Erster Schnitt – inklusive Beschleunigungen

Hier ist eine Version einer einfachen Schaltung, um einen höheren Spannungsausgang von einem einfachen MCU-I/O-Pin zu treiben:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Das Problem mit der obigen Schaltung besteht darin, dass der einzige Kurzschlussschutz, den sie hat, auf dem bereitgestellten Strom in die Basis von beiden basiert$Q_1$oder$Q_2$. Während dies zunächst den Ausgang in einer Kurzschlusssituation zu begrenzen scheint, besteht das wichtigste Problem darin, dass die Ausgangs-BJTs wahrscheinlich einfach durchbrennen (zu stark verbrauchen), wenn sie mit einem Kurzschlussereignis konfrontiert werden. BJTs haben auch das Problem, dass sie sich etwas erwärmen und dann noch mehr Ausgangsstrom liefern können. Und BJTs variieren sowieso untereinander. Nichts ist also wirklich sicher, selbst wenn Sie mit der Verlustleistung umgehen könnten.

Die obige Schaltung ist also nicht so sicher vor zufälligen Ereignissen.

Zweiter Schnitt – Strom-Foldback zum Schutz der Treibertransistoren

Ein aktuelles Foldback-Schema ist wahrscheinlich wichtig, um die Verlustleistung zu begrenzen. Dies begrenzt nicht nur den Strom, sondern verzögert auch den Strom im Falle eines Kurzschlusses, um die Ausgangs-BJTs zu schützen und ihre Verlustleistung auf einem relativ sicheren Niveau zu halten.

Im Allgemeinen sieht die Grundidee so aus:

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Die einzige Ergänzung ist eine Foldback-Topologie für jeden der beiden Ausgangs-BJTs. Ja, es ist etwas komplizierter. Aber es lohnt sich auch.

Die obige Schaltung wird bei ca. max$50\:\text{mA}$bevor es anfängt, sich zu falten, hart. Es ist, wenn die Spannung zwischen den beiden abfällt$12\:\Omega$Widerstände übersteigt ca$600\:\text{mV}$. Wenn dies auftritt, dreht es sein Verhalten schnell um und der Laststrom wird gezwungen, durch den zu fließen$120\:\text{k}\Omega$Widerstände, die den Kurzschlussstrom auf ca. begrenzen$500\:\mu\text{A}$.

Hier ist eine Simulation der Ausgabe mit unterschiedlichen Arbeitszyklen und bei Ihrer maximalen Frequenzrate von$4\:\text{kHz}$Auf dem obigen Schema, das die Strombegrenzung enthält und eine Last antreibt, die verlangt wird$\approx 55\:\text{mA}$(das absolute Maximum, bevor es schnell umzuklappen beginnt):

(Falls die Ladung es erfordert$60\:\text{mA}$die obige Schaltung Flat-Lines sofort und liefert etwa$500\:\text{mV}$zum$1\:\text{k}\Omega$Last [wieder, demonstriert den maximalen Strom von$500\:\mu\text{A}$derzeitige Begrenzung.])

Eine kleine Emitter-Degeneration könnte noch hinzugefügt werden$Q_4$Und$Q_5$. Dies wäre in der Größenordnung von$\frac{100\:\text{mV}\cdot R_4}{V_\text{CC}-V_\text{BE}}$. In der obigen Schaltung vielleicht$47\:\Omega$. Es ist wahrscheinlich nicht notwendig. Aber es würde ein wenig mehr Konsistenz bieten, von einem Kreislauf zum anderen und von einer Betriebstemperatur zur anderen.

Zusammenfassung

Nichts davon ist ein vollständiges System. Es sieht wirklich so aus, als hätten Sie das Budget (aus Ihren Kommentaren) für eine Gewerbeeinheit, falls eine vorhanden ist, die Ihren Anforderungen entspricht. Es könnte sich auch für einen guten Bastler auszahlen, es vor der Lieferung für Sie zu erstellen und zu testen. (Mit einem vollständig kundenspezifischen Design von einem professionellen Designer wird dies wahrscheinlich nicht erreicht – zumindest nicht in den USA, wo ausgebildete Arbeitskräfte nicht billig sind.)

Ich bin selbst nur ein Bastler, und dies ist wahrscheinlich der Ansatz, den ich wählen würde. Es ist billig, leicht zusammengeschustert und ermöglicht es mir, diese 1000 USD für ein schickes Werkzeug (Spielzeug) auszugeben, das ich besser gebrauchen könnte, als das Geld hier zu verschwenden.

Übrigens, wenn Sie zwei der obigen Schaltungen bauen, haben Sie zwei "H-Brücken" und können einen überbrückten Ausgang erzeugen, der die angelegte Spannung an Ihrer Last umkehren kann (zwischen den beiden Ausgängen aufgehängt). Nur etwas zum Nachdenken um.

Was zu einem letzten Punkt führt. Wenn Sie etwas kaufen möchten, suchen Sie nach H-Brücken-ICs, die die gewünschte Spannung unterstützen können. (Der UC2950T ist das, woran ich denke, außer dass er die Spannungsanforderungen, die Sie haben, nicht bewältigen kann.)