Proteção contra curto

rodrigocirilo · 19 de dezembro de 2016

Boa noite pessoal, preciso da ajuda da galera aqui..

Seguinte, tenho o circuito abaixo:

O pic gera um pwm por software, que através do opto irá acionar o mosfet, que por sua vez irá chavear a carga. No exemplo da imagem usei uma lamp (L1) mas no circuito real é uma resistencia pra gerar um aquecimento (tudo em 12V) acionamentos curtos. Ocorre que a (L1) é de rosquear no sistema e ja aconteceu de rosquear demais e fechar um curto e o mosfet chavear o Vcc direto para o terra, queimando o mesmo.

Queria saber se seria possivel fazer uma proteção contra esse curto (sem relê). pensei em usar fusiveis rearmaveis, mas não achei pra vender na casa dos 7,5A.

Att.

.if · 20 de dezembro de 2016

Um fusível é condição sine qua non pra sistemas 12v de potência alta.

Adicionalmente à ele, você pode implementar uma proteção de corrente limite usando o comparador ou conversor ad do seu mc: um resistor de baixo valor entre source e gnd e a partir do source realimentando a entrada do mc é um adicional bem legal. Penso que um filtro rc torna-se necessário

o desenho abaixo é p você ter uma ideia de onde estaria o resistor shunt

rodrigocirilo · 20 de dezembro de 2016

Obrigado @Isadora Ferraz..

Mas o resistor shunt não iria esquentar a bessa ?

To cogitando usar aqueles modulozinhos de medição de corrente que tem pronto.. ..o que acha?

aphawk · 20 de dezembro de 2016

@rodrigocirilo ,

Pode usar esses módulos também, mas você sabe qual a corrente limite que vai passar por ele quando houver um curto-circuito ?

Por exemplo, se você pretende limitar em 7,5 A, mas vai ligar o circuito direto na bateria do carro, um curto-circuito pode passar até mais de 100A de pico.....

Acho que o resistor shunt como senso de corrente é mais apropriado .... dissiparia uns 5 Watts mais ou menos....

Paulo

.if · 20 de dezembro de 2016

5W penso que é muita perda

se usares R de 0.01R, com 10A vais ter 1W em 0.1V que já é suficiente pra excitar diretamente o conversor ad (comparador acho que não diretamente)

Se desejas menos perda, use R menor e um ampop. Vai complicar 1 pouco + mas não deixa de ser uma alternativa.

A propósito, se algum dia conseguires te desvencilhar do pic, há os avr´s. Estes têm ampop em alguns pinos. Ideal pra medir sinal de baixa amplitude sem muito hw externo

Módulo medidor pronto é uma opção mas penso que é muita flatulência pra pouca evacuação

rodrigocirilo · 20 de dezembro de 2016

@aphawk Paulo eu creio que a corrente de pico em um curto seria proxima de 60A, quero limitar em 10A, pensei em fazer a leitura durante o pwm por software, e caso o valor ultrapassasse o limite o proprio pic cortaria o acionamento.

Será que haveria tempo suficiente para não queimar o modulo e o mosfet?

@Isadora Ferraz O espaço é um problema neste caso,, não queria aumentar a placa (falo de muito pouco espaço) com um AmpOp... (desculpa esfarrapa kkk não manjo de AmpOp, na verdade odeio mexer com eles).

E tambem nao queria ter "energia" dissipada em um resistor pois a alimentação provem de baterias (lipo) e ela é preciosa nesse caso.

É notável minha habilidade somente com pic´s kkkkk pois é.. preciso comprar um avr e começar a brincar...

aphawk · 20 de dezembro de 2016

@rodrigocirilo ,

Então use o módulo de 100A, não é tão fácil de encontrar, mas eu tenho um ACS758 de 100A no meu estoque de raridades, sem módulo, apenas o sensor. E você não vai achar isto fácil por aqui .....

Os Avrs que possuem amp op não são tão fáceis de se encontrar, e custam um pouco mais caro.

Para agilizar o seu brinquedo, eu proponho você usar dois ACS712 de 30A, em paralelo, e usar duas entradas analógicas , fazer as leituras, converter para Ampéres, e somar os dois resultados.....

Paulo

.if · 20 de dezembro de 2016

1 hora atrás, rodrigocirilo disse:

pensei em fazer a leitura durante o pwm por software

você havia pensado antes ou depois que dei a dica? Bem.. acho que não importa muito.

De fato também não me dou muito bem com analógicos.

