El circuito limitador de corriente más sencillo, barato, rápido y que ocupa poco espacio, con baja resistencia en estado normal

Question

Tengo una salida digital, conducida por el driver de lado alto con un voltaje nominal de 24V DC. La corriente de carga es normalmente inferior a 100 mA. La salida está monitorizada, por lo que puedo desconectarla rápidamente si detecto un cortocircuito en el lado de la carga. El problema es que el propio driver no está protegido y el cortocircuito hace que genere mucho humo. Así que lo que necesito es un circuito sencillo a la salida del driver que:

• tiene una resistencia baja, inferior a 10, si la corriente de salida es inferior a 100 mA
• aumenta rápidamente su resistencia para limitar la corriente del conductor a un nivel de 500 mA o inferior
• la capacidad de resistencia a la corriente de cortocircuito deberá ser de al menos 20 ms para que se detecte el cortocircuito y se desconecte el conductor
• tiene una tensión de trabajo de 50V o superior
• tiene componentes mínimos y baratos (0,20$ por canal como máximo)
• no es un proveedor único

Probé con polifusibles reajustables PTC, pero son demasiado lentos. El FP0100 de Microchip debería ser bueno, pero es caro (necesito al menos 60 canales en mi PCB). La serie TBU de Bourns también está bien, pero también es cara.

¿Alguna otra opción?

UPD1. Mi circuito de salida actual es MIC2981/82 conducido por el registro de desplazamiento 74HC594. En cada salida tengo Littelfuse 1206L012 PTC. En mi placa necesito 64 canales como este, y esta es una placa de serie pequeña por lo que el precio total por canal y la huella son importantes.

Answer 1

El típico limitador de corriente de doble transistor puede ser su mejor opción. A continuación se muestran las versiones del lado superior y del lado inferior.

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Tenga en cuenta que hay una penalización de alrededor de una caída de voltios con este circuito.

Compre transistores dobles en un solo paquete de 6 pines.

La pequeña resistencia hará que la corriente se repliegue cuando alcance Vbe. La otra resistencia fija la corriente de base y debe calcularse para producir una corriente de colector suficiente teniendo en cuenta Hfe.

SIN EMBARGO: Tenga en cuenta que el transistor necesita manejar unos cuantos vatios durante la duración del cortocircuito, ya que sólo limita la corriente a su valor umbral.

Answer 2

Eche un vistazo a los CI de controlador de lado alto ProFET. Estos dispositivos le ofrecen una unidad de lado alto conmutable con protección contra todo tipo de cosas, incluida la sobrecorriente de salida.

Puede encontrar y seleccionar ProFETs con bastante facilidad en los distribuidores.

Echa un vistazo al BSP752T, que es barato, pequeño y se puede manejar directamente desde la lógica de 3,3 V o 5 V.

Answer 3

Construir sobre La excelente respuesta de Trevor :

Hay dispositivos semiconductores que son fuentes (o sumideros) de corriente constante; muchos de ellos tendrán internamente el mismo aspecto que el circuito de Trevor (quizá añadiendo algunos elementos de compensación de temperatura).

Un dispositivo muy simplista (disipador de corriente constante con exactamente dos pines, diseñado para tensiones <= 50 V y una corriente máxima/constante de 350 mA) es el NSI50350AD . No sé lo que hace internamente, pero la hoja de datos lo llama "transistor auto polarizado", así que lo más probable es que sea una combinación de algunos transistores bipolares, un JFET y un par de resistencias internamente.

Ahora, tu límite de 50 V realmente duele - es difícil encontrar fuentes de corriente integradas que funcionen a ese voltaje. Para corrientes más pequeñas, un JFET auto polarizado podría funcionar, pero a 100 mA va a ser caro.

Así que yo me quedaría con la solución de Trevor, aunque podría recomendar algunas cosas:

• Comprueba si no puedes aumentar simplemente la velocidad de detección de fallos. Eso resolvería el problema.
• Debido a que (por lo que sé - corrígeme si me equivoco) es difícil de conseguir matrices de transistores (que preferirías si necesitas reducir el esfuerzo y el espacio en la placa), es posible que quieras gastar un poco más en el componente que sólo un NPN para Q4, pero ahorrar en el costo de pick&place mediante el uso de un dispositivo con múltiples comparadores en un caso. Afortunadamente, 4x comparadores y 4x opamps cuestan alrededor de 13 ct cuando se compran en cientos, así que eso es ca 3ct en opamp por canal; use el opamp/comparador para comparar el voltaje sobre R2 a un voltaje de referencia constante (aquí, un simple zener podría hacer) y para conducir Q3. Observe que ya no necesita un R3 para cada canal. (lo mismo se aplica para el enfoque del lado alto con Q5/Q6)
• Utilice conjuntos de resistencias en lugar de resistencias individuales, si el diseño térmico lo permite.

Otro enfoque relativamente loco sería utilizar una resistencia de 8,2 en el lado alto antes de la carga. Después de eso, inserta un divisor de corriente entre tu carga y el lado del LED de un optoacoplador con transistor, con una resistencia en serie apropiada. Diseña esa resistencia en serie de manera que para 100 mA \$I_\text{Load}\$ El transistor está en saturación, pero para 500 mA, se pellizca significativamente. Ponga el C-E de la salida del optoacoplador en serie de lado bajo con su carga:

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Un candidato barato para el optoacoplador sería Lite-On CNY17 .

Answer 4

Este sale a 0,2 dólares/puerto x16 https://ca.mouser.com/ProductDetail/NXP-Freescale/MCZ33996EKR2?qs=sGAEpiMZZMuCmTIBzycWfKe9ppy40BrEybgj5eCsa3I%3d

Answer 5

Esta es la idea básica del circuito SCR. Puede que haya que añadir una resistencia en serie con PTC1 para conseguir el valor correcto de resistencia. La resistencia total en paralelo con la unión base-emisor de Q1 establecerá la corriente de disparo. Una vez que Q1 comience a conducir, el SCR se disparará, y entonces la carga estará protegida hasta que el PTC se dispare. Q1 puede ser un SOT-23. R3 y R4 son sólo suposiciones. Sólo están ahí para evitar el daño por sobrecorriente a Q1. La mayoría de los SCR son algo grandes. Te dejaré buscar para ver si puedes encontrar uno lo suficientemente pequeño para satisfacer tus necesidades.

Nota: Una vez que el SCR se dispara, probablemente tendrás que desenergizar la fuente de alimentación antes de que deje de tirar del carril.

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