Witam.

Kombinuję tu jak wykonać zabezpieczenie wyjścia zasilającego przed zwarciem. Wyjście ma mieć wydajność ok. 1A z odcięciem w przypadku przeciążenia, i ew. automatycznym sprawdzaniem co kilkanaście sekund w celu sprawdzenia czy usunięto zwarcie. Wykombinowałem sobie, że odpowiedzialnym za wyłączenie wyjścia będzie komparator w attiny13, który będzie porównywał sobie spadek napięcia na rezystorze do wewnętrznego napięcia odniesienia i w wypadku przeciążenia odetnie wyjście zasilające. Dodatkowy tranzystor powoduje tylko ograniczenie prądu podczas sprawdzania czy usunięto awarię. Poniżej schemat:

Co o tym myślicie. Zabezpieczenie ma być dość szybkie. Wg. Atmela komparator w attiny "zaskakuje" po max. 2 cyklach zegara, więc bardzo szybko przy 9,6MHz, czyli maksymalny czas reakcji MCU wyniesie kilkanaście mikrosekund. Tylko jak spisze nam się pozostała część układu? Oczywiście sam mosfet trzeba dobrać dla jak najniższej pojemności bramki oraz dla jak najniższego napięcia VGS co by się w pełni otwierał i zamykał.
Acha myślałem o wykorzystaniu drugiej połówki wzmacniacza aby zmniejszyć rezystor pomiarowy. Schemat poniżej:

Wszelkie sugestie mile widziane.

A nie pomyślałeś nad polimerem? Sam się wyłączy i sam włączy.
http://www.tme.eu/pl/katalog/bezpieczni ... 3A24600%3B

Jeżeli nie będziesz cały czas ciągną 1A to możesz dobrać tak aby przy konkretnym prądzie się szybko wyłączył. Np. potrzebujesz 0,5A na taki dajesz polimer i w razie zwarcia gdy dojdzie do 1A masz 100%, że się wyłączy. Zlikwidujesz zwarcie i się odblokuje. Przed polimerem dajesz duży kondensator aby zbytnio napięcie nie siadło przy zwarciu i aby układy cały czas pracowały.

Też myślałem, ale potrzebuję pomiar prądu i dodatkowo informację o jego przekroczeniu więc i tak bez wzmacniacza się nie obejdzie. Jeśli chodzi o pobór prądu z wyjścia to zakładam taki przypadek, że będzie pobierane 1A ciągle.

W ten sposób uszkodzisz procek nie możesz na wejście podać napięcia dużo większego od jego zasilania LM zasilasz 15V poza tym procek może i ma 9.6 MHz ale LM ma pasmo koło 1MHz w nocie szczegóły.

Na wejście procka wchodzi wzmocniony spadek napięcia na rezystorze pomiarowym (max. ok. 1V), ale słuszna uwaga trzeba dorzucić jakiś rezystor na wszelki wypadek tak by wbudowane diody w wejście AVR mogły odprowadzić nadmierne napięcie. LM to tylko przykład (nie chciało mi się szukać elementu, poza tym bardziej niż pasmo martwi mnie jego prędkość narastania napięcia na wyjściu - 0,3V/us), docelowo użyję coś szybszego (np. TL072? - 5-13V/us). Chodzi tylko o samą koncepcję. Ma ktoś może prostszy pomysł (mniej elementów), tak by nie było zbyt dużego spadku na rezystorze, wymóg to pomiar prądu na plusie (masę muszę mieć wszędzie w układzie taką samą) oraz odłączanie obciążenia przy przeciążeniu tak by nie grzać niepotrzebnie tranzystora wyjściowego (z automatycznym powrotem po usunięciu awarii, oraz sygnalizacją takiej sytuacji do układu nadrzędnego).

Na wyjściu może i będzie napięcie do 1V ale to przy poborze prądu delikatnie powyżej ampera a co w przypadku zwarcia? Nie wiem czy każde zwarcie będziesz robił tak by ten prąd zwarcia był trochę większy od ampera. Jeśli połączysz bezpośrednio wyjście do masy to różnica napięć na wejściach WO dla tych elementów z pierwszego schematu(R=0,47 a IRF ma Ron=0,2) będzie koło 4V a uwzględniając wzmocnienie to na wyjściu otrzymasz 6V Rezystor na wyjściu jako zabezpieczenie na początek wystarczy ale ja osobiście nie polegał bym na wbudowanych zabezpieczeniach, kiedyś z przyzwyczajenia coś tak zaprojektujesz z układem który nie ma tych diod zabezpieczających, lepiej mieć dobre nawyki od początku i dodać tam zewnętrzną zenerke 5v1 oprócz rezystora.

