วงจร จำกัด กระแสที่ง่ายที่สุดถูกที่สุดรวดเร็วและต่ำสุดที่มีความต้านทานต่ำในสภาวะปกติ

ฉันมีเอาต์พุตดิจิตอลขับเคลื่อนโดยไดรเวอร์ด้านสูงที่มีแรงดันเล็กน้อยที่ 24V DC กระแสโหลดปกติต่ำกว่า 100 mA มีการตรวจสอบเอาท์พุทดังนั้นฉันสามารถปิดได้อย่างรวดเร็วหากตรวจพบการลัดวงจรที่ด้านโหลด ปัญหาคือคนขับเองไม่ได้รับการป้องกันและไฟฟ้าลัดวงจรทำให้เกิดควันมาก ดังนั้นสิ่งที่ฉันต้องการคือวงจรที่เรียบง่ายที่เอาต์พุตของไดรเวอร์ซึ่ง:

• มีความต้านทานต่ำกว่า 10 Ωถ้ากระแสไฟขาออกต่ำกว่า 100 mA
• เพิ่มความต้านทานอย่างรวดเร็วเพื่อ จำกัด กระแสของไดรเวอร์ที่ระดับ 500 mA หรือต่ำกว่า
• ทนต่อความสามารถที่กระแสไฟฟ้าลัดวงจรต้องมีอย่างน้อย 20 ms เพื่อตรวจจับการลัดวงจรและปิดสวิตช์ของคนขับ
• มีแรงดันการทำงาน 50V หรือสูงกว่า
• มีส่วนประกอบขั้นต่ำและราคาถูก (0.20 $ ต่อช่องสูงสุด)
• ไม่ได้เป็นผู้จัดหาแหล่งเดียว

ฉันลอง polyfuses ที่ตั้งค่าใหม่ได้ PTC แต่ช้าเกินไป FP0100 ของ Microchip น่าจะดี แต่แพง (ฉันต้องการอย่างน้อย 60 แชนเนลบน PCB ของฉัน) ชุด TBU ของ Bourns ก็ใช้ได้เช่นกัน แต่ก็มีราคาแพงเช่นกัน

ตัวเลือกอื่น ๆ ?

UPD1 วงจรเอาท์พุทปัจจุบันของฉันคือ MIC2981 / 82 ขับเคลื่อนโดย 74HC594 shift register ในแต่ละเอาต์พุตฉันมี Littelfuse 1206L012 PTC บนกระดานของฉันฉันต้องการ 64 ช่องทางเช่นนี้และนี่คือบอร์ดซีรีส์ขนาดเล็กดังนั้นราคาโดยรวมต่อช่องและรอยเท้าจึงมีความสำคัญ

ตัว จำกัด กระแสไฟฟ้าทรานซิสเตอร์สองเท่าโดยทั่วไปของคุณอาจเป็นทางออกที่ดีที่สุดของคุณ แสดงด้านล่างเป็นรุ่นด้านบนและด้านล่าง

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

โปรดทราบว่ามีบทลงโทษเกี่ยวกับการลดลงของโวลต์ด้วยวงจรนี้

ซื้อทรานซิสเตอร์คู่ในแพ็คเกจ 6 ขาเดียว

ตัวต้านทานขนาดเล็กจะทำให้กระแสกลับคืนเมื่อถึง Vbe ตัวต้านทานอื่น ๆ ตั้งค่ากระแสไฟฟ้าพื้นฐานและจำเป็นต้องคำนวณเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้าสะสมที่เพียงพอโดยคำนึงถึง Hfe

HOWEVER: โปรดทราบว่าทรานซิสเตอร์จำเป็นต้องจัดการกับวัตต์เพียงเล็กน้อยในช่วงระยะเวลาสั้น ๆ เนื่องจากมันจะ จำกัด กระแสให้เหลือเพียงค่าเกณฑ์ของคุณเท่านั้น

