Czy istnieje układ scalony zabezpieczający przed przepięciem, przetężeniem i odwrotną polaryzacją?

Projektuję obwód, który ma następujące wymagania ochronne:

• Odwrotna polaryzacja
• Nad napięciem (maks. 60 V)
• Ponad prąd (około 1A)

Istnieje dość duży zakres napięcia wejściowego, od 10 do 60 V.

48v jest nominalne, pobierając około 150mA. Przy 10vin pobiera z grubsza 750mA.

Wykonałem i przetestowałem następujący obwód, aby spełnić warunki: (Wartości działają, ale nie okazały się optymalne)

M1 był moim punktem wyjścia do odwrotnej polaryzacji, a następnie dodano Zenera, dzielnik i M2 dla przepięcia.

Stwierdziłem, że D1 był potrzebny, gdy wprowadziłem go na rynek, ku mojej irytacji, ponieważ chciałem uniknąć dużego spadku napięcia. (Czuję nadmiar ...)

Bezpiecznik jest najbardziej frustrującym elementem. Nie chcę wymieniać żadnych elementów, jeśli występuje awaria (nawet bezpiecznik w obudowie), więc pracowałem z bezpiecznikiem resetowalnym PTC. Ma nie tylko przerażający czas wyzwalania (~ 4 sekundy!), Ale ma także duży ślad na płytce drukowanej; obawiam się, że jest zbyt duży dla mnie :(

Uznałem, że bardziej korzystne jest dla mnie monitorowanie prądu i wyłączenie na przykład FET, niż zatłoczenie obwodu, jeśli taka awaria wystąpi.

Moje pytanie brzmi...

A) Czy istnieje układ scalony, który może zająć się tymi trzema elementami? Patrzyłem na układy zabezpieczające ładowarki, ale niczego jeszcze nie znalazłem.

B) Czy ktoś sugeruje włączenie wymogu przetężenia do mojego obwodu bez bezpiecznika? Początkowo myślałem o zastosowaniu rezystora czujnikowego, komparatora i innego tranzystora polowego, ale nie mogę nie myśleć, że cały obwód można znacznie uprościć.

Dziękuję za uwagę.

Wypróbuj ten IC: http://www.linear.com/product/LT4356-1

LT4356-1 i -2 - Funkcje ogranicznika przepięć

Stops High Voltage Surges
Adjustable Output Clamp Voltage
Overcurrent Protection
Wide Operation Range: 4V to 80V
Reverse Input Protection to –60V
Low 7μA Shutdown Current, LT4356-1
Adjustable Fault Timer
Controls N-channel MOSFET
Shutdown Pin Withstands –60V to 100V
Fault Output Indication
Guaranteed Operation to 125°C
Auxiliary Amplifier for Level Detection Comparator or Linear Regulator Controller
Available in (4mm × 3mm) 12-Pin DFN, 10-Pin MSOP or 16-Pin SO Packages

Należy zauważyć, że poprzednio zalecany układ scalony LT4361 jest podobny, ale nie obsługuje wymagań dotyczących zakresu napięcia wejściowego; wiele układów scalonych ma wspierać ochronę szyn zasilających niskiego napięcia, w mniejszym stopniu wspierać poszukiwane wyższe zakresy napięcia. LTC4361-1 / LTC4361-2 - Funkcje sterownika zabezpieczenia przed przepięciem / nadprądem

2.5V to 5.5V Operation
Overvoltage Protection Up to 80V
No Input Capacitor or TVS Required for Most Applications
2% Accurate 5.8V Overvoltage Threshold
10% Accurate 50mV Overcurrent Circuit Breaker
<1μs Overvoltage Turn-Off, Gentle Shutdown
Controls N-Channel MOSFET
Adjustable Power-Up dV/dt Limits Inrush Current
Reverse Voltage Protection
Power Good Output
Low Current Shutdown
Latchoff (LTC4361-1) or Auto-Retry (LTC4361-2) After Overcurrent
Available in 8-Lead ThinSOT™ and 8-Lead (2mm × 2mm) DFN Packages

Jeśli chcesz, aby Twój obwód był odporny na przepięcia, musisz określić, do którego napięcia, ponieważ obwód ochronny musi być zbudowany, aby wytrzymać to napięcie.

Jeśli możesz sobie pozwolić na upuszczenie, mostek diodowy jest pewnym sposobem na niezależność biegunowości. Możesz wyeliminować upuszczenie za pomocą przekaźnika.

W przypadku przetężenia będziesz musiał zdecydować, co zrobić, gdy wykryjesz przetężenie. Ogranicz prąd do wartości maksymalnej? To implikuje element liniowy, a zatem (dużo) rozpraszania mocy! Inną opcją jest odcięcie zasilania gadżetu do momentu jego odłączenia. Oznacza to pewien element pamięci, tyrystor może być do tego dogodny.

Zauważ, że twoje życzenie, aby nie mieć bezpiecznika, ma ogromną różnicę w kosztach: w przeciwnym razie bezpiecznik + dioda Zenera mocy wykonałaby zabezpieczenie przed odwróceniem i przepięciem, a prąd wyzwalany łomem tyrystora spowodowałby przetężenie.

Wydawało się, że nie jesteś zadowolony z upuszczenia diody szeregowej. Musisz zdać sobie sprawę, że prawie każda forma monitorowania prądu wymaga pewnego spadku napięcia, a niższe spadki wymagają bardziej złożonego obwodu.

Istnieją układy, które zapewniają funkcje wykrywania przekroczenia napięcia lub wykrycia przekroczenia prądu. Jednak zbudowanie własnego obwodu może być dość tanie. Istnieje dość dobry artykuł w EDN online, który opisuje dyskretny obwód składowy, jak pokazano poniżej:

Zaletą powyższego obwodu jest to, że działa on jak wyłącznik i usuwa obciążenie z uszkodzonego wejścia. Pozostaje on usunięty do momentu zresetowania za pomocą przełącznika taktowego lub odłączenia zasilania wejściowego.

Sugeruję, że najlepiej zapewnić ochronę przed odwrotną polaryzacją poprzez szeregową diodę Schottky'ego na linii zasilającej Vin +. Sugeruję również, aby zaprojektować detektor przepięcia i detektora prądu w sposób, który pozostawia nienaruszony GND obwodu. Pewnego dnia, gdy pomysły na projekt zmienią się w prawdziwy produkt, który musisz zabrać do laboratorium w celu przetestowania emisji i odporności, z pewnością docenisz zastosowanie technik projektowania, które zachowują jeden GND, płaszczyzny GND i odniesienia do podwozia / obudowy.

Tak. Możesz znaleźć wiele różnych układów scalonych dla swoich wymagań. Poniżej znajduje się LTC4361 firmy Linear Technologies . Wszystkie serie LTC43 są jednym lub drugim ochronnym układem scalonym. Możesz przejrzeć arkusz danych poniższego układu scalonego i zaprojektować urządzenia peryferyjne odpowiednio do swoich wymagań.