Защитите цепь постоянного тока от слишком большого напряжения

13

Как защитить цепь 3 В постоянного тока от повреждения, если кто-то случайно включит источник питания 12 В? Схема будет рисовать гораздо меньше, чем 1 ампер.

flamingpenguin
источник
2
Как насчет стабилитрона? Но это зависит от того, какое перенапряжение. Стабилитрон не может спасти вас от сильного перенапряжения, вызванного молнией и т. Д.
Al Kepp
2
Предохранитель + стабилитрон или (самовосстанавливающийся) полифуз + стабилитрон.
Ваутер ван Оойен
@flamingpenguin Вот схема по линии Zener + fuse [что сказал Wouter].
Ник Алексеев
2
Кто-нибудь может прокомментировать использование в этой роли понижающего преобразователя постоянного тока (например, если я спроектирую систему, как правило, для питания от источника 5 В, пониженного понижающим преобразователем до 3 В)? Преобразователь пониженного напряжения все равно будет подавать напряжение 3 В, если я подключу питание 12 В случайно ...?
Flamingpenguin

Ответы:

10

Одна вещь, не указанная в первоначальном вопросе, заключается в том, ищут ли они защиту сигналов ввода-вывода или подключения к источнику питания.

Если для сигналов ввода / вывода необходима защита, то предложенные схемы стабилитронов или другие методы, включая TVS (ограничитель переходного напряжения), ограничивают диоды, являются полезными способами защиты.

При защите подключений к источнику питания существует ряд схем, которые можно использовать. Ранее упомянутый поли предохранитель или другой тип, который предназначен для отключения при перегрузке по напряжению, является работоспособным, но часто имеет время задержки срабатывания, когда цепь мгновенно подвергается воздействию высокого напряжения.

Мой предложенный подход состоит в том, чтобы использовать конструкцию, в которой используется схема входного стабилизатора с широким диапазоном напряжения и диод защиты от полярности. Это обеспечивает очень разумную «защиту» напряжений, которые пользователь может ошибочно подать на вход источника питания. Вот блок-схема предлагаемого подхода.

введите описание изображения здесь

Этот подход также становится источником питания для самого устройства. Для устройств, работающих на малой мощности, этот подход может использовать простые линейные регуляторы, такие как серия 78xx. Они защитят входное напряжение до 35 вольт или около того. Устройства большей мощности захотят использовать регулятор с широким диапазоном напряжения питания. Существуют различные напряжения устройств от таких поставщиков, как TI и National (теперь это фактически часть TI), которые могут поддерживать входные напряжения до 60 В, а в некоторых случаях даже до 80 В.

Майкл Карас
источник
2
Благодарю. Я пытаюсь защитить соединения с источником питания.
пламенеющий пингвин
Подходит ли что-то похожее на AMS1117?
пламенеющий пингвин
Однако для компенсации падения напряжения на диоде может потребоваться более высокое входное напряжение. Если кто-то намеревается использовать LDO, это не кажется хорошим решением.
Gstorto
9

Что вам нужно, это ломовая схема для защиты вашей цепи от перенапряжения. Это один из стандартных методов, используемых в источниках питания и устройствах для защиты от перенапряжения.

Простая схема лома изображена ниже.

лом CKT

Вышеуказанная цепь защитит вашу цепь / устройство на уровне Vo, перегорев предохранитель в случае перенапряжения. Имейте в виду, что это общая схема, описывающая метод защиты.

Дополнительная литература
1. Схема лома
2. Основы защиты от перенапряжения

Четан Бхаргава
источник
2
Не понимаю -1 этот ответ. Что может быть не так с этим ответом?
Четан Бхаргава
2
Существенный бит, отсутствующий здесь, состоит в том, что I ^ 2 * t номинал предохранителя должен быть меньше, чем у SCR («триак»), чтобы это работало. powerelectronics.com/site-files/powerelectronics.com/files/…
Fizz
1
Об этом также говорится в документах о более сложных / специализированных микросхемах OVP, которые могут заменить TL431 в этой схеме, например, см. Стр. 6 в onsemi.com/pub_link/Colalendar/MC3423-D.PDF
Fizz,
@ChetanBhargava Что предлагает лом, чего не предлагает простой плавкий предохранитель и параллельный стабилитрон? Пример: ( imgur.com/8hwb44l )?
Борт
3
@ Борт: если нормальная нагрузка составляет несколько ампер, то и предохранитель тоже, и вы, вероятно, не найдете стабилитрон, достаточно большой, чтобы выполнять работу. Эта схема может быть оценена соответственно.
Брайан Драммонд
6

Если вы хотите получить плавкий предохранитель, тогда сработает схема зажима. Дело не в том, чтобы пытаться регулировать входное напряжение до 3 В, а в том, чтобы преднамеренно перегореть предохранитель, тем самым отключая входную мощность, если эта мощность превышает какой-либо порог. Предохранитель может быть полифьюзом, который затем самопроизвольно сбрасывается после отключения питания, но это добавляет некоторое последовательное сопротивление источнику питания даже при нормальной работе. Приемлемо ли это, зависит от параметров, которые вы нам не сообщили.

Поэтому вам нужна цепь, которая в идеале действует разомкнутой, пока напряжение на ней не достигнет 3,5 В, а затем будет действовать как короткое замыкание. Теоретически, стабилитрон делает это, но у него не будет текущей способности перегореть предохранитель. Вы можете использовать стабилитрон, чтобы включить транзистор, который затем выполняет тяжелую работу. Или, вы можете использовать что-то вроде TL431 в качестве опорного напряжения для включения транзистора.

Совершенно другой подход состоит в том, чтобы иметь активный переключатель последовательно с источником питания. Цепь включала бы переключатель только тогда, когда вход ниже порога, и отключалась, когда он был выше. Он не сможет мгновенно среагировать, поэтому ваша цепь должна выдерживать, по крайней мере, несколько мкс перенапряжения. LC-фильтр может ограничивать наклон входного напряжения, но это становится слишком сложным.

Олин Латроп
источник
2

Ну, на самом деле вам нужен лом. Этот блок в основном закорачивает (почти) источник питания и, как мы надеемся, сигнализирует о проблеме, то есть перегорает плавкий предохранитель или задействует источник с ограниченным током, ну, в общем, ограничение тока. Вики-ссылка имеет принципы, у аксотрона есть некоторые решения (которые являются общими и хорошими).

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

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

user71185
источник
2

То, что вы ищете, это «Схема защиты от перенапряжения».

Одним из способов является использование стабилитрона с обратным смещением.

Стабилитрон всегда даст вам постоянное выходное напряжение, независимо от входного напряжения (но проверьте таблицу данных для Vmax)

введите описание изображения здесь

Вы также можете использовать ИС, такие как NCP372 или MAX16126 / MAX16127

Swanand
источник
9
Проблема с этой схемой состоит в том, что, если устройство питается от 3 Вольт, как предусмотрено, резистор R вызовет падение напряжения, которое изменяется в зависимости от потребляемого тока.
Аниндо Гош
8
@AnindoGhosh Действительно. Выбранная принципиальная схема не подходит для ответа, потому что она показывает стабилитрон в роли регулирования, а не защиты.
Каз