно болит - трудно найти интегрированные источники тока, которые будут работать при этом напряжении. Для меньших токов самозарядный JFET может работать, но при 100 мА это будет дорого.

Итак, я действительно брошусь с решением Тревора, хотя я мог бы порекомендовать несколько вещей:

  • Убедитесь, что вы не можете просто увеличить скорость обнаружения сбоев. Это решит проблему.
  • Потому что (насколько я знаю - исправьте меня, если я ошибаюсь), трудно получить транзисторные массивы (которые вы бы предпочли, если вам нужно уменьшить усилие и пространство на доске), вы можете потратить немного больше на компоненте, чем просто NPN для Q4, но сэкономить на выборе и цене места, используя устройство с несколькими компараторами в одном случае. К счастью, 4-кратные компараторы и 4-кратные операционные усилители стоят около 13 ct при покупке в сотнях, так что около 3ct в opamp на канал; используйте opamp /comparator для сравнения напряжения над R2 с постоянным опорным напряжением (здесь может быть простой zener) и для управления Q3. Обратите внимание, что вам больше не нужен R3 для каждого отдельного канала. (то же самое относится к высокоуровневому подходу с Q5 /Q6)
  • Используйте резисторные массивы вместо индивидуальных резисторов, разрешая тепловой дизайн.

Другим относительно сумасшедшим подходом было бы использование резистора с высокой частотой 8,2 Ом перед вашей нагрузкой. После этого вставьте делитель тока между нагрузкой и светодиодной стороной транзисторного оптопары с соответствующим последовательным сопротивлением. Создайте такое сопротивление серии, чтобы при 100 мА \ $ I_ \ text {Load} \ $ транзистор находился в насыщенности, но для 500 мА вы значительно ущемляетесь. Положите C-E выхода оптопары в серии с низкой стороны с вашей нагрузкой:

schematic

имитировать эту схему - Схема, созданная с использованием CircuitLab

Дешевым кандидатом на оптрон будет Lite- По CNY17 .

ответил Marcus Müller 29 Jam1000000amMon, 29 Jan 2018 01:15:46 +030018 2018, 01:15:46
2
ответил Tony EE rocketscientist 28 Jpm1000000pmSun, 28 Jan 2018 23:30:26 +030018 2018, 23:30:26
0

Вот основная идея схемы SCR. Может потребоваться добавить резистор последовательно с PTC1, чтобы получить правильное значение сопротивления. Общее сопротивление параллельно с переходом эмиттера базы Q1 задает ток отключения. Как только Q1 начнет действовать, SCR загорится, и тогда нагрузка будет защищена до тех пор, пока PTC не отключится. Q1 может быть SOT-23. R3 и R4 - только догадки. Они находятся там, чтобы предотвратить сверхточное повреждение Q1. Большинство SCR являются крупными. Я позволю вам посмотреть, сможете ли вы найти достаточно маленький, чтобы удовлетворить ваши потребности.

Примечание. Как только SCR срабатывает, вам, вероятно, придется отключить питание, прежде чем он перестанет спускать рельс.

schematic

имитировать эту схему - Схема, созданная с использованием CircuitLab

ответил mkeith 2 FebruaryEurope/MoscowbFri, 02 Feb 2018 08:17:58 +0300000000amFri, 02 Feb 2018 08:17:58 +030018 2018, 08:17:58
-1

Я собирался предложить схему последовательного двойного транзистора, но Trevor_G уже отлично справился с этим.

Вместо этого я подумал, что стоит пересмотреть вариант предохранителя PTC. Вы говорите, что они были слишком медленными, но это говорит о том, что у вас может быть дизайн с предельным энергопотреблением.

Рассмотрим Littelfuse RXEF017. Хотя может потребоваться 8 секунд для отключения при 500 мА, наверняка, это достаточно низкий ток для защиты от короткого замыкания, чтобы успеть зайти? При 2А время отключения составляет <0,2 с, что не является большой энергией в системе 24 В. Фактически точка плавкого предохранителя должна быть наиболее восприимчивым компонентом в цепи к току, поэтому немного беспокоиться о том, что что-то еще может отказаться от своего дыма перед предохранителем.

Я просто боюсь, что вы столкнулись с проблемой ограничения тока в узком окне ниже 500 мА, а затем обнаружите, что другие вещи становятся маргинальными, потому что они не могут набирать достаточный ток в прямом направлении, чтобы заряжать колпачки или управлять импульсом или что-то.

ответил Heath Raftery 29 Jam1000000amMon, 29 Jan 2018 05:11:39 +030018 2018, 05:11:39

Похожие вопросы

Популярные теги

security × 330linux × 316macos × 2827 × 268performance × 244command-line × 241sql-server × 235joomla-3.x × 222java × 189c++ × 186windows × 180cisco × 168bash × 158c# × 142gmail × 139arduino-uno × 139javascript × 134ssh × 133seo × 132mysql × 132