Реализация аппаратной защиты по току

    Сегодня моя статья будет носить исключительно теоретический характер, вернее в ней не будет «железа» как в предыдущих статьях, но не расстраивайтесь — менее полезной она не стала. Дело в том, что проблема защиты электронных узлов напрямую влияет на надежность устройств, их ресурс, а значит и на ваше важное конкурентное преимущество — возможность давать длительную гарантию на продукцию. Реализация защиты касается не только моей излюбленной силовой электроники, но и любого устройства в принципе, поэтому даже если вы проектируете IoT-поделки и у вас скромные 100 мА — вам все равно нужно понимать как обеспечить безотказную работу своего устройства.

    Защита по току или защита от короткого замыкания (КЗ) — наверное самый распространенный вид защиты потому, что пренебрежение в данном вопросе вызывает разрушительные последствия в прямом смысле. Для примера предлагаю посмотреть на стабилизатор напряжения, которому стало грустно от возникшего КЗ:



    Диагноз тут простой — в стабилизаторе возникла ошибка и в цепи начали протекать сверхвысокие токи, по хорошему защита должна была отключить устройство, но что-то пошло не так. После ознакомления со статьей мне кажется вы и сами сможете предположить в чем могла быть проблема.

    Что касается самой нагрузки… Если у вас электронное устройство размером со спичечный коробок, нет таких токов, то не думайте, что вам не может стать так же грустно, как стабилизатору. Наверняка вам не хочется сжигать пачками микросхемы по 10-1000$? Если так, то приглашаю к ознакомлению с принципами и методами борьбы с короткими замыканиями!

    Цель статьи


    Свою статью я ориентирую на людей для которых электроника это хобби и начинающих разработчиков, поэтому все будет рассказываться «на пальцах» для более осмысленного понимания происходящего. Для тех, кому хочется академичности — идем и читаем любой ВУЗовский учебники по электротехники + «классику» Хоровица, Хилла «Искусство схемотехники».

    Отдельно хотелось сказать о том, что все решения будут аппаратными, то есть без микроконтроллеров и прочих извращений. В последние годы стало совсем модно программировать там где надо и не надо. Часто наблюдаю «защиту» по току, которая реализуется банальным измерением напряжения АЦП какой-нибудь arduino или микроконтроллером, а потом устройства все равно выходят из строя. Я настоятельно не советую вам делать так же! Про эту проблему я еще дальше расскажу более подробно.

    Немного о токах короткого замыкания


    Для того, чтобы начать придумывать методы защиты, нужно сначала понять с чем мы вообще боремся. Что же такое «короткое замыкание»? Тут нам поможет любимый закон Ома, рассмотрим идеальный случай:



    Просто? Собственно данная схема является эквивалентной схемой практически любого электронного устройства, то есть есть источник энергии, который отдает ее в нагрузку, а та греется и что-то еще делает или не делает.

    Условимся, что мощность источника позволяет напряжению быть постоянным, то есть «не проседать» под любой нагрузкой. При нормальной работе ток, действующий в цепи, будет равен:

    $I = U/R$


    Теперь представим, что дядя Вася уронил гаечный ключ на провода идущие к лампочке и наша нагрузка уменьшилась в 100 раз, то есть вместо R она стала 0,01*R и с помощью нехитрых вычислений мы получаем ток в 100 раз больше. Если лампочка потребляла 5А, то теперь ток от нагрузки будет отбираться около 500А, чего вполне хватит чтобы расплавить ключ дяди Васи. Теперь небольшой вывод…

    Короткое замыкание — значительное уменьшение сопротивления нагрузки, которое ведет к значительному увеличению тока в цепи.

    Стоит понимать, что токи КЗ обычно в сотни и тысячи раз больше, чем ток номинальный и даже короткого промежутка времени хватает, чтобы устройство вышло из строя. Тут наверняка многие вспомнят о электромеханических устройствах защиты («автоматы» и прочие), но тут все весьма прозаично… Обычно розетка бытовая защищена автоматом с номинальным током 16А, то есть отключение произойдет при 6-7 кратном токе, что уже около 100А. Блок питания ноутбука имеет мощность около 100 Вт, то есть ток нем менее 1А. Даже если произойдет КЗ, то автомат долго будет этого не замечать и отключит нагрузку, только когда все уже сгорит. Это скорее защита от пожара, а не защита техники.

    Теперь давайте рассмотрим еще один, часто встречающийся случай — сквозной ток. Покажу я его на примере dc/dc преобразователя с топологией синхронный buck, все MPPT контроллеры, многие LED-драйвера и мощные DC/DC преобразователи на платах построены именно по ней. Смотрим на схему преобразователя:



    На схеме обозначены два варианта превышения тока: зеленый путь для «классического» КЗ, когда произошло уменьшение сопротивления нагрузки («сопля» между дорог после пайки, например) и оранжевый путь. Когда ток может протекать по оранжевому пути? Я думаю многие знают, что сопротивление открытого канала полевого транзистора очень небольшое, у современных низковольтных транзисторов оно составляет 1-10 мОм. Теперь представим, что на ключи одновременно пришел ШИМ с высоким уровнем, то есть оба ключа открылись, для источника «VCCIN — GND» это равносильно подключению нагрузки сопротивлением около 2-20 мОм! Применим великий и могучий закон Ома и получим даже при питании 5В значение тока более 250А! Хотя не переживайте, такого тока не будет — компоненты и проводники на печатной плате сгорят раньше и разорвут цепь.

    Данная ошибка очень часто возникает в системе питания и особенно в силовой электронике. Она может возникать по разным причинам, например, из-за ошибки управления или длительных переходных процессах. В последнем случае не спасет даже «мертвое время» (deadtime) в вашем преобразователе.

    Думаю проблема понятна и многим из вас знакома, теперь понятно с чем нужно бороться и осталось лишь придумать КАК. Об этом и пойдет дальнейший рассказ.

    Принцип работы защиты по току


    Тут необходимо применить обычную логику и увидеть причинно-следственную связь:
    1) Основная проблема — большое значения тока в цепи;
    2) Как понять какое значение тока? -> Измерить его;
    3) Измерили и получили значение -> Сравниваем его с заданным допустимым значением;
    4) Если превысили значение -> Отключаем нагрузку от источника тока.
    Измерить ток -> Узнать превысили ли допустимый ток -> Отключить нагрузку
    Абсолютно любая защита, не только по току, строится именно так. В зависимости от физической величины по которой строится защита, будут возникать на пути реализации разные технические проблемы и методы их решения, но суть неизменна.

    Теперь предлагаю по порядку пройти по всей цепочки построения защиты и решить все возникающие технические проблемы. Хорошая защита — это защита, которую предусмотрели заранее и она работает. Значит без моделирования нам не обойтись, я буду использовать популярный и бесплатный MultiSIM Blue, который активно продвигается Mouser-ом. Скачать его можно там же — ссылка. Также заранее скажу, что в рамках данной статьи я не буду углубляться в схемотехнические изыски и забивать вам голову лишними на данном этапе вещами, просто знайте, что все немного сложнее в реальном железе будет.

    Измерение тока


    Это первый пункт в нашей цепочке и наверное самый простой для понимания. Измерить ток в цепи можно несколькими способами и у каждого есть свои достоинства и недостатки, какой из них применить конкретно в вашей задаче — решать только вам. Я же расскажу, опираясь на свой опыт, о этих самых достоинствах и недостатках. Часть из них «общепринятые», а часть мои мироощущения, прошу заметить, что как какую-то истину даже не пытаюсь претендовать.

    1) Токовый шунт. Основа основ, «работает» все на том же великом и могучем законе Ома. Самый простой, самый дешевый, самый быстрый и вообще самый самый способ, но с рядом недостатков:

    а) Отсутствие гальванической развязки. Ее вам придется реализовывать отдельно, например, с помощью быстродействующего оптрона. Реализовать это не сложно, но требует дополнительного места на плате, развязанного dc/dc и прочие компоненты, которые стоят денег и добавляют габаритных размеров. Хотя гальваническая развязка нужна далеко не всегда разумеется.

    б) На больших токах ускоряет глобально потепление. Как я ранее писал, «работает» это все на законе Ома, а значит греется и греет атмосферу. Это приводит к уменьшению КПД и необходимости охлаждать шунт. Есть способ минимизировать этот недостаток — уменьшить сопротивления шунта. К сожалению бесконечно уменьшать его нельзя и вообще я бы не рекомендовал уменьшать его менее 1 мОм, если у вас пока еще мало опыта, ибо возникает необходимость борьбы с помехами и повышаются требования к этапу конструирования печатной платы.

    В своих устройствах я люблю использовать вот такие шунты PA2512FKF7W0R002E:



    Измерение тока происходит путем измерения падения напряжения на шунте, например, при протекании тока 30А на шунте будет падение:

    $U_{пад} = I * R = 0.002 Ом * 30А = 0.06В = 60 мВ$


    То есть, когда мы получим на шунте падение 60 мВ — это будет означать, что мы достигли предела и если падение увеличится еще, то нужно будет отключать наше устройство или нагрузку. Теперь давайте посчитаем сколько тепла выделится на нашем шунте:

    $P_{шунт} = I^2 *R_{шунт} = 30^2 * 0.002 = 1,8 [Вт]$


    Не мало, правда? Этот момент надо учитывать, т.к. предельная мощность моего шунта составляет 2 Вт и превышать ее нельзя, так же не стоит припаивать шунты легкоплавким припоем — отпаяться может, видел и такое.

    Рекомендации по использованию:

    • Используйте шунты, когда у вас большое напряжение и не сильно большие токи
    • Следите за количеством выделяемого на шунте тепла
    • Используйте шунты там, где нужно максимальное быстродействие
    • Используйте шунты только из специальным материалов: константана, манганина и подобных

    2) Датчики тока на эффекте Холла. Тут я допущу себе собственную классификацию, которая вполне себе отражает суть различных решений на данном эффекте, а именно: дешевые и дорогие.

    а) Дешевые, например, ACS712 и подобные. Из плюсов могу отметить простоту использования и наличия гальванической развязки, на этом плюсы кончаются. Основным недостатком является крайне нестабильное поведение под воздействием ВЧ помех. Любой dc/dc или мощная реактивная нагрузка — это помехи, то есть в 90% случаев данные датчики бесполезны, ибо «сходят с ума» и показывают скорее погоду на Марсе. Но не зря же их делают?

    Они имеют гальваническую развязку и могут измерять большие токи? Да. Не любят помехи? Тоже да. Куда же их поставить? Правильно, в систему мониторинга с низкой ответственностью и для измерения тока потребления с аккумуляторов. У меня они стоят в инверторах для СЭС и ВЭС для качественной оценки тока потребления с АКБ, что позволяет продлить жизненный цикл аккумуляторов. Выглядят данные датчики вот так:


    б) Дорогие. Имеют все плюсы дешевых, но не имеют их минусов. Пример такого датчика LEM LTS 15-NP:


    Что мы имеем в итоге:
    1) Высокое быстродействие;
    2) Гальваническую развязку;
    3) Удобство использования;
    4) Большие измеряемые токи независимо от напряжения;
    5) Высокая точность измерения;
    6) Даже «злые» ЭМИ не мешают работе и не; влияют на точность.