Spójrz jeszcze raz na pierwszy schemat. Spadek napięcia na rezystorze pomiarowym R1 spowoduje otwarcie tranzystora Q1 przy prądzie ok. 1,3A - 1,6A (to można regulować rezystorem pomiarowym oraz w niewielkim stopniu rezystorami w obwodzie bramki - R3 i R4), a ten z kolei podniesie napięcie na bramce Q3 na tyle by utrzymać ten prąd na wyjściu (tym samym w ekstremalnym przypadku - 1,6A * 0,47ohm = 0,752V - napięcie na wyjściu WO przy wzmocnieniu 1,5 nie przekroczy 1,128V, chyba że WO się uszkodzi). Jest to proste ograniczenie prądowe, które ma zasadnicze dwie wady: duży spadek napięcia na rezystorze pomiarowym - a co za tym idzie duże straty na nim (starałem się to poprawić na drugim schemacie - nie chciałbym przekraczać 0,1W co pozwoli zastosować rezystor w obudowie 1206 - przeważnie mają 0,25W), oraz duży spadek napięcia na mosfecie w chwili zadziałania ogranicznika - tu znów duże straty (przy zwarciu rezystorem 1ohm będzie tego z 14W). Dla tego aby ograniczyć problemy ze stratami na tranzystorze wyjściowym, chcę odłączać obciążenie w przypadku zwarcia/przeciążenia co by go niepotrzebnie ciągle nie grzać (chciałbym użyć mosfeta w możliwie małej obudowie), sprawdzając okresowo czy przeciążenie minęło (tu potrzebne nadal ograniczenie by mosfet nie wystrzelił z powodu zbyt dużego prądu podczas testu).

EDIT:
Nowsza wersja schematu:

Co o tym myślicie. Teoretycznie powinno działać. Zmieniłem obwód ogranicznika prądowego. Aby działało z tak małym rezystorem dodałem diodę z wymuszonym prądem. Spadek napięcia na niej dodaje się do spadku na rezystorze pomiarowym, zapewniając odpowiednią różnicę napięć między emiterem a bazą Q1. Zmieniając R8 można regulować prąd przy jakim zadziała ograniczenie. Odcinaniem obciążenia nadal zajmuje się ATTINY13A i nie mam za bardzo pomysłu jak go się pozbyć.
Plusy:

• brak dodatkowego wzmacniacza
• mniejszy rezystor pomiarowy

Minusy:

• ograniczenie może pływać wraz z temperaturą
• R8 trzeba dobierać doświadczalnie
• zależy od egzemplarza diody oraz od napięcia

Wybacz, na telefonie się trochę niefajnie przegląda forum i wyleciał mi z pamięci ten tranzystor, jednak jak sam zauważasz ma swoje wady weź też pod uwagę czas potrzebny na przeładowanie bramki w którym to czasie prąd zwarcia jest ograniczony jedynie wydajnością zasilacza, rezystancją pętli zwarcia, rezystancją złącza IRF'a i rezystancą pomiarową taka szpilka wzmacniana przez WO może przekroczyć dopuszczalne napięcie na pinie procka. Co do obaw o tranzystory to jaką masz wydajność tego zasilacza ten IRF ma prąd w impulsie 72A a ciągły ponad 13A zależnie od jego tempratury, być może nie potrzebujesz bardzo szybkiej reakcji a jedynie ogranicznika prądu zwarcia na drugim WO i czasowego odłączania zasilania na procesorze tak jak na schemacie lub na kostce 555 która może pracować na większym napięciu i nie będzie obaw o uszkodzenie zbyt wysokim impulsem.

