Estoy diseñando una placa que utiliza un suministro de 15 V para la mayoría de los circuitos, pero que también incluye un suministro ajustable de alto voltaje (HV) que puede alcanzar los 140 V. Por razones de seguridad, me gustaría detectar cuándo el suministro de HV es superior a 50V.
El circuito para hacer esto es sencillo: use un comparador alimentado por el suministro de 15 V para verificar la salida de un divisor de resistencia en el suministro de HV y configure la salida para que suba cuando el suministro de HV esté por encima de los 50 V.
El único problema es que tanto el suministro de 15 V como el de HV se encenderán (y apagarán) al mismo tiempo. Es posible que el suministro de alto voltaje alcance su valor final antes de que el comparador esté completamente alimentado por el suministro de 15 V, en cuyo caso el voltaje de la entrada del comparador que está conectada al divisor de resistencia de alto voltaje puede exceder temporalmente el voltaje de suministro del comparador.
Una solución es conectar un diodo Schottky desde la entrada del comparador a su pin de suministro (esta solución se menciona, por ejemplo, aquí ). El divisor de resistencia también sirve como resistencia en serie limitadora de corriente. A continuación se muestra un esquema con esta solución:
simular este circuito : esquema creado con CircuitLab
Sin embargo, mi preocupación con esto es que solo he visto que se usa esta solución cuando el dispositivo que se está protegiendo ya está encendido. Si el diodo comienza a conducir debido a un sobrevoltaje en la entrada, el comparador se encenderá a través del diodo en lugar del suministro de 15V. Esto podría conducir a una secuencia de inicio inusual para el comparador, lo que parece una mala idea. ¿Hay algún peligro para proteger un comparador de sobrevoltaje mientras se enciende el comparador conectando un diodo desde su entrada a su pin de suministro?
También se me ocurrió una solución alternativa para proteger la entrada del comparador. La idea es desconectar la entrada del comparador del divisor de resistencia HV hasta que el suministro de 15 V esté cerca de su valor final. La entrada del comparador está desconectada por un relé de estado sólido que está abierto hasta que el riel de 15V se acerque a su valor final. El SSR se implementa en el siguiente esquema como el Control de LED . Un Zener de 12V en serie con asegura que el SSR no se cierre hasta que el riel de 15V alcance aproximadamente 13V:
(Tenga en cuenta que está conectado a la entrada del comparador para proporcionar un camino para la corriente de polarización de entrada cuando el SSR está abierto. Afecta la relación del divisor, pero los valores de resistencia en el esquema son valores aproximados en este momento de todos modos).
El costo de los componentes y el espacio de la placa no son un problema para esta aplicación, por lo que me inclino por la solución SSR, pero soy reacio a rechazar la solución del diodo porque es muy simple. ¿La solución de diodo es suficiente para este caso? ¿Se puede mejorar alguna de las dos soluciones? ¿Hay otra solución mejor?
Notas adicionales:
Es posible que esté bien sin modificaciones: -
Mi opinión es que nunca excederá +/- 5 mA, incluso cuando el dispositivo no esté alimentado; esta corriente suele ser la corriente máxima a la que se deben ejecutar los diodos de protección de entrada.
Sin embargo, la hoja de datos de TI no da una pista real aquí, a diferencia de las hojas de datos de otros proveedores, por lo que no hay una forma real de saberlo.
Para la idea de desconexión de entrada, estaría más inclinado a sujetar la entrada a 0 V con un MOSFET hasta que el riel de 15 V haya aumentado lo suficiente.
Las principales preocupaciones son
a) La corriente de entrada no debe exceder el máximo que está garantizado para no causar latch-up. Andy ha identificado ese número, y es relativamente bajo para el comparador que enumeras en 5 mA.
b) La corriente a través del diodo no debe causar otros problemas como sobrevoltaje del suministro. En este caso, está limitado a 14 V con entrada de 140 V, incluso sin drenaje de suministro, por lo que está bien.
c) El Schottky se filtrará un poco, especialmente a alta temperatura, por lo que debe asegurarse de que no afecte demasiado su precisión.
Hay comparadores como el LT1716 que están diseñados para aceptar entradas muy por encima de su riel de suministro positivo y comparadores como el TS881 que puede aceptar una corriente de entrada de 200 mA sin bloqueo. En este caso, podría valer la pena buscar otro tipo de comparador, ya que sabe que someterá el comparador a esta condición.
También hay algunos interruptores analógicos que están garantizados para abrir el circuito cuando se aplica un voltaje excesivo (hasta cierto límite, obviamente), y eso podría tener más sentido que el SSR.
Andy alias
Nulo