Estamos desarrollando un escudo de E/S para Arduino (más o menos) y tenemos cuatro conectores de salida controlados por FET con una carga aproximada de 12 V 1-2 A cada uno. Necesito que estas cuatro salidas estén protegidas contra cortocircuitos y que dichos incidentes sean detectados por otro pin de entrada en el Arduino.
Como estamos usando el clon Arduino Olimexino-STM32, solo tenemos 3v3 en los pines de la CPU. Por lo tanto, hemos conectado un LM339 impulsado por 12 V entre el pin de la CPU y el FET de canal P que impulsa la salida 1-2A. Más o menos así, pero con LM339 en lugar de transistor:
Pero dado que estas cuatro salidas 1-2A impulsarán cuatro cargas individualmente, no queremos que todo el circuito se queme en caso de cortocircuito. Idealmente, el cortocircuito en una sola salida no causaría una perturbación en las otras salidas, pero informaría a la CPU (usando otro pin de entrada) que se perdió, y la CPU podría alertar al sistema de nivel superior sobre el cortocircuito.
La placa está alimentada por una fuente de 12 V y las salidas también necesitarán 12 V, por lo que la solución deberá ser tener un voltaje de caída bajo.
Encontré algunas soluciones simples que usan JFET con Gate y Source vinculados, pero no estoy seguro de cuál es el nivel de límite de corriente real, o incluso si es aplicable en nuestro proyecto, ya que se usa principalmente como controlador de corriente constante para LED:
EDITAR:
Muchas gracias por todas las respuestas! Hicimos algunos cambios en nuestro diseño original, pero sus sugerencias son realmente útiles en otros casos. Así es como lo hemos hecho:
Para mantenerlo simple y económico, cambiamos el voltaje de suministro general a 24 V e implementamos un regulador de interruptor de alta efectividad en la primera etapa que lleva el voltaje a ~ 14.5 V y luego agregamos un regulador lineal simple (derivado LM7812) para cada salida estabilizándola a 12V e independizando cada una de las otras. El regulador lineal tiene protección contra cortocircuitos y sobrecorriente incorporada.
Según su descripción, un dispositivo como Philips BUK9MNN-65PKK podría ser adecuado para sus propósitos.
Las líneas de detección de corriente proporcionarán información de corriente/sobrecorriente a las entradas analógicas en su MCU.
Si esta parte específica no funciona para sus propósitos, hay partes relacionadas, "similares pero diferentes", que tal vez vale la pena explorar.
Estas soluciones de limitador de corriente PTC de varistor de óxido de metal se utilizan a menudo en concentradores USB y aplicaciones automotrices, como motores de parabrisas, y tienen un costo muy bajo. Uno elige la corriente de retención o la corriente de disparo según el diseño para proteger de la sobrecarga térmica, ya que los dispositivos generalmente se calentarán hasta 85 ºC y se dispararán más rápido que los dispositivos que necesita proteger. Sostener los dispositivos actuales en dispositivos similares a una tapa radial necesita convección de aire libre para funcionar. Hay algunas fuentes SMD, pero naturalmente limitadas a diseños especiales debido a problemas de ciclos térmicos de un chip PTC rígido a una placa de circuito.
Las partes van desde 6mA ~ 30A manteniendo la corriente con corrientes de disparo de 12mA a 50A.
Le sugiero que compre una variedad de valores y tenga a mano sus fuentes de energía para proteger a los controladores de cada puente de la fritura. Dado que son un seguro barato, puede considerar insertar varios valores diferentes y usar puentes cuando tenga la confianza de que puede desviar un PTC de corriente de disparo más bajo para confiar en el siguiente PTC de nivel superior cuando desee recuperar la pequeña energía desperdiciada en el PTC para tu diseño.
Es casi como tener su propio suministro de laboratorio con limitador de corriente ajustable y hacerlo funcionar cerca del punto de disparo durante el desarrollo hasta que haya identificado los riesgos de disparos por sobrecorriente con cargas dinámicas y evitado esas fallas por diseño. No lo protegerá de los cortocircuitos provocados que fríen las pistas de silicio en una milésima de segundo, pero pueden funcionar más rápido que "la mayoría" de las fallas de sobrecarga térmica y ahorrarle un montón de controladores de puente Arduino hasta que elimine los errores causados por disparos, cables largos y sin control de tiempos muertos.
Una vez que elija la clasificación de corriente de retención, compare las Rs del PTC con la ESR de su motor y el interruptor de su controlador Ron para ver dónde se distribuyen sus pérdidas de energía y dónde aumentan las pérdidas/temperatura efectivas en diversas condiciones de cargas estáticas y dinámicas. Las clasificaciones más grandes tienden a tener tiempos de viaje más largos. Pero en clasificaciones pequeñas como 1A, una de esas partes tiene una corriente de disparo de 2A con Rs min/max de 180~270 mOhm con un tiempo de disparo de ~ 14 s clasificado para 120 Vmax, mientras que la parte 1206 SMD es de 55~133 mOhm y se dispara en 0.3s pero 6Vmax. Usa el filtro de búsqueda para encontrar las mejores partes. (en stock)
david tweed