Zasilacz to LM2596 więc więcej jak 3A nie da rady, tylko nie mogę pozwolić na zbyt duży spadek napięcia na jego wyjściu. Będzie on zasilał inne obwody (m.in. drugie takie wyjście) i dla tego tyle kombinacji z tym zabezpieczeniem (wykluczam wszelkie bezpieczniki, ma być automat z sygnalizacją przeciążenia do układu nadrzędnego oraz pomiarem prądu). Aby nie spadło napięcie na wyjściu LM2596 to dam elektrolita przed tym zabezpieczeniem, a co do szpilki napięcia to w przypadku ograniczenia na samym tranzystorze będzie ona miała maksymalnie kilkaset us, więc WO jej nie przeniesie (zbyt małe pasmo - dla TL071 3MHz), więc powinny wystarczyć wbudowane diody w AVR z dodatkowym rezystorem. Co do mosfeta wyjściowego chcę takiego w jak najmniejszej obudowie, czyli będę celował w coś w stylu IRFR5505, bo w obudowach SOT-23 mają zbyt małą moc i mogą nie wytrzymać kilkunastu W nawet przez kilkaset us (może sprawdzę i poświęcę parę sztuk jak będę budował prototyp). W celu szybszego przeładowania bramki można dorobić układ push-pull na parze npn-pnp i podłączyć ograniczenie do ich baz, pozbywając się rezystora podciągającego bramkę, ale to znów komplikuje układ. Nie chcę używać do odłączania wyjścia układu nadrzędnego bo raczej będzie miał co robić i może takie zabezpieczenie być zbyt wolne.
Na razie to rozważania teoretyczne, podpieram się jedynie symulacjami LTSPICE moich pomysłów. Układ testowy będę budował później. Najpierw chcę wybrać rozwiązania jak najbardziej optymalne. Jak najmniej elementów, by nie skomplikować zbytnio płytki (ma się dać wykonać w domu i najlepiej jak by wyszła jednostronna).
Niemniej dziękuję za cenne uwagi i chęć pomocy. Może uda się uprościć ten układ wspólnymi siłami. Możliwe, że w układzie docelowym nie będzie już ATTINY13 tylko sam nadrzędny MCU będzie tym sterował, bo tranzystor wyjściowy wytrzyma kilkanaście ms wytracania takiej mocy, ale na razie zakładam najgorszy przypadek, bo 8bitowy MCU nadrzędny ma sporo zadań: m.in. obsługę magistrali RS485, ADC na 16 kanałach, sterowanie wyjściami i możliwe, że jeszcze więcej.

Jak to dopiero symulacje to zaproponuje coś takiego TL072 masz tam 2 WO Jeden jako komparator do wychwycenia przekroczenia prądu steruje 555 by odłączyć wyjście na jakiś ustawiony czas i tak cyklicznie gdy przeciążenie nie ustąpi a drugi WO jako ogranicznik prądu - dodatkowe zabezpieczenie, oba układy masz w wersjach smd i możesz zasilić z napięcia wyższego niż 5V nie potrzeba dodatkowego stabilizatora zasilasz prosto z 12V.

Można tak spróbować tylko do ogranicznika w wersji ze wzmacniaczem potrzebuję napięcia wyższego niż 12V o jakieś 3-5V, chyba że wybiorę wzmacniacz Rail to Rail. Dodatkowo używając wzmacniacza narażam się na wzbudzenia oraz ogranicznik będzie wolniejszy niż na jednym tranzystorze. Oglądałeś ostatnią uproszczoną wersję jaką zamieściłem? Co myślisz o ograniczniku. Na razie pomińmy odcięcie obciążenia.

Po kolei, spadek napięcia na diodzie będzie się zmieniał wraz z temperaturą wg noty między 25 a 65 stopni jest 50mV czyli odpowiednik 0,5A prądu na oporniku pomiarowym trzeba będzie odpowiednio dobrać warunki pracy przy okazji tranzystor nie będzie w pełni nasycony tak mi się przynajmniej wydaje na granicy tego zakresu przez co będzie się na nim wydzielać trochę ciepła w gałęzi ogranicznika masz R=220 przy w pełni otwartych tranzystorach płynie tam ok 45mA tranzystor ma wydajność do 500mA czyli się mieści ale gdy nie jest w pełni nasycony to wydzieli się na nim sporo mocy a jest w stanie rozproszyć tylko 250mW tego bym się tu obawiał o ile przy drastycznym zwarciu to będzie impuls i nic się nie powinno stać to przy powolnym wzroście prądu powyżej dopuszczalnego może być gorąco, zapuść to w labie i popatrz na ilość mocy wydzielającą się na nim przy prądzie bliskim granicznemu zanim nie zostanie odcięte wyjście.
Natomiast co do obaw o spadek na pięcia ze źródła 12V to możesz tam zastosować filtr LC duży dławik zapobiegnie szarpaniu prądu i spadkowi napięcia a zmagazynowana energia w C powinna wystarczyć na czas aby zadziałało zabezpieczenie. Temat zabezpieczeń wyjścia zasilacza nie jest banalny, nie wiem czy przeglądałeś EdW gdzieś koło 2011/2012r. tam był cykl artykółów "Taki zwyczajny zasilacz ..." w dziale Kuchnia konstruktora jest tam dokładnie wytłumaczone jak to działa i jakie elementy mają wpływ na różne zachowanie napięcia na wyjściu budowa przykłady schematy różnych rozwiązań, zajrzyj możesz dostrzec tam wiele aspektów na które nie zwracałeś uwagi a mogą pomóc.

