सामान्य राज्य में कम प्रतिरोध के साथ सबसे सरल, सबसे सस्ता, तेज और न्यूनतम पदचिह्न वर्तमान सीमित सर्किट

Question

मेरे पास एक डिजिटल आउटपुट है, जो 24V डीसी के नाममात्र वोल्टेज के साथ उच्च-साइड ड्राइवर द्वारा संचालित है। लोड वर्तमान सामान्य रूप से 100 एमए से नीचे है। आउटपुट की निगरानी की जाती है, इसलिए लोड साइड में शॉर्ट सर्किट का पता चलने पर मैं इसे जल्दी से स्विच कर सकता हूं। समस्या यह है कि चालक स्वयं सुरक्षित नहीं है और शॉर्ट-सर्किट से यह बहुत अधिक धुआं पैदा करता है। तो मुझे जो चाहिए वो है ड्राइवर के आउटपुट पर एक साधारण सर्किट जो:

• यदि आउटपुट करंट 100 mA से कम है तो 10 से कम प्रतिरोध है
• तेजी से अपने प्रतिरोध को बढ़ाकर 500 एमए या उससे कम स्तर पर चालक करंट को सीमित करता है
• शॉर्ट-सर्किट करंट की क्षमता का सामना करना शॉर्ट शॉर्ट सर्किट का पता लगाने और ड्राइवर के स्विच बंद होने के लिए कम से कम 20 एमएस होगा
• 50V या उच्चतर का एक कार्यशील वोल्टेज है
• न्यूनतम घटक और सस्ते (0,20 $ प्रति चैनल अधिकतम) है
• एकल-स्रोत आपूर्तिकर्ता नहीं है

मैंने PTC को रीसेटेबल पॉलीफ़्यूज़ बनाने की कोशिश की, लेकिन वे बहुत धीमे हैं। माइक्रोचिप का FP0100 अच्छा होना चाहिए लेकिन यह महंगा है (मुझे अपने पीसीबी पर कम से कम 60 चैनल चाहिए)। Bourns TBU श्रृंखला भी ठीक है, लेकिन महंगी भी हैं।

कोई अन्य विकल्प?

UPD1। मेरा वर्तमान आउटपुट सर्किट MIC2981 / 82 74HC594 शिफ्ट रजिस्टर द्वारा संचालित है। प्रत्येक आउटपुट पर मेरे पास Littelfuse 1206L012 PTC है। मेरे बोर्ड पर मुझे इस तरह के 64 चैनल चाहिए, और यह छोटी श्रृंखला बोर्ड है इसलिए प्रति चैनल और पदचिह्न की कुल कीमत महत्वपूर्ण है।

Comments

आप कितना वोल्टेज खोने के लिए तैयार हैं?

— ट्रेवर_जी

क्या यह एक नौकरी के लिए है? या उच्च मात्रा?

— टोनी स्टीवर्ट Sunnyskyguy EE75

यह ईसीयू और पीएलसी इकाइयों में पाया जाने वाला एक सामान्य हाई साइड स्विचिंग एप्लिकेशन है। केवल आपकी 50V रेटिंग बाजार पर लगभग सभी स्विच को छोड़कर (BTS4140N को छोड़कर), क्या आप इस पर विस्तार से बता सकते हैं?

— 21

क्या आप हमें अपने हाई-साइड ड्राइवर सर्किट का योजनाबद्ध दिखा सकते हैं?

— ब्रूस एबट

हाँ, मुझे लगता है कि यह एक XY समस्या है। आपको वास्तव में अपने पूरे ड्राइवर सर्किट को पोस्ट करना चाहिए। आपकी जरूरत के लिए एक बेहतर तरीका हो सकता है।

— 18:00

Answer 1

आपका विशिष्ट डबल ट्रांजिस्टर वर्तमान सीमक आपका सबसे अच्छा दांव हो सकता है। नीचे दिखाया गया शीर्ष-साइड और नीचे साइड संस्करण हैं।

