cortocircuito en la salida de un regulador de voltaje lineal

Algo como esto sería mejor en un entorno automotriz, aunque no necesariamente cumple con los estándares:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

D2 bloquea los transitorios negativos. -100 V de la caída de campo del alternador es una fuente posible. También protege contra la conexión accidental de tensión inversa.

D1 sujeta la tensión de entrada a menos de 42 V con 32 A aplicados, lo que implica una tensión de entrada que excede con creces los transitorios del interruptor de carga inductiva de 300 V y los transitorios de descarga de 125 V.

R1 controla la corriente que fluye hacia D1 y deja caer un poco de voltaje para que el regulador no funcione tan caliente. Un transitorio de descarga de carga de 400 ms a 125 V causaría que R1 disipe brevemente 130 W. Esto se debe a la desconexión de la batería mientras se está cargando a alta corriente. Por lo tanto, R1 debe ser un tipo fusible capaz de soportar una alta potencia de pulso. 300 V durante unos pocos cientos de microsegundos es un transitorio típico de la conmutación de una carga inductiva. De manera similar, 75V durante 90 ms pueden ocurrir varias veces en la vida útil del vehículo desde el encendido con la batería desconectada.

D1 también tiene una clasificación de más de 24 V, por lo que los saltos de 24 V no quemarían a R1. 5 minutos es la duración esperada.

C1 y C2 son condensadores de derivación para el regulador.

U1 es similar al regulador que seleccionó, pero está clasificado para 40V de entrada máxima recomendada con una clasificación máxima de 45V abs, en comparación con 30V para el 78L33. También consume menos Iq, por lo que la disipación interna es un poco menor (10%) y está en el paquete SOT-89 con una unión de resistencia térmica a temperatura ambiente de 125 grados C / W en comparación con 200 grados C / W. Con un área de PCB grande, 125 pueden reducirse a más como 50-60.

Entonces, con 50 mA extraídos, voltaje de entrada de 13.8V, la caída en R1 es de 3.1V, por lo que el regulador ve 10.0V nominalmente. La disipación interna es de 0.335 W, por lo que el aumento de temperatura es de 42 grados C, lo que permite un ambiente tan alto como 83 grados C antes de que alcancemos los 125 grados C Tj (máx.). Durante un salto de 24 V, la entrada ve aproximadamente el doble de eso, por lo que la disipación es de 0,845 W, lo que significa que alcanzaríamos el Tj máximo con un ambiente de 20 grados C. A aproximadamente 55 ° C a temperatura ambiente, la protección contra sobretemperatura debe activarse y el regulador debe apagarse hasta que la temperatura descienda 20 grados C o menos. Duro en el chip, pero esa es una condición inusual. ST reclama 55 grados C / W con 6 cm ^ 2 de área de cobre PCB para el disipador de calor, lo que sería mucho, mucho mejor.

Para obtener información sobre el volcado de carga, sospecho que ISO 7637-2 e ISO 16750-2 son dos documentos que puede considerar.

Para protección, así como para distribuir la carga de disipación, ¿quizás algo en este sentido?

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Lo anterior es más un concepto que un diseño hecho a mano. Acabo de elegir una posible serie de TVS que podrías usar. Hay otros, por supuesto. Y no señalé qué voltaje usar allí. Probablemente le recomiendo que examine los detalles de la especificación de entrada máxima del 78L33 y encuentre un voltaje de TVS que lo mantenga cómodo. También agregué un par de gorras pequeñas.

La sección del pre-regulador zener se acaba de pegar, desde la memoria. Escogí 6.2 V porque parece lo suficientemente alto para satisfacer la deserción de su regulador y distribuirá parte de la disipación en \ $ R_1 \ $ y \ $ R_2 \ $. Elegí dos resistencias allí por dos razones: (1) si una se abre, la otra todavía está allí y (2) también para la disipación, en caso de que importe. Podría complicar aún más eso al organizar las cosas de modo que si un destornillador corta uno por ahí aún hay más, agregando una resistencia de serie también. Depende de usted.

Los valores exactos de esos dos resistores sí importan. Escogí unos que configuraban aproximadamente \ $ 50 \: \ textrm {mA} \ $ cada uno, por un total de \ $ 100 \: \ textrm {mA} \ $. Sin embargo, el zener que seleccioné solo se prueba a lo sumo por aproximadamente \ $ 40 \: \ textrm {mA} \ $. Así que, una vez más, debes pensar en esto por tu cuenta. Es posible que deba configurar una carga ficticia agregada (y / o agregar un seguidor de emisor BJT para ella después de seleccionar primero un zener de 6.8 V). De nuevo, esto es conceptual y debe pensarlo por su cuenta. Solo quería llamar su atención sobre la idea de agregar este tipo de sección.

El filtro PI es principalmente para RF. No estoy seguro de si es necesario y tampoco sé cómo manejará el 78L33 el PI anterior. Pero está ahí para hacerte pensar, al menos, sobre el tema, en caso de que te importe.

Finalmente, tu 78L33. También podría considerar agregar un bypass PNP BJT a su alrededor, también.

Entonces:

1. Sección de protección de entrada para eventos de volcado de carga.
2. Posible sección de pre-regulación.
3. Filtro posible para RF.
4. Regulador lineal, con un bypass BJT PNP opcional.

Puedes escoger y elegir. Pero considere la posibilidad de incluir la protección de TVS y tal vez la derivación PNJ BJT para desviar algo de disipación del regulador TO-92.

Como se mencionó en los comentarios, el voltaje de la batería del automóvil es de aproximadamente 14 V mientras el motor está funcionando.

Si la entrada del IC del regulador está directamente conectada a la fuente (dado que no se proporcionan esquemas, asumí que sí) , entonces la potencia disipada por el IC será \ $ P_D = (14-3.3) \ cdot 0.05 = 0.54W \ $ (aprox.). El IC tiene un paquete TO-92 y la hoja de datos muestra que tiene una resistencia térmica de 200 ° C por vatio. Por lo tanto, el aumento de temperatura del IC será \ $ \ Delta T = 200 ° C / 1W \ cdot 0.54W = 108 ° C \ $.

¿Qué dice este valor? Si la temperatura ambiente es T _a = 18 ° C, entonces la temperatura de la caja del IC será T _c = T _a + ΔT = 126 ° C que es mayor de lo permitido. Creo que ese es el problema.

Tal vez pueda poner una resistencia en serie para disipar algo de energía, de modo que la tensión en el IC disminuya. Por ejemplo, si la tensión de entrada de 78L33 fuera de 8 V, la tensión sería menor. Por lo tanto, se puede usar una resistencia en serie de R _s = (14-8) /0.05=120R/1W.