Primer corte -- con aceleraciones incluidas

Aquí hay una versión de un circuito simple para impulsar una salida de mayor voltaje desde un pin de E/S de MCU simple:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

El problema con el circuito anterior es que la única protección contra cortocircuitos que tiene se basa en la corriente proporcionada en la base de cualquiera$Q_1$o$Q_2$. Si bien eso parece, al principio, limitar la salida en una situación de cortocircuito, el problema más importante es que los BJT de salida probablemente se quemarán (se disiparán demasiado) cuando se enfrenten a un evento de cortocircuito. Los BJT también tienen un problema en el que pueden calentarse un poco y luego pueden suministrar aún más corriente de salida. Y los BJT varían, de todos modos, uno a otro. Entonces, nada es realmente seguro, incluso si pudieras manejar la disipación.

Entonces, el circuito anterior no está tan a salvo de eventos accidentales.

Segundo corte: reducción de corriente para proteger los transistores del controlador

Un esquema actual de foldback probablemente sea importante para ayudar a limitar la disipación. Esto no solo limita la corriente, sino que también retarda la corriente en caso de un cortocircuito total para proteger los BJT de salida y mantener su disipación en un nivel relativamente seguro.

En general, la idea básica se ve así:

^{simular este circuito}

La única adición es una topología plegable para cada uno de los dos BJT de salida. Sí, es un poco más complicado. Pero también vale la pena hacerlo.

El circuito anterior alcanzará un máximo de aproximadamente$50\:\text{mA}$antes de que comience a doblarse, duro. Es cuando el voltaje cae entre los dos$12\:\Omega$las resistencias exceden$600\:\text{mV}$. Cuando eso ocurre, cambia rápidamente su comportamiento y la corriente de carga se ve obligada a pasar por el$120\:\text{k}\Omega$resistencias, que limitarán la corriente de cortocircuito a aproximadamente$500\:\mu\text{A}$.

Aquí hay una simulación de la salida utilizando ciclos de trabajo variables y a su tasa de frecuencia máxima de$4\:\text{kHz}$en el esquema anterior que incluye la limitación de corriente y está impulsando una carga que solicita$\approx 55\:\text{mA}$(el máximo absoluto antes de que comience a plegarse rápidamente):

(Si la carga pide$60\:\text{mA}$el circuito anterior se alinea inmediatamente y entrega aproximadamente$500\:\text{mV}$hacia$1\:\text{k}\Omega$carga [nuevamente, demostrando la corriente máxima de$500\:\mu\text{A}$límite actual.])

Se podría agregar una pequeña degeneración del emisor a$Q_4$y$Q_5$. Esto sería del orden de$\frac{100\:\text{mV}\cdot R_4}{V_\text{CC}-V_\text{BE}}$. En el circuito anterior, tal vez$47\:\Omega$. Probablemente no sea necesario. Pero aportaría un poco más de consistencia, de un circuito a otro y de una temperatura de funcionamiento a otra.

Resumen

Nada de esto es un sistema completo. Realmente parece que tiene el presupuesto (según sus comentarios) para una unidad comercial, si existiera una que se ajuste a sus necesidades. También podría ser rentable que un buen aficionado lo cree y lo pruebe antes de la entrega. (Probablemente no lo logrará con un diseño personalizado completo de un diseñador profesional, al menos no en los EE. UU., donde la mano de obra calificada no es barata).

Yo solo soy un aficionado, y este es probablemente el enfoque que tomaría. Es barato, fácil de improvisar y me permite gastar esos USD 1000 en una herramienta elegante (juguete) que podría usar mejor que derrochar el dinero aquí.

Por cierto, si construye dos de los circuitos anteriores, tiene dos "puentes h" y puede crear una salida puenteada que puede invertir el voltaje aplicado en su carga (suspendido entre las dos salidas). Solo algo para pensar acerca de.

Lo que trae a colación un último punto. Si desea comprar algo, busque circuitos integrados de puente h que puedan admitir el voltaje que desea. (El UC2950T es el tipo de cosa en la que estoy pensando, excepto que no puede manejar el requisito de voltaje que tiene).