^{इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध}

ध्यान दें कि इस सर्किट के साथ लगभग एक वोल्ट की गिरावट है।

एक एकल 6 पिन पैकेज में दोहरे ट्रांजिस्टर खरीदें।

छोटे अवरोधक करंट का कारण बनेंगे जब वह Vbe तक पहुंच जाएगा। अन्य अवरोधक आधार करंट को सेट करता है और इसकी गणना करने के लिए पर्याप्त कलेक्टर करंट को Hfe में लेने की आवश्यकता होती है।

होवर: ध्यान रखें कि ट्रांजिस्टर को शॉर्ट की अवधि के लिए कुछ वाटों को संभालने की आवश्यकता होती है क्योंकि यह केवल आपके थ्रेसहोल्ड मान को सीमित करता है।

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इस 2। मैं सिर्फ बाहरी आरटीडी सर्किट को शॉर्ट-सर्किट सुरक्षा प्रदान करने के लिए इस तरह के डिज़ाइन को शामिल कर रहा हूं। BJT एक SOT223 है और समझदार BJT एक SOT23 जा रहा है

— JonRB

इसके साथ विचार करने वाली दूसरी बात यह है कि आपके अपेक्षित भार को न्यूनतम / अधिकतम करने के लिए न्यूनतम / फॉल्ट के दौरान आपके द्वारा वहन की जाने वाली और समान रूप से न्यूनतम / अधिकतम चाल है। बीटा की भिन्नता इस टोपोलॉजी को डिवाइस विशेषताओं के लिए काफी संवेदनशील बनाती है क्योंकि जब तक आप लोड और इसके सभी अच्छे हिस्सों को जानते हैं।

— जॉनआरबी

बहुत शास्त्रीय। ओपी: वोल्टेज रेटिंग पर कुछ ध्यान दें!

— मार्कस मूलर

मैंने एक उत्तर पोस्ट किया है जो आपका निर्माण करता है और मल्टी-चैनल उपयोग पर केंद्रित है। मैं आपसे प्रूफ़-रीड करने के लिए पूछना चाहता हूँ, कृपया!

— मार्कस मूलर

मेरा लोड विभिन्न हो सकता है - केवल कुछ एलईडी से लेकर 5ma तक रिले तक ले जा रहे हैं, 20-30ma ले रहे हैं, जो शायद योग्य रोगियों के साथ समान हैं। आपका सर्किट दिलचस्प है, धन्यवाद है, लेकिन है 3 घटकों, बनाने पदचिह्न थोड़ा बड़े

— syoma

Answer 2

ProFET हाई-साइड ड्राइवर आईसीएस पर एक नज़र डालें। ये डिवाइस आपको सभी प्रकार की चीजों से सुरक्षा के साथ एक स्विचेबल हाई-साइड ड्राइव देते हैं, जिसमें आउटपुट ओवर-करंट भी शामिल है।

आप वितरकों से काफी आसानी से प्रोफ़ेट्स पा सकते हैं और चुन सकते हैं।

BSP752T पर एक नज़र डालें, जो सस्ता, छोटा है और इसे 3.3 V या 5 V तर्क से सीधे संचालित किया जा सकता है।

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धन्यवाद। BSP752T की लागत प्रति चैनल 0.9 € है। यह थोड़ा महंगा है। यह वर्तमान 1.2A है, इसलिए थोड़ा बहुत बड़ा है। क्या कोई कम लागत / कम रेटिंग विकल्प हैं?

— syoma

@ ओस्कोमा, आपका स्वागत है :-) उत्तर के अनुसार, आप प्रोफ़ेट के लिए वितरक वेबसाइटों (जैसे डिगाइकी, फ़र्नेल) को खोज सकते हैं और आपके लिए स्थानीय बनाम मूल्य विशेषताओं को देख सकते हैं। केवल आप अपनी लागतों और व्यावसायिक बाधाओं को जानते हैं।

— टोनीएम

हाँ करेंगे। मुझे आश्चर्य होता है कि हाई-साइड स्विचिंग के लिए लगभग कोई स्विचिंग एरे उपलब्ध नहीं हैं, और जो उपलब्ध हैं, वे बहुत ही सस्ते हैं।

