Wie erstelle ich einen einfachen Überstromschutz- / Leistungsschalterkreis für 12V 1-2A?

Wir entwickeln eine E / A-Abschirmung für Arduino (eine Art) und haben vier FET-gesteuerte Ausgangsanschlüsse mit jeweils ungefähr 12V 1-2A Last. Ich brauche alle diese vier Ausgänge, um kurzschlussgeschützt zu sein und solche Vorfälle von einem anderen Eingangspin am Arduino zu erkennen.

Da wir den Arduino-Klon Olimexino-STM32 verwenden, haben wir nur 3v3 auf den CPU-Pins. Aus diesem Grund haben wir einen 12-V-gesteuerten LM339 zwischen den CPU-Pin und den P-Kanal-FET angeschlossen, der den 1-2A-Ausgang ansteuert. Ziemlich ähnlich, aber mit LM339 anstelle von Transistor:

Da diese vier 1-2A-Ausgänge jedoch vier Lasten einzeln ansteuern, möchten wir nicht, dass bei einem Kurzschluss der gesamte Stromkreis durchbrennt. Im Idealfall würde ein Kurzschluss an einem einzelnen Ausgang keine Störung an den anderen Ausgängen verursachen, sondern der CPU (unter Verwendung eines anderen Eingangspins) melden, dass er verloren gegangen ist, und die CPU könnte dann das übergeordnete System auf den Kurzschluss aufmerksam machen.

Die Karte wird von einer 12-V-Quelle angesteuert, und die Ausgänge benötigen ebenfalls 12 V, sodass die Lösung eine niedrige Ausfallspannung aufweisen muss.

Ich habe einige einfache Lösungen mit JFET mit gebundenem Gate und Source gefunden, bin mir aber nicht sicher, wie hoch der tatsächliche Strombegrenzungspegel ist oder ob er in unserem Projekt anwendbar ist, da er hauptsächlich als Konstantstromtreiber für LEDs verwendet wird:

BEARBEITEN:

Vielen Dank für alle Antworten! Wir haben einige Änderungen an unserem ursprünglichen Design vorgenommen, aber Ihre Vorschläge sind in anderen Fällen sehr hilfreich. So haben wir es gemacht:

Um es sowohl einfach als auch billig zu halten, haben wir die Gesamtversorgungsspannung auf 24 V geändert und einen hochwirksamen Schaltregler der ersten Stufe implementiert, der die Spannung auf ~ 14,5 V bringt. Anschließend haben wir einen einfachen Linearregler (LM7812-Derivat) hinzugefügt. für jeden Ausgang stabilisiert er sich auf 12V und macht jeden unabhängig von den anderen. Der Linearregler verfügt über einen integrierten Kurzschluss- und Überstromschutz.

Diese Metalloxid-Varistor-PTC-Strombegrenzerlösungen werden häufig in USB-Hubs und Automobilanwendungen wie Windschutzscheibenmotoren verwendet und sind sehr kostengünstig. Zum Schutz vor thermischer Überlastung wird der Haltestrom oder Auslösestrom entsprechend dem Design ausgewählt, da sich die Geräte im Allgemeinen auf 85 ° C erwärmen und schneller auslösen als die Geräte, die Sie schützen müssen. Das Halten aktueller Geräte an radialen kappenartigen Geräten erfordert eine freie Luftkonvektion, um zu funktionieren. Es gibt einige SMD-Quellen, die jedoch aufgrund von Problemen beim thermischen Wechsel eines starren PTC-Chips auf eine Leiterplatte natürlich auf spezielle Designs beschränkt sind.

Die Teile reichen von 6 mA bis 30 A Haltestrom mit Auslöseströmen von 12 mA bis 50 A.

Ich schlage vor, Sie kaufen eine Reihe von Werten und halten sie für Ihre Stromquellen bereit, um jeden Brückentreiber vor dem Braten zu schützen. Da es sich um eine günstige Versicherung handelt, können Sie verschiedene Werte einfügen und Jumper verwenden, wenn Sie sicher sind, dass Sie einen PTC mit niedrigerem Auslösestrom überbrücken können, um sich auf den PTC der nächsthöheren Stufe zu verlassen, wenn Sie die geringe im PTC verschwendete Leistung wiederherstellen möchten dein Design.

Es ist fast so, als hätten Sie ein eigenes Labor mit einstellbarem Strombegrenzer und lassen es während der Entwicklung in der Nähe des Auslösepunkts laufen, bis Sie die Risiken für Überstromauslösungen mit dynamischen Lasten erkannt und diese Fehler konstruktionsbedingt verhindert haben. Es wird Sie nicht vor Kurzschlüssen schützen, die Siliziumspuren in einer Millisekunde braten, aber sie können schneller arbeiten als "die meisten" thermischen Überlastungsfehler und Ihnen eine Reihe von Arduino-Brückentreibern ersparen, bis Sie die durch Durchschießen verursachten Fehler beseitigen. lange Drähte und keine Totzeitkontrolle.

Wenn Sie den Haltestrom gewählt haben, vergleichen Sie die Rs des PTC mit Ihrem Motor-ESR und Ihrem Treiberschalter Ron, um festzustellen, wo Ihre Leistungsverluste verteilt sind und wie effektiv die Verluste / Temperatur unter verschiedenen Bedingungen statischer und dynamischer Lasten sind. Größere Bewertungen haben tendenziell längere Reisezeiten. Bei kleinen Nennwerten wie 1A hat ein solcher Teil einen Auslösestrom von 2A mit Rs min / max von 180 bis 270 mOhm bei einer Auslösezeit von ~ 14 s für 120 Vmax, während der 1206 SMD-Teil 55 bis 133 mOhm beträgt und auslöst in 0,3s aber 6Vmax. Verwenden Sie die Filtersuche, um die besten Teile zu finden. (auf Lager)

Nach Ihrer Beschreibung ist ein Gerät wie Philips BUK9MNN-65PKK möglicherweise für Ihre Zwecke geeignet.

• Zweikanalig, sodass Sie nur 2 davon für Ihre 4 Kanäle benötigen würden.
• Eingebaute Strombegrenzung und Erfassung, Sperrschichttemperaturerfassung
• Vds 65 Volt
• Id 7.1 Ampere
• Unabhängige Kanäle, minimales Übersprechen

Die Strommessleitungen liefern Strom- / Überstrominformationen zu den Analogeingängen Ihrer MCU.

Wenn dieser bestimmte Teil für Ihre Zwecke nicht funktioniert, gibt es verwandte Teile, "ähnlich, aber unterschiedlich", die es vielleicht wert sind, untersucht zu werden.