Schützen Sie den Gleichstromkreis vor zu hoher Spannung

Wie schütze ich einen 3-V-Gleichstromkreis vor Beschädigung, wenn jemand versehentlich ein 12-V-Netzteil einsteckt? Die Schaltung wird viel weniger als 1 Ampere ziehen.

Eine Sache, die in der ursprünglichen Frage nicht spezifiziert ist, ist die Frage, ob E / A-Signale oder Stromversorgungsanschlüsse geschützt werden sollen.

Wenn der Schutz für E / A-Signale benötigt wird, sind die vorgeschlagenen Zenerdiodenschaltungen oder andere Methoden, einschließlich TVS (Transient Voltage Surpressor), Klemmdioden die nützlichen Möglichkeiten zum Schutz.

Beim Schutz der Stromversorgungsanschlüsse kann eine Reihe von Schemata verwendet werden. Die zuvor erwähnten Polysicherungen oder andere Typen, die so ausgelegt sind, dass sie bei einer Spannungsüberlastung auslösen, sind funktionsfähig, weisen jedoch häufig eine Einschaltverzögerungszeit auf, wenn die Schaltung vorübergehend dem Hochspannungszustand ausgesetzt ist.

Mein vorgeschlagener Ansatz besteht darin, ein Design zu verwenden, das eine Eingangsreglerschaltung mit großem Spannungsbereich und eine Polaritätsschutzdiode verwendet. Dies bietet einen sehr vernünftigen "Schutz" für Spannungen, die ein Benutzer wahrscheinlich fälschlicherweise an den Stromversorgungseingang anlegt. Hier ist ein Blockdiagramm des vorgeschlagenen Ansatzes.

Dieser Ansatz wird auch zur Stromversorgung des Geräts. Für Geräte, die mit geringer Leistung arbeiten, können bei diesem Ansatz einfache Linearregler wie die 78xx-Serie verwendet werden. Diese schützen für Eingangsspannungen von ca. 35 Volt. Geräte mit höherer Leistung sollten einen Spannungsumschalter mit großem Versorgungsspannungsbereich verwenden. Es gibt verschiedene Gerätespannungen von Anbietern wie TI und National (mittlerweile Teil von TI), die Eingangsspannungen von bis zu 60 V und in einigen Fällen sogar 80 V unterstützen.

Was Sie brauchen, ist eine Brecheisenschaltung, um Ihre Schaltung vor Überspannung zu schützen. Dies ist eine der Standardmethoden, die in Netzteilen und Geräten zum Schutz vor Überspannung verwendet werden.

Eine einfache Brecheisenschaltung ist unten abgebildet.

Der obige Stromkreis schützt Ihren Stromkreis / Ihr Gerät bei Vo, indem er im Falle eines Überspannungszustands die Sicherung durchbrennt. Beachten Sie, dass dies eine allgemeine Schaltung ist, die die Schutzmethode beschreibt.

Weiterführende Literatur:
1. Crowbar-Schaltung
2. Grundlagen des Überspannungsschutzes

Wenn Sie bereit sind, eine Sicherung auszulösen, funktioniert eine Klemmschaltung. Der Punkt ist nicht zu versuchen, die Eingangsspannung auf 3 V herunter zu regeln, sondern die Sicherung absichtlich durchzubrennen, wodurch die Eingangsleistung abgeschaltet wird, wenn diese Leistung einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Bei der Sicherung kann es sich um eine Poly-Sicherung handeln, die sich nach dem Trennen der Stromversorgung von selbst zurücksetzt, der Versorgung jedoch auch im normalen Betrieb einen gewissen Serienwiderstand verleiht. Ob dies akzeptabel ist, hängt von Parametern ab, die Sie uns nicht mitgeteilt haben.

Sie möchten daher einen Stromkreis, der im Idealfall offen ist, bis die Spannung etwa 3,5 V erreicht und dann wie ein Kurzschluss wirkt. Theoretisch tut dies eine Zenerdiode, die jedoch nicht die Fähigkeit besitzt, die Sicherung durchzubrennen. Sie können einen Zener verwenden, um einen Transistor einzuschalten, der dann das schwere Heben ausführt. Oder Sie können so etwas wie einen TL431 als Spannungsreferenz verwenden, um einen Transistor einzuschalten.

Ein völlig anderer Ansatz besteht darin, einen aktiven Schalter in Reihe mit der Stromversorgung zu schalten. Eine Schaltung würde den Schalter nur aktivieren, wenn der Eingang unter dem Schwellenwert liegt, und trennen, wenn er über dem Schwellenwert liegt. Es wird nicht in der Lage sein, sofort zu reagieren, daher muss Ihr Schaltkreis mindestens ein paar µs Überspannung aushalten können. Ein LC-Filter kann die Steigung der Eingangsspannung begrenzen, dies wird jedoch allmählich zu kompliziert.

Na wirklich, du brauchst eine Brechstange. Dieser CCT schließt im Grunde (fast) die Stromversorgung kurz und signalisiert hoffentlich das Problem, dh er löst eine Sicherung aus oder aktiviert eine strombegrenzte Versorgung bis zur Strombegrenzung. Der Wiki-Link hat die Prinzipien, Axotron hat einige Lösungen (die allgemein und gut sind).

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

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

Was Sie suchen, ist "Überspannungsschutzschaltung".

Eine Möglichkeit ist die Verwendung einer Zenerdiode in Sperrrichtung.

Die Zenerdiode liefert unabhängig von der Eingangsspannung immer eine konstante Ausgangsspannung (siehe Datenblatt für Vmax)

Sie können auch ICs wie NCP372 oder MAX16126 / MAX16127 verwenden