ลองดูที่ไอซีไดรเวอร์ไอซีระดับสูงของ ProFET อุปกรณ์เหล่านี้ให้ไดรฟ์ด้านสูงสลับกับการป้องกันจากสิ่งต่าง ๆ รวมถึงเอาท์พุทมากกว่าปัจจุบัน

คุณสามารถค้นหาและเลือก ProFET ได้อย่างง่ายดายจากตัวแทนจำหน่าย

ดูที่ BSP752T ซึ่งราคาถูกขนาดเล็กและสามารถขับได้โดยตรงจากตรรกะ 3.3 V หรือ 5 V

เพื่อสร้างคำตอบที่ยอดเยี่ยมของ Trevor :

มีอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำที่เป็นแหล่งกระแสคงที่ (หรืออ่างล้าง) สิ่งเหล่านี้จำนวนมากจะมีลักษณะภายในเหมือนกับวงจรของเทรเวอร์ (อาจเพิ่มองค์ประกอบชดเชยอุณหภูมิ)

อุปกรณ์หนึ่งที่ง่ายมาก (อ่างล้างจานคงที่ในปัจจุบันตรงกับสองขาได้รับการออกแบบสำหรับแรงดันไฟฟ้า <= 50 V และสูงสุด / คงที่ในปัจจุบัน 350 มิลลิแอมป์) เป็นNSI50350AD ฉันไม่รู้ว่ามันทำอะไรภายใน แต่แผ่นข้อมูลเรียกมันว่า "ทรานซิสเตอร์แบบลำเอียง" ดังนั้นโอกาสที่มันอาจเป็นการรวมกันของทรานซิสเตอร์สองขั้ว, JFET และตัวต้านทานคู่ภายใน

ตอนนี้ขีด จำกัด 50 V ของคุณเจ็บจริงๆ - เป็นการยากที่จะหาแหล่งรวมกระแสที่จะทำงานที่แรงดันไฟฟ้านั้น สำหรับกระแสที่เล็กลง JFET แบบเอนเอียงอาจทำงานได้ แต่ที่ 100 mA จะมีราคาแพง

ดังนั้นฉันจะม้วนกับโซลูชันของ Trevor แม้ว่าฉันอาจแนะนำบางสิ่ง:

• ตรวจสอบว่าคุณไม่สามารถเพิ่มความเร็วในการตรวจจับข้อบกพร่องของคุณ ที่จะแก้ปัญหาที่เกิดขึ้น.
• เพราะ (เท่าที่ฉันรู้ - แก้ไขให้ฉันถ้าฉันผิด) มันยากที่จะเกิดขึ้นโดยอาร์เรย์ของทรานซิสเตอร์ (ซึ่งคุณต้องการถ้าคุณต้องการลดความพยายามและพื้นที่ว่างบนบอร์ด) คุณอาจต้องใช้เวลาเพิ่มอีกหน่อยกับองค์ประกอบ ไม่ใช่แค่ NPN สำหรับไตรมาสที่ 4 แต่ประหยัดค่าใช้จ่ายในการเลือก & วางโดยใช้อุปกรณ์ที่มีตัวเปรียบเทียบหลายตัวในหนึ่งกรณี โชคดีที่ 4x comparators และ 4x opamps มีราคาประมาณ 13 ct เมื่อซื้อมาเป็นร้อย ๆ ใช้ opamp / comparator เพื่อเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้ามากกว่า R2 กับแรงดันอ้างอิงคงที่ (ที่นี่อาจจะเป็นซีเนอร์แบบง่าย) และขับ Q3 สังเกตว่าคุณไม่ต้องการ R3 สำหรับทุกช่องสัญญาณอีกต่อไป (เช่นเดียวกับวิธี High-side ด้วย Q5 / Q6)
• ใช้อาร์เรย์ตัวต้านทานแทนตัวต้านทานแต่ละตัวการออกแบบระบายความร้อน

