Який рекомендований спосіб захистити ланцюг від неперехідної перенапруги?

Я розробляю портативний контролер освітлення з батареєю на 12 В, і мене часто запитують про покращення часу роботи. Найпростіший спосіб - паралельно додати другу батарею, але я часто переживаю, що користувачі помиляться, підключають батареї послідовно та забезпечують 24В замість цього.

Який найкращий / рекомендований спосіб захистити пристрій від подібної перенапруги (де подвійне напруга подається протягом тривалого часу, який я б не вважав перехідним)?

У цьому випадку контролер використовує не більше 100 мА, оскільки саме цей індикатор просто спалахує світлодіоди, а не видає багато струму. Він має пару регуляторів напруги, які здатні працювати лише з входом до 15 В.

Я експериментував із діодами Зенера та придушувачами перехідних напруг (ТВС), але зі змішаними результатами. Я вважаю за краще, щоб ситуація перенапруги (наприклад, застосовується 24 В) відключила вимикач (запобіжник PTC) і захистила регулятори напруги та мікроконтролери. Якщо хтось підключає пристрій до мережі (120 В), вони самостійно!

Щось подібне повинно працювати:

Використовуйте 12 В стабілітрони, вибирайте мусфет із низьким порогом воріт, переважно Vth <3V, Vgs <12V і здатний до високого миттєвого струму.

Якщо напруга Vin стає вище 12В, Vin - Vz з’явиться біля воріт мусфета. Коли ця напруга перевищує порогову напругу, мосфет вмикається і коротко вмикає вхід в землю за допомогою запобіжника, запобіжник продувається.

З другої думки, невеликий резистор можна було б поставити на злив мусфету, щоб захистити його від перенапруги. Значення резистора повинно бути достатньо висотою, так що 24 В / R <Imax для мосфета, але досить низьким, щоб запобіжник продував 24 В / Р> Іфуз.

Ви можете використовувати PTC замість запобіжника, але вони, як правило, повільніше, так що вам, мабуть, знадобиться медоносець.

Я подумав, що у випадку з PTC може виникнути ситуація, коли zener і mosfet просто регулюють падіння на PTC, так що ценер проводить трохи, а mosfet відкритий трохи, дивлячись ззовні, це може зашити схема працює просто добре, тому я подумав, що індикатор "поганий підключення акумулятора" може бути корисним:

З іншого боку, mosfet, мабуть, не найкраще рішення в цьому випадку, SCR був би кращим, оскільки він замикається.

Ви на правильному шляху. Єдине рішення - ізолювати навантаження від перенапруги. Є багато способів досягти цього, і запобіжник (або одноразовий використання, або перезавантаження PTC) - це один традиційний підхід. Ценер / ТВС гарантує, що ланцюг подає достатній струм при наявності перенапруги для відключення запобіжника. Ви також можете використовувати SCR для обмеження подачі та відключення запобіжника.

Фантастичні підходи включають використання високовольтного транзистора для активної ізоляції навантаження від живлення. Це може забезпечити швидше реагування, зменшуючи навантаження на решту компонентів.