— syoma

@ ओस्सोमा, मूल्य निर्धारण आमतौर पर हमें मांग की व्याख्या करता है। यह कई पैकेजों में से बहुत से बिजली अपव्यय को ले जाने के लिए कह रहा है। यदि एक चैनल को इसके संरक्षण से परे ले जाया जाता है और धमाका हो जाता है, तो यह कम या कोई भी नहीं लेगा, जो अन्य अनुप्रयोगों में बहुत महत्वपूर्ण हो सकता है। आप महंगा कहते हैं लेकिन कोई बजट नहीं देते ...? अन्यथा, 90 सी / चान खर्च करें और सुरक्षा लाभों का आनंद लें।

— टोनीएम

मुझे 0,5 $ के लिए Infineon - ITS41k0S से सस्ता विकल्प मिला। यह इसके लिए उचित मूल्य लगता है। इससे पीटीसी की जरूरत भी खत्म हो जाएगी, इसलिए मैं कुछ पैसे बचा सकता हूं। इसे चलाने के लिए मुझे tpic6c595 या इसके समान बदलना होगा।

— syoma

Answer 3

ट्रेवर के उत्कृष्ट उत्तर का निर्माण करने के लिए :

अर्धचालक उपकरण हैं जो निरंतर चालू स्रोत (या सिंक) हैं; इनमें से कई आंतरिक रूप से ट्रेवर के सर्किट की तरह दिखेंगे (शायद कुछ तापमान-क्षतिपूर्ति तत्वों को जोड़ते हुए)।

एक बहुत ही सरलीकृत उपकरण (लगातार दो पिंस के साथ निरंतर वर्तमान सिंक, वोल्टेज के लिए डिज़ाइन किया गया है <= 50 V और अधिकतम / निरंतर वर्तमान 350 mA) NSI50350AD है । मुझे नहीं पता कि यह आंतरिक रूप से क्या करता है, लेकिन डेटाशीट इसे "सेल्फ-बायस्ड ट्रांजिस्टर" कहती है, इसलिए संभावना है कि यह कुछ द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर, एक जेएफईटी और एक युगल प्रतिरोधक का संयोजन हो सकता है।

अब, आपकी 50 वी सीमा वास्तव में दर्द देती है - एकीकृत वर्तमान स्रोतों को खोजना मुश्किल है जो उस वोल्टेज पर काम करेंगे। छोटी धाराओं के लिए, एक स्व-पक्षपाती JFET काम कर सकता है, लेकिन 100 mA में यह महंगा होने जा रहा है।

इसलिए, मैं वास्तव में ट्रेवर के समाधान के साथ रोल करूंगा, यद्यपि मैं कुछ चीजें सुझा सकता हूं:

• जांचें कि क्या आप अपनी गलती का पता लगाने की गति को बढ़ा नहीं सकते हैं। इससे समस्या का समाधान होगा।
• क्योंकि (जहां तक ​​मुझे पता है - मुझे सही करें अगर मैं गलत हूं) ट्रांजिस्टर सरणियों द्वारा आना मुश्किल है (जो आप पसंद करेंगे यदि आपको प्रयास और बोर्ड स्थान को कम करने की आवश्यकता है), तो आप घटक पर थोड़ा और खर्च करना चाह सकते हैं Q4 के लिए सिर्फ एक NPN की तुलना में, लेकिन एक मामले में कई तुलनित्र के साथ एक उपकरण का उपयोग करके पिक एंड प्लेस लागत को बचाएं। सौभाग्य से, 4x तुलनित्र और 4x opamps लागत लगभग 13 ct जब सैकड़ों में खरीदा है, तो यह है कि ca 3ct प्रति चैनल opamp में; एक निरंतर संदर्भ वोल्टेज (यहां, एक साधारण जेनर ऐसा कर सकता है) और Q3 को चलाने के लिए R2 से अधिक वोल्टेज की तुलना करने के लिए opamp / तुलनित्र का उपयोग करें। ध्यान दें कि आपको अब हर एक चैनल के लिए R3 की आवश्यकता नहीं है। (Q5 / Q6 के साथ उच्च पक्ष दृष्टिकोण के लिए भी यही बात लागू होती है)
• व्यक्तिगत प्रतिरोधों, थर्मल डिजाइन की अनुमति के बजाय रोकनेवाला सरणियों का उपयोग करें।