    Но в чем тогда минус? Те, кто открывали ссылку выше однозначно его увидели — это цена. 18$, Карл! И даже на серии 1000+ штук цена не упадет ниже 10$, а реальная закупка будет по 12-13$. В БП за пару баксов такое не поставить, а как хотелось бы… Подведем итог:

    а) Это лучшее решение в принципе для измерения тока, но дорогое;
    б) Применяйте данные датчики в тяжелых условиях эксплуатации;
    в) Применяете эти датчики в ответственных узлах;
    г) Применяйте их если ваше устройство стоит очень много денег, например, ИБП на 5-10 кВт, там он себя однозначно оправдает, ведь цена устройства будет несколько тысяч $.

    3) Трансформатор тока. Стандартное решение во многих устройствах. Минуса два — не работают с постоянным током и имеют нелинейные характеристики. Плюсы — дешево, надежно и можно измерять просто огромнейшие токи. Именно на трансформаторах тока построены системы автоматики и защиты в РУ-0.4, 6, 10, 35 кВ на предприятиях, а там тысячи ампер вполне себе нормальное явление.

    Честно говоря, я стараюсь их не использовать, ибо не люблю, но в различных шкафах управления и прочих системах на переменном токе все таки ставлю, т.к. стоят они пару $ и дают гальваническую развязку, а не 15-20$ как LEM-ы и свою задачу в сети 50 Гц отлично выполняют. Выглядят обычно вот так, но бывают и на всяких EFD сердечниках:



    Пожалуй с методами измерения тока можно закончить. Я рассказал об основных, но разумеется не обо всех. Для расширения собственного кругозора и знаний, советую дополнительно хотя бы погуглить да посмотреть различные датчики на том же digikey.

    Усиление измеренного падения напряжения


    Дальнейшее построение системы защиты пойдет на базе шунта в роли датчика тока. Давайте строить систему с ранее озвученным значением тока в 30А. На шунте мы получаем падение 60 мВ и тут возникают 2 технические проблемы:

    а) Измерять и сравнивать сигнал с амплитудой 60 мВ неудобно. АЦП имеют обычно диапазон измерений 3.3В, то есть при 12 битах разрядности мы получаем шаг квантования:

    $U_{квант} = V_{ref} / 2^{12} = 3.3 / 4095 = 0,0008 [В] = 0,8 [мВ]$



    Это означает, что на диапазон 0-60 мВ, который соответствует 0-30А мы получим небольшое количество шагов:

    $n = U_{шунт} / U_{квант} = 60 / 0.8 = 75 [шагов]$


    Получаем, что разрядность измерения будет всего лишь:

    $k = I_{max} / n = 30 / 75 = 0,4 [А/шаг]$


    Стоит понимать, что это идеализированная цифра и в реальности они будет в разы хуже, т.к. АЦП сам по себе имеет погрешность, особенно в районе нуля. Конечно АЦП для защиты мы использовать не будем, но измерять ток с этого же шунта для построения системы управления придется. Тут задача была наглядно объяснить, но это так же актуально и для компараторов, которые в районе потенциала земли (0В обычно) работают весьма нестабильно, даже rail-to-rail.

    б) Если мы захотим протащить по плате сигнал с амплитудой 60 мВ, то через 5-10 см от него ничего не останется из-за помех, а в момент КЗ рассчитывать на него точно не придется, т.к. ЭМИ дополнительно возрастут. Конечно можно схему защиты повесить прямо на ногу шунта, но от первой проблемы мы не избавимся.

    Для решения данных проблем нам понадобится операционный усилитель (ОУ). Рассказывать о том, как он работает не буду — тема отлично гуглится, а вот о критичных параметрах и выборе ОУ мы поговорим. Для начала давайте определимся со схемой. Я говорил, что особых изяществ тут не будет, поэтому охватим ОУ отрицательной обратной связью (ООС) и получим усилитель с известным коэффициентов усиления. Данное действия я смоделирую в MultiSIM (картинка кликабельна):



    Скачать файл для симуляции у себя можно — тут.

    Источник напряжения V2 выполняет роль нашего шунта, вернее он симулирует падение напряжения на нем. Для наглядности я выбрал значение падения равное 100 мВ, теперь нам нужно усилить сигнал так, чтобы перенести его в более удобное напряжение, обычно между 1/2 и 2/3 Vref. Это позволит получить большое количество шагов квантования в диапазон токов + оставить запас на измерения, чтобы оценить насколько все плохо и посчитать время нарастания тока, это важно в сложных системах управления реактивной нагрузкой. Коэффициент усиления в данном случае равен:

    $U_{out} = U_{in} * (1+\frac{R2}{R1}) = 0.1 * (1 + \frac{9}{1}) = 0.1 * 10 = 1 [В]$


    Таким образом мы имеем возможность усилить сигнал наш сигнал до требуемого уровня. Теперь рассмотрим на какие параметры стоит обратить внимание:

    • ОУ должен быть rail-to-rail, чтобы адекватно работать с сигналами около потенциала земли (GND)
    • Стоит выбирать ОУ с высокой скоростью нарастания выходного сигнала. У моего любимого OPA376 этот параметр равен 2В/мкс, что позволяет достигать максимальное выходное значение ОУ равное VCC 3.3В всего за 2 мкс. Этого быстродействия вполне достаточно, чтобы спасти любой преобразователь или нагрузку с частотами до 200 кГц. Данные параметры стоит понимать и включать голову при выборе ОУ, иначе есть шанс поставить ОУ за 10$ там, где хватило бы и усилителя за 1$
    • Полоса пропускания, выбираемого ОУ, должна быть как минимум в 10 раз больше, чем максимальная частота коммутации нагрузки. Опять же ищите «золотую середину» в соотношение «цена/ТТХ», все хорошо в меру

    В большинстве своих проектов я использую ОУ от Texas Instruments — OPA376, его ТТХ хватает для реализации защиты в большинстве задач и ценник в 1$ вполне себе хорош. Если вам необходимо дешевле, то смотрите на решения от ST, а если еще дешевле, то на Microchip и Micrel. Я по религиозным соображениям использую только TI и Linear, ибо оно мне нравится и сплю так спокойнее.

    Добавляем реализм в систему защиты


    Давайте теперь в симуляторе добавим шунт, нагрузку, источник питания и прочие атрибуты, которые приблизят нашу модель к реальности. Полученный результат выглядит следующим образом (картинка кликабельная):



    Скачать файл симуляции для MultiSIM можно — тут.

    Тут уже мы видим наш шунт R1 с сопротивлением все те же 2 мОм, источник питания я выбрал 310В (выпрямленная сеть) и нагрузкой для него является резистор 10.2 Ом, что опять по закону Ома дает нам ток:

    $I = U/R = 310 / 10.2 = 30.39[A]$


    На шунте как видите падают, ранее посчитанные, 60 мВ и их мы усиливаем с коэффициентом усиления:

    $k = 1+\frac{R2}{R7} = 1 + \frac{45300}{910} = 50,78$


    На выходе мы получаем усиленный сигнал с амплитудой 3.1В. Согласитесь, его уже и на АЦП можно подать, и на компаратор и протащить по плате 20-40 мм без каких либо опасений и ухудшения стабильности работы. С этим сигналом мы и будем далее работать.

    Сравнение сигналов с помощью компаратора


    Компаратор — это схема, которая принимает на вход 2 сигнала и в случае если амплитуда сигнала на прямом входе (+) больше, чем на инверсном (-), то на выходе появляется лог. 1 (VCC). В противном случае лог. 0 (GND).

    Формально любой ОУ можно включить как компаратор, но такое решение по ТТХ будет уступать компаратору по быстродействию и соотношению «цена/результат». В нашем случае, чем выше быстродействие, тем выше вероятность, что защита успеет отработать и спасти устройство. Я люблю применять компаратор, опять же от Texas Instrumets — LMV7271. На что стоит обратить внимание:

    • Задержка срабатывания, по факту это основной ограничитель быстродействия. У указанного выше компаратора это время около 880 нс, что достаточно быстро и во многих задачах несколько избыточно по цене в 2$ и вы можете подобрать более оптимальный компаратор
    • Опять же — советую использовать rail-to-rail компаратор, иначе на выходе у вас будет не 5В, а меньше. Убедиться в этом вам поможет симулятор, выберите что-то не rail-to-rail и поэкспериментируйте. Сигнал с компаратора обычно подается на вход аварии драйверов (SD) и хорошо бы иметь там устойчивый TTL сигнал
    • Выбирайте компаратор с выходом push-pull, а не open-drain и другие. Это удобно и имеем прогнозируемые ТТХ по выходу

    Теперь давайте добавим компаратор в наш проект в симуляторе и посмотрим на его работу в режиме, когда защита не сработала и ток не превышает аварийный (кликабельная картинка):



    Скачать файл для симуляции в MultiSIM можно — тут.

    Что нам нужно… Нужно в случае превышения тока более 30А, чтобы на выходе компаратора был лог. 0 (GND), этот сигнал будет подавать на вход SD или EN драйвера и выключать его. В нормальном состоянии на выходе должна быть лог. 1 (5В TTL) и включать работу драйвера силового ключа (например, «народный» IR2110 и менее древние).

    Возвращаемся к нашей логике:
    1) Измерили ток на шунте и получили 56.4 мВ;
    2) Усилили наш сигнал с коэффициентом 50.78 и получили на выходе ОУ 2.88В;
    3) На прямой вход компаратора подаем опорный сигнал с которым будем сравнивать. Его задаем с помощью делителя на R2 и выставляет 3.1В — это соответствует току примерно в 30А. Данным резистором регулируется порог срабатывания защиты!
    4) Теперь сигнал с выхода ОУ подаем на инверсный и сравниваем два сигнала: 3.1В > 2.88В. На прямом входу (+) напряжение выше, чем на инверсном входе (-), значит ток не превышен и на выходе лог. 1 — драйвера работают, а наш светодиод LED1 не горит.

    Теперь увеличиваем ток до значения >30А (крутим R8 и уменьшаем сопротивление) и смотрим на результат (кликабельная картинка):



    Давайте пересмотри пункты из нашей «логики»:
    1) Измерили ток на шунте и получили 68.9 мВ;
    2) Усилили наш сигнал с коэффициентом 50.78 и получили на выходе ОУ 3.4В;
    4) Теперь сигнал с выхода ОУ подаем на инверсный и сравниваем два сигнала: 3.1В < 3.4В. На прямом входу (+) напряжение НИЖЕ, чем на инверсном входе (-), значит ток превышен и на выходе лог. 0 — драйвера НЕ работают, а наш светодиод LED1 горит.

