Fusibles reajustables de precisión

Soy un científico y me encontré en la necesidad de conectar dos equipos dispares.

Tengo una fuente de corriente precisa y controlada automáticamente que deseo conectar a un equipo muy costoso. La fuente de corriente y su controlador están diseñados bajo ciertos supuestos, a saber, que los 14 canales de sus salidas tienen el mismo límite. Mi dispositivo, naturalmente, tiene diferentes límites. No puedo alterar la lógica de la fuente, es una caja negra. De estos 14 canales, 4 tienen un límite de CC de ±1 A a ~60 V y 10 tienen un límite de 0,75 A a

Quiero algún tipo de fusible preciso que pueda usar en los diferentes canales: inicialmente pensé en simplemente "hacer frente" y usar polifusibles PPTC: nuestra carga es principalmente inductiva

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Sin embargo, por mucho que lo intente, no puedo encontrar un polifusible PPTC con una corriente de retención superior a la mitad de la corriente de disparo. Esto reduciría mucho la funcionalidad de nuestro dispositivo, y la curva típica de corriente de retención de 500 mA / corriente de disparo de 1 A de un fusible múltiple estaría lejos de ser ideal, ya que estaríamos operando bastante tiempo en el comportamiento indefinido en el medio. ¡Realmente quiero que sea algo así como 1A ±50 mA, no +0/-500 mA!

¿Hay una "mejor manera" estándar de hacer esto? Podría exagerar y encontrar un monitor de corriente sensible, idealmente uno con una salida analógica que vaya a un comparador, disparando un relé de estado sólido si es necesario.

Editar : el dispositivo genera campos magnéticos en una base armónica esférica. Puede haber algo de "ruido" inducido en cualquiera de las líneas, que sería causado por la inducción parásita de una forma de onda arbitraria de ~75A que atraviesa bucles de cobre cercanos (en cualquier dirección) en una escala de tiempo típica de ms.

La idea es proteger el dispositivo para que no se queme físicamente, ya sea por una falla o por una conducción inadecuada. El caso de uso esperado es casi una unidad de corriente CC: hay un DAC de 16 bits que controla la salida y, por lo general, se cambia por ~ mA en una escala de tiempo de ~ 1 s y luego deja CC durante minutos u horas. Me gustaría una protección contra sobrecorriente en la escala de ms a 1 s en lugar de 10 s de segundos.

El propósito de los fusibles no es la precisión, sino la protección contra sobrecargas brutas.
1) Si va a interrumpir repentinamente la corriente a través de un inductor, querrá considerar agregar un diodo flyback a través de ese inductor. 2) ¿Puede la oferta hacer frente a un punto muerto en su producción? 3) ¿Puede el equipo muy costoso hacer frente a una transición a un punto muerto en su entrada?
Creo que tu "exceso" es lo que quieres hacer.
Debe especificar qué tan rápido debe funcionar este limitador y qué tan rápido pueden cambiar la corriente y la carga (si corresponde). ¿Segundos (como un fusible)? ¿Microsegundos? ¿No se permite ninguna sobrecorriente? ¿Cuál es el propósito exacto del límite actual?
@AndrewMorton Buenos puntos. De hecho, un diodo flyback es una buena idea, pero en la práctica, a menos que algo salga mal, este sistema completo no debería ser necesario con mucha frecuencia. El suministro está protegido contra cortocircuitos, pero prefiero no cortocircuitarlo. El dispositivo muy caro (que genera campos magnéticos en una base armónica esférica) puede hacer frente fácilmente a un cortocircuito en su entrada.
¿El límite de disparo también está diseñado para fallas o funcionamiento normal con límite de par? Pd=(60V-1A*15Ohm)*1A= 45 vatios máx., si está en funcionamiento. ¿También está controlado por CA o CC? si es asi que f?
@TonyEErocketscientist Está destinado a "fallas", pero la "falla" será un usuario. No es un motor, está alterando los campos magnéticos al impulsar un sistema de cuña de alto orden para un escáner de resonancia magnética preclínica de 12 Tesla que se usa para obtener imágenes de pequeñas muestras de seres vivos. Estas corrientes se cambian sobre una base 'ad hoc', pero a veces mediante programación en una escala de tiempo de ~segundos. Entonces, básicamente DC.
Creo entender. Las cuñas son una versión esférica en 3D de las viejas bobinas de convergencia y acerico de TV para eliminar los gradientes. 12T ahora eso es Rad!

Respuestas (2)

Como comentó PlasmaHH, los fusibles son para protección de sobrecarga bruta. No son dispositivos de precisión remota. Peor aún, dado que los fusibles reales funcionan por sobrecarga térmica del elemento fusible, su punto de disparo depende del tiempo de operación requerido. Es decir, existe alguna corriente para la cual el fusible se quemará después de un tiempo muy (teóricamente infinito). Para cualquier corriente por encima de este nivel, cuanto mayor sea la corriente, menor será el tiempo de operación. Y la relación tampoco es lineal. En el lado positivo, hay poco efecto de la temperatura ambiente, ya que la temperatura del fusible es tan alta que la tasa de pérdida de calor al ambiente no se ve afectada esencialmente por la variación ambiental normal.

Por supuesto, puedes enrollar el tuyo. El circuito conceptual parece

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Aquí, la corriente de carga es detectada y comparada con el nivel de disparo deseado por CMP1. El pestillo se ha configurado configurando temporalmente la entrada S y la salida es alta. Esto impulsa el transistor de cambio de nivel Q1, y el FET se enciende con fuerza.

Cuando la corriente de carga es demasiado alta, el comparador sube, el latch se restablece y el FET se apaga hasta que se emite otro comando RUN.

En principio, puede obtener una operación de submicrosegundos con niveles de disparo extremadamente repetibles.

El diablo está en los detalles.

Cuando dices "el diablo está en los detalles", ¿qué clase de diablo podría encontrar en ellos? ¿Un demonio amigable, útil, al estilo de FreeBSD, o el demonio del humo, que arde y maldice con el que desafortunadamente también estoy más familiarizado? [Es decir, ¿cuánto importan cosas como la precisión de RSense y el coeficiente de temperatura? Dado que quiero poner ~ 20 W a través de esto, imagino que sería una resistencia de potencia de precisión de 0.1 Ω]
@Landak: bueno, no ha especificado exactamente qué precisión necesita, por lo que es un problema. Una tolerancia del 1% probablemente esté bien, pero no es algo que se traduzca en 1 mV en el comparador. Por lo tanto, los problemas que menciona no se pueden abordar sin detalles. Y el ruido es lo que más me preocupa, junto con cosas como la medición precisa del nivel de corriente debido a las caídas de voltaje causadas por el flujo de corriente en la placa de circuito impreso. Esperaría algunas palabrotas, pero poco en forma de humo.

Podría considerar usar el IC de protección LTC4368 , que (solo) puede manejar un voltaje operativo de 60 V. Vea también la versión simétrica como señala @Tony.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Hay placas de evaluación (relativamente) baratas disponibles para ello. Tenga en cuenta que el límite actual es bipolar pero bastante asimétrico. Cambia el límite actual cambiando Rsense pero la asimetría está incorporada.

Buena solución Spehro. El LTC4368-1 es el disyuntor bidireccional simétrico +/-50 mV y el LTC4368-2 es +50 mV/-2 mV
Como indicó Andrew, al apagado abrupto L*dI/dt=V se deben agregar diodos de sujeción.
@TonyEErocketscientist Genial. Sí, sujetar los diodos si la corriente siempre va en una dirección; de lo contrario, podría ser más complicado.
Fusibles reajustables de precisión
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v