Ayuda a diseñar un circuito de protección de polaridad inversa y sobrecarga (palanca)

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Hay algunos recursos excelentes en Internet y en este sitio para diseñar diversas protecciones ( crowbar ) circuitos Por ejemplo, la respuesta de Leon a una pregunta general sobre protección de circuitos .

Estoy buscando un consejo más específico para seleccionar el tipo de componentes y / o valores para mi aplicación. Estoy un poco confundido acerca de si usar un fusible estándar o un fusible PTC; si se emplea un diodo Schottky o un simple diodo rectificador ...

Actualmente mi prototipo está construido en un PCB de 2 capas y utiliza un regulador de voltaje AMS1117-5.0 (SOT-223 pkg) para 5 voltios. Usa alrededor de 32 mA en promedio (fluctúa entre 22 y 42 mA). No estoy seguro de qué es la puesta en marcha actual o cómo medirla.

Basado en la hoja de datos del regulador, con un voltaje de caída de entre 1.1 y 1.3, estoy especificando que el dispositivo requiere entre 6.3 y 15 voltios. (Si uso un Schottky, tendré que aumentar el mínimo en consecuencia).

Lo que me gustaría lograr es lo siguiente:

  • Protección contra polaridad inversa
  • Protección contra sobretensiones y sobreintensidades (explosiones, incendio, etc.)

La operación típica utilizará 6 celdas AA de la serie, ya sea NiMH o alcalina (7.2 a 9V). Estos tienen capacidades actuales de 2300-2500 mAH (aunque no estoy seguro de que dichas células puedan entregar más de 2.3 a 2.5A).

Me gustaría que la inversión de polaridad no dañe y no requiera un reemplazo de fusible. Las condiciones de sobretensión y sobrecorriente pueden quemar un fusible. También preferiría un mínimo de piezas y costos ya que otro objetivo de diseño es el tamaño pequeño. Se prefieren los componentes de montaje en superficie.

Esquema actual sin protección:

Asíquemipreguntaesasí:

  • Deloscomponentes:diodoSchottky,diodorectificador,fusible"normal" y fusible PTC; ¿Qué combinación de estas (u otras sugerencias) serviría mejor para mis requisitos?
  • ¿Qué criterios debo usar para seleccionar los valores apropiados?

Se ha sugerido aquí y en otros lugares que duplicar el uso normal actual puede ser un punto de partida válido para seleccionar un fusible. Encontré un Littelfuse 1210L005 PTC reinicializable que tiene una retención de 50mA y una corriente de viaje de 150mA , pero no estoy seguro de si estos son valores deseables.

    
pregunta JYelton

1 respuesta

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Por lo tanto, para la inversión de polaridad que no causa daños y no requiere reemplazo de fusibles, puede usar casi cualquier diodo que desee y ponerlo en serie para que el flujo de corriente "normal" pase a través del diodo solo si está enchufado correctamente. Con los requisitos actuales y los voltajes en los que está trabajando, esto no debería ser un problema. Un simple diodo de silicio debería estar bien.

Para la sobretensión, querrá un circuito más parecido a lo que Nick Alexeev sugirió en el comentario. Esencialmente un diodo Zener con un PTC u otro tipo de fusible. El Zener debe tener un valor que sea menor que la entrada máxima para su regulador.

Básicamente,siinviertebatt_in+ybatt_in,elprimerdiododelaserieevitaráquefluyacualquiercorrienteyprotegerásucircuito.Sibatt_inesmayorqueelvoltajederupturadelzener,comenzaráabajarmuchacorrienteyexplotaráelfusiblePTC.

LoúnicoadicionalquepuedehaceresgarantizarquelacorrientedearranquenoexcedaellímiteactualdesuPTC,puedecolocarunaresistenciaen"V_IN + protegido" o "V_IN- protegido" (en serie antes del regulador y condensador de desacoplamiento) tal que:

(BATT_IN + - V_forward_diode - Resistor * Maximum_expected_load) > = Vmin_regulator

Para la conveniencia de características específicas para el PTC, los diodos y todo lo demás, todo depende de su aplicación. En general, tiendo a usarlo a menos que tenga una razón real para procesar los números. También estoy un poco cansado (en mi camino a la cama) para aprender a calcular cómo deberían ser estos valores, pero si necesita esta información, pregunte en un comentario y publicaré algunos consejos sobre cómo obtener los números.

Sin embargo, ¿por qué no solo utiliza un conector polarizado para las baterías para que no tenga que preocuparse por si el conector está enchufado al revés? ¿Y en qué contexto vas a sobreactuar? Piense también en estas preguntas cuando intente responder a una opción de diseño más complicada (un conector polarizado es más fácil que agregar un diodo adicional y es menos probable que conduzca a consideraciones de diseño adicionales).

Espero que ayude!

    
respondido por el Kit Scuzz

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