    Почему аппаратная?


    Ответ на этот вопрос простой — любое программируемое решение на МК, с внешним АЦП и прочее, могут попросту «зависнуть» и даже если вы достаточно грамотный софтописатель и включили сторожевой таймер и прочие защиты от зависания — пока оно все обработается ваше устройство сгорит.

    Аппаратная защита позволяет реализовать систему с быстродействием в пределах нескольких микросекунд, а если бюджет позволяет, то в пределах 100-200 нс, чего достаточно вообще для любой задачи. Также аппаратная защита не сможет «зависнуть» и спасет устройство, даже если по каким-то причинам ваш управляющий микроконтроллер или DSP «зависли». Защита отключит драйвер, ваша управляющая схема спокойно перезапустится, протестирует аппаратную часть и либо подаст ошибку, например, в Modbus или запустится если все хорошо.

    Тут стоит отметить, что в специализированных контроллерах для построения силовых преобразователей есть специальные входы, которые позволяют аппаратно отключить генерацию ШИМ сигнала. Например, у всеми любимого STM32 для этого есть вход BKIN.

    Отдельно стоит сказать еще про такую вещь как CPLD. По сути это набор высокоскоростной логики и по надежности оно сопоставимо с аппаратным решением. Вполне здравым смыслом будет поставить на плату мелкую CPLD и реализовать в ней и аппаратные защиты, и deadtime и прочие прелести, если мы говорим о dc/dc или каких-то шкафах управления. CPLD позволяет сделать такое решение очень гибким и удобным.

    Эпилог


    На этом пожалуй и все. Надеюсь вам было интересно читать данную статью и она даст вам какие-то новые знания или освежит старые. Всегда старайтесь заранее думать какие модули в вашем устройстве стоит реализовать аппаратно, а какие программно. Часто реализация аппаратная на порядки проще реализации программной, а это ведет с экономии времени на разработке и соответственно ее стоимости.

    Формат статьи без «железа» для меня новый и попрошу высказать ваше мнение в опросе.

    Only registered users can participate in poll. Log in, please.

    Интересен ли такой около-теоретический материал?

    Support the author
    Share post

    Comments 150

    • UFO just landed and posted this here
        0
        В большинстве случаев в устройстве сгорает все, кроме предохранителя. Слишком уж они медленные, а следовательно бесполезные, т.к. не дают какой либо надежности от слова совсем. Их можно и нужно ставить максимум как дополнительную защиту «авось успеет перегореть».
        • UFO just landed and posted this here
            +1
            20 мс — это, например, один период сети, то есть если устройство питается от сети, то оно успеет целых 2 раза испариться. Если говорить о совсем слаботочке, то фьюз опять не дает каких либо гарантий надежность, например, память типа SRAM умирает куда быстрее, чем 100 мс.
            Хотя если бы делал не ответственную железку за 1$ с огромной серией, то тоже бы поставил фьюз)) Как писал в статье — нужно думать головой при выборе разумеется.
            • UFO just landed and posted this here
                +1
                Я видимо самый везучий, у меня stm-ки как мухи мрут на этапе отладки если КЗ между VCC и GND)) Хотя какие-то железки несколько секунд КЗ более менее переживают, но по мне такое допустимо максимум в домашних поделках и на этапах отладки.
                • UFO just landed and posted this here
                    0
                    К слову pptc довольно дешевая штука и придуманы, всё таки в первую очередь для предотвращения возгарания. Это их основное назначение, микрухи не спасёт зато пожар не случится.
                    • UFO just landed and posted this here
                        0
                        Чтобы не жечь пачками контроллеры, есть:
                        — TVS диоды
                        — токоограничивающие резисторы на GPIO
                        — гальваническая развязка
                    +4
                    максимальное время срабатывания 20-100мс. Не наносекунды, конечно, но никакую дорогую микросхему перегреть до состояния пыщь не успеет даже близко.

                    А-ха-ха. За указанное время от некоторых деталей на плате только тени останутся, как в Хиросиме)
                    • UFO just landed and posted this here
                      0
                      Симисторы влегкую сгорают за полпериода.
                      • UFO just landed and posted this here
                      +1
                      Честно говоря, некорректно говорить за время срабатывания плавкой вставки. Более точно, у неё есть интегралы Джоуля (I2t) возникновения дуги и полное, которые мало изменяются от протекаемого тока. А уж за какое время они накопятся, за такое накопятся, при грозозащите и за микросекунды цепь рвут.
                        +1
                        Ребята, предохранители они совсем для другого — для защиты сети электропитания от КЗ в вашей технике и для защиты вас от пожара.
                          0
                          Плавкие предохранители (1) дают защиту от пожара, (2) упрощают сертифицирование. Например если питание номиналом 12В, то все что за предохранителем 5A сертифицируется легко как Low-Voltage Limited Energy circuits.

                          из тети Вики: UL standard 508A article 43 (Table 43.1) defines 0 to 20 V peak/ 5 A or 20.1 to 42.4 V peak/ 100 VA as Low-Voltage Limited Energy circuits.
                          +1

                          "Устройство успело защитить предохранитель, перегорев первым."
                          Плавкие предохранители и автоматы ставят для защиты электропроводки, а не внутренностей электроники. Например, почти во всех блоках питания после предохранителя стоит деталь, которую специально пробивает при превышении входного
                          напряжения, чтобы предохранитель перегорел и разорвал линию.

                            +1
                            Так это защита от перенапряжения, а не от КЗ внутри устройства.
                            +1
                            Предохранитель — это защита ПРОВОДКИ и от возгорания, но не защита полупроводниковых приборов от КЗ. Медленно и слишком большой параметрический разброс. Ключи, тем более на хоть сколько-нибудь заметный ток предохранитель не спасёт гарантированно.
                            • UFO just landed and posted this here
                                0
                                Конечно это не совпадение. Если знать электротехнику (а не только полупроводники) то будешь знать, что плавкие вставки появились еще в те времена, когда НИКАКИХ других задач у них быть не могло. Ну вот так вот — были трансформаторы, провода, тэны и электродвигатели, никаких других массовых электроприборов не было в принципе. Еще надо знать, что время-токовые кривые плавкого предохранителя (да и автомата) — гиперболы, а для защиты кремниевого кристалла нужна таки ступенька — уж очень маленькая масса у этого кристалла, очень жесткие требования к перегреву. Более того, с ростом температуры падение напряжение на кристалле растет куда быстрее чем сопротивление проводов при разогреве, то есть процесс нагрева носит лавинообразный, а не линейный характер, как в проводах. Сейчас все чаще не ограничиваются одной классической внешней токовой защитой, суют термодатчик прямо внутрь силового ключа, ибо даже со всеми предосторожностями описанными автором не всегда отключает тогда, когда надо бы.

                                Что касаемо ваших самовосстанавливалок — там линейка, что в общем-то уже не гуд. Но конечно лучше автоматов/жуков, особенно по массогабариту. Однако, если говорить о промышленном оборудовании на 0,4КВ, хоть самом маломощном — забудьте сразу, самовосстанавливалок на такое нет в принципе, ибо на таком напряжении не обеспечат гарантированного прерывания тока. Если говорить о сильноточке (а на фото у автора сабжа именно что-то такое сгоревшее) то даже на низких напряжениях (12/24/48В) забудьте опять же, ибо ни времена срабатывания, ни рабочие токи не те. В даташите все верно написано — игровые консольки, материнки компов, фотики/мобилки. Там 12В уже высокое, а 2А — предел тока считай. Селективность защиты не та, если хотите корректную формулировку.

                                Автор (да и я например) привыкли иметь дело с IGBT ключами на 1000В мгновенного напряжения и на десятки-сотни ампер рабочего тока. :?
                                • UFO just landed and posted this here
                                    +1
                                    Разумеется надо понимать что и от чего мы защищаем. И выбрать соответсвующую селективность защиты. Если по тексту у автора речь идет о микросекундах и точном (еденицы %) измерении тока — то явно он не просто проводку защитить собрался, для нее правильно выбранного предохранителя конечно хватит за глаза. Если ключ таки сгорел — это очень плохо, потому что поднимает вопросы о правильности проектировки токовой защиты и корректности ее реализации; а кроме того — вопросы о ремонте устройства, которое с ключами на сотни ампер например стоит весьма дорого, да еще и находится может зачастую там где черти посрать даже не забегали — в Тикси каком-нибудь. Или как у меня разок было — в Антарктиде, на станции Восток. :? Когда еще узнали что у меня 3 разряд по парашютному — на полном серьезе стали спрашивать, а не соглашусь ли я туда того. Десантироваться. Правда, когда выяснилось что забрать меня оттуда не выйдет раньше чем через полгода, зимой (ну тоесть тамошним летом) — поостыли.

                                    Классические плавкие вставки я лично считаю устаревшими на сегодня. Все что могут они — может и современный автоматический выключатель/токовый расцепитель, и он не одноразовый.
                                      0
                                      Автомат может многое. Но плавкий предохранитель правильный — имеет гораздо большую размыкающую способность. При существенно меньших габаритах.
                                      А еще есть «быстродействующие полупроводниковые» предохранители. Которые с одной стороны можно подобрать почти любую кривую срабатывания, а с другой стороны — выдерживают ток КЗ под 100 килоампер, например, для 16А 230В. Обычный автомат на 16А умеет рвать 1-2 килоампера. Попробуйте найти 16А автомат хотябы на 10 кА и сравните габариты и цену.
                                        0
                                        Попробуйте найти 16А автомат хотябы на 10 кА

                                        Я так понимаю, что если требуется автомат с такими характеристиками, это явный косяк проектировщика всей системы. Ну или расскажите, в каких применениях требуется такой автомат.
                                          0
                                          *КЗ под 100 килоампер, например, для 16А 230В*
                                          Эээээ… То есть вы беретесь устроить цепь КЗ на 300 МИКРООм для 230В цепи??? Специально разве что. 16А это 1,5-2,5 квадрата провод. Значит у вас 1-1,5м кабеля на все про все, и то если вы его припаяте/приварите прямо к клеммам автомата… :) Вы понимаете что такая цепь на практике неспособна вам дать такой ток КЗ? Ну и опять же селективность — выше автомата на 16А явно где-то стоит на 160А, 1600А, и так далее. Зачем вам такая дугогасящая способность от низшего уровня сети — можете объяснить? У вас там уже сверхпроводниковые сети электроснабжения что ли? ;)

                                          Ну и ссылочку на такие чудо-приборы в студию не мешало бы, ага. Полупроводниковые, разумеется, не жуки.
                                            0
                                            Представьте простую ситуацию:
                                            Трансформатор -> шинопровод (ШП) к ГРЩ -> ШП к ИБП -> ШП от ИБП. К этому шинопроводу после ИБП нужно подключить нагрузку 16 или 32 А. Ток КЗ будет, конечно, не 100 кА, а скорее 20-30. Но это уже в 10-15 раз выше отключающей способности обычного автомата.
                                            Из-за этого, часто, приходится городить городушки. От большого ШП ставится отводная коробка ампер на 200 с токоограничивающим автоматом, к ней — ШП на 200А и вот уже там можно использовать обычные автоматы. Иногда. И да, провод от «автомата» до нагрузки — может быть как раз метр.
                                            А можно поставить предохранитель за 500 рублей (быстродействующий, европейского производства) или за 50 рублей китайский.
                                              0
                                              Ага, то есть, конечно же, мегаваттная подстанция, и заходят в наш несчастный автоматик шины в ногу толщиной прямо от транса… :? Да, это я не сразу сообразил, это единственно возможный случай.
                                              НО! Но. Нагрузки там, кстати, быть не должно уже НИКАКОЙ, сверхпроводником она при коротком точно не станет. Сопротивление зажатых клемм на нескк квадрат — уже порядка миллиомов. Только сварка, только хардкор, только метровым куском провода. :?
                                              Вообще очч распространенный вариант, да. Но ладно, будь по вашему.

