Есть девайс, у которого через стандартный штекер вводится питание +5В от настенного AC/DC. Это указано в документации. Передал устройство и документацию заказчику.
Через неделю - мне претензии: "у Вас ничего не работает". Стал разбираться и выяснил, что блока питания с 5 вольтовым выходом не нашли и воткнули 12 В. Понятно, что все выгорело.

Вот я и задался вопросом, как защитить устройство от тупого пользователя, если воткнул больше чем надо не включаться вообще? При этом напряжение не должно податься на элементы схемы.

З.Ы. Предложения найти умного заказчика, мной решаются самостоятельно )))

Самое простое решение по защите от перенапряжения это плавкий предохранитель и диодно-тиристорная защита. При переполюсовке работает диод. При правильном включении, но перенапряжении срабатывает тиристор. В обоих случаях сгорает плавкий предохранитель. Факт аварии налицо
Самовостанавливающийся предохранитель для такого случая не рекомендую, бо нелинейный элемент со всеми вытекающими последствиями.
А вообще это не совсем правильно и надежно - вводить в устройство непосредственно рабочие 5В. Последствия такого решения вы уже ощутили

На сколько я понимаю предохранитель срабатывает по току. Т.е. идея в том, что в цепи управления тиристора стоит предохранитель, на определенный ток. Если воткнули большее напряжение, ток больше, предохранитель обрывается и тиристор остается закрытым. Я правильно понял идею?

Если есть, можете сослаться на примеры схем?

Все знают Бисмарка:"Не ходите на Росиию. Русские долго запрягают, но быстро ездят".
А вот еще одно его выражение, менее известно:"Не ходите на Россию. На любую вашу хитрость они ответят совершенно непредсказуемой глупостью!".
Похоже, второе - насчет защиты источников применимо.
Лучший вариант - встроенный в прибор источник. 90% потребителей на сегодня не видят существенной разницы меж вольтом, ампером и ваттом. Все это им - древние немцы. А в розетке - ток, туда и надо все втыкать, кроме пальцев. Пальцы просто не пролазят в дырочки.
Это я такой злой, потому что уже видел как аккумулятор моего УПС потребитель решил перед вводом в эксплуатацию "подзарядить" от розетки. И я его ни в чем не убедил, а он меня почти что я-"сам дурак".
Все защиты разового действия (тиристоры, предохранители) все равно приводят к отказу, который потребитель не в состоянии сам устранить. Не питайте иллюзий и не вздумайте выводить предохранитель наружу. Немедленно заменят гвоздем или скрепкой.
Наглухо закрытый гарантийный прибор вскрыли и заменили паяный предохранитель "на всякий случай". Хотя, причина была в ненажатой кнопке "ВКЛ" на передней панели.

Нет, не правильно. См. блок-схему. Это триггерная защита на тиристоре. Предохранитель сгорает, если только у внешнего БП выходной ток выше (или порог его ограничения), чем номинальный ток предохранителя.

Только имейте в виду что и диод, и тиристор должен выдерживать очень большой ток кз или переполюсовки, если например сунут аккумулятор, предохранитель срабатывает медленно, какой бы шустрый он не был. Уже наступали на эти грабли

Ну с аккумулятором как раз проще. Хуже может быть в том случае, если БП имеет ограничение выходного тока.
Допустим устройство потребляет максимум 1А и конденсаторов большой емкости в нем нет. Поэтому взяли предохранитель на 2А. И пускай так совпало, что БП попался с ограничением тока тоже на уровне 2А. Ткнули БП в устройство. Сработала триггерная защита. Тиристор открылся. Но вот засада! 2А предохранитель при токе в цепи 2А может работать неограниченно долго А на открытом тиристоре при таком токе будет падать 1,3В и выделяться мощность почти 2,5Вт. И пускай даже тиристор мощный (скажем на 16А в корпусе ТО-220), но стоит без радиатора. Он бедняга перегреется и сгорит вместо предохранителя. Потому что у ТО-220 тепловое сопротивление кристалл-окружающий воздух около 60°C/Вт и перегрев получается около 150°C, а максимальная температура кристалла в самом лучшем случае +175°C. Так что вот. Вроде тиристор мощный, но сгорает почему-то он, а не предохранитель
Ну и в заключение. Я лично предпочитаю ставить стабилизаторы по месту. Если устройство из несколько блоков/модулей состоит, то считаю, что лучше в каждый модуль по маломощному стабилизатору поставить, чем один мощный на на все устройство сразу.

