¿Cuál es la forma recomendada de proteger un circuito de sobretensiones no transitorias?

Estoy diseñando un controlador de iluminación portátil que funciona con batería de 12 V y, con frecuencia, me preguntan sobre cómo mejorar el tiempo de funcionamiento. La forma más sencilla es agregar una segunda batería en paralelo, pero a menudo me preocupa que los usuarios se equivoquen, conecten las baterías en serie y proporcionen 24 V en su lugar.

¿Cuál es la forma mejor/recomendada de proteger un dispositivo de una situación de sobrevoltaje como esta (donde se aplica el doble de voltaje durante un período de tiempo que no consideraría transitorio)?

En este caso, el controlador no usa más de 100 mA, ya que este en particular simplemente enciende los LED en lugar de generar mucha corriente. Tiene un par de reguladores de voltaje que solo son capaces de manejar una entrada de hasta 15V.

He estado experimentando con diodos Zener y supresores de voltaje transitorio (TVS) pero con resultados mixtos. Preferiría que una situación de sobretensión (como la aplicación de 24 V) dispare un disyuntor (fusible PTC) y proteja los reguladores de tensión y los microcontroladores. Si alguien conecta el dispositivo a la red eléctrica (120 V), ¡están solos!

Busque en su motor de búsqueda de Internet favorito el 'circuito de palanca'.

Respuestas (2)

Algo como esto debería funcionar:

protección contra sobretensiones zener

Use un zener de 12 V, elija un mosfet con un umbral de puerta bajo, preferiblemente Vth < 3 V, Vgs < 12 V y capaz de una corriente instantánea alta.

Si un voltaje Vin supera los 12 V, Vin - Vz aparecerá en la puerta del mosfet. Cuando este voltaje supera el voltaje de umbral, el mosfet se enciende y corta la entrada a tierra a través del fusible, el fusible se funde.

Pensándolo bien, se podría colocar una pequeña resistencia en el drenaje del mosfet para protegerlo de la sobrecorriente. El valor de la resistencia debe ser lo suficientemente alto para que 24V/R < Imax para mosfet, pero lo suficientemente bajo para que el fusible se funda. 24V/R > Ifuse.

Puede usar PTC en lugar de fusible, pero estos tienden a ser más lentos, por lo que probablemente necesite un mosfet más robusto.

Pensé que en un caso con PTC, podría haber una situación, cuando zener y mosfet solo regulan una caída en PTC para que zener conduzca solo un poco y mosfet esté abierto solo un poco, mirando desde afuera podría cerrar el El circuito funciona bien, así que pensé que el LED indicador de "conexión de la batería defectuosa" podría ser útil:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Por otro lado, mosfet probablemente no sea la mejor solución en este caso, SCR sería mejor ya que se engancha.

+1. Véase también este hilo .
Gracias miceuz! Además, ¿qué usas para generar tus esquemas?
He usado circuitlab.com. No tienen SCR en su grupo parcial, así que opté por mosfet :)
El MOSFET NO cortocircuita la entrada a tierra.

Estás en el camino correcto. La única solución es aislar la carga de la sobretensión. Hay muchas maneras de lograrlo, y un fusible (ya sea de un solo uso o PTC reiniciable) es un enfoque tradicional. El zener/TVS se asegura de que el circuito consuma suficiente corriente en presencia de sobrevoltaje para disparar el fusible. También puede usar un SCR para hacer palanca en el suministro y disparar el fusible.

Los enfoques más sofisticados incluyen el uso de un transistor de alto voltaje para aislar activamente la carga del suministro. Esto puede proporcionar una respuesta más rápida, reduciendo el estrés en el resto de los componentes.

¿Cuál es la forma recomendada de proteger un circuito de sobretensiones no transitorias?
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