Schützen Sie den Gleichstromkreis vor zu hoher Spannung

Eine Sache, die in der ursprünglichen Frage nicht angegeben ist, ist, ob sie nach Schutz von E / A-Signalen oder Stromversorgungsverbindungen suchen.

Wenn der Schutz für E/A-Signale benötigt wird, sind die vorgeschlagenen Zenerdiodenschaltungen oder andere Methoden, einschließlich TVS (Transient Voltage Suppressor), Klemmdioden, die nützlichen Möglichkeiten zum Schutz.

Beim Schutz an den Stromversorgungsanschlüssen gibt es eine Reihe von Schemata, die verwendet werden können. Die zuvor erwähnte Poly-Sicherung oder ein anderer Typ, der zum Auslösen bei einer Spannungsüberlastung ausgelegt ist, ist funktionsfähig, hat jedoch häufig eine Einschaltverzögerungszeit, wenn die Schaltung vorübergehend dem Hochspannungszustand ausgesetzt ist.

Mein vorgeschlagener Ansatz besteht darin, ein Design zu verwenden, das eine Eingangsreglerschaltung mit großem Spannungsbereich und eine Polaritätsschutzdiode verwendet. Dies bietet einen sehr vernünftigen "Schutz" für Spannungen, die ein Benutzer wahrscheinlich versehentlich an den Stromversorgungseingang anlegt. Hier ist ein Blockdiagramm des vorgeschlagenen Ansatzes.

Dieser Ansatz wird auch zur Stromversorgung für das Gerät selbst. Für Geräte, die mit geringer Leistung arbeiten, kann dieser Ansatz einfache Linearregler wie die 78xx-Serie verwenden. Diese schützen bei Eingangsspannungen von bis zu 35 Volt oder so. Geräte mit höherer Leistung werden einen Umschaltregler mit breitem Versorgungsspannungsbereich verwenden wollen. Es gibt verschiedene Gerätespannungen von Anbietern wie TI und National (jetzt eigentlich Teil von TI), die Eingangsspannungen von bis zu 60 V und in einigen Fällen sogar 80 V unterstützen können.

Was Sie brauchen, ist eine Brechstangenschaltung, um Ihre Schaltung vor Überspannung zu schützen. Dies ist eine der Standardmethoden, die in Netzteilen und Geräten als Schutz vor Überspannung verwendet werden.

Eine einfache Crowbar-Schaltung ist unten abgebildet.

Die obige Schaltung schützt Ihre Schaltung/Ihr Gerät bei Vo durch Durchbrennen der Sicherung im Falle eines Überspannungszustands. Denken Sie daran, dass dies eine allgemeine Schaltung ist, die die Schutzmethode beschreibt.

Weiterführende Literatur:
1. Crowbar-Schaltung
2. Grundlagen des Überspannungsschutzes

Wenn Sie bereit sind, eine Sicherung durchbrennen zu lassen, würde eine Klemmschaltung funktionieren. Es geht nicht darum, zu versuchen, die Eingangsspannung auf 3 V herunterzuregeln, sondern absichtlich die Sicherung durchzubrennen und dadurch die Eingangsleistung zu unterbrechen, wenn diese Leistung einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Die Sicherung könnte eine Mehrfachsicherung sein, die sich nach dem Abschalten der Stromversorgung selbst zurücksetzt, aber selbst im Normalbetrieb einen gewissen Reihenwiderstand zur Versorgung hinzufügt. Ob das akzeptabel ist, hängt von Parametern ab, die Sie uns nicht mitgeteilt haben.

Sie möchten daher einen Stromkreis, der idealerweise offen wirkt, bis die Spannung an ihm etwa 3,5 V erreicht, und sich dann wie ein Kurzschluss verhält. Theoretisch tut dies eine Zenerdiode, aber sie hat nicht die Stromfähigkeit, um die Sicherung durchzubrennen. Sie können einen Zener verwenden, um einen Transistor einzuschalten, der dann das schwere Heben übernimmt. Oder Sie können so etwas wie einen TL431 als Spannungsreferenz verwenden, um einen Transistor einzuschalten.

Ein völlig anderer Ansatz besteht darin, einen aktiven Schalter in Reihe mit der Stromversorgung zu haben. Eine Schaltung würde den Schalter nur aktivieren, wenn der Eingang unter dem Schwellenwert liegt, und trennen, wenn er darüber liegt. Es kann nicht sofort reagieren, daher muss Ihre Schaltung wahrscheinlich mindestens einige µs Überspannung tolerieren können. Ein LC-Filter kann die Steilheit der Eingangsspannung begrenzen, aber das wird allmählich zu kompliziert.

Nun, wirklich brauchen Sie ein Brecheisen. Dieses CCT schließt im Grunde (fast) die Stromversorgung kurz und signalisiert hoffentlich das Problem, dh es brennt eine Sicherung durch oder schaltet eine strombegrenzte Versorgung auf die Stromgrenze ein. Der Wiki-Link hat die Prinzipien, Axotron hat einige Lösungen (die allgemein und gut sind).

http://en.wikipedia.org/wiki/Crowbar_%28circuit%29

http://axotron.se/index_en.php?page=26

Was Sie suchen, ist "Überspannungsschutzschaltung".

Eine Möglichkeit besteht darin, eine Zenerdiode in Sperrrichtung zu verwenden.

Die Zenerdiode gibt Ihnen unabhängig von der Eingangsspannung immer eine konstante Ausgangsspannung (aber überprüfen Sie das Datenblatt für Vmax)

Sie können auch ICs wie NCP372 oder MAX16126/MAX16127 verwenden