Каков рекомендуемый способ защиты цепи от непереходного перенапряжения?

Я проектирую портативный аккумуляторный контроллер освещения на 12 В, и меня часто спрашивают об улучшении времени работы. Самый простой способ - добавить вторую батарею параллельно, но я часто беспокоюсь о том, что пользователи могут ошибаться, подключать батареи последовательно и вместо этого обеспечивать 24 В.

Каков наилучший / рекомендуемый способ защиты устройства от такой ситуации с перенапряжением (где двойное напряжение подается в течение периода времени, который я не считаю переходным)?

В этом случае контроллер использует не более 100 мА, поскольку этот конкретный индикатор просто мигает светодиодами, а не источником большого тока. Он имеет пару регуляторов напряжения, которые способны работать только с входом до 15 В.

Я экспериментировал с стабилитронами и ограничителями переходного напряжения (TVS), но со смешанными результатами. Я бы предпочел, чтобы в случае перенапряжения (например, 24 В) отключался автоматический выключатель (предохранитель PTC) и защищались регуляторы напряжения и микроконтроллеры. Если кто-то подключает устройство к сети (120 В), он сам по себе!

Примерно так должно работать:

Используйте стабилитрон 12 В, выберите мосфет с низким порогом затвора, предпочтительно Vth <3 В, Vgs <12 В и способный к высокому мгновенному току.

Если напряжение Vin превысит 12 В, Vin-Vz появится у ворот Mosfet. Когда это напряжение превышает пороговое напряжение, Mosfet включается и замыкает вход на землю через предохранитель, предохранитель перегорает.

Подумав еще раз, можно поставить небольшой резистор на стоке Mosfet, чтобы защитить его от перегрузки по току. Значение резистора должно быть достаточно высоким, чтобы 24 В / R <Imax для Mosfet, но достаточно низким, чтобы предохранитель перегорел 24 В / R> Ifuse.

Вы можете использовать PTC вместо плавкого предохранителя, но они, как правило, работают медленнее, поэтому вам, вероятно, понадобится более мощный mosfet.

Я подумал, что в случае с PTC может возникнуть ситуация, когда стабилитрон и мосфет просто регулируют падение PTC, так что стабилитрон проводит лишь немного, а mosfet открывается чуть-чуть, если смотреть снаружи, это может шов Схема работает просто отлично, поэтому я подумал, что индикатор «плохое соединение с аккумулятором» может быть полезен:

С другой стороны, Mosfet, вероятно, не является лучшим решением в этом случае, SCR будет лучше, так как он фиксируется.

Вы на правильном пути. Единственное решение состоит в том, чтобы изолировать нагрузку от перенапряжения. Есть много способов сделать это, и предохранитель (одноразовый или сбрасываемый PTC) является одним из традиционных подходов. Стабилизатор / TVS гарантирует, что цепь потребляет достаточно тока при наличии перенапряжения, чтобы отключить предохранитель. Вы также можете использовать SCR для ломки питания и отключения предохранителя.

Любимые подходы включают использование высоковольтного транзистора для активной изоляции нагрузки от источника питания. Это может обеспечить более быструю реакцию, уменьшая нагрузку на остальные компоненты.