                                              Ссылочку, на именно полупроводник, самовосстанавливаемый, все еще жду… Я вот почему-то уверен что любой полупроводник милиписечных габаритов при таком токе станет плазмой, то есть ничего не разорвет, тем более быстро. Даже обычный жук, если его качественно распылить в ограниченном объеме, тоже нифига не дугогаситель, ибо металл. Эрго — либо габарит жука на такое должен быть огромный, сопоставимый с 2-3U устройством, либо активные системы дугогашения. Но может быть я и ошибаюсь, просветите же меня…
                                                0
                                                Кстати, о КЗ и сварке. Один из худших вариантов КЗ — это когда провод оторвался, коснулся второго и… отошел немного. И между ними висит дуга. Ток в дуге — небольшие сотни ампер. Что для немного недогруженного автомата, скажем, 2000А, даже не перегрузка.
                                                Так что, сейчас — одна из тем в автоматах — анализ формы потребляемого тока и напряжения, и определение в них составляющей, похожей на характеристику горения дуги…
                                                А еще забавные спецэффекты возникают, когда мышка собой замыкает плюс на минус на шине постоянного тока ИБП мощного, где по + и — 480 (в сумме 960) В постоянки номинально… Этого напряжения, как показывает практика, достаточно для того, чтобы пробить мышку. А если батарейки эдак ампер-часов на 100, то их может хватить и на то, чтобы испарить мышку до срабатывания других защит…
                                                А вариант — действительно, достаточно распространенный. Примерно каждый второй суперкомпьютер за последние 5-6 лет и примерно каждый третий ЦОД. (за статистику не ручаюсь, но у нас сейчас в проектировании и строительстве около половины ЦОДов используют в распределении по стойкам шинопроводы. И да. Там местами действительно медяха в ногу толщиной, от которой питается ПДУшка в стойке.)
                                                Еще обратите внимание, я не говорил, что нужно размыкать именно 100 кА. Я говорил только, что при распределении шинопроводом достаточно часто возникают ситуации, когда размыкать нужно 10-20 кА. А «обычный» автомат — рвет только 1-2 кА. А у предохранителей европейских производителей минимум, что видел, было типа 80 кА на токах 10-32А.
                                                Второй момент — автомат выдерживает очень много включений-выключений, но не очень большие десятки отключений по КЗ. В этой ситуации предохранители с отключающей способностью 100 кА и ценой 50 рублей можно менять примерно каждый день за цену дополнительных отводных коробок, шинопроводов и токоограничивающих автоматов.
                                                На первом моем объекте с шинопроводами пока еще не израсходовали даже ту коробку предохранителей, которые мы 8 лет назад оставили в ЗиП. Это при общем количестве предохранителей — около 3000. (Но, правда, там и блоки питания очень хорошие — из 2000+ пара штук сдохли за 8 лет эксплуатации...)

                                                Про конструкцию предохранителей — не скажу точно. Понятно, что керамический корпус, внутри которого проходит перегорающий элемент. Знаю, что корпус внутри заполнен каким-то специальным песком. (а есть варианты с «индикатором», из которых на пружинке выскакивает небольшой штырек при перегорании и нажимает в сигнальный микрик в корпусе держателя.)
                                                  0
                                                  Что касемо недогруженной дуги — комбинированные автоматы, с РЕГУЛИРУЕМЫМ тепловым расцепителем в одном корпусе, для защиты электродвигателей существуют уж лет 20 как. Не уверен насчет 2000А, но на 160А точно можно найти комбинированный автомат. ;?

                                                  *ИБП мощного, где по + и — 480 (в сумме 960)*
                                                  Эммм. Вот здесь вопрос — чтобы получить 480В ДС, надо выпрямить и сгладить не 380В, а 340В АС. Где такое напряжение берут, а главное — зачем??? ;? Из 380В получается 540В звена постоянного тока, из 220В — 320В (примерно).

                                                  *Понятно, что керамический корпус, внутри которого проходит перегорающий элемент.*
                                                  Ну они, ясен пень, не самовосстанавливаемые, песок абсорбирует капли металла, что повышает дугогасящую способность, и сдается мне габарит у них не в обрезок карандаша, как у обычных 16А жуков, а, скажем, в обрезок деликатесного банана. Верно ведь? ;?

                                                  Окай, для энергетиков, в каких-то узких нишевых решениях, предохранители все еще актуальны.
                                                    0
                                                    не в обрезок карандаша, как у обычных 16А жуков, а, скажем, в обрезок деликатесного банана.


                                                    В бытовых «пробках» сменные вставки были тоже с песком:
                                                    image
                                                    И с пружинкой тоже были.

                                                    Сейчас пробки не так актуальны, но такие вставки всё еще продаются.
                                                    Но в плане применения в новых конструкциях минимальным размером песконаполненной вставки можно считать «с палец».
                                                    image
                                                    0
                                                    когда мышка собой замыкает

                                                    был же в блоге компании КРОК тэг «крысу разорвало в хлам».
                                                      0
                                                      Ага, а ещё фотографии живых крыс, которые научились лазить аккуратно (как понимают, где напряжение?..)
                                –2
                                Читая эту статью, вы можете ощутить классическое то самое «Вот вам сложение и вычитание, да. А теперь, с помощью очевидных преобразований, перейдем к функциональному анализу и преобразованиям Фурье». Это я о переходе от закона Ома к dc/dc преобразователям :))
                                  +1
                                  А что именно не понятно? Из dc-dc тут были рассмотрены лишь сквозные токи, но там прям с картинками объяснил откуда оно приходит и почему приходит
                                    0
                                    Я просто не знаю что это такое, я достаточно плох в любой электрике и электронике выше закона Ома. Но все равно интересно.
                                    Сразу вопрос, а источник V1 на рисунках с компаратором в реальном применении чем является? Батарейкой на плате? Получается, любой ОУ требует какого-то «еще одного» источника питания? :)
                                      0

                                      V1 можно воспринимать как батарейку, по сути это любой источник напряжения на 0.1В. ОУ достаточно только одного питания, а V1 просто как замена сигналу, надо же было что-то усилить)

                                        0
                                        Правильнее рассматривать V1 как источник питания цепей управления устройства.
                                        Та же логика и драйверы (в примере с ИБП) откуда-то ведь питаются.
                                    0
                                    Как раз в эту тему возник недавно такой вопрос — есть некий девайс, питающийся от сетевого трансформатора, и потребляющий около 10-15вт по нескольким обмоткам. Работает он круглосуточно, при этом из девайса есть выносные элементы на проводах, которые могут быть повреждены. Как его защитить от вероятных КЗ? Ток в обмотках мал, плавкие предохранители не подходят, сам трансформатор даже в случае глухого КЗ нагревается слабо, т.к. большой, и витков на вольт много, поэтому терморазмыкатели тоже не подходят. Любые электронные схемы, отключающие основную. не подходят по принципу «кто будет сторожить сторожей». Пока единственное, что придумалось — это самовосстанавливающиеся предохранители-позисторы. Но может есть что-то более грамотное?
                                      0
                                      Если напряжение с транса выпрямляется и все питается постоянным током, то как раз описанный тут случай и подойдет: шунт + компаратор + полевой транзистор. Компаратор в случае ошибки будет просто разрывать минусовой провод и все. Просто, быстро и дешево.
                                      0
                                      А случайно не знаете, почему у «дорогого» датчика Холла такая форма? Помнится, при первой встрече с ним сразу же показалось, что это токовый трансформатор — лишь цена на сомнения навела.
                                        +3
                                        Вы правы, он сильно близок к токовому трансу по сути, но материал сердечника более хитрый (ради линейности) и сам транс сложнее с обмоткой компенсации и прочие премудрости. Ну и немного технопрона на эту тему))

                                          0
                                          А имеет ли право на жизнь самодельная комбинация из токового трансформатора + «дешевого» датчика Холла + стабилизатора напряжения к нему (от помех)? Или же оно по цене будет не сильно ниже, чем девайс на картинке?
                                            +1
                                            Утверждать не буду, но думаю оно по цене будет как минимум также как купить готовый датчик. Там внутри достаточно хороший ИОН и ОУ, а это уже 5-6$ минимум. Ради интересна попробовать может и есть смысл, но экономической выгоды не вижу.
                                            0
                                            И єто железо будет работать на 30-70 кГц?
                                              0

                                              До 200 кГц точно работает. Про железо где-то выше уже писал, что это high flux, но в такой вот форме

                                          0
                                          Очень полезная статья! Как раз проектирую ЛБП. Думал сделать защиту на микроконтроллере. Всего один контроллер и можно реализовать все защиты и всё управление. Теперь буду думать… Пожалуйста, продолжайте Ваш архи полезный труд. Пишите больше статей полезных и поучительных! СПАСИБО!
                                            +2
                                            Посмотрите на STM32F334C4T6, например. Там прям внутри МК есть аппаратные компараторы в количестве 3-х штук и возможность как опору использовать ЦАП самого МК (встроенный регулятор получается, не надо всяких резисторов) и выход этого же компаратора идет внутри на BKIN. То есть силовой модуль весь аппаратный собран на кристалле и даже если повиснет ядро, то сама периферия будет работать и выключит ШИМы.

                                            Ссылочку на эти motor control оставлю — тут.
                                            • UFO just landed and posted this here
                                            0
                                            Совсем недавно такой датчик тока LTS (на эффекте Холла) встретил в Болгарском тиристорном преобразователе (ELL). Кстати этот датчик имеет несколько диапазонов измерения тока, в зависимости от способа его подключения (вернее числа витков провода сквозь датчик). Удивлен его стоимости!
                                              0
                                              Трансформатор тока. Стандартное решение во многих устройствах. Минуса два — не работают с постоянным током и имеют нелинейные характеристики.

