Mam urządzenie, które na wyjściu ma sygnał z komparatora (wyjście OC). Muszę się liczyć, że użytkownik może zewrzeć wyjście do + lub - i chciałbym zabezpieczyć układ. Ponadto będę też potrzebował wyprowadzić to wyjście w inwersji. Pomyślałem więc sobie, że zrobię np. wtórnik emiterowy + drugi tranzystor jako zabezpieczenie prądowe. Dla wyjścia zanegowanego drugi. W sumie to 4 tranzystory i 4 oporniki. Pytka jest mała i mogę się z tym nie zmieścić. Czy istnieje jakieś scalone rozwiązanie?
Dla mnie - wybitnie niejasne pytanie. Spójrz na to co napisałeś oczami kogoś, kto nic nie wie o Twoim układzie.
Czy to wyjście OC z komparatora ma wystarczającą wydajność prądową? Wygląda, że tak, bo napisałeś, że jest to wyjście z _urządzenia_ i wymaga tylko zabezpieczenia.
Czy to wyjście OC z komparatora ma już w sobie ograniczenie prądu - jakie? Może ono samo wytrzyma zwarcie do +24V.
Czy jest tam też -24V? Zwarcie do GND dla wyjścia OC nie jest żadnym problemem więc skoro jest obawa o zwarcie do - to znaczy, że musi tam być też jakieś ujemne napięcie - czyżby zasilanie 12..24 oznaczało +-12 do +-24.... A może tekst o wytrzymywaniu zwarcia do + i - wynika z pośpiechu/braku zastanowienia i tam nie ma ujemnego napięcia.
Co to znaczy pracować przy 12 i 24V - czy w układzie mamy do dyspozycji tylko te 12 lub 24V (i z tego jest zasilany między innymi ten komparator), czy może to jest tylko informacja o zasilaniu tego czegoś czym będziemy sterować, a w układzie mamy jakieś VCC np. 5V ?
Czy wyjście zanegowane musi pracować jak to pierwsze by nie było niczym obciążone, czy może wtedy nie pracować? Gdyby mogło wtedy nie pracować to drugi tranzystor można by sterować z wyjścia pierwszego (zaoszczędzilibyśmy jeden negator - a o liczbę elemnentów chodzi).
Nawet jakby musiało zawsze pracować to też można zrezygnować z negatora jeśli dało by się podwiesić pierwsze wyjście do tego +12..24V, ale nie wiem, czy jest ono dostępne na naszej płytce?
Jakby nie było dostępne te 12..24V to można pomyśleć o podwieszeniu do 5V (jeśli to mamy - znów nie wiem), ale trzeba by wiedzieć, czy to nie wpłynie na działanie tego czegoś czym sterujemy pierwszym wyjściem, a nie wiemy czym sterujemy) i czy nie może podnieść nam VCC ponad standard - zależy od "siły" podwieszenia i gwarantowanego obciążenia na tym VCC.
Itd. Nad czym by się nie zastanowić to za mało danych.
Są tzw tranzystory cyfrowe (tranzystor+opornik lub tranzystor+dwa oporniki) i są single-gate - pojedyncze bramki HC w obudowie SOT23-5, i na pewno też w mniejszych. Nie wykluczałbym, że są też np. dwa negatory HC w małej obudowie 6-pin. Bramki są "lepszymi" negatorami od tranzystorów bo push-pull, ale wymagają VCC, o którym nie wiemy, czy jest dostępne. P.G.
Preferowałbym rozwiązanie niedestrukcyjne czyli nie zwieranie przy niewłaściwej polaryzacji a raczej odmowa współpracy przy złym podłączeniu :-)
To może konkretnie. Zaprojektowałem przed chwilą taki rodzaj wyjścia z zabezpieczeniem przeciwprądowym:
formatting link
Na R12 jest albo +24V albo masa (off / on). Wyjście tego układu powinno być normalnie podłączone do diody transoptora a ona z kolei do +24V po jakimś rezystorze. No i teraz mamy sytuację, że nieroztropny użytkownik zwiera to wyjście do + albo zapomniał o rezystorze. Ogranicznik prądowy T1 zadziała i wszystko ok. Teraz druga sytuacja: użytkownik zwiera wyjście do masy. Jeśli na R12 jest +24V to następuje zniszczenie T4 (przebicie EB). Zastanawiam się czy zwykła dioda na wyjściu nie załatwi sprawy? Wtedy napięcie na diodzie + EB T4 nadal będzie na poziomie przebicia ale prąd będzie zerowy. Czy coś takiego może zniszczyć tranzystor? Czy bezpieczniej byłoby dać jeszcze duży rezystor na EB aby cały spadek napięcia powstał na diodzie a nie na tym złączu?
