Wie erstelle ich einen einfachen Überstromschutz / Leistungsschalter für 12 V 1-2 A?

Wir entwickeln eine E/A-Abschirmung für Arduino (sozusagen) und haben vier FET-gesteuerte Ausgangsanschlüsse mit jeweils ungefähr 12 V 1-2 A Last. Ich brauche alle diese vier Ausgänge, um kurzschlussgeschützt zu sein, und solche Vorfälle werden von einem anderen Eingangspin am Arduino erkannt.

Da wir den Arduino-Klon Olimexino-STM32 verwenden, haben wir nur 3v3 auf den CPU-Pins. Deshalb haben wir einen 12V-betriebenen LM339 zwischen dem CPU-Pin und dem P-Kanal-FET angeschlossen, der den 1-2A-Ausgang antreibt. So ungefähr, aber mit LM339 statt Transistor:

http://www.electronics-lab.com/blog/wp-content/uploads/2011/03/Driving_P-Channel_MOSFET.gif

Da diese vier 1-2A-Ausgänge jedoch vier Lasten einzeln ansteuern, möchten wir nicht, dass der gesamte Stromkreis im Falle eines Kurzschlusses durchbrennt. Im Idealfall würde ein Kurzschluss an einem einzelnen Ausgang keine Störung an den anderen Ausgängen verursachen, sondern der CPU (unter Verwendung eines anderen Eingangspins) melden, dass er verloren gegangen ist, und die CPU könnte dann ein übergeordnetes System vor dem Kurzschluss warnen.

Die Platine wird von einer 12-V-Quelle angesteuert, und die Ausgänge benötigen ebenfalls 12 V, sodass die Lösung eine niedrige Dropout-Spannung haben muss.

Ich habe einige einfache Lösungen mit JFET mit gebundenem Gate und Source gefunden, bin mir aber nicht sicher, wie hoch der tatsächliche Stromgrenzwert ist oder ob er in unserem Projekt anwendbar ist, da er hauptsächlich als Konstantstromtreiber für LEDs verwendet wird:

http://www.circuitstoday.com/wp-content/uploads/2009/08/jfet-current-limiter.jpg

BEARBEITEN:

Vielen Dank für alle Antworten! Wir haben einige Änderungen an unserem ursprünglichen Design vorgenommen, aber Ihre Vorschläge sind in anderen Fällen wirklich hilfreich. So haben wir es gemacht:

Um es sowohl einfach als auch billig zu halten, haben wir die Gesamtversorgungsspannung auf 24 V geändert und einen hocheffektiven Schaltregler der ersten Stufe implementiert, der die Spannung auf ~ 14,5 V bringt, und dann haben wir einen einfachen Linearregler (LM7812-Derivat) hinzugefügt. für jeden Ausgang, der ihn auf 12 V stabilisiert und jeden von den anderen unabhängig macht. Der Linearregler verfügt über einen integrierten Kurzschluss- und Überstromschutz.

Es hört sich so an, als ob das, was Sie wollen, den Power-Management-Chips für USB-Hubs ähnelt, jedoch mit einer höheren Spannung und einem höheren Strom. Sie können sich einige von ihnen ansehen, um Ideen zu erhalten.

Antworten (2)

Aus Ihrer Beschreibung könnte ein Gerät wie Philips BUK9MNN-65PKK für Ihre Zwecke geeignet sein.

  • Dual-Channel, also würden Sie nur 2 davon für Ihre 4 Kanäle benötigen.
  • Eingebaute Strombegrenzung und -erfassung, Sperrschichttemperaturerfassung
  • VDS 65 Volt
  • Kennung 7,1 Ampere
  • Unabhängige Kanäle, minimales Übersprechen

Die Current Sense-Leitungen liefern Strom-/Überstrominformationen an die analogen Eingänge Ihrer MCU.

Wenn dieser spezielle Teil für Ihre Zwecke nicht funktioniert, gibt es verwandte Teile, "ähnlich, aber unterschiedlich", die es vielleicht wert sind, untersucht zu werden.

Das und die Anwendungshinweise sind sehr interessant. Danke vielmals!