อีกวิธีที่ค่อนข้างบ้าจะใช้ตัวต้านทาน8.2Ωด้านสูงก่อนโหลดของคุณ หลังจากนั้นให้ใส่ตัวแบ่งปัจจุบันระหว่างโหลดของคุณและด้าน LED ของออปโตคัปเปลอร์เอาต์เอาท์ออกด้วยความต้านทานอนุกรมที่เหมาะสม ออกแบบชุดความต้านทานนั้นเพื่อ 100 mA$I_\text{Load}$ทรานซิสเตอร์อยู่ในความอิ่มตัว แต่สำหรับ 500 mA คุณหยิกอย่างมาก ใส่ CE ของออปโตคัปเปลอร์เอาท์พุทในซีรีย์ด้านต่ำพร้อมโหลดของคุณ:

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

ผู้สมัครราคาถูกสำหรับ OPTOCOUPLER จะLite-On CNY17

อันนี้ใช้งานได้กับ $ 0.2 / พอร์ต x16 https://ca.mouser.com/ProductDetail/NXP-Freescale/MCZ33996EKR2?qs=sGAEpiMZZMuCmTIBzycWfKe9ppy40BrEybgj5eCsa3I%3d3

นี่คือแนวคิดพื้นฐานสำหรับวงจร SCR อาจต้องเพิ่มตัวต้านทานแบบอนุกรมด้วย PTC1 เพื่อให้ได้ค่าความต้านทานที่เหมาะสม ความต้านทานรวมแบบขนานกับทางแยกตัวปล่อยฐานของ Q1 จะกำหนดกระแสการเดินทาง เมื่อ Q1 เริ่มดำเนินการ SCR จะเริ่มทำงานจากนั้นโหลดจะได้รับการป้องกันจนกว่าจะถึง PTC Q1 สามารถเป็น SOT-23 R3 และ R4 เป็นเพียงการเดา พวกเขาอยู่ที่นั่นเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดความเสียหายมากกว่าปัจจุบันถึงไตรมาสที่ 1 SCR ส่วนใหญ่มีขนาดใหญ่ ฉันจะให้คุณดูเพื่อดูว่าคุณสามารถหาคนตัวเล็ก ๆ ได้หรือไม่

หมายเหตุ: เมื่อ SCR เกิดไฟไหม้คุณอาจต้องยกเลิกการจ่ายไฟก่อนที่จะหยุดการดึงราง

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

ฉันจะแนะนำวงจรซีรีย์ทรานซิสเตอร์คู่ แต่Trevor_G ทำงานได้อย่างยอดเยี่ยม

ฉันคิดว่ามันคุ้มค่าที่จะทบทวนตัวเลือกฟิวส์ PTC คุณบอกว่ามันช้าเกินไป แต่นั่นแสดงว่าคุณอาจมีการออกแบบแหล่งจ่ายไฟเล็กน้อยแทน

พิจารณา Littelfuse RXEF017 ในขณะที่อาจใช้เวลา 8 วินาทีในการเดินทางที่ 500mA แต่ก็เป็นกระแสที่ต่ำพอสำหรับการป้องกันการลัดวงจรของคุณเพื่อให้มีเวลาในการเตะ เวลาเดินทาง 2A นั้น <0.2s ซึ่งไม่ใช่พลังงานมากในระบบ 24V ในความเป็นจริงจุดของฟิวส์คือส่วนประกอบที่อ่อนไหวที่สุดในวงจรจนถึงปัจจุบันดังนั้นจึงเป็นเรื่องที่น่ากังวลว่ามีบางอย่างที่สามารถให้ควันของมันต่อหน้าฟิวส์ได้

ฉันแค่กลัวว่าคุณจะพบปัญหาในการ จำกัด กระแสไฟฟ้าให้กับหน้าต่างแคบ ๆ ที่ต่ำกว่า 500mA จากนั้นหาสิ่งอื่น ๆ กลายเป็นขอบเพราะพวกเขาไม่สามารถดึงกระแสไฟฟ้าที่เร่งรีบเพื่อชาร์จแคปหรือขับชีพจรหรืออะไรบางอย่าง