Jaki jest zalecany sposób ochrony obwodu przed przejściowym przepięciem?

Projektuję przenośny kontroler oświetlenia zasilany baterią 12 V i często jestem proszony o skrócenie czasu pracy. Najprostszym sposobem jest dodanie równolegle drugiej baterii, ale często obawiam się, że użytkownicy źle to zrobią, podłączą baterie szeregowo i zamiast tego zapewnią 24 V.

Jaki jest najlepszy / zalecany sposób ochrony urządzenia przed taką sytuacją przepięcia (gdzie podwójne napięcie jest przyłożone przez czas, którego nie uważałbym za przejściowy)?

W tym przypadku kontroler zużywa nie więcej niż 100 mA, ponieważ ten konkretnie po prostu miga diodami LED, a nie pobiera dużo prądu. Ma kilka regulatorów napięcia, które są w stanie obsłużyć tylko napięcie wejściowe do 15 V.

Eksperymentowałem z diodami Zenera i tłumikami napięcia przejściowego (TVS), ale z mieszanymi wynikami. Wolałbym, aby sytuacja przepięcia (na przykład przyłożona 24 V) spowodowała zadziałanie wyłącznika automatycznego (bezpiecznik PTC) i ochronę regulatorów napięcia i mikrokontrolerów. Jeśli ktoś podłączy urządzenie do sieci (120 V), to jest sam!

Coś takiego powinno działać:

Użyj zenera 12V, wybierz mosfet z niskim progiem bramki, najlepiej Vth <3V, Vgs <12V i zdolny do wysokiego prądu chwilowego.

Jeśli napięcie Vin wzrośnie powyżej 12 V, Vin - Vz pojawi się przy bramce mosfetu. Kiedy to napięcie przekroczy napięcie progowe, mosfet włącza się i zwiera wejście do ziemi za pomocą bezpiecznika, bezpiecznik przepala się.

Z drugiej strony na odpływie mosfetu można umieścić mały rezystor, aby zabezpieczyć go przed przetężeniem. Wartość rezystora powinna być wystarczająco wysoka, aby 24 V / R <Imax dla mosfet, ale wystarczająco niska, aby bezpiecznik przepalił 24 V / R> Ifuse.

Możesz użyć PTC zamiast bezpiecznika, ale zwykle są one wolniejsze, więc prawdopodobnie potrzebujesz bardziej mięsistego mosfetu.

Pomyślałem, że w przypadku PTC może zaistnieć sytuacja, w której Zener i Mosfet po prostu regulują spadek PTC, tak że Zener trochę przewodzi, a mosfet jest trochę otwarty, patrząc z zewnątrz może szew obwód działa w porządku, więc pomyślałem, że dioda LED wskazująca „złe połączenie akumulatora” może się przydać:

Z drugiej strony, mosfet prawdopodobnie nie jest najlepszym rozwiązaniem w tym przypadku, SCR byłby lepszy, ponieważ się zatrzaskuje.

Jesteś na dobrej drodze. Jedynym rozwiązaniem jest odizolowanie obciążenia od przepięcia. Można to osiągnąć na wiele sposobów, a bezpiecznik (PTC jednorazowego użytku lub resetowalny) to jedno tradycyjne podejście. Zener / TVS zapewnia, że ​​obwód pobiera wystarczającą ilość prądu w obecności przepięcia, aby wyzwolić bezpiecznik. Możesz także użyć SCR do zatłoczenia zasilania i wyzwolenia bezpiecznika.

Bardziej podejrzane podejście polega na użyciu tranzystora wysokiego napięcia w celu aktywnej izolacji obciążenia od źródła zasilania. Może to zapewnić szybszą reakcję, zmniejszając obciążenie pozostałych elementów.