Защитите цепь постоянного тока от слишком большого напряжения

Как защитить цепь 3 В постоянного тока от повреждения, если кто-то случайно включит источник питания 12 В? Схема будет рисовать гораздо меньше, чем 1 ампер.

Одна вещь, не указанная в первоначальном вопросе, заключается в том, ищут ли они защиту сигналов ввода-вывода или подключения к источнику питания.

Если для сигналов ввода / вывода необходима защита, то предложенные схемы стабилитронов или другие методы, включая TVS (ограничитель переходного напряжения), ограничивают диоды, являются полезными способами защиты.

При защите подключений к источнику питания существует ряд схем, которые можно использовать. Ранее упомянутый поли предохранитель или другой тип, который предназначен для отключения при перегрузке по напряжению, является работоспособным, но часто имеет время задержки срабатывания, когда цепь мгновенно подвергается воздействию высокого напряжения.

Мой предложенный подход состоит в том, чтобы использовать конструкцию, в которой используется схема входного стабилизатора с широким диапазоном напряжения и диод защиты от полярности. Это обеспечивает очень разумную «защиту» напряжений, которые пользователь может ошибочно подать на вход источника питания. Вот блок-схема предлагаемого подхода.

Этот подход также становится источником питания для самого устройства. Для устройств, работающих на малой мощности, этот подход может использовать простые линейные регуляторы, такие как серия 78xx. Они защитят входное напряжение до 35 вольт или около того. Устройства большей мощности захотят использовать регулятор с широким диапазоном напряжения питания. Существуют различные напряжения устройств от таких поставщиков, как TI и National (теперь это фактически часть TI), которые могут поддерживать входные напряжения до 60 В, а в некоторых случаях даже до 80 В.

Что вам нужно, это ломовая схема для защиты вашей цепи от перенапряжения. Это один из стандартных методов, используемых в источниках питания и устройствах для защиты от перенапряжения.

Простая схема лома изображена ниже.

Вышеуказанная цепь защитит вашу цепь / устройство на уровне Vo, перегорев предохранитель в случае перенапряжения. Имейте в виду, что это общая схема, описывающая метод защиты.

Дополнительная литература
1. Схема лома
2. Основы защиты от перенапряжения

Если вы хотите получить плавкий предохранитель, тогда сработает схема зажима. Дело не в том, чтобы пытаться регулировать входное напряжение до 3 В, а в том, чтобы преднамеренно перегореть предохранитель, тем самым отключая входную мощность, если эта мощность превышает какой-либо порог. Предохранитель может быть полифьюзом, который затем самопроизвольно сбрасывается после отключения питания, но это добавляет некоторое последовательное сопротивление источнику питания даже при нормальной работе. Приемлемо ли это, зависит от параметров, которые вы нам не сообщили.

Поэтому вам нужна цепь, которая в идеале действует разомкнутой, пока напряжение на ней не достигнет 3,5 В, а затем будет действовать как короткое замыкание. Теоретически, стабилитрон делает это, но у него не будет текущей способности перегореть предохранитель. Вы можете использовать стабилитрон, чтобы включить транзистор, который затем выполняет тяжелую работу. Или, вы можете использовать что-то вроде TL431 в качестве опорного напряжения для включения транзистора.

Совершенно другой подход состоит в том, чтобы иметь активный переключатель последовательно с источником питания. Цепь включала бы переключатель только тогда, когда вход ниже порога, и отключалась, когда он был выше. Он не сможет мгновенно среагировать, поэтому ваша цепь должна выдерживать, по крайней мере, несколько мкс перенапряжения. LC-фильтр может ограничивать наклон входного напряжения, но это становится слишком сложным.

Ну, на самом деле вам нужен лом. Этот блок в основном закорачивает (почти) источник питания и, как мы надеемся, сигнализирует о проблеме, то есть перегорает плавкий предохранитель или задействует источник с ограниченным током, ну, в общем, ограничение тока. Вики-ссылка имеет принципы, у аксотрона есть некоторые решения (которые являются общими и хорошими).

http://en.wikipedia.org/wiki/Crowbar_%28circuit%29

http://axotron.se/index_en.php?page=26

То, что вы ищете, это «Схема защиты от перенапряжения».

Одним из способов является использование стабилитрона с обратным смещением.

Стабилитрон всегда даст вам постоянное выходное напряжение, независимо от входного напряжения (но проверьте таблицу данных для Vmax)

Вы также можете использовать ИС, такие как NCP372 или MAX16126 / MAX16127