Tak, masz rację, sorki. Zerknij na moją odpowiedź udzieloną Zbychowi. Doprecyzowałem opis problemu.
Tak na marginesie, zastanawiałem się również nad bramkami CMOS jednakże chyba to nie zadziała. Ogranicznik prądowy jest analogowym rozwiązaniem. No chyba, że jakiś sprytne podejście da się zastosować.
P.S. Użytkownik zasila tą płytkę więc ma dostęp do masy i +24V (ew. +12V w zależności od parametrów jego zasilacza).
Zamiast wtórnika na PNP, zrobiłbym wersję odwracającą z NPN. Będziesz miał mniejszy spadek napięcia (o ile to ważne) i złącze C-B będzie brało na siebie napięcie wyjściowe.
Bramki miały być do uzyskania sygnału w fazie i przeciwfazie przy wykorzystaniu możliwie najmniejszej powierzchni płytki, ale jak nie ma VCC to zapomnieć. P.G.
To jest standardowe rozwiązanie na pewno lepsze od kombinacji Marka. Kilka drobnych ale:
Taki ogranicznik (gdy ogranicza) może się wzbudzać i generować jakiś tam sygnał w.cz. Jest to bez znaczenia, bo stan ograniczania normalnie nie występuje. Ponieważ tranzystor to SOT323 i dwie diody to też SOT323 - czasami zastępuję Q1 dwiema diodami - bez sprzężenia zwrotnego się nie wzbudzi.
Nadal przy zadanym 50mA i 24V tranzystor nie wytrzyma zwarcia do +24. Aby normalnie dać 50mA i wytrzymać 24V trzeba by coś jak fold-back zastosować, ale to rozbudowuje układ.
Jeśli wiadomo, że obciążeniem (zawsze ?) ma być dioda w transoptorze to może dać jeden tranzystor (bez ogranicznika prądu) a jego kolektor do wyjścia połączyć przez (odpowiedniej mocy) R ustalający te 50mA. P.G.
Raczej mam tu na myśli jakieś chwilowe zwarcie niż trwałe. Prąd też podałem jako rząd wielkości bo sam jeszcze nie wiedziałem ile transoptor może chcieć. Wyszło mi, że 11mA więc zabezpieczenie dam na 20-30. Musze się też liczyć z tym, że inny transoptor będzie chciał ciut więcej. Nie wiem co user podłączy.
Chodzi o sterowanie maszyną CNC. Tam transoptory są zawsze z opornikiem swoim. Zwiera się je albo do masy albo do + w zależności od konstrukcji.
W zasadzie tak mam zrobione dla wyjścia nieodwracającego. Ten wtórnik dałem tylko dlatego by uniknąć odwracania ale suma sumarum to nie było mądre bo czy zastosuję odwracanie na tranzystorze, czy wtórnik ale z zabezpieczeniami, to ilość części będzie podobna.
Dobra, nie będę się szczypał z wtórnikiem i zrobię to na NPN.
Traktuj to jako schemat poglądowy, bez wartości bo póki co chcę wybrać jakieś rozwiązanie a potem obliczę wartości.
Komparator z OC ma rezystor 4k7 i LED do +24V. Oczywiście spadek napięcia nastąpi ale to już detale nieistotne dla dyskusji.
Prąd zwarcia raczej ograniczę do 20mA. Tranzystory będą zalane masą do urządzeń elektronicznych więc jakoś to powinno zadziałać przy założeniu, że zwarcie drutem raczej będzie przypadkowe i krótkotrwałe, np. podczas podłączania. Druga rzecz to napięcie zasilania zwykle będzie +12V choć niektóre kontrolery CNC (jak moje) dają +24V więc to też poprawia sytuację. Urządzenie nie musi być niezniszczalne ale w miarę możliwości zabezpieczone. Nie zmieszczę na płytce dużych elementów. Potrzebny jest więc kompromis.