Penso que a alta corrente de pico você pode amenizar fazendo o dutty do pwm pequeno no início. Some-se isso à um filtro RC antes de aplicar na entrada analógica do mc.

Uma perda mínima você vai ter que conviver com.

você meio que pode usar o comparador do mc. Mas sua referência deve ser externa algo como 0.1V ou menos (só testando). Quando a V fica maior que vref, ele pode gerar uma interrupt e ... já falei d+

Mas penso que isso tende a poder ser substituído por um simples fusível pois uma sobre corrente só deve ocorrer se/quando houver curto, aí sim a perda pode calor é mínima.

rodrigocirilo · 20 de dezembro de 2016

@aphawk Obrigado pelas dicas.. vou pensar noque fazer.. Mas se eu usar só um de 30A, fazer a leitura assim que acionar, digamos que esteja em curto (acima dos 30A) será que daria tempo do pic ler e desligar antes de queimar o mosfet e o modulo de corrente??

Chegando perto dos 5 mil posts !!!!

@Isadora Ferraz sim eu queria usar fusíveis rearmáveis, mas não estou encontrando pra vender aqui.

adicionado 2 minutos depois

Edit:

Como funciona a proteção anti curto na saida de algumas fontes?

aphawk · 20 de dezembro de 2016

@rodrigocirilo ,

Nossa, nem havia visto... pois é, amanhã fazem 8 anos exatos que estou aqui nesta maravilhosa comunidade, aprendendo com todos e também ensinando na medida do possível !

E pelo jeito amanhã também chegarei nos 5.000 posts, vou abrir um vinho e comemorar pois é algo que eu nunca imaginei que iria acontecer.

Quanto à sua preocupação, um pequeno ajuste no modelo de seu mosfet faz ele aguentar o surto de corrente por um período pequeno, mas precisa garantir que o software esteja fazendo as leituras com a velocidade suficiente para evitar que o Mosfet passe dos limites seguros. Por exemplo, uma leitura a cada 10 milissegundos permite voce utilizar um Mosfet que agente um pico de uns 70A durante 10 milissegundos, entendeu o conceito ?

Mas o que me preocupa é se o sensor consegue sair vivo desta.... imagine o dobro da corrente passando pelo sensor de efeito hall, eu tenho quase certeza que ele simplesmente abre na hora e adeus circuito....

Paulo

rodrigocirilo · 20 de dezembro de 2016

@aphawk Pelo datasheet do mosfet IRF3205 ele pode trabalhar com 80A em 10V e picos de até 390A.. mas engraçado que em testes aqui, deu um pequeno curto que não deve ter chegado proximo disso e mesmo assim ele queimou..

Tambem acho que o modulo não aguentaria..

Pesquisei um pouco na internet e vi alguns circuitos de proteção de curto circuito para fontes de alimentação.. que usam relês e scr... será que me atenderia?

imagem da internet

E parabéns por todo esse tempo ajudando as pessoas aqui !!!!!

.if · 20 de dezembro de 2016

esta era a ideia que ia te dar há algum tempo atrás mas considerei como verdadeira a desculpa esfarrapada...

4 horas atrás, rodrigocirilo disse:

O espaço é um problema neste caso,, não queria aumentar a placa (falo de muito pouco espaço)

O cara teve boa intenção na 'explicação superficial' mas chamar 'gate, catodo' de 'base, saída' doeu um pouco.

Note que pra dar 0,6V @ 10A você precisa de 0,06R e 6W de preju

Mas a essência é aquela mesma.

Fusível comum: melhor opção.

Ah e desculpe por me intrometer nesta linda amizade que nasce entre vocês 2. Acho melhor deixá-los a sós kk.

rodrigocirilo · 20 de dezembro de 2016

5 minutos atrás, Isadora Ferraz disse:

esta era a ideia que ia te dar há algum tempo atrás mas considerei como verdadeira a desculpa esfarrapada...

O cara teve boa intenção na 'explicação superficial' mas chamar 'gate, catodo' de 'base, saída' doeu um pouco.

Note que pra dar 0,6V @ 10A você precisa de 0,06R e 6W de preju

Mas a essência é aquela mesma.

Fusível comum: melhor opção.

Ah e desculpe por me intrometer nesta linda amizade que nasce entre vocês 2. Acho melhor deixá-los a sós kk.

Pois é, to começando a considerar o fusivel comum mesmo.., afinal os "rearmaveis" que seria a melhor opção nao acho de jeito nenhum na internet..

