¿Cuál es la forma recomendada de proteger un circuito de una sobretensión no transitoria?

10

Estoy diseñando un controlador de iluminación portátil a batería de 12 V y con frecuencia me preguntan sobre cómo mejorar el tiempo de funcionamiento. La forma más sencilla es agregar una segunda batería en paralelo, pero a menudo me preocupa que los usuarios se equivoquen, conecten las baterías en serie y proporcionen 24V en su lugar.

¿Cuál es la forma mejor / recomendada de proteger un dispositivo de una situación de sobretensión como esta (donde el doble de voltaje se aplica durante un período de tiempo que no consideraría transitorio)?

En este caso, el controlador no utiliza más de 100 mA, ya que este en particular simplemente enciende los LED en lugar de generar mucha corriente. Tiene un par de reguladores de voltaje que solo son capaces de manejar entradas de hasta 15V.

He estado experimentando con diodos Zener y supresores de voltaje transitorios (TVS) pero con resultados mixtos. Preferiría una situación de sobretensión (como 24 V aplicados) para disparar un interruptor (fusible PTC) y proteger los reguladores de voltaje y los microcontroladores. Si alguien conecta el dispositivo a la red eléctrica (120 V), ¡ellos están solos!

    
pregunta JYelton

2 respuestas

5

Algo como esto debería funcionar:

Use12Vzener,elijaunmosfetconunumbraldepuertabajo,preferiblementeVth<3V,Vgs<12Vycapazdealtacorrienteinstantánea.

SiunvoltajeVinllegaamásde12V,Vin-Vzapareceráenlapuertadelmosfet.Cuandoestevoltajesuperaelumbral,Mosfetseenciendeycortalaentradaalsueloatravésdeunfusible,elfusiblesequema.

Pensándolobien,podríacolocarseunapequeñaresistenciaeneldesagüedelmosfetparaprotegerlodesobrecorriente.Elvalordelaresistenciadebeserlosuficientementealtoparaque24V/R<Imaxparamosfet,perolosuficientementebajoparaqueelfusiblevuelea24V/R>Siseusa.

PuedeusarPTCenlugardefusibles,peroestostiendenasermáslentos,porloqueprobablementenecesiteunmosfetmásfuerte.

Pensé,queenuncasoconPTC,podríahaberunasituaciónenlaquezenerymosfetsimplementeregulenunacaídaenPTC,demodoquezenersecomporteunpocoymosfetestéabiertosolounpoco,mirandodesdeafuera.Puedequeelcircuitofuncionecorrectamente,asíquepensé,elLEDdeindicaciónde"conexión de batería defectuosa" podría ser útil:

Por otra parte, probablemente Mosfet no sea la mejor solución en este caso, SCR sería mejor porque se traba.

    
respondido por el miceuz
3

Estás en el camino correcto. La única solución es aislar la carga de la sobretensión. Hay muchas formas de lograrlo, y un fusible (PTC de uso único o reiniciable) es un enfoque tradicional. El zener / TVS se asegura de que el circuito tome suficiente corriente en presencia de sobretensión para disparar el fusible. También puede usar un SCR para apretar el suministro y disparar el fusible.

Los enfoques más sofisticados incluyen el uso de un transistor de alto voltaje para aislar activamente la carga del suministro. Esto puede proporcionar una respuesta más rápida, reduciendo el estrés en el resto de los componentes.

    
respondido por el Dave Tweed

Lea otras preguntas en las etiquetas