Cách được đề nghị để bảo vệ một mạch khỏi quá điện áp không thoáng qua là gì?

Tôi đang thiết kế bộ điều khiển ánh sáng cầm tay chạy bằng pin 12V và thường được hỏi về việc cải thiện thời gian chạy. Cách đơn giản nhất là song song thêm pin thứ hai, nhưng tôi thường lo lắng rằng người dùng sẽ hiểu sai, kết nối pin theo loạt và thay vào đó cung cấp 24V.

Cách tốt nhất / được đề nghị để bảo vệ thiết bị khỏi tình trạng quá điện áp như thế này (trong đó điện áp được tăng gấp đôi trong một khoảng thời gian mà tôi không cho là tạm thời)?

Trong trường hợp này, bộ điều khiển sử dụng không quá 100mA vì thiết bị này chỉ đơn giản là nhấp nháy đèn LED chứ không phải cung cấp nhiều dòng điện. Nó có một vài bộ điều chỉnh điện áp chỉ có khả năng xử lý đầu vào lên đến 15V.

Tôi đã thử nghiệm với điốt Zener và bộ triệt điện áp nhất thời (TVS) nhưng cho kết quả hỗn hợp. Tôi muốn một tình huống quá điện áp (chẳng hạn như áp dụng 24V) để ngắt bộ ngắt mạch (cầu chì PTC) và bảo vệ các bộ điều chỉnh điện áp và vi điều khiển. Nếu ai đó kết nối thiết bị với nguồn điện (120V), họ sẽ tự mình thực hiện!

Một cái gì đó như thế này sẽ hoạt động:

Sử dụng zener 12V, chọn một mosfet có ngưỡng cổng thấp tốt nhất là Vth <3V, VSS <12V và có khả năng dòng điện tức thời cao.

Nếu điện áp Vin đạt trên 12 V, Vin - Vz sẽ xuất hiện tại cổng của mosfet. Khi điện áp này vượt quá điện áp ngưỡng, mosfet sẽ bật và rút ngắn đầu vào xuống đất thông qua cầu chì, cầu chì sẽ nổ.

Trên một suy nghĩ thứ hai, một điện trở nhỏ có thể được đặt trên cống của mosfet để bảo vệ nó khỏi quá dòng. Giá trị điện trở phải đủ cao để 24 V / R <Imax cho mosfet, nhưng đủ thấp để cầu chì thổi 24 V / R> Ifuse.

Bạn có thể sử dụng PTC thay vì cầu chì, nhưng những thứ này có xu hướng chậm hơn, vì vậy bạn có thể sẽ cần một mosfet bò hơn.

Tôi nghĩ rằng, trong một trường hợp với PTC, có thể có một tình huống, khi zener và mosfet chỉ điều chỉnh một sự sụt giảm trên PTC để zener chỉ tiến hành một chút và mosfet chỉ mở ra một chút, nhìn từ bên ngoài nó có thể tạo ra mạch hoạt động hoàn toàn ổn, vì vậy tôi nghĩ, đèn LED chỉ báo "kết nối pin xấu" có thể được sử dụng:

Mặt khác, mosfet có lẽ không phải là giải pháp tốt nhất trong trường hợp này, SCR sẽ tốt hơn khi chốt.

Bạn đang đi đúng hướng. Giải pháp duy nhất là cách ly tải khỏi quá điện áp. Có nhiều cách để thực hiện điều đó, và một cầu chì (PTC sử dụng một lần hoặc có thể đặt lại) là một cách tiếp cận truyền thống. Zener / TVS đảm bảo rằng mạch hút đủ dòng khi có quá điện áp để ngắt cầu chì. Bạn cũng có thể sử dụng SCR để chặn nguồn cung cấp và ngắt cầu chì.

Phương pháp tiếp cận của Fancier bao gồm sử dụng bóng bán dẫn điện áp cao để chủ động cách ly tải khỏi nguồn cung cấp. Điều này có thể cung cấp phản ứng nhanh hơn, giảm căng thẳng cho phần còn lại của các thành phần.