Защита от перегрузки, Защита выходного p-n-p транзистора Опции

[Jakob]

В приборе, который я делал три года назад, есть сигнальный блок с p-n-p транзистором на выходе, который клиенты при монтаже частенько закорачивают на землю, а приборы выпускается серийно, и они приходят назад с рекламацией. Хотел при последующей модификации поставить защиту на этот транзистор, но не получилось результативно. На плате есть около одного квадратного сантиметра пространства, поэтому все детали SMD. Итак, выходной p-n-p транзистор BC856 стоит эмиттером к линии +24 вольт, к коллектору через 100ком подходит земля. Клинту доступен как сигнальный выход, коллектор относительно земли. Прибор управляется двумя микропроцессорами, обслуживая систему из четырех датчиков, хотя к теме это не относится.

Задача состоит в том, чтобы ограничить сигнальный ток примерно 50 мА принапряжении 24 вольт, при этом транзистор должен быть полностью открыт. При превышении этого тока, скажем, до 60-70 мА, транзистор должен быть полностью закрыт, на выходе НОЛЬ!

Я ставил в эмиттерную цепь резистор 12 Ом, снимал с него 0,6 вольт на базу-эмиттер дополнительного транзистора, которым пытался закрывать выходной транзистор, комбинировал чем только можно, но не получилось. Теоретически все не сложно, однако транзистор полностью не закрывается, на выходе 2-3 вольта, он при этом проводит, и при коротком замыкании выхода, перегревается и неизбежно горит.

Прошу подсказать, кто знает, линк или готовое решение, или умную мысль. Всем спасибо.

[Jakob]

Ребята! Всем огромное спасибо, сегодня вернулся на работу, тут накопилось всякого разного, сейчас разгребусь с текучкой, и на этой неделе непременно вернусь к своей модернизации. Поэкспериментирую, потом напишу, что получилось.

С Днем Победы!!!

[Jakob]

Здравствуйте все! Спасибо всем ответившим, я многое перепробовал, менял номиналы, добавлял и убирал резисторы и даже диоды, однако снова с тем же вопросом. Коротко: схема (здесь маленький фрагмент большого прибора) выдает наружу сигнал одного из возможных состояний, а именно, от процессора открывается транзистор Q1, земля попадает на базу Q2, он открывается, и на нагрузке R7 появляется нормальное напряжение почти 24В. Проблема состоит в том, что клиенты зачастую этот сигнальный выход коротят на землю со всеми вытекающими последствиями. Чтобы избежать проблем, я добавил транзистор защиты Q3, как на схеме. Мне удалось легко достичь того, что ни в каких ситуациях ток через транзистор Q2 не превышает 50 мА. Однако при КЗ в нагрузке мощности SMD-Транзистора не хватает, он перегревается и сгорает.

Подвешиваю картинку, где в симуляторе эта схема вверху в нормальном режиме (Нагрузка 10 кОм), а внизу в режиме КЗ (Нагрузка 0,001 кОм), при этом, естественно, нумерация элементов вверху и внизу автоматически установилась разная. Проблема, как я понимаю, в том, что транзистор Q2 не закрывается полностью при КЗ.

Нормальный режим
Q3: Ube=0,04V закрыт
Q2: Ube=0,78V открыт, ток менее 50 мА

При снижении сопротивления нагрузки 10 кОм...до нуля => Q3: Ube растет 0,04...0,7V, он открывается, сдвидает немного вниз напряжение на базе Q2, но при этом Q2 не закрывается и происходит непоправимое.

КЗ режим
Q3: Ube=0,7V открыт
Q2: Ube=0,82V открыт, ток менее 50 мА, хотя он должен быть закрыт, ток должен быть 0.

Ребята, может, кто что умное подскажет, где тут собака порылась. Как, не усложняя схему, и используя только SMD детали, резисторы размером 0805 и транзисторы BC856B (SOT23), имея около одного кв. сантиметра на плате, решить задачу.

Спасибо всем заранее, даже тем, кто только прочитал вопрос.

Прикрепленные файлы

 Schematics.pdf ( 27.71 килобайт ) Кол-во скачиваний: 174

 

[vm1]

Здравствуйте все! Спасибо всем ответившим, я многое перепробовал, менял номиналы, добавлял и убирал резисторы и даже диоды, однако снова с тем же вопросом. Коротко: схема (здесь маленький фрагмент большого прибора) выдает наружу сигнал одного из возможных состояний, а именно, от процессора открывается транзистор Q1, земля попадает на базу Q2, он открывается, и на нагрузке R7 появляется нормальное напряжение почти 24В. Проблема состоит в том, что клиенты зачастую этот сигнальный выход коротят на землю со всеми вытекающими последствиями. Чтобы избежать проблем, я добавил транзистор защиты Q3, как на схеме. Мне удалось легко достичь того, что ни в каких ситуациях ток через транзистор Q2 не превышает 50 мА. Однако при КЗ в нагрузке мощности SMD-Транзистора не хватает, он перегревается и сгорает.

Подвешиваю картинку, где в симуляторе эта схема вверху в нормальном режиме (Нагрузка 10 кОм), а внизу в режиме КЗ (Нагрузка 0,001 кОм), при этом, естественно, нумерация элементов вверху и внизу автоматически установилась разная. Проблема, как я понимаю, в том, что транзистор Q2 не закрывается полностью при КЗ.

Нормальный режим
Q3: Ube=0,04V закрыт
Q2: Ube=0,78V открыт, ток менее 50 мА

При снижении сопротивления нагрузки 10 кОм...до нуля => Q3: Ube растет 0,04...0,7V, он открывается, сдвидает немного вниз напряжение на базе Q2, но при этом Q2 не закрывается и происходит непоправимое.

КЗ режим
Q3: Ube=0,7V открыт
Q2: Ube=0,82V открыт, ток менее 50 мА, хотя он должен быть закрыт, ток должен быть 0.

Ребята, может, кто что умное подскажет, где тут собака порылась. Как, не усложняя схему, и используя только SMD детали, резисторы размером 0805 и транзисторы BC856B (SOT23), имея около одного кв. сантиметра на плате, решить задачу.

Спасибо всем заранее, даже тем, кто только прочитал вопрос.

Ток в этой схеме естественно не снизнизится он только ограничен.
Нельзя применять здесь транзистор у которого мощности не хватает.
Я всегда применяю полевики в таких случаях, они не боятся КЗ, например IRFL014.
Провода у клиента, поэтому может быть все что угодно.
Необходимо защитится от обратного напряжения.
В кабеле могут быть наводки переменного напряжения.
Необходимо поставить диод последовательно или паралельно.
Еще я бы поставил RC цепочку на выход чтобы ограничить спектр
работы защиты.

В моих устройствах такие выходы применялись
но для защиты от перегрева, после возникновения КЗ
микропроцессор выключал(можно и снижать програмно) ток выхода так как контролировалось напряжение на R6
Выход был от gnd.
Здесь можно контролировать выходное напряжение.

Если характеристика нагрузки позволяет, Можно снизить ток цепочкой стабилитрон-резистор включенной между базой Q3 и выходом, но не до нуля, иначе выход не включится.
В любом случае транзистор надо менять.