Mosfet-LED-Schalterschutz

Ich entwerfe einen Mosfet-basierten Schalter, der einen Niederstrom-Reedschalter verwendet, um entweder 24-V- oder 12-V-LED-Streifenbeleuchtung zu steuern. Habe einige Probleme mit den Schutzschaltungen. Meine Spezifikationen sind wie folgt:

• 12-24 V DC-Eingang
• 2A Maximaler Ausgangsstrom
• Verpolungsschutz
• Kurzschlussschutz

Mein aktueller Schaltplan:

Betrieb wie folgt:

• Ein- und Ausgang unten links, MSTBA4.
• Schalter oben rechts SWT1 angeschlossen
• Zener D1 stellt sicher, dass die Gates nicht über 15 V angesteuert werden, um sie vor Hochspannungsschäden zu schützen
• Q1 ist antiseriell verbunden (Drain mit Masse) und dient als Rückwärtseingangsschutz, wenn der Rückwärtseingang das Gate durch R1 auf Masse zieht, wodurch Q1 ausgeschaltet wird. Während des normalen Betriebs ist Q1 eingeschaltet und überbrückt seine interne Body-Diode.
• Q2 ist der Hauptschalter, wenn der Schalter schließt, wird Q2 eingeschaltet und verbindet die Last. (Low-Side geschaltet)
• F1 ist eine rückstellbare PTC-Sicherung MF-R250 von Bourns mit einer Nennleistung von 30 V, 2,5 A (Auslösestrom 5 A). Dies ist ein Problem, das ich gleich erklären werde.
• D2 ist eine bidirektionale TVS-Diode zur Absorption von Transienten.

Das Design funktioniert, aber es gibt ein paar Probleme, die ich verbessern möchte, hauptsächlich mit dem aktuellen Schutz. Der PTC benötigt ungefähr 5 A, um in einer angemessenen Zeit auszulösen, die Fets sind damit einverstanden, da sie 10 A verarbeiten können (thermische Überlegungen beiseite). Das Problem entsteht bei der Verwendung einer Versorgung mit Strombegrenzung, wie z. B. einer Laborversorgung. Beispielsweise fällt bei einer Strombegrenzung von 3 A an der Versorgung die Eingangsspannung ab, bevor der PTC einsetzt. Sobald die Eingangsspannung niedrig genug ist, fällt die Gate-Spannung an Q2 ab und bewirkt, dass sie die Sättigung verlässt und in den Triodenbereich eintritt. Jetzt beginnt Q2, die gesamte Energie selbst abzubauen und fällt aus! Bei der Arbeit mit einem 24-V-Meanwell-Netzteil ist dies kein Problem (NES-50-24), aber ich mache mir Sorgen, dass dieser Schalter mit anderen Netzteilen verwendet wird ...

Ziel ist es, den Aufwand und Aufwand so gering wie möglich zu halten. Ich habe einige Optionen in Betracht gezogen:

• Fügen Sie eine Komparatorschaltung für den Unterspannungsschutz hinzu. dh wenn der Eingang <12 V ist, ziehen Sie das Gate von Q2 auf Masse. > Das Problem hier ist, dass selbst bei Hysterese die Schaltung oszilliert, wenn sich das Netzteil erholt und dann den Schutz erneut auslöst.
• Fügen Sie einen Überstromschutz mit einem Strom-Shunt und einem kleinen Operationsverstärker + Komparator hinzu, um Q2 auszuschalten. Wieder dasselbe Problem mit Oszillation, erhöht auch die Komplexität.

Irgendwelche Vorschläge?