Найпростіший, найдешевший, швидкий і мінімальний контур обмеження струму сліду площі з низьким опором у нормальному стані

У мене є цифровий вихід, керований високомобільним драйвером з номінальною напругою 24 В постійного струму. Струм навантаження, як правило, нижче 100 мА. Вихід контролюється, тому я можу швидко його відключити, якщо виявлю коротке замикання на стороні навантаження. Проблема полягає в тому, що сам драйвер не захищений, а коротке замикання змушує утворювати багато диму. Отже, мені потрібно просту схему на виході драйвера, яка:

• має низький опір нижче 10 Ом, якщо вихідний струм нижче 100 мА
• швидко збільшує опір обмеження струму водія на рівні 500 мА або нижче
• здатність витримувати струм короткого замикання повинна бути не менше 20 мс для виявлення короткого замикання та відключення водія
• має робочу напругу 50 В і вище
• має мінімальні компоненти та дешево (0,20 $ за максимум каналу)
• не є однопоточним постачальником

Я спробував скидати поліфузи PTC, але вони занадто повільні. FP0100 Microchip повинен бути хорошим, але він дорогий (мені потрібно щонайменше 60 каналів на моїй платі). Серія Bourns TBU також нормальна, але також дорога.

Будь-які інші варіанти?

UPD1. Мій поточний вихідний ланцюг MIC2981 / 82, керований 74HC594 зсувом регістру. На кожному виході у мене є Littelfuse 1206L012 PTC. На моїй дошці мені потрібно 64 канали, як це, і це невелика серія плати, тому загальна ціна за канал і слід є важливими.

Ваш типовий обмежувач струму подвійного транзистора може стати найкращою ставкою. Нижче показано верхні та нижні версії.

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Зверніть увагу, що в цьому ланцюзі передбачено розмір краплі близько вольта.

Купуйте подвійні транзистори в одній 6-контактній упаковці.

Малий резистор призведе до згортання струму, коли він досягне Vbe. Інший резистор встановлює базовий струм і його потрібно обчислити для отримання достатнього струму колектора з урахуванням Hfe.

ТАКОЖ: Майте на увазі, що транзистор повинен обробляти кілька Вт протягом тривалості короткого, оскільки він обмежує лише струм до порогового значення.

Ознайомтесь із високопрофільними ІС драйверів ProFET. Ці пристрої надають вам перемикаючий накопичувач на високій стороні із захистом від різного роду речей, включаючи вихідний надмірний струм.

Ви можете знайти і вибрати ProFET досить легко у дистриб'юторів.

Погляньте на BSP752T, який дешевий, невеликий і може керуватися безпосередньо за логікою 3,3 В або 5 В.

На основі чудової відповіді Тревора :

Є напівпровідникові пристрої, які є постійними джерелами струму (або раковини); багато з них будуть виглядати так само, як ланцюг Тревора (можливо, додавши декілька температурних елементів).

Один дуже спрощений пристрій (мийка постійного струму з рівно двома штирями, розрахована на напруги <= 50 В і макс / постійний струм 350 мА) - це NSI50350AD . Я не знаю, що це робить внутрішньо, але аркуш називає це "самостійно упередженим транзистором", тому ймовірність, що це може бути комбінація деяких біполярних транзисторів, JFET та декількох резисторів всередині.

Тепер обмеження 50 В дуже боляче - важко знайти інтегровані джерела струму, які будуть працювати при цій напрузі. Для менших струмів може працювати автономний JFET, але при 100 мА це буде дорого.

Отже, я б справді розгорнувся з рішенням Тревора, хоча, можливо, рекомендую кілька речей:

• Перевірте, чи не можете ви просто збільшити швидкість виявлення вад. Це вирішило б проблему.
• Тому що (наскільки я знаю - виправте мене, якщо я помиляюся) важко знайти транзисторні масиви (що ви хотіли б віддати перевагу, якщо вам потрібно зменшити зусилля та бортовий простір), можливо, ви захочете витратити трохи більше на компонент ніж просто NPN для Q4, але економте на вартості вибору та місця, використовуючи пристрій із кількома компараторами в одному випадку. На щастя, 4х компараторів і 4х opamps коштують близько 13 ct при покупці в сотнях, так що це близько 3ct в opamp на канал; використовуйте операційний підсилювач / компаратор, щоб порівняти напругу над R2 з постійною опорною напругою (тут може зробити простий ценер) і керувати Q3. Зверніть увагу, що R3 вам більше не потрібен для кожного каналу. (те саме стосується підходу на високій стороні з Q5 / Q6)
• Використовуйте резисторні масиви замість окремих резисторів, дозволяючи теплова конструкція.

Іншим відносно божевільним підходом було б використання високого бічного резистора 8,2 Ом перед вашим навантаженням. Після цього вставте дільник струму між вашим навантаженням та світлодіодною стороною транзисторної оптрони з відповідним послідовним опором. Сконструюйте цей опір серії таким чином, щоб 100 мА$I_\text{Load}$, транзистор знаходиться в насиченні, але за 500 мА ви значно прищипуєте. Поставте CE виходу оптрона в низькорядкові серії з вантажем:

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Недорогим кандидатом на оптопар буде Lite-On CNY17 .

Це працює на $ 0,2 / порт x16 https://ca.mouser.com/ProductDetail/NXP-Freescale/MCZ33996EKR2?qs=sGAEpiMZZMuCmTIBzycWfKe9ppy40BrEybgj5eCsa3I%3d

Ось основна ідея для схеми SCR. Можна отримати послідовно резистор з PTC1, щоб отримати правильне значення опору. Загальний опір паралельно базовому випромінювальному переходу Q1 встановить струм відключення. Як тільки Q1 почне проводитись, SCR спрацює, і тоді навантаження буде захищено до відключення PTC. Q1 може бути SOT-23. R3 і R4 - лише здогадки. Вони якраз там, щоб запобігти перешкоді струму до Q1. Більшість SCR начебто великі. Я дозволю вам подивитися, чи зможете ви знайти одну досить малу, щоб відповідати вашим потребам.

Примітка. Після того, як SCR спрацює, вам, ймовірно, доведеться знеструмити джерело живлення, перш ніж він перестане тягнути за рейку.

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Я збирався запропонувати подвійний транзисторний ланцюг серії, але Trevor_G вже зробив чудову роботу з цього.

Натомість я подумав, що варто переглянути варіант запобіжника PTC. Ви кажете, що вони були занадто повільними, але це говорить про те, що натомість ви можете мати граничний дизайн живлення.

Розглянемо Littelfuse RXEF017. Хоча для поїздки на 500mA може знадобитися вісімнадцять, але, напевно, це достатньо низький струм, щоб захист від короткого замикання встигнути вдарити? Час відключення 2A становить <0,2 с, що не вимагає великої кількості енергії в системі 24В. Насправді точка запобіжника повинна бути найбільш сприйнятливою складовою в ланцюзі струму, тому трохи хвилюється, що щось інше може відмовитись від диму перед запобіжником.

Я просто боюся, що вам доведеться перешкоджати обмеженню струму на вузьке вікно нижче 500 мА, а потім виявити, що інші речі стають маргінальними, оскільки вони не можуть провести достатньо напруженого струму, щоб зарядити шапки або запустити імпульс чи щось таке.