Was ist die empfohlene Methode zum Schutz eines Stromkreises vor nicht transienter Überspannung?

Ich entwerfe eine batteriebetriebene tragbare 12-V-Beleuchtungssteuerung und werde häufig nach einer Verbesserung der Laufzeit gefragt. Am einfachsten ist es, parallel eine zweite Batterie hinzuzufügen, aber ich mache mir oft Sorgen, dass Benutzer es falsch machen, die Batterien in Reihe schalten und stattdessen 24 V bereitstellen.

Was ist der beste/empfohlene Weg, um ein Gerät vor einer solchen Überspannungssituation zu schützen (wobei die doppelte Spannung für einen Zeitraum angelegt wird, den ich nicht als vorübergehend betrachten würde)?

In diesem Fall verbraucht der Controller nicht mehr als 100 mA, da dieser spezielle nur LEDs blinkt, anstatt viel Strom zu beziehen. Es hat ein paar Spannungsregler, die nur bis zu 15 V Eingang verarbeiten können.

Ich habe mit Zenerdioden und Überspannungsbegrenzern (TVS) experimentiert, aber mit gemischten Ergebnissen. Ich würde es vorziehen, dass eine Überspannungssituation (z. B. 24 V angelegt) einen Leistungsschalter (PTC-Sicherung) auslöst und die Spannungsregler und Mikrocontroller schützt. Wenn jemand das Gerät an das Stromnetz (120 V) anschließt, ist er auf sich allein gestellt!

Suchen Sie in Ihrer bevorzugten Internet-Suchmaschine nach „Crowbar Circuit“.

Antworten (2)

So etwas sollte funktionieren:

Zener-Überspannungsschutz

Verwenden Sie 12-V-Zener, wählen Sie einen Mosfet mit niedriger Gate-Schwelle, vorzugsweise Vth < 3 V, Vgs < 12 V, und der für einen hohen Momentanstrom geeignet ist.

Wenn eine Spannung Vin über 12 V steigt, erscheint Vin - Vz am Gate des Mosfets. Wenn diese Spannung über die Schwellenspannung steigt, schaltet sich der Mosfet ein und schließt den Eingang über eine Sicherung mit Masse kurz, die Sicherung brennt durch.

Bei einem zweiten Gedanken könnte ein kleiner Widerstand auf den Drain des Mosfets gelegt werden, um ihn vor Überstrom zu schützen. Der Widerstandswert sollte hoch genug sein, damit 24 V/R < Imax für Mosfet, aber niedrig genug ist, damit die Sicherung durchbrennt. 24 V/R > Ifuse.

Sie können PTC anstelle einer Sicherung verwenden, aber diese sind in der Regel langsamer, sodass Sie wahrscheinlich einen kräftigeren Mosfet benötigen würden.

Ich dachte, dass es in einem Fall mit PTC eine Situation geben könnte, in der Zener und Mosfet nur einen Tropfen auf PTC regulieren, sodass Zener nur ein wenig leitet und Mosfet nur ein wenig offen ist, von außen betrachtet könnte es säumen Schaltung funktioniert ganz gut, also dachte ich, "Batterieverbindung schlecht" Anzeige-LED könnte von Nutzen sein:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Andererseits ist Mosfet in diesem Fall wahrscheinlich nicht die beste Lösung, SCR wäre besser, da es einrastet.

+1. Siehe auch diesen Thread .
Danke Mäusez! Was verwenden Sie auch, um Ihre Schaltpläne zu erstellen?
Ich habe circuitlab.com verwendet. Sie haben keinen SCR in ihrem Teilpool, also habe ich mich für Mosfet entschieden :)
Der MOSFET schließt den Eingang NICHT gegen Masse kurz.

Sie sind auf dem richtigen Weg. Die einzige Lösung besteht darin, die Last von der Überspannung zu isolieren. Es gibt viele Möglichkeiten, dies zu erreichen, und eine Sicherung (entweder Einweg- oder rücksetzbarer PTC) ist ein traditioneller Ansatz. Der Zener/TVS stellt sicher, dass die Schaltung bei Überspannung genug Strom zieht, um die Sicherung auszulösen. Sie können auch einen SCR verwenden, um die Versorgung zu unterbrechen und die Sicherung auszulösen.

Ausgefallenere Ansätze umfassen die Verwendung eines Hochspannungstransistors, um die Last aktiv von der Versorgung zu trennen. Dies kann für eine schnellere Reaktion sorgen und die Belastung der restlichen Komponenten verringern.

Was ist die empfohlene Methode zum Schutz eines Stromkreises vor nicht transienter Überspannung?
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