                                              Но есть магия, на которой работают токовые клещи, которые измеряют не только переменный, но и постоянный ток.
                                              Есть еще простой вариант (но на достаточно большие постоянные токи), где используется два ТТ и дополнительный источник переменного тока.
                                              Но да, для постоянки внутри устройства проще использовать шунт.
                                                0
                                                Клещи внутри имеют аналог того же LTS, не дешевое удовольствие поэтому тоже)) А вот про два ТТ только читал, на практике такое решение не доводилось увидеть.
                                                +1
                                                У меня тоже вопрос к автору: как известно, напряжение смещения по входу у ОУ и компараторов соизмеримы в силу примерно одинаковых входных цепей. Поэтому, почему бы не сэкономить наносекунды и доллары, просто отказавшись от ОУ, подав на вход компаратора сразу с шунта? Ведь по точности примерно то же самое будет.
                                                  0
                                                  Тут два момента:
                                                  1) Ток все равно придется измерять в большинстве случаев, поэтому усилить придется. Про это в статье писал
                                                  2) Подать на компаратор 60 мВ в принципе можно, только это дополнительная сложность, т.к. придется опору делать эти же самые 60 мВ, а в условиях помех это не лучшая затея, хотя работать в принципе будет, но вопрос стабильности. Я бы так сделал где нибудь в защите по постоянке, например, в шине 5В от USB, там помех особо нет.
                                                  0
                                                  «Даже если произойдет КЗ, то автомат долго будет этого не замечать и отключит нагрузку, только когда все уже сгорит. Это скорее защита от пожара, а не защита техники.»

                                                  На самом деле автомат подбирается для защиты отходящей линии, а не всевозможной техники которую к ней будут подключать
                                                    +1
                                                    Именно, поэтому я и не советовал рассчитывать на различную электромеханику — у нее цель иная. За исключением наверное случаев, когда розетка предназначена для конкретной нагрузки, например, электроплита и защита строится конкретно для нее.
                                                    0
                                                    В затравке на картинке как раз мой вариант для чего мне нужна защита, жаль не развернули тему дальше:)
                                                    Не стал мудрствовать с ОУ, поставил двойной 10 мегабит оптрон параллельно шунту (по одному на каждый полупериод). Да, это падение 1.0-1.5V (и только во время аварийной перегрузки), но подумал, что сделав что то сложнее в горячей части — по любому сгорит во время отладки на большее. И это UPS, работать в этом режиме всё равно редко и не долго. Там во время срабатывания и так вокруг всё греется. Тем более что ток измеряет штатный транс, моя доработка лишь аппаратная защиты в обход МК.
                                                      0
                                                      В стабилизаторе были трансформаторы тока, время реакции защиты там около 1-2 мс — маловато для такой мощности. Заменено на LEM-ы + шустрые компараторы и заведено на SN74LVC126 на котором и собрана защита, тоже кстати в обход МК. В клеммную колодку тыкал отверткой для КЗ — отрабатывало отлично, только искра и все. В UPS-е можно так же сделать, особенно удобно если нейтраль сквозная — одним датчиком можно обойтись.
                                                        0
                                                        Да, шунт один уже от средней точки между транзисторами к сглаживающему ШИМ дросселю. На каждый транзистор — сложнее и и вылетает не от сквозного (там логика перед транзисторами все равно не даст), а от не срабатывании штатной защиты. Не понятно она если вообще или сломана. Нарисовал пока полностью аппаратную — сливает затворы при срабатывании. На следующем открывающем импульсе — открывается снова. Это как вы (если не ошибаюсь) советовали такой готовый оптрон, который после нескольких таких срабатываний подряд (если я правильно понял) выдаёт сигнал аварии.
                                                        Потом прикручу МК уже настраивать задержку. А может и так будет норм:)
                                                          0
                                                          NordicEnergy это те самые стабилизаторы Прогресс из славного города Псков? очень отвратительные аппараты, алгоритм работы которых построен таким образом, что они еще и сами дают броски в сеть. И убивают со временем нежные драйвера светодиодных светильников. Кроме того там увлекательная реализация трехфазной схемы путем объединения однофазных стабов, но не проработан алгоритм… В общем их я бы вообще выкинул из любой схемы, если только это не насосы или прочее «брутальное» оборудование… Где то есть интересный экспертный документ по этим поделкам из Пскова.
                                                            0
                                                            Я таких поделок не видел) Вообще что-то адекватное по соотношению цена-качество видел только у Штиля, там все весьма неплохо реализовано. Хотя ценник на них таки завышен несколько.
                                                              0
                                                              По крайней мере Штиль давно на рынке и их легко найти, а вот то что у вас на фото- это точно «прогресс», который шлепают вероятно с советских времен, причем там есть два вида моделей, отличающихся своей «бюджетностью»….И ваше фото — наглядное, но к теме статьи имеет посредственное отношение, уж извините. Стаб на фото, вангую, сгорел бы в любом случае, рано или поздно. Просто тут он хорошо и долго горел, видимо потому, что был неправильно подключен в сеть 0,23 кВ, или точнее, 0,4кВ…
                                                                0
                                                                Да вы что? Наверное покажусь кэпом, но фото в заголовках статей чисто чтобы привлечь внимание средненького читателя.

                                                                P.S. ванговать не мешки ворочать
                                                        0
                                                        LM358 слишком медленная, для потактового ограничения тока не пойдет. Более быстрый и дешевый способ- токовое зеркало…

                                                        Еще один способ защиты- измерение падения напряжения на открытом ключе.
                                                          0
                                                          Может для начала статью прочитать и увидеть там OPA376?)) В модели LM358 чисто потому, что он есть и за счет популярности spice-модель не сильно кривая.
                                                            0
                                                            Падение на ключе — выглядит вкусно. Особенно когда это встроено в сам ключ. Отдельно собирать самому, как я понял — много сложностей.
                                                              0
                                                              У меня в статье по ac\dc была схемка в pdf и там на ключах как раз защита на внешних IR25750. Обвязка из 4-х что ли компонентов, ничего сложного и вполне себе стабильно работает. Для измерения тока конечно штука бесполезная, но засечь быстро превышение тока в 2+ раза может отлично и отключить нагрузку.
                                                                0
                                                                Спасибо, что напомнили, смотрел этот pdf. Но все же IR25750 — не совсем рассыпуха, хотя и не дорогая. Ещё вопрос возник — у вас там с компаратора защиты запрещающий сигнал идёт на EN ISO7340 (тоже спасибо за наводку). И получается ООС — оно там не заведётся случаем как нибудь при срабатывании защиты по току? ps у меня стоит D-триггер. Защитой по току выход будет заблокирован до следующего открывающего MOSFET импульса.
                                                                  0
                                                                  Вот вам пример адаптивного драйвера на рассыпухе: ixbt.photo/?id=photo:802638
                                                                    0
                                                                    спасибо, хотя не совсем уверен, что оно работает, но аналоговая картинка — шикарная!)
                                                                      0
                                                                      Там, в альбоме этого автора, можно найти картинки с осциллограммами...)) А тут описан процесс осмысления: electronix.ru/forum/index.php?showtopic=81435&st=90
                                                                        0
                                                                        Спасибо ещё раз, только со второго раза уже по второй ссылке прочитал: «дополнительно — резистор, параллельно сток-исток р-канального MOSFET, 150 Ом», теперь — заработало :)
                                                                0
                                                                Сложности там не много. Обратная связь только с драйвером ключа. Как бонус, может помочь организовать ZVS режим переключения.
                                                              0
                                                              Каюсь, читал по диагонали, в надежде увидеть что-то интересное для себя...)) OPA376 конечно пошустрей, но и маловато будет выше 100 кГц. Надо что-то типа AD823…
                                                                0
                                                                Там вроде про частоту писал (или хотел написать) — до 200 кГц мною лично проверено отлично работает, а вот на больших частотах уже лучше взять OPA320, например, но там и ценник уже повыше. Они проверены на 1 МГц с GaN-ом, на 2-х МГц уже небольшой завал идет, то терпимо еще.
                                                                  0
                                                                  Попробуйте токовое зеркало- его можно хоть внизу, хоть вверху. Небольшая нелинейность, но дешево и быстро.
                                                                    0
                                                                    Спасибо, надо будет поковыряться на досуге пока праздники и заказчики не пристают)
                                                                +1
                                                                Отличный формат. Все вполне доступно для любителей ))
                                                                  +3
                                                                  «Я просто оставлю это здесь», у нас есть простенькая, но весьма полезная схема защиты для некритичных применений, когда-то давно откуда-то срисованная. При превышении тока защёлкивается в выключенном состоянии, чем разительно отличается от схем ограничения тока, берущих всё тепловыделение на себя, при этом проста как валенок. Минус — большое падение напряжения, ибо срабатывает при 0,6—0,7 В.

                                                                  Отдельной статьи не заслуживает, но как комментарий в тему — норм.



                                                                  На Q1 тут защита от переполюсовки, D3 — от перенапряжения (открывается и вызывает срабатывание защиты по току).
                                                                    0
                                                                    Что-то похожее видел под названием «электронный предохранитель». Думаю народу будет интересно получить отработанную схемку. Благодарю!
                                                                      0
                                                                      Есть отдельная деталька, реализующая тот же алгоритм — защелкивание в открытом состоянии при превышении тока, отщелкивание обратно — по падению напряжения ниже порога сброса.

                                                                      Вот только сопротивление открытого канала у нее приличное — 10-20 Ом, так что годится только для слаботочных линий.
                                                                        0
                                                                        eFuse на десятки миллиом есть у Техаса, например. Только оно, как правило, доступно исключительно под заказ, и цена пристойная начинается с катушки в 3 тыс. штук.

                                                                        Вот смотрю, например, TPS259573 — поставка 13 рабочих дней, ценник $1,06 на 100 штуках, $0,53 на катушке.

                                                                        На незамысловатые устройства обычно хочется чего-то попроще иметь.
                                                                          0
                                                                          Бакс при сотне — это вполне по-божески (у TBU где-то так же 1.20 от сотни, 0.9 от тысячи, если на маусере смотреть). Да еще учитывая, что тут еще и With Overvoltage Protection.

                                                                          Впрочем, я смотрю, напряжение держит всего 18 В, тогда как TBU — до 400 rms или 850 в импульсе (специфика наших девайсов — бортсеть 24 В, в которой встречаются импульсы до 200 В с длительностью в сотни мс, так что TPS не катит).
                                                                          Зато по току картина обратная — TPS на 4 А, TBU — максимум 0,75 А (да еще и ±0,25 при этом). Ну тут что лучше — зависит от задачи.
                                                                          А еще у TPS что-то выводов многовато, намекает на обвязку намекает. Да хотя бы GND завести надо — а TBU двухполюсник.