Diese Metalloxid-Varistor-PTC-Strombegrenzerlösungen werden häufig in USB-Hubs und Automobilanwendungen wie Windschutzscheibenmotoren verwendet und sind sehr kostengünstig. Man wählt den Haltestrom oder Auslösestrom entsprechend dem Design zum Schutz vor thermischer Überlastung, da sich die Geräte im Allgemeinen auf 85 ° C erwärmen und schneller auslösen als die Geräte, die Sie schützen müssen. Haltestromvorrichtungen auf radialen kappenartigen Vorrichtungen benötigen eine freie Luftkonvektion, um zu funktionieren. Es gibt einige wenige SMD-Quellen, die jedoch aufgrund von Problemen mit der Temperaturwechselbeanspruchung eines starren PTC-Chips auf einer Leiterplatte natürlich auf spezielle Designs beschränkt sind.

Die Teile reichen von 6mA ~ 30A Haltestrom mit Auslöseströmen von 12mA bis 50A.

Ich schlage vor, Sie kaufen eine Auswahl an Werten und halten Ihre Stromquellen bereit, um jeden Brückentreiber vor dem Braten zu schützen. Da es sich um eine billige Versicherung handelt, können Sie erwägen, mehrere verschiedene Werte einzufügen und Jumper zu verwenden, wenn Sie zuversichtlich sind, dass Sie einen PTC mit niedrigerem Auslösestrom überbrücken können, um sich auf den PTC der nächsthöheren Stufe zu verlassen, wenn Sie die im PTC verschwendete geringe Leistung zurückgewinnen möchten dein Design.

Es ist fast so, als hätten Sie Ihre eigene einstellbare Strombegrenzer-Laborversorgung und lassen sie während der Entwicklung in der Nähe des Auslösepunkts laufen, bis Sie die Risiken von Überstromauslösungen bei dynamischen Lasten identifiziert und diese Ausfälle durch Design verhindert haben. Es wird Sie nicht vor Funkenkurzschlüssen schützen, die Siliziumspuren in einer Millisekunde braten, aber sie können schneller arbeiten als "die meisten" thermischen Überlastungsausfälle und Ihnen eine Menge Arduino-Brückentreiber ersparen, bis Sie die durch Shoot-Thru verursachten Fehler beseitigen. lange Leitungen und keine Totzeitsteuerung.

Sobald Sie die Haltestromnennwerte ausgewählt haben, vergleichen Sie die Rs des PTC mit Ihrem Motor-ESR und Ihrem Treiberschalter Ron, um zu sehen, wo Ihre Leistungsverluste verteilt sind und wo Ihre effektiven Verluste/Temperaturanstiege unter verschiedenen Bedingungen statischer und dynamischer Lasten ansteigen. Größere Bewertungen haben tendenziell längere Fahrtzeiten. Aber bei kleinen Werten wie 1 A hat ein solches Teil einen Auslösestrom von 2 A mit Rs min/max von 180–270 mOhm mit einer Auslösezeit von ~ 14 s, ausgelegt für 120 V max, während das 1206 SMD-Teil 55–133 mOhm hat und auslöst in 0,3s aber 6Vmax. Verwenden Sie die Filtersuche, um die besten Teile zu finden. (auf Lager)

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Das Problem bei diesen ist ihr relativ hoher "nicht ausgelöster" Gleichstromwiderstand, und der Auslösestrom variiert stark je nach Umgebungstemperatur und anderen Faktoren. Dies sind nicht immer Probleme, können aber von der Anwendung abhängen.
Es ist nur für den Wärmeschutz ausgelegt und warmer ESR trägt sicherlich zu Lastregelungsfehlern bei, aber wenn es richtig ausgelegt ist, ist es für die meisten Anwendungen wie den Schutz von Scheibenwischermotoren und elektrischen Fensterhebern geeignet. Aber nicht gut für Apps, die 90 % des Nennstroms verbrauchen und bei 5 % Lastregelung versagen. Also Überstrom wie thermische oder magnetische Unterbrecher, aber rückstellbar und nicht so effizient wie schnelle Mikrosicherungen mit viel niedrigerem ESR.
Wie erstelle ich einen einfachen Überstromschutz / Leistungsschalter für 12 V 1-2 A?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v