Zmiana napięcia przewodzenia diody wpłynie i to dość mocno na prąd zwarcia (mniej więcej tj. piszesz). Na tranzystorze Q1 wydzieli się trochę ciepła szczególnie przy granicy zadziałania ograniczenia, ale moc wydzielaną można zmniejszyć zmieniając wartości rezystorów i nie powinno to znacząco wpłynąć na prędkość układu. Filtr LC to ciekawe rozwiązanie na wejściu. Z diodą muszę to przemyśleć bo wzrost prądu zwarcia o 0,5A to jakieś 7W dodatkowej mocy wydzielanej na Q3, a znów wzrost napięcia przewodzenia tej diody też nie jest dobry bo spowoduje zbyt wczesne zadziałanie ogranicznika. Tak czytałem tą serię w EDW i nawet przymierzam się do budowy zasilacza tam prezentowanego, ale może przejrzę to jeszcze raz i znajdę tam jakieś ciekawe rozwiązania układowe.

EDIT:
A jak by pozbyć się diody i zrobić prosty dzielnik napięcia tak jak na schemacie poniżej:

Zmieniłem od razu rezystory w obwodzie bramki Q3 aby zmniejszyć prąd Q1 do ~20mA. Rozwiązanie z rezystorami powinno być bardziej stabilne w funkcji temperatury. Rezystory są dobrane do zasilania 14V (takie będzie docelowe), ale nie mam takiego symbolu w bibliotece. Spadek na R12 to ~550mV, a policzona maksymalna moc wydzielana na Q1 to ~70mW - 100mW więc nie powinno być problemów nawet dla SOT-23.

Z rezystorami to lepsze rozwiązanie jeśli chodzi o stabilność temperaturową w porównaniu do diody, ale tutaj tranzystor Q1 pracuje na granicy przewodzenia i obawiam się że nawet mały prąd który ma płynąć bez zadziałania zabezpieczenia spowoduje przewodzenie tego tranzystora co prawda nie w pełni bo to zależy od pobieranego prądu ale może wydzielać się na nim trochę mocy przy normalnej pracy nie wiem czy nie lepszym wyjściem było by tu jednak zwiększenie wartości rezystora pomiarowego by spadek na nim był wyraźniejszy wtedy nawet rozrzut parametrów elementów nie będzie utrudniał doboru ich wartości, zastanów się czy na pewno potrzebna ci tak duża prędkość zadziałania, tranzystor jest szybki pasmo 80MHz ale problematyczne będzie dobranie warunków pracy WO może i ma tylko 3 MHz choć można znaleźć i szybsze a potrafi wyłuskać zmiany z niewielkiego rezystora pomiarowego mniej ciepła i zadziałanie w momencie jeśli pracuje jako komparator a ochronę wejścia możesz zrobić tak jak pisałem poprzednio na filtrze LC.
Dla 14V tak jak piszesz docelowego spadek na R12 masz 0,61V.
A i jeszcze jedno mniejszy prąd w obwodzie bramki to dłuższy czas ładowania jej a co za tym idzie wolniejsza reakcja - coś za coś.

Spadek na R12 zależy również od prądu płynącego w obwodzie i będzie się zmieniał w zakresie mniej więcej 550mV-650mV. Z symulacji wynika, że Q3 jest przymykane (spadek ok. 1V na tranzystorze z RDSon 60mR) lekko powyżej 1A obciążenia, a z wyjścia nie da się pobrać więcej niż 1,07A. Ale to tak jak piszesz rozrzut parametrów elementów obwodu może skutecznie utrudnić powtarzalność takiego układu. Trzeba by zbudować układ prototypowy i sprawdzić jak się będzie zachowywał i czy wystarczą elementy znajdujące się w tzw. "szufladzie". Jeśli chodzi o rezystory to pełno u mnie 1% więc nie byłoby tak źle z nimi, ale ciekawe jak zachowają się tranzystory z różnych serii. Z komparatorem byłoby łatwiej chyba że będzie się wzbudzał. Tak z ciekawości sprawdziłem czas zadziałania takiego zabezpieczenia w symulacji i pik prądu przekraczającego ograniczenie przy zwarciu 1R trwa 1,2us.