                                                                          Схема на рассыпухе хороша тем, что под свои параметры настроить можно. Но проигрывает по габаритам. Мы для защиты от тех самых 200 В таки наворотили схему на субплате. Правда, потом откопали супрессор SM8S33A, он энергию «импульса 5» вполне успевает рассеять, как показали испытания. Но напряжение на нём всё-таки растет вольт до 40, что таки не комильфо. Так что оставили схему отсечки.

                                                                          Ну и если «чего попроще» не требует молниеносной реакции — есть же еще еще разнообразные PolySwitch в ассортименте.
                                                                            0
                                                                            TPS ещё и ненастоящий предохранитель — там по превышению тока не выключение, а ограничение тока, после чего оно греется как утюг, а потом вырубается по перегреву. Впрочем, у большинства ключей с защитой так.

                                                                            С другой стороны — там мозгов много, тут тебе и OVP, и UVP, и мягкий старт, и чёрт в ступе, и всё в одном чипе с обвязкой из трёх-пяти пассивов.

                                                                            В общем, каждой задаче своё решение.

                                                                            P.S. PolySwitch я не сильно люблю. Во-первых, медленные до одури, во-вторых, при частых и регулярных срабатываниях деградируют.
                                                                      –12
                                                                      Вы очень тяжолый для понимания. Вас нельзя подпускать к обучению.
                                                                      И писать такие статьи вам нельзя. Вы только запутываете людей.
                                                                      Сами вы разбираетесь тоже — плохо.
                                                                      Статья — демонстрация вашей… э несомысленности темы и убогости знаний в электронике. (несмотря на схемы, эмуляции и прочее)
                                                                      ну вот хотя бы это:
                                                                      «ОУ должен быть rail-to-rail, чтобы адекватно работать с сигналами около потенциала земли (GND)»


                                                                      Ну что, нельзя взять обычный ОУ и подтянуть землю двумя резисторами?
                                                                      всегда можно. Если говорить о работе у земли — то это и неграмотно.

                                                                      Никогда не получите адекватного сигнала. Ну так только неопытный может поступить — только программист в чужой сфере деятельности, ане инженер-электронщик. Потому что это неграмотно. Тут хоть симяляцию проводи, хоть процессоры ставь. ))
                                                                        +2
                                                                        Эм… а вы статью то хотя бы читали?)) Там в месте про rail-to-rail говорилось, что это удобно и чисто моя рекомендация. Кто-то говорил, что по другому нельзя?

                                                                        Что касается компетенции, то с таким профессионалом как вы мне просто невозможно тягаться. Буду ждать вашей публикации, которая никогда не выйдет наверняка где вы научите глупых людей вроде меня уму разуму и как надо разрабатывать электронику. Честно, очень жду.
                                                                          0
                                                                          Объективности ради, rail-to-rail бывает разное:
                                                                          1. rail-to-rail вход, чтобы работать с входными сигналами, близкими по напряжению как к нулю, так и к источнику питания. Даже если выбранный ОУ будет без такого входа, он почти наверняка будет правильно работать вблизи нуля или напряжения питания, о чём будет указано в документации.
                                                                          2. rail-to-rail выход, чтобы получить на выходе полный размах напряжения. Про компараторы точно не скажу, но у ОУ, даже у rail-to-rail, бывает, что рабочий ток на выходе зависит от направления тока, то есть он по-разному сможет отдать ток, если нагрузка подключена к нулю, нежели к напряжению питания. Но, насколько я понимаю, компараторы конструируют, чтобы их выход был правильно согласован с одним или несколькими типами логических уровней.
                                                                            0
                                                                            Не оценивая оратора videochel (хотя я его комментарий оценил, угадайте как), все таки думаю, что «ОУ должен быть rail-to-rail, чтобы адекватно работать с сигналами около потенциала земли (GND)» несколько расплывчато сформулировано. С одной стороны, при контроле большого тока линейность вблизи нуля не обязательна, с другой стороны, адекватность вблизи нуля необходима но, наверное, любой ОУ ее обеспечит.
                                                                            +1
                                                                            Как показывает практика, «обычный ОУ» на земле «из 2 резисторов» порой творит такие чудеса, что не придумаешь. И даже RtR бывает выкобенивается в некоторых приложениях.
                                                                            • UFO just landed and posted this here
                                                                              0
                                                                              Спасибо за полезную статью.
                                                                              Вопрос о реализации исполнительной схемы узла защиты.
                                                                              Чем лучше всего размыкать относительно мощную постоянку (110 вольт и токи до 7А)?
                                                                              Есть H-мост для старых ДПТ на 110 вольт, токовый шунт воткнуть в цепь — не проблема, но как (и где) тут лучше всего отключать питание в случае аварии двигателя?
                                                                                0
                                                                                Мост — это наверное слишком уж избыточно, если задача просто отключать. Самое базовое решение: N-канальным мосфетом размыкать землю (GND). Шунт соответственно между GND и истоком, а дальше как в статье: ОУ + компаратор + драйвер нижнего ключа простейший и на затвор. Драйвер можно заменить комплементарной парой из NPN+PNP транзисторов.

                                                                                Если все же мост, то шунт так же между GND и истоками нижних транзисторов. Независимо от того, какая диагональ моста работает — ток всегда будет проходить через нижние ключи и на них проще всего отловить ток.

                                                                                P.S. LEM на 15А на плюсовой проводник питания — это если не жалко 15-20$.
                                                                                0
                                                                                Напрашивается вопрос о том, как выбирать время срабатывания защиты (когда это касается пробоев, а не омического нагрева). Вроде как не во всех даташитах оговаривается максимальный пиковый ток. И еще реже говорится, сколько этот импульс занимает по времени.
                                                                                  0
                                                                                  Как нас учили на военной кафедре, «читайте Устав, там все написано».
                                                                                  Читайте ПУЭ (и учебники по электротехнике). Там расписано как считать и что учитывать при расчете токов короткого замыкания. Из этого выводится необходимая скорость срабатывания защит в зависимости от вашего конкретного случая.
                                                                                  Чисто для общего образования, посмотрите на кривые срабатывания защит «бытовых» автоматов 10-16 А с характеристикой A, B и C.
                                                                                  А если для защит внутри устройства — принцип очень прост: защита должна сработать максимально быстро. При этом, защита имеет право быть многоуровневой — варистор на входе, емкостно-индуктивный фильтр чуть дальше, датчики тока и напряжения после них.
                                                                                    0
                                                                                    А если для защит внутри устройства — принцип очень прост: защита должна сработать максимально быстро

                                                                                    Хм. Теперь устройство уходит в защиту при каждом включении. Похоже, зарядка фильтрующих конденсаторов приводит к её срабатыванию. Какой у нас план, Пендальф? (с)
                                                                                      0

                                                                                      Хм, глушить защиту при включении, можно тупо задержкой?

                                                                                        0
                                                                                        Как во взрослых частотниках, сварочниках: заряжать входные конденсаторы через сопротивление, по достижении определенного порога это сопротивление шунтируется реле или контактором.
                                                                                        0
                                                                                        Эмм. Ответ «максимально быстро» и так очевиден.

                                                                                        Меня интересует, как прикинуть это «максимально быстро» для чувствительной электроники, если оно в даташите явно не указано.
                                                                                          +1
                                                                                          А о какой защите речь?
                                                                                          Если о токовой (в вашем комменте выше говорилось «когда это касается пробоев»), так электроника уже пробилась, и мы защищаем остальные цепи от тока КЗ.
                                                                                          И тут критерий — «чтобы проводники, по которым протекает ток, не успели нагреться до нарушения изоляции». Соответственно — прикидываем тепловой баланс (рассеиваемая мощность, теплоемкость) и время нагрева до критичной температуры.

                                                                                          А по напряжению:

                                                                                          Вариант 1. Прикидываем постоянную времени защищаемой цепи, из неё — скорость нарастания напряжения при идеальной ступеньке Хевисайда на входе. То есть переходную характеристику.
                                                                                          Защита должна отработать раньше, чем напряжение дойдёт до критического значения.

                                                                                          Вариант 2. Вспоминаем, что идеальных ступенек не бывает, и реальные импульсы перенапряжений тоже имеют конечную длительность фронта. Прикидываем, в каких условиях будет работать устройство, какие импульсы там вероятны — и от каких мы будем защищаться, а какие считаем форс-мажором.

                                                                                          Нормы по таким импульсам есть в стандартах, например для автомобильной бортсети это ГОСТ 28751 и ISO 7637. Более общие области — МЭК 61643 и т.п.
                                                                                            0
                                                                                            Да, осмысленно. Спасибо.

                                                                                            (Про пробои я имел в виду что-то типа КЗ в нагрузке, при котором хочется спасти питающий ее MOSFET. Тут оценку делать стоит, видимо, исходя из рассеиваемой ключом мощности.)
                                                                                          0
                                                                                          «варистор на входе» — это ж не токовая защита, а от входных перенапряжений
                                                                                            0
                                                                                            Одна из причин высоких токов — высокое напряжение. Да и получение по входу высоковольтного импульса — одна и весьма частых причин смерти всякой мелкой электроники. Варистор тут, при ценнике в рознице 5-15 рублей, очень оправданное вложение денег. Что интересно, варисторы есть и на напряжения от 6В. Т.е. их можно использовать для защиты от битых USB и нештатных блоков питания. С рассеиваемой энергией 0.6 Дж для 6-ти вольтовых, конечно, он не долго продержится при перенапряжении, но даст время сработать другим защитам.
                                                                                              0
                                                                                              qbertych писал:
                                                                                              когда это касается пробоев
                                                                                              то есть именно о КЗ.

                                                                                              А так-то да, в основном защищают устройство именно от перенапряжений, путём комбинирования порогового элемента по напряжению с токоограничителем (даже есть готовые комбинированные устройства с тепловой связью).

                                                                                              От токов КЗ же защищают сеть (ну и частично устройство — но уже не от выхода из строя, а чтоб совсем не заполыхало всей конструкцией).

