Protección de la fuente de alimentación (limitando el voltaje)

Esto debería ser bastante simple, pero no puedo encontrar ninguna respuesta satisfactoria en la web (soy bastante nuevo en esto y realmente no sé dónde buscar). Tengo dos sensores en mi circuito, uno que funciona a 12 V CC y el otro a 5 V CC. La fuente de alimentación es de 12 V CC y en mi circuito tengo un convertidor CC/CC que lleva mis 12 V CC a 5 V CC:

  • Soluciones Murata Power Serie OKR-T/3

Me gustaría agregar algo de protección para los sensores (son bastante caros). Me gustaría protegerlos del suministro de sobretensión y voltajes negativos. Lo único que he encontrado es:

  • Detector de tensión Linear Technologies LTC4360ISC8
  • Detector de tensión Linear Technologies LTC 4365HTS8

Pero solo tienen paquetes SC-70 y es demasiado difícil soldarlos y probarlos.

¿Qué tal una palanca?
¿Cómo se puede cablear un sensor con polaridad inversa? Incluso si construye un circuito de protección, aún debe conectar el sensor correctamente al circuito de protección, porque el circuito no puede detectar si cambió los cables. Como @PlasmaHH sugirió un circuito de palanca para sobrevoltaje, aún así nunca me había enfrentado a una fuente de alimentación seria por sobrevoltaje de salida, así que...
Interesante, no conocía este tipo de cosas. Lo busqué muy rápidamente en wikipedia y dicen: "Funciona poniendo un cortocircuito o una ruta de baja resistencia en la salida de voltaje". Pero tampoco me gusta mucho tener un cortocircuito en mi fuente de alimentación.
@Worldsheep: Fusibles, ya sabes...
No estoy preocupado por la fuente de alimentación, sino principalmente por las "soluciones de energía Murata OKR-T/3 Series". Pero si me dice que no hay motivo para preocuparse, podría desconectar el circuito de protección.
Sí, lo sé... Pero no me gusta que tengas que cambiarlos si algo sale mal (especialmente si es un problema transitorio).
@Worldsheep: Eso es exactamente para lo que están hechos: explotar cuando algo sale mal. Desea proteger sus sensores de la rotura de la fuente de alimentación, así que cuando la fuente de alimentación se rompe, ¿por qué es tan malo que se funda un fusible?
Porque la fuente de alimentación está fuera de mi dispositivo y el fusible (que se coloca después de la alimentación murata) estaría dentro. Y el usuario no tiene acceso al interior :/. Otra pregunta estúpida ... ¿No depende la referencia de una entrada del circuito de palanca? Si la salida de la fuente de alimentación aumenta, la referencia también aumenta (me refiero al circuito en Wiki)
(olvida mi "pregunta adicional" :))
Supongamos que murata falla con MOSFET de lado alto en modo de conducción, por lo tanto, obtendrá voltaje de entrada en las salidas. Una palanca provocará un cortocircuito en la fuente de alimentación si hay algún motivo de sobretensión, el fusible (probablemente también la fuente de alimentación) se quemará, pero el sensor permanecerá intacto.
@Worldsheep: Entonces, ¿usar un fusible reiniciable o un portafusibles accesible? No hay almuerzo gratis. Y, por supuesto, no hace que la referencia de la palanca dependa del voltaje de entrada ...
@PlasmaHH Me gustan los fusibles reiniciables :). Sé que no hay almuerzo gratis, pero me gustó la forma en que funcionó el LTC4360ISC8 (si lo he entendido bien).
Al OP: un fusible por sí solo NO protegerá su sensor. Necesita usar un fusible + palanca o fusible + diodo Zener de servicio pesado (por ejemplo, transorb). Por sí mismos, los fusibles nunca actúan lo suficientemente rápido como para proteger circuitos costosos.

Respuestas (1)

Si realmente desea proteger sus sensores, acortar la salida del convertidor CC/CC de Murata es la forma más fácil, sencilla y segura. Si hay una condición de sobrevoltaje, entonces hay capacitores cargados a ese potencial en la salida de la fuente de alimentación, y esa energía va a sus sensores y los destruye, o puede ir en parte a sus sensores y algo más (y aún destruye sus sensores) o puede ser consumido por un cortocircuito tan rápido que la condición de sobrevoltaje no tiene tiempo de dañar sus sensores.

Un convertidor reductor como el que está utilizando tolera muy bien los cortos de salida, y simplemente no tiene que encender un MOSFET (el superior) para sobrevivir a un corto indefinidamente. Lo cual ciertamente lo hará. La mayoría de los convertidores reductores con protección contra sobrevoltaje, de hecho, cortan la salida a través del MOSFET sincrónico hasta que el voltaje cae, por lo que vuelve a estar dentro de la regulación, por lo que definitivamente es la forma estándar y más confiable de hacer esto.

Utilice un circuito de palanca de tiristores/SCR. Es miles de veces más rápido que el fusible de acción rápida más rápido que existe. Puede usar una referencia zener o zener como el TL431 para establecer un voltaje de disparo muy agudo. El convertidor CC/CC se apagará rápidamente a medida que se active la protección contra sobrecorriente antes de que se produzcan daños en los sensores, en él o en la palanca.

En cuanto al voltaje negativo, coloque un diodo en reversa a través de los rieles de alimentación. Si, en cambio, la fuente de alimentación se conecta al revés, 5 V a tierra y tierra a 5 V, el diodo se encenderá y conducirá como un corto, lo que activará la protección contra sobrecorriente del convertidor Murata CC/CC una vez más y, con suerte, salvará los sensores. Un diodo schottky rápido funcionaría mejor aquí.

Muchas gracias por la pregunta tan detallada, lo revisaré en detalle en los próximos días. En este momento una pregunta viene a la mente. ¿Qué sucede si la sobretensión no es una condición transitoria sino una sobretensión constante? La corriente aumentará hasta que se rompa el fusible de la fuente de alimentación, ¿verdad?
Segunda pregunta, ¿tiene un enlace que muestre un circuito de palanca SCR usando el TL431?
Además, la sobretensión siempre será transitoria, le guste o no. Esa es otra razón por la que se emplea un cortocircuito: un cortocircuito total activará cualquier protección contra fallas que esté disponible aguas arriba, o en el caso de un convertidor reductor síncrono como el que vinculó, en realidad NO PUEDE mantener una cantidad útil de voltaje en el salida si está en cortocircuito. Así que realmente no veo forma de que no sea transitorio. Incluso si conectara intencionalmente una fuente de alimentación de banco configurada a 30 V, el OVP se activaría y la cortocircuitaría, y no tendría más remedio que reducir su salida a unos pocos cientos de mV.
Lo que no entiendo es cómo es que no recibo grandes corrientes cuando tengo un cortocircuito. ¿Podría hacer lo mismo justo después de la fuente de alimentación? (Tengo un segundo sensor enchufado sin buck). Y gracias por la imagen del circuito. Una última pregunta, ¿cómo elijo los valores de resistencia?
Protección de la fuente de alimentación (limitando el voltaje)
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