Можно добавить на тиристор термопредохранитель на 95 град.

Следующий по логике ход - четырехъядерный процессор с лазерным прицелом и пироболтами крепления предохранителя.
Вообще-то, отказал прибор по причине неграмотной эксплуатации, но пожара, взрыва, жертв не было?
И хрен с ним. Спалят десяток - научатся.
А не научатся - сбыт обеспечен. Дай бог, богатых дураков на наш век хватит.

Это типо как в анекдоте про монашку?


Вот, кстати, пожароопасность устройства это весьма существенный фактор!

Нет, это русская национальная забава "Суп из топора" называется

Идеальной защиты не бывает, а на всех дураков защиту не предусмотришь.

А если серьёзно, то можно попробовать на "оконном" компараторе и ключах чего-нибудь намудрить. Скажем сделать "окно" на компараторе в пределах 20% с гистерезисом и подать его выход на ключ. Если питание в этих пределах, то ключ открыт, во всех других случаях закрыт. От переполюсовки поставить Т-образный ключ на MOSFET и управлять им с выхода компаратора. Сам компаратор нетрудно защитить диодом. Если взять LM393 - то у него максимальное напряжение питания 36В, ключи взять на 40В, ну а уж если сунут больше, 40В тогда кирдык

Спасибо за советы.
Поразбирался и решил:
У меня устройство опосредственно связано с компьютером, поэтому питание буду брать с USB. А если захотят заказчики, то пусть блоки специательные покупают, с выходом на USB-B.
Надеюсь хоть с USB перепутать ничего не смогут

Схемку можете подброить или ссылку?

Вот это инженерный подход!

Что-то вы слишком жесткие требования предъявляете. Я обычно проще защищаю. При этом защищаемый девайс может даже работать или периодически включаться/выключаться.

Как я понял, потребляемая мощность у вас небольшая, поэтому мой вариант годится:
на входе питания: диод от переполюсовки типа 1N4007 (в общем случае он излишний, но я ставлю), термопредохранитель, трансил на землю типа P6KExx и стабилизатор с входным напряжением, большим макс. входного напр. стабилитрона. На примере внизу показано для автомобильного питания 24В с импульсным стабилизатором, но принцип можно перенести и на линейные стабилизаторы типа 7805 или 78L05.

Как показывает опыт эксплуатации, если на вход не подают 220В, то он практически неубиенный

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Multifuse поменять местами с диодом, а TVS подключить в точку соединения между multifuse и диодом.

Не думаю, что такой вариант лучше. Так, при переполюсовке, потекут токи, включится защита, начнет греться multifuse. А в моем варианте ничего этого не произойдет.

В вашем варианте диод может успеть сгореть раньше, чем multifuse сработает

Та таки не может, а сгорит. Причем, в самый неподходящий момент. При демонстрации заказчику, например.
Кто ток перегрузки в этой схеме считал или измерял грамотно? Все же умозрительно, на глазок сделано.

В общем случае, конечно может. Но при малом потреблении схемы и маломощном multifuse это очень маловероятно. Точно также можно сказать, что может выбить трансил. Всегда можно придумать внешнее воздействие, которое "ниасилит" защита

Тот же 1N4007 при средних параметрах 1А-700В в импульсе 8.3мс держит 30А-1000В.
А маломощный multifuse (в моем примере MF-R025) за 8.3мс выключается при токе в 9А
Весь вопрос в том, что первым перегреется.

