Protección contra sobrecorriente de un interruptor de estado sólido de un solo extremo

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Un circuito anterior usó un par Darlington ULN2003 como un interruptor de estado sólido de un solo extremo (lado N) con una capacidad de corriente máxima de aproximadamente 500 mA.

enlace

Sin embargo, no tiene protección contra sobrecorriente, por lo que estoy investigando un reemplazo o un circuito circundante para hacerlo. Lo ideal sería que la protección se aplicara a los canales individualmente, pero también lo haría una solución simple para todo el circuito. He encontrado estas opciones:

  1. Agregue un fusible de restablecimiento automático de PPTC en la salida de cada uno de los canales. Barato, simple, pero no estoy encantado con la perspectiva de esperar > 2s para que viaje. El interruptor se puede destruir fácilmente en ese momento, especialmente porque la hoja de datos ULN200x no especifica un tiempo máximo para la corriente máxima, solo un ciclo de trabajo, y el ciclo de trabajo en esta aplicación será del 100%.
  2. Agregue una resolución de 1R a los canales de salida y luego un ADC o un comparador con más circuitos de apagado. Más complejo y costoso, pero más rápido y más preciso.
  3. Confíe en el parámetro Vcesat del ULN2003. Si Vce excede alrededor de 1.4 V, infiere que la corriente excede los 500 mA y luego agrega el mismo circuito que el # 2.
  4. Reemplace con un interruptor que tenga la protección de corriente incorporada. No he podido encontrar algo tan asequible como el ULN200x.

Me estoy inclinando hacia el # 3. Algo como:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Preguntas:

  • ¿Es el circuito anterior seguro, estable y una forma adecuada de implementar la protección actual?
  • Entre mis otras alternativas enumeradas (o no), ¿hay una mejor manera? Por lo general me inclino por la simplicidad.
pregunta Reinderien

3 respuestas

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Eso no es un circuito increíblemente malo, pero tiene algunos problemas.

1) Lo más obvio es que el LM339 necesita una resistencia de extracción en su salida.

2) Un ULN2003 tiene un retardo de encendido de hasta 1 usec. Durante este tiempo, el comparador verá una entrada alta y generará un indicador de falla. Si el condensador de retardo no es lo suficientemente grande, esto evitará que la carga se encienda.

3) Una vez que se detecte una falla, su eliminación no hará que el circuito permita la operación. Será necesario establecer Sw en bajo para el tiempo de recuperación de su retardo de salida RC, y solo luego aplicarlo para impulsar la carga.

4) Esto está bien como detector de fallas graves, pero tenga en cuenta que el voltaje de salida Vce (sat) de ULN2003 no está bien definido. A 350 mA, el valor típico es 1.2, pero el máximo es 1.7, y no hay un mínimo definido. Siempre y cuando sus cargas deseadas sean mucho menores que su punto de disparo nominal, estará bien, pero si quiere conducir cerca de los límites de los ULN, corre el riesgo de obtener un ULN2003 con una salida débil que se dispara bajo carga normal .

5) A menos que use un 74HC132 para su puerta de entrada, la operación puede no estar limpia. A medida que la tensión del capacitor cambia cerca del punto de disparo, la compuerta no tendrá una transición brusca, y existe la posibilidad de que (por ejemplo) el bucle pueda oscilar. Esto dependerá de todo tipo de efectos periféricos, incluido el desacoplamiento. Puede que no sea un problema en este caso, pero siempre que estés haciendo este tipo de histéresis limitante es tu amigo.

    
respondido por el WhatRoughBeast
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Dependiendo de los tipos de fallas que espera, podría hacer el simple límite de corriente. No tengo un modelo para UNL2003 pero obtendrás la idea. ¿Esto funcionaría para ti?

Si necesitas plegar la corriente, todo se volverá más complicado.

La fuente de pulsos solo está aquí como una forma sencilla de probar dos corrientes. Uno debajo del límite, uno arriba.

    
respondido por el owg60
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El truco para usar un PTC es elegir uno con una masa térmica mucho menor que el dispositivo protegido, incluido el disipador de calor.

Por lo tanto, un PTC de SMD será suficiente para la protección para este propósito. Algunas partes radiales alcanzan una temperatura de alrededor de 85 ° C en el peor de los casos para la mayoría de los dispositivos cuando están cortocircuitados y operados dentro de los límites especificados. Esto significa que el PPTC alcanzará los 85 ° C antes de que lo haga la pieza. Algunas piezas SMD se disparan de 50'C a 120'C dependiendo del Punto de Curie opcional (C.P.) de la pieza. Consulte ref a continuación.

La excepción podría ser si una corriente de cortocircuito muy grande proveniente de una carga de alto voltaje y el tiempo de la corriente * del impulso excede las clasificaciones SOA.  

Ref

- Respuesta 2 Rev

  • con nueva entrada de diseño ... protección contra cortocircuitos abruptos a Vcc o Gnd.
  • Utiliza salida de habilitación alta desde lógica. Ajustar Vout o fijo (opt.)

  

OsimplementeuseunSmartSwitchdeladobajototalmenteprotegidocomo ** VNN3NV04P-E **

Este es un buen ejemplo de cómo un diseño puede evolucionar drásticamente a partir de entradas mal definidas para condiciones de falla.

    
respondido por el Tony EE rocketscientist

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