एक और अपेक्षाकृत पागल दृष्टिकोण आपके लोड से पहले एक उच्च-पक्ष 8.2or अवरोधक का उपयोग करेगा। उसके बाद, एक उचित श्रृंखला प्रतिरोध के साथ, अपने लोड और एक ट्रांजिस्टर-आउट ऑप्टोकॉपलर के एलईडी पक्ष के बीच एक वर्तमान विभक्त डालें। उस श्रृंखला प्रतिरोध को डिज़ाइन करें ताकि 100 एमए के लिए$I_\text{Load}$ट्रांजिस्टर संतृप्ति में है, लेकिन 500 एमए के लिए, आप काफी चुटकी लेते हैं। अपने लोड के साथ लो-साइड श्रृंखला में ऑप्टोकॉप्लर आउटपुट के सीई को रखें:

^{इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध}

ऑप्टोकॉप्लर के लिए एक सस्ता उम्मीदवार लाइट-ऑन CNY5 होगा ।

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दिलचस्प लग रहा है ...

— ट्रेवर_जी

मूल रूप से मेरा विचार ड्राइवर को बचाने के लिए नहीं था, लेकिन यह तब तक जीवित है जब तक कि मैं एससी का पता नहीं लगाता और आउटपुट बंद कर देता। वर्तमान चालक की सीमा यह है कि यह उच्च धाराओं और टूटने पर संतृप्त नहीं होता है। तो मेरा अन्य बेवकूफ विचार उच्च-पक्ष के लिए tpic6c595 और PNP ट्रांजिस्टर जैसा कुछ लेना है (उदाहरण के लिए PBSS9110T)। यह जल्द ही 3amp तक जीवित रह सकता है, संरक्षण को ट्रिगर करने के लिए लंबे समय तक।

— syoma

Answer 4

यह एक $ 0.2 करने के लिए बाहर काम करता है / पोर्ट x 16 https://ca.mouser.com/ProductDetail/NXP-Freescale/MCZ33996EKR2?qs=sGAEpiMZZMuCmTIBzycWfKe9ppy40BrEybgj5eCsa3I%3d

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क्या आप बता सकते हैं कि शीर्ष सर्किट वर्तमान को कैसे सीमित करता है? मैं अनुसरण नहीं करता

— स्कॉट सीडमैन

यह उदाहरण सिर्फ अल्ट्रा लो वड्र्स करंट सेंसिंग को प्रदर्शित करता है। स्पष्ट रूप से 60 चैनलों के साथ एक पूर्ण समाधान या व्यावहारिक भी नहीं है। मैं इसे हटा दूंगा।

— टोनी स्टीवर्ट Sunnyskyguy EE75

यह लो-साइड स्विच है - इसमें बहुत सारे विकल्प उपलब्ध हैं। दुर्भाग्य से मुझे उच्च पक्ष की जरूरत है।

— syoma

ठीक है फिर एक ITS4880R का उपयोग करें। यह BSP752T की तुलना में प्रति पोर्ट लागत का 3/8 है

— टोनी स्टीवर्ट Sunnyskyguy EE75

Answer 5

यहां एससीआर सर्किट के लिए मूल विचार है। प्रतिरोध का सही मान प्राप्त करने के लिए PTC1 के साथ श्रृंखला में एक अवरोधक जोड़ना पड़ सकता है। Q1 के बेस एमिटर जंक्शन के साथ समानांतर में कुल प्रतिरोध यात्रा की वर्तमान स्थिति को निर्धारित करेगा। एक बार Q1 आचरण करना शुरू कर देता है, SCR फायर कर देगा, और फिर PTC यात्राओं तक लोड को संरक्षित किया जाएगा। Q1 एक SOT-23 हो सकता है। R3 और R4 सिर्फ अनुमान हैं। वे सिर्फ Q1 के अति-चालू नुकसान को रोकने के लिए हैं। अधिकांश एससीआर बड़े प्रकार के होते हैं। मैं आपको यह देखने के लिए तैयार करूंगा कि क्या आप अपनी आवश्यकताओं के अनुरूप एक छोटा पा सकते हैं।

