Quelle est la méthode recommandée pour protéger un circuit contre les surtensions non transitoires?

Je suis en train de concevoir un contrôleur d'éclairage portable fonctionnant sur batterie de 12V, et on me demande souvent comment améliorer la durée de fonctionnement. Le moyen le plus simple consiste à ajouter une deuxième batterie en parallèle, mais je crains souvent que les utilisateurs se trompent, connectent les batteries en série et fournissent à la place du 24V.

Quelle est la meilleure façon / recommandée pour protéger un appareil d'une situation de surtension comme celle-ci (où le double de la tension est appliqué pendant une durée que je ne considérerais pas comme transitoire)?

Dans ce cas, le contrôleur n'utilise pas plus de 100mA car celui-ci clignote simplement les LED plutôt que de fournir beaucoup de courant. Il dispose de deux régulateurs de tension qui ne sont capables de gérer qu'une entrée jusqu'à 15 V.

J'ai expérimenté avec des diodes Zener et des suppresseurs de tension transitoire (TVS) mais avec des résultats mitigés. Je préférerais qu'une situation de surtension (telle que 24 V appliquée) déclenche un disjoncteur (fusible PTC) et protège les régulateurs de tension et les microcontrôleurs. Si quelqu'un connecte l'appareil au secteur (120 V), il est seul!

Quelque chose comme ça devrait fonctionner:

Utilisez 12V zener, choisissez un mosfet avec un seuil de grille bas de préférence Vth <3V, Vgs <12V et capable d'un courant instantané élevé.

Si une tension Vin dépasse 12 V, Vin - Vz apparaîtra à la porte du mosfet. Lorsque cette tension dépasse la tension de seuil, le mosfet s'allume et court-circuite l'entrée au sol via un fusible, le fusible saute.

Après réflexion, une petite résistance pourrait être placée sur le drain du mosfet pour le protéger des surintensités. La valeur de la résistance doit être suffisamment haute pour que 24V / R <Imax pour mosfet, mais suffisamment basse pour que le fusible saute 24V / R> Ifuse.

Vous pouvez utiliser le PTC au lieu du fusible, mais ceux-ci ont tendance à être plus lents, vous aurez donc probablement besoin d'un mosfet plus costaud.

Je pensais que dans un cas avec PTC, il pourrait y avoir une situation, lorsque zener et mosfet régulent simplement une baisse sur PTC de sorte que zener conduise juste un peu et que mosfet soit ouvert juste un petit peu, en regardant de l'extérieur, il pourrait coudre le le circuit fonctionne très bien, donc j'ai pensé que la LED d'indication "mauvaise connexion de la batterie" pourrait être utile:

D'un autre côté, le mosfet n'est probablement pas la meilleure solution dans ce cas, la SCR serait meilleure lorsqu'elle se verrouille.

Vous êtes sur la bonne voie. La seule solution est d'isoler la charge de la surtension. Il existe de nombreuses façons d'y parvenir, et un fusible (PTC à usage unique ou réinitialisable) est une approche traditionnelle. Le zener / TVS s'assure que le circuit consomme suffisamment de courant en présence de surtension pour déclencher le fusible. Vous pouvez également utiliser un SCR pour serrer l'alimentation et déclencher le fusible.

Les approches plus sophistiquées incluent l'utilisation d'un transistor haute tension pour isoler activement la charge de l'alimentation. Cela peut fournir une réponse plus rapide, réduisant la contrainte sur le reste des composants.