Hmmm.. dlaczego miałoby się nic nie stać? Napięcie przebicia EB to 6 czy
7V. Faktem jest, że nie wiem jak zachowuje się półprzewodnik używany w niedozwolonych warunkach pracy i co go wtedy niszczy - czy napięcie przebicia, czy prąd jaki wtedy płynie.
To, co dla człowieka chwila to dla elektroniki wieczność. W katalogach dla tranzystorów (pewnie raczej tranzystorów mocy) są podawane wykresy maksymalnej mocy impulsu w zależności od jego czasu i częstotliwości powtarzania. Nie wiem czy dla BC847 znajdziesz. Chodzi o to po jakim czasie struktura zagrzeje się powyżej temperatury w której ulega zniszczeniu. Pojemność cieplna struktury tranzystora (samej struktury, nie całej wielkiej obudowy SOT23 czy SOT323) jest bardzo mała. Nie chce mi się szukać, ale zakładam, że dla SOT23 przy 1W to będą jakieś ms. Jak wyobrażasz sobie, że człowiek przez błąd zrobi zwarcie i w parę ms to zauważy i usunie?
Prąd też
Czyli jest to jakby połączenie wewnątrz urządzenia. Trudno każde wewnętrzne połączenie zabezpieczać od błędów - na tym etapie błędów nie należy robić.
Do wyjść OC na 12..24V na prądy rzędu 1A stosuję VNN7NV04PTR-E. Właśnie się dowiedziałem, że był zniknął z rynku i mam poszukać czegoś w zamian. To jest MOSFET zawierający:
- zabezpieczenie przepięciowe (obciążenie indukcyjne mu nie groźne),
- ogranicznik prądu (te co stosowałem VNN7NV04PTR-E miały 6A, ale właśnie zniknęły z rynku i mam poszukać jakichś innych - na razie nie wiem),
- ogranicznik temperatury - przy zwarciu działa ogranicznik prądu, struktura się grzeje i zanim temperaturą ją zabije jest wyłączana. P.G.
Szczerze mówiąc jak w pierwszym poście pisałeś o wtórniku to myślałem, że wyjście OC komparatora podwieszasz słabym opornikiem do + i aby ten sygnał + był silniejszy dajesz wtórnik npn i dopiero dalej układ z ogranicznikiem prądu. Miałem nawet jako jedną z wątpliwości też napisać, że nie wiem co masz na myśli pisząc o wtórniku emiterowym - czy pnp czy npn, ale uznałem, że już za bardzo bym się czepiał, bo przecież oczywiste, że npn. Nie doceniłem cię. P.G.
Jeśli ten rezystor 24k jest łączony do tego wyjścia komparatora to w stanie 1 na tym 24k nie będzie 24V jak pisałeś tylko mniej więcej (24-2)*24/(24+4k7) - czyli 18,4V. Zależnie od kierunku dyskusji to różnica może być istotna.
Chciałem Ci wtedy napisać, że jak wiesz, że sterujesz tym opornikiem ze stabilizowanego napięcia 24V to możesz bazę tranzystora wysterować dzielnikiem, który daje np 1V i dając w emiterze rezystor ustalić prąd takiego źródła prądowego. Unikasz jednego tranzystora, zmniejszasz spadek napięcia na źródle (przy 12..24 mało istotne) kosztem pewnego pogorszenia jakości stabilizacji.
Nie znam się na chemii. Czy ta masa na pewno poprawia odprowadzanie ciepła a nie pogarsza. Załóż, że człowiek podłącza bez zasilania. Potem włącza zasilanie i mu nie działa. Zanim pomyśli, że coś źle podłączył już jest dawno po tranzystorze. Cały zalany układ do śmieci. Musisz albo założyć, że takich błędów nikt nie zrobi albo się zabezpieczyć od wieczystego podłączenia wyjścia do +24V.
W dawnych czasach, gdy elementy były bardzo trudno dostępne używało się złącza EB jako diody Zenera. Zakładam, że tam wyżej się nie pomyliłem i przyjmuję 18,4 a nie 24.
18,4-7=11,4
11,4/24=0,475mA Taki prąd jest raczej niegroźny. P.G.