Так что - может, но на практике не было (опять же, если не пытаются выжечь специально )

з.ы. Вспомнил, было пару случаев, когда вышибало трансил (из примерно 1000 изделий, за 5-8 лет эксплуатации). Диод не выбивало ни разу.

У вашего mulifuse MF-R025 при 5-и кратной перегрузке по току (1,25А) при комнатной температуре время срабатывания составляет 2,5с. Причем при изменении температуры оно (время срабатывания) весьма сильно меняется. У обычного же плавкого предохранителя при таких же параметрах перегрузки по току (5-и кратная) время срабатывания примерно пару десятков мс. Причем без какой-либо сильной зависимости от температуры окружающей среды. Так что, если вы не хотите менять схему, то по крайней мере диод нужно ставить помощнее, адекватно мощности TVS хотя бы. Расчитывать на какие-то параметры неграрантируемые производителем неумно. Допустим, завтра у вас попадется партия этих же диодов от другого производителя и "перегрузочная крутизна" резко упадет. Что тогда делать будете?

Если внимательно порассматривать параметры диода 1N4007, можно увидеть много цифирек, которые говорят о том, что такие незначительные однократные перегрузки находятся в пределах допустимых режимов. При перегрузке в 1,25А за 2,5с этот диод даже до 100 градусов не нагреется. Да и 2А в течении 5с ему тоже никак не повредят...

Да я не против! Хотите именно такую защиту - делайте такую. Дело-то ваше. 0,2% отказов это весьма хороший процент. Производители массовых бытовых приборов и то обычно 1%...3% закладывают

Хаха, у нас на практике и такой случай был. Серьёзный аналитический прибор, стоимостью 10 тыщ баксов. Разъём питания РС4, просто так в магазине не найдёшь. Поставляется с блоком питания. И тут возврящают на ремонт. Не работает, говорят. Вскрываем, смотрим: всё нафиг погорело. Выясняем, оказалось, эти умники спаяли провод — втыкать прибор прямо в розетку. К нашему великому счастью таких талантов немного.

Меня как-то приглашали на приборе для испытания пластмасс всю плату термостабилизации заново делать. Потому что оттуда выходили длинные провода на термопару, ну и их разделали так же под розетку... Выгорело все...

А по поводу mulifuse - так есть смысл их по теплу связывать с трансилом - быстрее перегреется, если что. И в граничных режимах - когда не сильная перегрузка - больше шансов, что все же отработает...
Ставить вплотную и залепить термопастой промежуток...

Только на днях принесли плату. Проработала 2 года и сгорела. Делал тоже чтобы подешевле. На вход подается питание 12В, затем идет последовательно мультифуз, затем параллельно TVS-диод типа SMBJ, затем импортная кренка с мах входным напряжение питания поболее. Видимо при изменении монтажа на вход подали 220. Мультифуз сгорел так, что прожег насквозь плату ! tvs остался цел, кренка и за ней вся электроника тоже. Нужно было срочно запускать объект. Заменил мультифуз перемычкой (т.к. все работало) и строго-настрого сказал быть аккуратными. Через несколько часов опять звонят - сломался. Сегодня привезли смотреть: видимо опять подали 220, а т.к. мультифуза не было - выгорела дорожка, и взорвался проц за кренкой. Пока еще не знаю - цел ли tvs и крен. Вечером проверю. Меня удивило то, что цепь: мультифуз - симетричный tvs - крен поприличнее - сработала, правда с прожиганием платы

кстати, проводил тест-драйв позисторов, типа CNR 431. Брал разных производителей и выпаивал из старой брендовой аппаратуры. Подавал на них с латра напругу и мерял ток. Пропускают спокойно до 280-300 В, затем начинают потихоньку греться. Никакого отрубания, не говоря уж о срезании импульсов, нет. Максимально доводил не помню до скольких, но чето много (2 латра последовательно ) А вот tvs-диоды себя оправдывают, срабатывают четко.

