Помощь - Поиск - Пользователи - Календарь
Полная версия этой страницы: Защита от перегрузки
Форум разработчиков электроники ELECTRONIX.ru > Аналоговая и цифровая техника, прикладная электроника > Вопросы аналоговой техники
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.
Alexandr
Покритикуйте...
Jakob
Цитата(Alexandr @ Apr 28 2005, 15:46)
Покритикуйте...
*



Сделал наспех привеску, посмотрите пожалуйста, я это опробовал.
Также прошу извинить, срочно уезжаю, вернусь 10 мая.
Alexandr
Уберите R6, иначе 50мА вы не откроете Т3. Увеличьте номинал R3 хотя бы до 10К. А так вполне работоспособна.
P.S. Не внимательно я прочитал сначала - у Вас же p-n-p, а я для n-p-n схему нарисовал.
nicom
Покритикую - схема стабилизирует ток где то под 70мА. На нагрузке при сопротивлении (порядка 100Ом будет напряжение около 7В): Но в задании сказано, что при этом напряжение:
" 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! "

Так можно сделать, установив схему с положительной обратной связью, которая выключит выходной транзистор, если ток превысит пороговый.

Однако, пользователь может установить нагрузку с большой емкостной составляющей или, например, лампу накаливания, имеющую большой пусковой ток. - в этом случае схема может сработать...
Плюс: надо установить схему "правильного пуска" - что бы при разном моменте включения питания и остаточного напряжения на нагрузке схема вставала в сброшенное (начальное) состояние.
Предлагаю так...
... у меня в одном из проектов - была аналогичная задача (только с лампочками накаливания); там сигнал с Т3 коллектора (в Вашей схеме) шел на прерывание микроконтроллера. Пиковый ток в 1А в течении 300мкс безопасен для транзистора (BC807 у меня). Таким образом: при включении, если регистрируем бросок тока - ясно: лампочка цела, если в течении 200 - 300 мкс ток не упал - есть КЗ... в этом случае процессор отключает нагрузку сам, и сигнализирует о неисправности.
Удачи...
BWZ
Ограничители тока спасают только на короткое время. Триггерные схемы очень капризны при изменении параметров схемы, а здесь, как я понимаю, характер нагрузки и длина кабеля к ней не оговорена.

Наилучшим вариантом в этом случае будет использование самовосстанавливающегося предохранителя типа PolySwitch. При рабочем токе около 50 mA такой предохранитель будет иметь сопротивление около 10 Ом. Его можно включить в разрыв выходного сигнала (коллектор транзистора). Из-за достаточно большого сопротивления он ограничит короткие броски тока при разных нагрузках, а при длительных перезрузках сопротивление увеличится на несколько порядков.
Правда серьезным недостатком является зависимость рабочих характеристик от окружающей температуры. Поэтому при выборе предохранителя очень рекомендую пользоваться полной документацией, а не краткими таблицами.
тавр
Если правильно понял задачу, пробуй так (пристегнуто)
Alexandr
To тавр
Не понятно каким образом Вы собрались ток ограничивать. А диод зачем? Объясните, может я чего не допонял.
тавр
To Alexandr and Jakob:
Эта схема не ограничивает ток, а защищает от КЗ. При КЗ на выходе, катод диода окажется на земле, и диод будет шунтировать эмиттер-база нижнего транзистора, не давая ему открыться. При этом главный (верхний) будет закрыт. Можно добавить диод в эмиттер нижнего транзистора для более надежного его запирания при КЗ.
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!!!
Dimitris
В целом верно.
R6 исключать не рекомендовал бы, с номиналами поиграть придется серьезно.
Нижний вывод R5 рекомендовал бы перебросить с К Т1 на Б Т2 - так надежней будет по тепловым токам.
При таком виде защиты характеристика "Uвых vs Iн" приобретает обратнонаклонную ветвь, что проявляется в "застреваниях" при включении на емкостную и нелинейную нагрузки, хотя и это решаемо.
Успехов.
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.
Dimitris
А для 0,001 кОм уважаемый тавр уже решение предлагал ;-)
Jakob
Цитата(Dimitris @ May 12 2005, 16:35)
А для 0,001 кОм уважаемый тавр уже решение предлагал ;-)
*



Если поставить диод Shottky между базой Q1 и коллектором Q2, то схема просто не будет работать при сопротивлении нагрузки меньше 480 Ом, что недопустимо. Polyswitch тоже не подходит, слишком медленный. Это было бы классное решение, но, увы...
Dimitris
Строго говоря, выходным каскадом, который работает в линейном режиме, эта проблема не решается.
Необходимо, чтобы транзистор с датчика тока запускал мульт с большой скважностью, выходной ключ становится плечом триггера Шмидта.
Где-то я видал сие в бумажных патентных источниках информации, по-моему среди АС СССР "Стабилизатор напряжения с защитой по току"
rod
Может быть это подойдет? :

http://www.national.com/ds.cgi/LP/LP2950.pdf
SOIC NARROW,MINI SOIC...

InputMax Voltage (Volt) 30
Features:
....
Guaranteed 100mA output current
Current and Thermal Limiting
...
...logic-compatible shutdown input which enables the regulator to be switched on and off..

Вклинить можно, наверное, просто на выход ключа,
а можно и вместо..
Полного выключения тока это не дает, но выход, вроде, защищается. После
остывания и создания нормальных условий, вроде должно все работать.

Успехов.Нажмите для просмотра прикрепленного файла
vm1
Цитата(Jakob @ May 12 2005, 16:00)
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.
Jakob
Ребята, всем большое спасибо!

В принципе неплохо работает ранее показанная мной схема, но где я по совету участников обсуждения заменил выходной транзистор на более мощный BCX51, и хотя он тоже сильно греется при длительном коротком замыкании, однако ток ограничен 45 мА, и он этот беспредел как-то выдерживает.

А в серию пойдет решение с LP2951, он тоже греется при КЗ, но температура не растет беспредельно, а останавливается на какой-то приемлемой величине. Чип управляется напрямую от процессора. Стоимость обоих решений соизмерима, примерно 0,3 евро при крупносерийном производстве.

Еще раз всем большое спасибо!
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.
Invision Power Board © 2001-2025 Invision Power Services, Inc.