                                                                                              Кстати, о многоуровневой защите есть интересная статья в журнале «Компоненты и технологии»: www.konkurel.ru/articles/St2.pdf
                                                                                        +1
                                                                                        Спасибо за статью, интересно)
                                                                                          0
                                                                                          Для малых токов у Bourns есть серия электронных самовосстанавливающихся предохранителей TBU с временем срабатывания 1мкс.
                                                                                            0
                                                                                            Хотелось бы узнать про бюджет погрешностей при расчете первой схемы для шунта (та, что с одним ОУ на LM358). Но, раз у вас итоговая схема с подстроечным резистором, то, видимо, погрешности первого каскада не важны.
                                                                                            Зато каждый экземпляр настраивать…
                                                                                              0
                                                                                              Ох… Два раза по ходу статьи писал, что это просто моделька для наглядности, а не реальная схема и все равно такие вопросы)) О каких погрешностях речь идет, если в схеме никаких фильтров и коррекции даже нет. Подстроечный резистор там просто, чтобы было удобно регулировать порог не останавливая симуляцию…
                                                                                              0
                                                                                              Немного занудности:
                                                                                              «Блок питания ноутбука имеет мощность около 100 Вт, то есть ток нем менее 1А.»
                                                                                              Типичный блок 45-90 Вт, т.е. ток на входе 90 ватника (90/230)/0.95 ~ 0.4A
                                                                                              0.95 — power factor.
                                                                                                0
                                                                                                Хотелось бы узнать мнение автора про ACS711 с аппаратным выходом FAULT. Конечно получается не гибко с порогом, но так же безнадежно в плане помехозащищенности?
                                                                                                  0
                                                                                                  ACS712, 711, 758 и прочие — с одной бочки деланы, а следовательно принципиально ничем не отличаются: одинаковые плюсы, одинаковые болезни.
                                                                                                    0
                                                                                                    Спасибо. А можно узнать ваше мнение как строить аппаратную схему защиты подобной этой только для переменки, когда например на тот же шунт нагружается трансформатор тока.
                                                                                                      0
                                                                                                      От задач зависит. Трансформатор тока обычный — хорошее решение, если до 100 кГц и правильно обвязать. Если что-то ответственное, то LEM или таки шунт обычный + ОУ с двухполярным питанием, чтобы обе полуволны ловить.
                                                                                                        0
                                                                                                        А как по вашему, если применять что-то типа вышеупомянутого ACS712 совместно с внешним ТТ на переменке, улучшит ли это помехозащищенность? В неком устройстве как раз используется ТТ->шунт->выпрямитель на ОУ->STM32. Соответственно двухполярка. Были мысли выбросить это все, оставить ACS712 ->сопротивление->BAV99 под входу STM32, но были сомнения.
                                                                                                          0
                                                                                                          Если измерять сеть 50 Гц и рядом нет огромных двигателей или мощных ВЧ преобразователей, то можно ACS смело ставить. На ВЧ переменку смысла ставить особо нет, разве что мудрить с экраном
                                                                                                            0
                                                                                                            Основной нагрузкой является УПП с токами при старте под 700А в самом худшем случае. В любом случае никакого ВЧ нет.
                                                                                                            С шунтами плохо тем, что трудно впихнуть в них весь диапазон, или на низких токах будем мерить шум АЦП или на высоких токах сильно греть шунты.
                                                                                                        0
                                                                                                        Вот тут есть сравнение разных способов замера тока:
                                                                                                        www.power-e.ru/2005_01_80.php
                                                                                                          +1
                                                                                                          впрочем, эту статью лучше в pdf читать, www.power-e.ru/pdf/2005_01_80.pdf
                                                                                                          а то веб вариант какой-то урезанный, и нумерация рисунков сломана.
                                                                                                    0

                                                                                                    Этта… А я правильно понимаю что в этой схеме https://hsto.org/webt/ad/ev/_j/adev_jqj2khspbcdoofr8wboy30.png
                                                                                                    при к.з. в нагрузке на вход ОУ прилетит 300В и ему поплохеет?
                                                                                                    Я, конечно, понимаю что это всего лишь моделька, но всё же: как защиту сделать не одноразовой?

                                                                                                      0
                                                                                                      Я наверное глупость скажу, но для начала можно просто внимательно статью прочитать…
                                                                                                      Вариант №1: Из предложенных вариантов выбрать датчик с гальванической развязкой, например, ТТ или LEM.
                                                                                                      Вариант №2: Реализовать после шунта развязку на оптроне и после него все уцелеет.
                                                                                                      Вариант №3: Не накосячить в проектировании, тогда быстродействия защиты с запасом хватит, чтобы закрыть транзистор силовой до момента пока его пробьет. Собственно смысл защиты именно в этом.
                                                                                                        –3
                                                                                                        Знаете, а Вам уже сказали, что Вас нельзя подпускать к обучению. А тоже присоединюсь.

                                                                                                        Кроме того я думаю, что Ваши советы очень вредные особенно для начинающих. Чтобы понять то, что вы хотите сказать, надо иметь неплохие знания электроники и опыт. Говорю это как плохой разработчик DC-DC конверторов который в середине 90-тих оказался с кучей сгоревших деталей стоимости $1000-2000 (приобретенных мною за моими деньгами). Тогда я наконец понял, что все, что работает с высокими напряжениями и токами (и индуктивными нагрузками) любит гореть:

                                                                                                        1. Быстро.
                                                                                                        2. Шумно.
                                                                                                        3. Взрывом.
                                                                                                        4. Дорого.

                                                                                                        И да, к сожалению простых защит нет. Потом я надолго отошел из разработки гремучей и горючей электроники.

                                                                                                        Вообще:

                                                                                                        1. Задумайтесь кому нужна симуляция где: ОУ неверно указан (да, я статью прочитал) и которая гальванически связана с сети питания? Что она симулирует? Разве DIY-читателям очевидно, что при КЗ нагрузки сгорит ОУ, потом контроллер и потом пойдет на все, что на пути попало?
                                                                                                        2. Зачем вы не показали подключения и симуляции гальванически развязанной схемы?
                                                                                                        3. К какой аудитории направлена статья? Если Вы советуете «Не накосячить в проектировании» — то это не DIY. Как раз DIY это для новичков, профессионалы сами справятся.

                                                                                                        П.П. От меня публикации не ждите — я уже сказал — я плохой разработчик високоволтных изделий.
                                                                                                          +1
                                                                                                          Вы или очень невнимательный человек и банально врете…

                                                                                                          1) С чего вы взяли, что это обучающая статья? Вы видите пометку «tutorial»? Я не вижу…
                                                                                                          И еще раз перечитайте вот это, если уж говорите, что читали:
                                                                                                          Часть из них «общепринятые», а часть мои мироощущения, прошу заметить, что как какую-то истину даже не пытаюсь претендовать.

                                                                                                          И такая фраза несколько раз встречается в статье — это только мое мнение и на какую-то правду не претендую, хотите правду? Для таких как вы тоже есть совет по тексту:
                                                                                                          Для тех, кому хочется академичности — идем и читаем любой ВУЗовский учебники по электротехники + «классику» Хоровица, Хилла «Искусство схемотехники».


                                                                                                          2) 1000-2000$? Поздравляю, вы были глупым как минимум в 90-х. Чтобы ничего не сжигать достаточно развязать трансом + электронный предохранитель сделать. А за озвученную вами цифру даже тогда можно было купить 2 лабораторный блока питания 0-600В и не сжигать совсем ничего.
                                                                                                          И опять же врать не хорошо — простая защита это электронный предохранитель на любом высоковольтном полевике. Схемка в журнале Радио гуляет с 80-х, да и в спец. главах электротехники про это написано.

                                                                                                          Задумался…

                                                                                                          1) Нужна всем, если вам не хватает кругозора, то мне жаль. Все активные PFC, стабилизаторы напряжения силовые и прочее — в принципе строятся без гальванической развязки. Посмотреть на отладку Infineon с PFC на ICE2 и подобных сил хватит?

                                                                                                          И я покажусь кэпом, но развязывать ОС по току для какой нибудь UC3842 глупость полнейшая… Она стоит пол бакса, тогда как реализация развязки хотя бы питания и ОС уже встанет в несколько долларов.

                                                                                                          2) Добавить оптрон на выход головы у кого-то не хватит? Боюсь такому человеку данная статья на 99% будет не понятна и не нужна.

                                                                                                          3) Вы какую-то ахинею пишете… Вот на работе я проектирую, а пришел домой и сел за свою железку — что я начал делать? Все таки «проектировать» оно от слова «проект», а проект может быть в том числе и любительский.

                                                                                                          P.S. Такое ощущение, что очень хотелось что-то написать, но написать нечего и выдали стену мало вменяемой отсебятины
                                                                                                            0
                                                                                                            1) С чего вы взяли, что это обучающая статья? Вы видите пометку «tutorial»? Я не вижу…


                                                                                                            А я вижу тег «Электроника для начинающих». Уберите его, пожалуйста. В том виде статья вообще не для начинающих. Также уберите тег «Робототехника».

                                                                                                            Вообще я думаю что и тег «DIY или Сделай сам» тоже не к месте, но если Вам, профессионала, нравиться домою после работе профессионально делать сложные любительские проекты — то оставьте его.

                                                                                                            Я так же очень рад что Вы думаете, что симуляция схемы неинвертирующего усилителя, где у ОУ неверно указан тип и которая немедленно сгорит при КЗ нагрузки нужна всем. Но я все же даю предпочтение статьях как ту, где все разжевано просто, ясно и по мелочами от теории через принципиальную схему вплоть до работоспособного устройства. У Вашей статьи как раз последняя часть отсутствует (да, да, знаю, читать надо много, проектиравать надо умом, как раз как в «Электронике для начинающих»).

                                                                                                            П.П. И да, простите за «отсебятину», я знаю, что не д'Артаньян. Но пожалуйста, не позволяйте Вашем ЧСВ мешать понять то, что собеседник хочеть сказать.
                                                                                                              0
                                                                                                              Может я сам решу какие хабы отметить в своей статье? Если вас что-то не устраивает, то можете пожаловаться на статью и если правила мною были нарушены, то администрация сама все сделает. А так советчиков мне тут хватает со своими чудо-хотелками.

                                                                                                              Если вас не устраивает качество материала, то вы можете его не читать, а также в настройках скрыть статьи определенного автора, что и предлагаю вам сделать.

                                                                                                              Какое работоспособное устройство вы хотите? DC/DC преобразователь, где данный узел будет составлять лишь 0,5%? Для этого кстати есть аж две статьи по AC/DC и в каждой из них есть пример готового проекта.
                                                                                                      0
                                                                                                      В своих устройствах я люблю использовать вот такие шунты PA2512FKF7W0R002E


                                                                                                      Где вы их покупаете, если не секрет?
                                                                                                        0
                                                                                                        www.elitan.ru/price/index.php?find=PA2512FKF7W0R002E&delay=-1&mfg=all&seenform=y

                                                                                                        Ну и у Компэла есть с аналогичным ценником и сроками.

                                                                                                        Пару Десяток штук в розницу, быстро и дорого можно взять в www.smd.ru/katalog/rezistory_i_potenciometry/nizkoomnye_chip_resistory_dlia_shuntov (там не Yageo, но в общем разница обычно не принципиальна)

                                                                                                        P.S. Ещё у Vishay были шунты 2512 с честным Kelvin connection — контакты раздвоенные. Если на единицах миллиом хочется какой-то точности, это полезно.
                                                                                                          0
                                                                                                          Я в основном таскаю с mouser через ПМ электроникс: быстро, все есть, но ценник при штучных количествах — не маленький.
                                                                                                          –2
                                                                                                          Обычно розетка бытовая защищена автоматом с номинальным током 16А, то есть отключение произойдет при 6-7 кратном токе, что уже около 100А.