नोट: एक बार एससीआर में आग लगने के बाद, आपको संभवतः बिजली की आपूर्ति को डी-एनर्जेट करना होगा, इससे पहले कि यह रेल को नीचे खींचना बंद कर दे।

^{इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध}

Answer 6

मैं श्रृंखला डबल ट्रांजिस्टर सर्किट का सुझाव देने जा रहा था, लेकिन ट्रेवर_जी ने पहले से ही एक उत्कृष्ट काम किया है।

इसके बजाय मैंने सोचा कि यह पीटीसी फ्यूज विकल्प को फिर से देखने लायक है। आप कहते हैं कि वे बहुत धीमे थे, लेकिन इससे पता चलता है कि आपके पास इसके बजाय सीमांत बिजली आपूर्ति डिजाइन हो सकता है।

Littelfuse RXEF017 पर विचार करें। हालांकि यह 500mA पर यात्रा करने के लिए 8s लग सकता है, निश्चित रूप से यह आपके शॉर्ट-सर्किट संरक्षण के लिए एक कम पर्याप्त वर्तमान है जिसमें किक करने का समय है? 2A यात्रा के समय में <0.2s है, जो 24V प्रणाली में ऊर्जा का एक बड़ा सौदा नहीं है। वास्तव में फ्यूज का बिंदु सर्किट में करंट का सबसे अतिसंवेदनशील घटक होना है, इसलिए यह थोड़ी चिंता की बात है कि फ्यूज से पहले कुछ और अपना धुआं छोड़ सकता है।

मुझे बस डर है कि आप 500mA से नीचे की संकरी खिड़की तक करंट को सीमित करने के लिए परेशानी में जाएंगे, और फिर दूसरी चीजों को हाशिए पर पा सकते हैं क्योंकि वे कैप चार्ज करने या पल्स या कुछ और चलाने के लिए पर्याप्त इन-रस्स करेंट नहीं खींच सकते।

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जैसा कि मैंने अपने प्रश्न में लिखा था कि मैं Littelfuse 1206L012 PTC का उपयोग कर रहा था। जब मैं ऑसिलोस्कोप के साथ देख रहा था कि शॉर्ट-सर्किट होने पर मेरे ड्राइवर आउटपुट पर क्या होता है, मैंने देखा है, कि पीटीसी पर लगभग 10V का वोल्टेज ड्रॉप है, यह सुझाव देते हुए कि मेरे पास उस दौरान लगभग 3-4 एम्पों की धारा है। दुर्भाग्य से मेरे 24 वोल्ट के बाकी ड्राइवर पर गिर रहे हैं, जो इसे बहुत ज्यादा गरम करता है।

— सिमोमा

ठीक है। यह एक और अधिक रूढ़िवादी फ्यूज है जिसका मैंने मूल्यांकन किया है, इसलिए यदि यह अभी भी आपके ड्राइवर की रक्षा करने के लिए पर्याप्त नहीं है, तो आपको अधिक कठोर कार्रवाई करनी होगी। हो सकता है कि ड्राइवर कमजोर हो, लेकिन हो सकता है कि आप अशुभ हों और पीटीसी ने ड्राइवर को आंशिक शॉर्ट सर्किट में डाल दिया हो, जो ड्राइवर को नुकसान पहुंचाने के लिए पर्याप्त था लेकिन फ्यूज को जल्दी उड़ाने के लिए बहुत कम था।

— हीथ राफ्टी

ऐसे पीटीसी फ़्यूज़ शॉर्ट सर्किट से बचाने के लिए बस बहुत धीमे हैं। मैंने जाँच की है कि पहली मिलीसेकंड के दौरान यह प्रतिरोध में वृद्धि नहीं करता है। मेरे डिजाइन में पीटीसी अधिभार संरक्षण के रूप में प्राथमिक कार्य कर रहा है - ड्राइवर की प्रति चैनल की निरंतर वर्तमान सीमा है।

— syoma

@ ओस्सोमा के बाद सीसी डिजाइन की आपकी पसंद गलती है न कि शॉर्ट सर्किट। यह क्या है? यह मुझे अभिन्न SCP

— टोनी स्टीवर्ट Sunnyskyguy EE75 के