2 insector
А можно накидать схемку с марками элементов, хоть от руки и выложить сюда. Что бы был наглядный пример последующим поколениям: Вот работает и даже прошла испытание напряжением )))
От имени всех скажу заранее БОЛЬШОЕ СПАСИБО.

Не считаю, что это пример, т.к. схема разрабатывалась "по-бедному".
Сначала шел клеммник, за ним мультифуз MF-MSMF050 Bourns, затем параллельно SMBJ13A(CA), затем паралл. группа кондеров 1000.0 + 0.1 + 47н, затем кренка 7805ACD2T (из тех что были в наличии в чип-и-дипе), потом опять группа кондеров, затем уже электроника.
Теперь вот придется из-за разгильдяев-монтажников снимать супервизор, микроконтроллер, регистры, кренку. Ставить новые, шить контроллер. Блин ! некогда.
Запитывалась плата от разных всяких источников, в т.ч. импульсных. В любом случае, защита должна быть адекватной стоимости устройства и требованиям к ней.
Самое смешное, что мультифуз выгорел с прожогом дорожки и платы, а все остальное выжило ! Но мультифузы кончились, а надо было срочно. Второго раза не получилось Ну что ж, заказчик платит ...

П.С. Еще бы добавить какой-нито элементик, типа тиристора, чтобы быстро защелкнуть цепь, но это уже дороже.

П.С. Еще бы добавить какой-нито элементик, типа тиристора, чтобы быстро защелкнуть цепь, но это уже дороже.
П.С.2 Еще правильнее как тут писали, делать имп. источник с широкими пределами входного напряжения.
Самый главный вопрос: где остановиться при проектировании схемы защиты. каждый выбирает сам.

а почему не предохранителем ? ведь заменить копеечный предохранитель проще чем перепаивать мультифуз, и найти его можно в любой глуши.
я обычно на входе ставлю последовательно предохранитель - высоковольтный диод (для отсечения отрицательного напряжения при подаче переменки) или маленький мостик - низкоомный резистор (для огр.зарядного тока). дальше параллельно TVS и конденсатор.

От сети 220 В низковольтную схему не спасут ни тиристор, ни широкий диапазон входного напряжения. Была такая шутка - сделай прибор, которым и дурак может пользоваться и только дурак сможет пользоваться этим прибором.

Потому что надо было очень срочно, на объект ставить торопились А в наличии bourns'овских мультифузов, да и вообще никаких, не было, все кончилось. Некоторые заказчики не очень любят покупать элементы с запасом, от чего потом и страдают

У меня TVS-ы были симметричные, диод не требовался.



Абсолютно с Вами согласен.
Или наворотить (именно наворотить) некую мощную ступенчатую схему. Но тогда она будет стоит дороже защищаемой схемы. Хотя ... Все определяется назначением.
Помню, разбирался я с схемой зарядки КПК HP2210. Так там очень интересно сделано. Подключаешь источник. Сначала ток потребления маленький, затем дорастает до 100 мА, затем немного повышается, если напруга не падает, затем поднимается до 500 мА и снова ступенька, проверка просадка напруги, если не падает до дорастает до 750 мА и зарядается. Такие ступеньки сделаны из-за того, что источники его зарядки могут быть разные, USB 100мА, 500мА или БП.
Вот по такому типу и соорудить защиту, только по напряжению.

Мы используем все схемы кроме как на плавких (грубо говоря запрет от начальства). Но у нас аппаратура 9-36V. Неразборная пользователем.
Самовостанавливающийся 1.5А, диод от переплюса, TVS от импульсов и тиристор хорошо показали, но время срабатывания огромно 3-15 сек (разброс сильно мешает при тестах на заводе) при токе от источника 5А. С другой стороны и перенапряжения на приборе нет.
Применяли схемы на операционнике и упр. транзисторе, пороги минимальны, но сложнее. Питание схемы от LDO.
Щас схемы на LTC4356 и МАХ6499. Управление уровнями на стабилитронах и защита от импульсов на TVS. Проблем стало реально меньше.
200 вольт держим больше было не нужно.