                                                                                                          ШТА?
                                                                                                          Если на автомате написано «16 А», то и отключение произойдёт при 16 А.
                                                                                                          А вовсе не «при 6-7 кратном токе». Вы пишете ерунду.
                                                                                                            0
                                                                                                            Уважаемый, прежде чем высказывать такие безапелляционные суждения, стоит хотя бы ознакомиться с матчастью. Посмотрите про времятоковые характеристики автоматических выключателей.

                                                                                                            Для справки: Если взять автомат на 16А с самой распространенной времятоковой характеристикой «C» (маркировка «С16»), то мгновенно он сработает при превышении номинального тока от 5 до 10 раз. А двукратное превышение (ток в 32А) гарантировано выдержит не менее 10 секунд. Но и не более 200 секунд.
                                                                                                              0
                                                                                                              то мгновенно он сработает при превышении номинального тока от 5 до 10 раз


                                                                                                              Да и то в общем не мгновенно, а «мгновенно». Ни для автоматов, ни для плавких предохранителей время срабатывания меньше 10-20 мс никто обычно не гарантирует.
                                                                                                                0
                                                                                                                Конечно, вы правы. 10-20 мс на срабатывание — это время никуда не денется.
                                                                                                                0
                                                                                                                Про времятоковые характеристики в абзаце ни слова не сказано, простите.
                                                                                                                  0
                                                                                                                  При токе 16 А у автомата на 16 А отключение не произойдёт никогда.
                                                                                                              0
                                                                                                              Почему аппаратная?

                                                                                                              Хочу сказать пару слов в защиту «софтовой» защиты, сорри, за тавтологию.

                                                                                                              При правильном подходе к проектированию и реализации она тоже будет достаточно надежной, при этом связка АЦП+микроконтроллер дает неоспоримые преимущества относительно железной защиты, например, за счет меньшего количества аналоговых компонентов, возможности программного задания порога или возможности реализации более сложных алгоритмов защиты, например, адаптивного времени срабатывания (IDMT). Данная связка также позволяет проводить измерения реальной формы тока, а не только его пикового значения (часто надо отключать по перегрузке по RMS, а не пику), без дополнительных компонентов.

                                                                                                              В моих проектах решения на контроллерах контролируют защиту от КЗ инвертора на мегаватты, и как-то все работает, хоть и 200нс не обеспечивают, а ближе к 100мкс
                                                                                                                0
                                                                                                                Если у вас ключи переваривают мегаватты, то возможно достаточно и 100мкс...)) При этом вы не учитываете, что при таких мощностях скорость нарастания тока ограничивается возможностями самой сети…

                                                                                                                Защита должна быть аппаратной и ее можно организовать аппаратными средствами мк (вплоть до бланкирования сигнала с датчика тока), при этом программно можно измерять хоть суточный RMS тока… Как пример- dspic33fj16gs504 и его модуль SMPS.
                                                                                                                0
                                                                                                                При этом вы не учитываете, что при таких мощностях скорость нарастания тока ограничивается возможностями самой сети…

                                                                                                                Конечно учитываем.

                                                                                                                Защита должна быть аппаратной и ее можно организовать аппаратными средствами мк (вплоть до бланкирования сигнала с датчика тока), при этом программно можно измерять хоть суточный RMS тока… Как пример- dspic33fj16gs504 и его модуль SMPS.

                                                                                                                Еще раз, я чувствую, что вы где-то обожглись на МК и теперь твердите всем, что правильная защита — только железная.
                                                                                                                Да, сделать надежную защиту от перегрузок или КЗ на МК не так-то просто. Это обусловлено в том числе и тем, что в момент КЗ у вас в системе происходит такая свистопляска (начиная от проседания напряжения питания и заканчивая возможными искро-дуговыми разрядами, которые создают помехи на сотни метров вокруг), что в неправильно спроектированной схеме микроконтроллеру, ответственному за защиту, попросту очень поплохеет от помех и он зависнет или вырубится как раз в тот момент, когда он больше всего нужен. Второй фактор, как вы сами написали — софт, который должен гарантированно отработать аварию в течении определенного достаточно короткого интервала. А это жесткий реал-тайм, который и под которым не умеют сегодня программировать 99% свежеиспеченных IoT/Arduino программистов.
                                                                                                                Вот и получается, что априори считается, что контроллеры/процессоры не приспособлены для таких задач, хотя в принципе это не так.

                                                                                                                В качестве примера приведу устройства для защиты высоковольтных линий от КЗ, перенапряжения и прочих напастей. Там хоть и время реакции миллисекунды, а не наносекунды, но и требования к надежности очень высокие. Тем не менее все эти устройства — микропроцессорные до мозга костей.
                                                                                                                  0
                                                                                                                  Нигде я не обжигался...))) Вы просто путаете проблемы: защиту ключей ИИП и защиту линий эл. передач. В последнем случ. необходим анализ перегрузки, который и обеспечивается программно в течении заданного времени (например, десяток периодов частоты сети). Далее, отслеживается переход через ноль и только тогда происходит аварийное отключение.

                                                                                                                  В ИИП решаются совсем другие задачи. В частичности, потактовое ограничение тока через ключ. Это значит, в каждом такте отслеживается ток ключа и при превышении макс. значения ключ закрывается. При частоте коммутации 50кГц. один такт занимает 1...10 мксек.

                                                                                                                  Ко всему этому, можно добавить, что КЗ в некоторых источниках- штатный режим (сварочный инверторы, например)…
                                                                                                                    0
                                                                                                                    Я ничего не путаю. Я просто говорю, что достаточно ответственная защита может быть реализована на МК и он не зависнет, как вы написали в своей статье.
                                                                                                                    Да, быстродействие у МК медленней компаратора, хотя в принципе с быстрыми АЦП можно уложиться и в пару десятков микросекунд.
                                                                                                                      0
                                                                                                                      Я не автор этой статьи, а вы просто не понимаете о чем идет речь. Какие пару десятков микросекунд? Завязывайте фантазировать и изучите уже матчасть… И потом, даже самый быстрый АЦП построен на том же самом компараторе, на котором построен current limit аппаратного модуля ШИМ…
                                                                                                                        0
                                                                                                                        Вот такие пару десятков секунд. Вы либо сами учите матчасть, лучше современную, либо аргументируйте.
                                                                                                                  0
                                                                                                                  Уважаемый автор, а не довелось ли Вам использовать/сталкиваться с мониторами тока от ti — например, типа ina168?
                                                                                                                    0
                                                                                                                    INA194 стоит в серийном MPPT в синхронном buck-е на выходе и много где еще при DC шине до 60-80В. Очень удобное решение как по мне.
                                                                                                                    0
                                                                                                                    Спасибо за статью. Небольшая поправочка:
                                                                                                                    дядя Вася уронил гаечный ключ на провода идущие к лампочке и наша нагрузка уменьшилась в 100 раз.
                                                                                                                    Нагрузка в данном случае не уменьшилась, а увеличилась. А вот сопротивление нагрузки действительно уменьшилось.

                                                                                                                      0
                                                                                                                      Ожидал, что в статье о самом интересном расскажите — о самой защите, а именно чем разрываете цепь при перегрузке по току при больших скажем десятки-сотни амперах. здесь вся соль защиты.
                                                                                                                        –2
                                                                                                                        И что из этого вы не нашли тут? LEM до 400А бывают, ACS точно видел до 250А, трансформаторы тока до десятков килоампер есть. Все это гальванически развязанные датчики.
                                                                                                                        Или надо было еще рассказать как оптрон с одним резистором подтяжки работают?))
                                                                                                                        0
                                                                                                                        Что-то не дает скачать MultiSIM BLUE по вашей ссылке. Лавочку прикрыли.
                                                                                                                          0
                                                                                                                          Забавно, года 2 точно висело и было открыто)) Ну сейчас проверил на сайте NI — можно все так же скачать, правда не знаю подтянутся ли библиотеки от mouser автоматом или придется руками прописать.
                                                                                                                            +1
                                                                                                                            c заполнением анкеты Download MultiSIM BLUE
                                                                                                                            и без заполнения Download MultiSIM BLUE
                                                                                                                              +1
                                                                                                                              Обычно розетка бытовая защищена автоматом с номинальным током 16А, то есть отключение произойдет при 6-7 кратном токе, что уже около 100А
                                                                                                                              — Чем больше ток (превышающий номинальный для автомата), тем быстрее произойдёт отключение.
                                                                                                                              Кстати: даже медный провод (1,5..2,5мм2) не будет долго пропускать ток в 100А.
                                                                                                                              Быстро нагреется (секунда-две), столь-же быстро погорит изоляция (если она — ПВХ), и будет, возможно, КоЗа.

                                                                                                                              Даже если произойдет КЗ, то автомат долго будет этого не замечать и отключит нагрузку, только когда все уже сгорит
                                                                                                                              — Автоматы есть с разными допусками, речь — о скорости срабатывания при превышении тока.
                                                                                                                              Например, класса A — максимально быстро отключаются.
                                                                                                                              D — расчитаны на то, чтобы выдерживать пусковые токи многих мощных асинхронных движков.
                                                                                                                              Детали — есть в той-же википедии.

                                                                                                                              Применим великий и могучий закон Ома и получим даже при питании 5В значение тока более 250А
                                                                                                                              — Почему Вы считаете, что остальные элементы — как-будто из сверхпроводников?
                                                                                                                              Сопротивление той-же дорожки печатной платы может быть и 30 мОм/дм.

                                                                                                                              Есть способ минимизировать этот недостаток — уменьшить сопротивления шунта. К сожалению бесконечно уменьшать его нельзя и вообще я бы не рекомендовал уменьшать его менее 1 мОм
                                                                                                                              — Вы мультиметры — разбирали?
                                                                                                                              Как там реализован этот шунт?
                                                                                                                              Толстый медный проводник, на котором сделано некоторое количество сужений сечения (кусачками простыми).
                                                                                                                              Именно это и задаёт его сопротивление.
                                                                                                                              Так-что согласиться с тем, что есть необходимость ещё сильнее снижать сопротивление шунта — не могу.
                                                                                                                              Да, безусловно, оно имеет конечное значение.
                                                                                                                              Но лучше подобные токи (сварочные, если смотреть на номинал) не допускать до того-же мультиметра.
                                                                                                                              Что-то мне подсказывает, что обсуждаемый шунт сгорит в самую последнюю очередь.
                                                                                                                              А в первую, пожалуй, стандартные провода того-же мультика (как предохранитель типа «плавкая вставка»)
                                                                                                                              либо дорожки его-же печатной платы.

                                                                                                                              закон Ома и получим даже при питании 5В значение тока более 250А!
                                                                                                                              — Это при условии, что внутреннее сопротивление источника питания равно нулю.
                                                                                                                              В реальности это не так даже для сварочного инвертора (имеющего довольно крутую ВАХ, т.е. круто падающую).
                                                                                                                                +1
                                                                                                                                Ссылки на файлы симуляции битые

                                                                                                                                Only users with full accounts can post comments. Log in, please.