Существует ли защита от перенапряжения, перегрузки по току и обратной полярности?

Я разрабатываю схему, которая имеет следующие требования защиты:

• Обратная полярность
• Перенапряжения (60 В макс)
• Перегрузки по току (около 1А)

Там довольно большой диапазон входного напряжения, от 10 до 60 В.

48 В является номинальным, потребляя около 150 мА. На 10vin, он рисует грубо 750mA.

Я сделал и протестировал следующую схему, чтобы удовлетворить условиям: (Значения работают, но не оказались оптимальными)

M1 был моей отправной точкой для обратной полярности, затем были добавлены стабилитрон, делитель и M2 для перенапряжения.

Я обнаружил, что D1 был необходим, когда я поставил его на доску, к моему большому раздражению, так как я хотел избежать большого падения напряжения. (Я чувствую избыточность ...)

Предохранитель является самым неприятным элементом. Я не хочу заменять какие-либо компоненты в случае неисправности (даже плавкий предохранитель в корпусе), поэтому я работал с самовосстанавливающимся предохранителем PTC. Мало того, что это имеет ужасное время отключения (~ 4 секунды!), Оно также имеет большой след на печатной плате; Боюсь, слишком большой для меня :(

Я решил, что для меня более выгодно отслеживать ток и, например, отключать полевой транзистор, чем ломать цепь, если такая неисправность должна произойти.

Мой вопрос ...

А) Есть ли IC, которая может заботиться об этих трех элементах? Я смотрел на микросхемы защиты зарядного устройства, но пока ничего не нашел.

B) Есть ли у кого-нибудь предложение о включении требования по току в моей цепи без предохранителя? Вначале я думал об использовании сенсорного резистора, компаратора и другого полевого транзистора, но я не могу не думать, что тогда вся схема может быть значительно упрощена.

Спасибо за поиск.

Попробуйте этот IC: http://www.linear.com/product/LT4356-1

LT4356-1 и -2 - Особенности ограничителя перенапряжения

Stops High Voltage Surges
Adjustable Output Clamp Voltage
Overcurrent Protection
Wide Operation Range: 4V to 80V
Reverse Input Protection to –60V
Low 7μA Shutdown Current, LT4356-1
Adjustable Fault Timer
Controls N-channel MOSFET
Shutdown Pin Withstands –60V to 100V
Fault Output Indication
Guaranteed Operation to 125°C
Auxiliary Amplifier for Level Detection Comparator or Linear Regulator Controller
Available in (4mm × 3mm) 12-Pin DFN, 10-Pin MSOP or 16-Pin SO Packages

Следует отметить, что ранее рекомендованная микросхема LT4361 аналогична, но не поддерживает ваши требования к диапазону входного напряжения; многие микросхемы предназначены для поддержки защиты шин низкого напряжения, но меньше поддерживают более высокие диапазоны напряжения, которые вы ищете. LTC4361-1 / LTC4361-2 - Функции контроллера защиты от перенапряжения / перегрузки по току

2.5V to 5.5V Operation
Overvoltage Protection Up to 80V
No Input Capacitor or TVS Required for Most Applications
2% Accurate 5.8V Overvoltage Threshold
10% Accurate 50mV Overcurrent Circuit Breaker
<1μs Overvoltage Turn-Off, Gentle Shutdown
Controls N-Channel MOSFET
Adjustable Power-Up dV/dt Limits Inrush Current
Reverse Voltage Protection
Power Good Output
Low Current Shutdown
Latchoff (LTC4361-1) or Auto-Retry (LTC4361-2) After Overcurrent
Available in 8-Lead ThinSOT™ and 8-Lead (2mm × 2mm) DFN Packages

Если вы хотите, чтобы ваша цепь была устойчивой к перенапряжению, вам нужно будет указать, до какого напряжения, потому что ваша схема защиты должна быть построена так, чтобы выдерживать это напряжение.

Если вы можете позволить себе падение, то диодный мост - верный способ быть независимым от полярности. Вы можете устранить падение с помощью реле.

Для перегрузки по току вам придется решить, что делать, если вы обнаружите перегрузку по току. Ограничить ток до максимального значения? Это подразумевает линейный элемент, а значит (много) рассеиваемой мощности! Другой вариант - отключить питание вашего гаджета, пока питание не будет отключено. Это подразумевает некоторый элемент памяти, для этого может быть удобен тиристор.

Обратите внимание, что ваше желание не иметь плавкого предохранителя имеет огромное значение в стоимости: в противном случае стабилитрон + силовой диод обеспечит защиту от обратного и перенапряжения, а токовый лом с активированным током вызовет перегрузку по току.

Вы, казалось, были недовольны падением для серийного диода. Вы должны понимать, что почти любой вид мониторинга тока потребует некоторого падения напряжения, а более низкие падения требуют более сложной цепи.

Существуют микросхемы, которые обеспечивают функции обнаружения перенапряжения или обнаружения тока. Это может быть довольно недорого, чтобы построить свою собственную схему, хотя. В EDN есть достаточно хорошая статья, в которой описана схема дискретных компонентов, как показано ниже:

Отличительной особенностью вышеупомянутой цепи является то, что она работает как автоматический выключатель и снимает нагрузку с неисправного входа. Он остается удаленным до тех пор, пока не будет сброшен с помощью тактового переключателя или не будет отключено питание.

Я полагаю, что защиту от обратной полярности лучше всего обеспечить через последовательный диод Шоттки в линии питания Vin +. Я также предлагаю вам создать детектор перенапряжения и детектор тока таким образом, чтобы не повредить заземление цепи. Когда-нибудь, когда ваши идеи проекта превратятся в реальный продукт, который вы должны будете отправить в лабораторию для тестирования эмиссии и помехоустойчивости, вы по-настоящему оцените использование методов проектирования, которые сохраняют единый GND, плоскости GND и ссылки на шасси / корпус.

Да. Вы можете найти множество микросхем для ваших требований. Ниже для LTC4361 линейных технологий . Все серии LTC43 являются одной или другой защитной ИС. Вы можете просмотреть таблицу ниже IC и спроектировать периферийные устройства в соответствии с вашими требованиями.