Was ist der empfohlene Weg, um einen Stromkreis vor nicht transienter Überspannung zu schützen?

Ich entwerfe einen batteriebetriebenen tragbaren 12-V-Beleuchtungscontroller und werde häufig gefragt, ob ich die Laufzeit verbessern möchte. Der einfachste Weg ist, eine zweite Batterie parallel hinzuzufügen, aber ich mache mir oft Sorgen, dass Benutzer etwas falsch machen, die Batterien in Reihe schalten und stattdessen 24 V bereitstellen.

Was ist der beste / empfohlene Weg, um ein Gerät vor einer solchen Überspannungssituation zu schützen (bei der die doppelte Spannung über einen Zeitraum angelegt wird, den ich nicht als vorübergehend betrachten würde)?

In diesem Fall verbraucht der Controller nicht mehr als 100 mA, da dieser nur LEDs blinkt, anstatt viel Strom zu beziehen. Es verfügt über einige Spannungsregler, die nur Eingänge mit bis zu 15 V verarbeiten können.

Ich habe mit Zenerdioden und Transient Voltage Suppressors (TVS) experimentiert, aber mit gemischten Ergebnissen. Ich würde es vorziehen, wenn eine Überspannungssituation (z. B. 24 V angelegt) einen Leistungsschalter (PTC-Sicherung) auslöst und die Spannungsregler und Mikrocontroller schützt. Wenn jemand das Gerät an das Stromnetz (120 V) anschließt, ist er alleine!

So etwas sollte funktionieren:

Verwenden Sie einen 12-V-Zener und wählen Sie einen Mosfet mit einer niedrigen Gate-Schwelle, vorzugsweise Vth <3 V, Vgs <12 V und einem hohen momentanen Strom.

Wenn eine Spannung Vin über 12 V steigt, erscheint Vin - Vz am Tor des Mosfets. Wenn diese Spannung die Schwellenspannung überschreitet, schaltet sich Mosfet ein und schließt den Eingang zur Erde über eine Sicherung kurz, die Sicherung brennt durch.

Bei einem zweiten Gedanken könnte ein kleiner Widerstand in den Abfluss des Mosfets gelegt werden, um ihn vor Überstrom zu schützen. Der Widerstandswert sollte hoch genug sein, damit 24 V / R <Imax für Mosfet, aber niedrig genug, damit die Sicherung 24 V / R> Ifuse durchbrennt.

Sie können PTC anstelle von Sicherung verwenden, diese sind jedoch tendenziell langsamer, sodass Sie wahrscheinlich einen kräftigeren Mosfet benötigen würden.

Ich dachte, dass es in einem Fall mit PTC eine Situation geben könnte, in der Zener und Mosfet nur einen Tropfen auf PTC regulieren, so dass Zener nur ein wenig leitet und Mosfet nur ein wenig offen ist, wenn man von außen schaut, könnte dies die Naht schließen Die Schaltung funktioniert einwandfrei, daher dachte ich, die LED "Batterieanschluss schlecht" könnte von Nutzen sein:

Andererseits ist Mosfet in diesem Fall wahrscheinlich nicht die beste Lösung. SCR wäre besser, wenn es einrastet.

Du bist auf dem richtigen Weg. Die einzige Lösung besteht darin, die Last von der Überspannung zu trennen. Es gibt viele Möglichkeiten, dies zu erreichen, und eine Sicherung (entweder Einweg- oder rücksetzbarer PTC) ist ein traditioneller Ansatz. Der Zener / TVS stellt sicher, dass der Stromkreis bei Überspannung genügend Strom zieht, um die Sicherung auszulösen. Sie können auch einen SCR verwenden, um die Versorgung zu überbrücken und die Sicherung auszulösen.

Zu den schickeren Ansätzen gehört die Verwendung eines Hochspannungstransistors, um die Last aktiv von der Versorgung zu trennen. Dies kann zu einer schnelleren Reaktion führen und die Belastung der übrigen Komponenten verringern.