Właśnie nie bardzo. W katalogu skupili się na mocy ciągłej dla elementu przylutowanego (większa moc) i nie przylutowanego. Zapewne tranzystor zalany masą jeszcze większą będzie mógł oddawać moc a chwilowa (nie wiadomo jak bardzo chwilowa) będzie z pewnością jeszcze większa. Tak więc najęli przez część sekundy tranzystor zostanie zwarty, to ogranicznik prądowy z pewnością go uratuje. Zresztą gdy dam docelowo
20mA to przy 24V będzie to 0.5W. Przypuszczam, że nawet więcej niż sekundę pociągnie w takich warunkach.
A przy 0.5W? Czy uważasz, że należy pozbyć się tego ogranicznika?
Czujnik ma być zewnątrz ale odbiór sygnału z niego robi kontroler wewnątrz siebie samego. Zawsze jest to transoptor taki czy inny podłączony przez rezystor albo do Vcc albo do masy w zależności od rozwiązania producenta. Kontroler wystawia też napięcie zasilania.
Tak, to fajne rozwiązanie. A do pełni szczęścia brakuje tylko regulacji prądu odcięcia. Wiesz... ja nie chcę by to się działo przy 6A w moim czujniku ze ścieżkami 10 milsów :-D Gdybyś doszukał się podobnego układu, to napisz koniecznie.
Ten wtórnik miał jedynie ograniczyć ilość elementów. Przy rozwiązaniu NPN dochodzi dodatkowy tranzystor odwracający sygnał.
Tu jest schemat całości po korekcie (z wyjątkiem wartości rezystorów ogranicznika) aby nieporozumień uniknąć.
formatting link
Zrezygnowałem z wykorzystania drugiego komparatora (IC1B) do pierwotnego celu na rzecz zrobienia z niego inwertera sterującego już-nie-wtórnikiem-emiterowym pierwotnie sterowanym z IC1A.
Aczkolwiek szczerze mówiąc nie bardzo nadal rozumiem jaką on miał wadę poza kwestiami zabezpieczenia przeciwzwarciowego dających się przeskoczyć.
Nie, nie będzie istotna. 24k został policzony dla najgorszego h21e tranzystora i to z zapasem.
Ahhh... teraz zaskoczyłem co miałeś na myśli. Ale... nie rozumiem jeszcze kwestii zasilania stabilizowanego. Zasilanie zawsze jest stabilizowane i wynosi od 12 do 24V a na jakie trafię, tego nie wiem. Dzielnik który daje 1V przy 24V da 0.5V przy 12V. Więc nie bardzo qmam takie rozwiązanie. Musiałbym tam dać jakąś zenerkę + opornik, co zabierze mi tyle miejsca, co tranzystor.
Hmmm... może i racja.
Ciekawe :-) Czyli wniosek z tego, że przebicie bez usmażenia prądem nie jest niszczące... Poświęcę tranzystor i sprawdzę to. Jeśli faktycznie struktura jest tak wytrzymała to bardzo upraszcza to kwestię wspomnianych w wątku zabezpieczeń! :-)
Tak czytam z czym walczysz... Odnoszę wrażenie że kopiesz się z koniem. Jesteś pewien że chcesz tak kombinować zamiast wziąć po prostu np LM358 albo coś podobnego? No chyba że to ma być "projekt badawczy", to wtedy można podyskutować o różnych rozwiązaniach.
W dniu 2017-06-11 o 09:05, Dariusz Dorochowicz pisze:
Nie, to projekt docelowy. LM358 odpada na wstępie z uwagi na maksymalne napięcie zasilania 16V. A ja tu mam nieprzewidywalne od 12 do 24V.
Pomijając już ten fakt chciałbym przedyskutować Twoje uwagi. Na czym korzyść miałaby polegać? Z tego co widzę on nie ma zabezpieczeń przeciwprądowych, zwarcie wyjścia do masy lub plusa przypuszczalnie zniszczy układ.
Abyś nie musiał szukać po całym wątku wątku linku do wersji bieżącej schematu, przytoczę go poniżej.
formatting link
By ć może kopię się z koniem ale stąd właśnie jest niniejszy wątek. Pytałem w nim m.in. o scalone rozwiązanie ale sugestii nie było. Chętnie bym je użył.
ElectronDepot website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here.
All logos and trade names are the property of their respective owners.