Тоже используем похожую схему: варистор -> индуктивность -> самовостанавливающийся предохранитель -> супрессор -> транзисторная схема отключения от превышения -> импульсник.
По ТЗ:
Номинальное питание = 18..36В;
Сохранять работоспособность 12..42В;
> 42В - отключаться (транзисторная схема);
< 100В - не выгорать (предохранитель и супрессор на 75В);
Выдерживать импульс до 18Дж (варистор).

Как говорится, можно придумать защиту от дурака.
Но не от изобретательного.
А в России таких большинство...

Легко! Я себе компутер собирал и когда подключал разъем ЮСБ к материнской плате перепутал проводочки. Не помню уже какие, но ведь можно и землю с питанием перепутать, соответственно все на ваш девайс пойдет. История из жизни

На моей памяти есть примеры, когда компьютерный разъем питания жесткого диска вставили наоборот. Все знают, что там есть скошенные углы, так вот один молодой человек путем множества усилий впихнул по-другому, беспощадно ругая Китайцев, что они ничего не могут сделать нормально. Последствия плачевны.

Как было сказано вначале, защититься на 100% невозможно, если устройство сложнее фонарика.
А с USB производители материнских плат и корпусов, слава богу, определились с разъёмами и теперь перепутать трудно.

там по питанию должны быть супрессоры, обычно выгорают дорожки питания, или блок уходит в защиту.

Фигушки Мы правда, разъем питания в винт вставили правильно, но вот проводки от этого разъема перепутали (Ставили эксперимент по измерению энергопотребления винта). Винт тихо умер и завонял ... Защита БП даже не сработала, видимо никакой защиты в винте не было. Винт - макстор 200 гиг. Был ...

Вот... Не зря я им не доверяю...
Если не трудно, проверьте, пожалуйста ещё WD и барракуду от Сигейт, очень интересно...

Шутка оценена. 5 баллов. А винт жалко все равно. На нем ценная информация, но достать ее не представляется возможным, винт еще раньше посыпался ...
Не зря Вы им не доверяли, у этой серии контроллеры дохнут. вот и у нас сдох. А пластины наверное в порядке. Теперь контроллер по-любому менять

Несколько лет назад,когда принтеры были еще с LPT разъемами наблюдал такой случай:
электрик прикрутил на стенку два розеточных блока для свежекупленного компьютера. После того как
воткнули сетевые провода вокруг принтерного разъема в стальном экране с грохотом прогорела дырка в несколько сантиметров диаметром.
"Разбор полетов" показал, что электрик от излишнего усердия в одной из розеток клеммы земли посадил на фазу. Компьютер был подключен к одной розетке а принтер к другой. К сожалению никто не застрахован от повторения подобной истории.

из-за дураков с творческим подходом, приходится приличную часть времени тратить на изобретение защиты от этих дураков.
тоже был случай - вместо предохранителя влепили гвоздь, в сети было напряжение выше допустимого - сгорел трансформатор. емкости не взорвались, были с 2-х кратным запасом. после этого на плату запаивали гасящие резисторы перед трансформатором. т. о. когда было перенапряжение, резисторы спокойно сгорали (если воздействие было более суток)

в китайских трансах обычно устанавливают термопредохранители

использовали отечественные, которые горят при напряжении выше 300 V rms

Ну, это как сказать, от усердия ли ... У нас на заводе, когда прокладывали в новом помещении для нас розетки, там тоже одну из клемм розетки соединили с защитным заземлением в розетке. Занулили типа Я втыкаю в одну розетку импортный (заземленный) осциллограф, в другую бестрансформаторный источник... В общем, мы стали использовать переходнички такие, с евро на обычную розетку. Это раз.
В родном мне университете земля (толстая медная шина по лаборатории) также звонится на один из розеточных контактов. Как мы это узнали - перестали к ней браслетами коннектиться, на всякий случай. Это два.
Если подумать - крупный завод и государственный университет - не шарашкины конторы, электрики должны понимать что они делают, с этим строго до тупизма, но строго.