Imagina, você será sempre bem vinda em qualquer tópico, pois alem de ajudar sempre, ainda me divirto com seu jeito peculiar de redigir!!

aphawk · 20 de dezembro de 2016

49 minutos atrás, rodrigocirilo disse:

@aphawk Pelo datasheet do mosfet IRF3205 ele pode trabalhar com 80A em 10V e picos de até 390A.. mas engraçado que em testes aqui, deu um pequeno curto que não deve ter chegado proximo disso e mesmo assim ele queimou..

Calma aí .......

Olha isto aqui :

http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf3205.pdf

Pelo menos 75 A contínuo ele tem de suportar, na temperatura de 100 graus. Se queimou, passou mais do que isso, meu amigo !

Se for uma bateria de carro, ela pode dar mais do que isso de pico facilmente !

Esse tipo de circuito de proteção funciona muito lento, até o relé armar, seu Mosfet já se despediu....

Paulo

rodrigocirilo · 20 de dezembro de 2016

1 minuto atrás, aphawk disse:

Esse tipo de circuito de proteção funciona muito lento, até o relé armar, seu Mosfet já se despediu....

Vixi...então danou-se !! vou ter que partir pro fusivel comum mesmo.. ou se alguém souber algum site que venda fusiveis rearmaveis de alta corrente!!

aphawk · 20 de dezembro de 2016

@rodrigocirilo ,

Lembre-se de comprar fusíveis rápidos, tipo de 10A , para garantir que queima bem rapidinho !

Paulo

albert_emule · 21 de dezembro de 2016

5 horas atrás, rodrigocirilo disse:

Vixi...então danou-se !! vou ter que partir pro fusivel comum mesmo.. ou se alguém souber algum site que venda fusiveis rearmaveis de alta corrente!!

Calma amigo....kkkk

Eu projetei este sistema para você usando a velha e boa eletrônica analógica.

Estas imagens são auto-destrutivas. Por isso salve enquanto é tempo.

Veja a limitação de corrente.

Observe que o resistor de carga está muito baixo. A corrente deveria ser mais alta.

Estou usando o truque usado nas fontes chaveadas.

Existe um resistor Shunt para medir a corrente. Mas observe a dissipação de potência RMS nele:

Não chega nem a 500mW. Isso numa situação de curto-circuito....

Todo o segredo da coisa está nesta imagem abaixo:

A onda vermelha é a forma de onda de corrente no resistor Shunt que está no Source do mosfet de potência.

A onda verde seria a onda gerada pelo micro-controlador.

Neste caso aqui é um gerador de onda do simulador.

A onda azul é no gate do mosfet.

Perceba que a onda está cortada. Bem menor em largura do que a que sai do "Micro-controlador".

Veja que a corrente não sobe instantemente durante o curto-circuito...

Isso acontece por causa do indutor que está configurado como Conversor Buck invertido.

Indutores atrasam o surgimento de corrente e possibilitam a medição com precisão.

A corrente ao invés de subir instantaneamente, ela sobe em rampa lenta.

Este é o truque das fontes chaveadas.

O segundo segredo é o SCR discreto que está alí. São os transistores Q3 e Q4 que fazem um SCR discreto.

Quando a tensão do resistor Shunt é suficiente para polarizar o SCR discreto...Ele corta imediatamente o pulso do PWM, independente se o pulso continua sendo gerado ou não.

O resistor R3 limita a corrente do pulso, possibilitando que o SCR entre em ação.

Q1 e Q2 reforçam a corrente do pulso para o mosfet poder ser acionado com perfeição com pulsos um e zero.

Espero ter ajudado.

adicionado 8 minutos depois

Se quiser, pode usar o esquema de conversor Buck normal, onde o chaveador chaveia pelo positivo e não pelo negativo:

Mas terá que usar um driver de mosfet específico, tal como IR2127, que faz acionamento de mosfets na linha positiva.

Estes drivers que fazem um terra flutuante para acionar o mosfet no lado positivo.

rodrigocirilo · 21 de dezembro de 2016

@albert_emule Legal heim.. obrigado pela contribuição... vou analisar e ver se consigo implementar!! apesar de ter achado meio complexo!!

albert_emule · 21 de dezembro de 2016

1 hora atrás, rodrigocirilo disse:

@albert_emule Legal heim.. obrigado pela contribuição... vou analisar e ver se consigo implementar!! apesar de ter achado meio complexo!!

Só que é muitas vezes mais barato que um sensor hall.

Acho que numa fonte ATX velha, daquelas genéricas já tem todas as peças.

.if · 21 de dezembro de 2016

... e não só isso, a resposta é mais rápida do que se você implementar por sw no pic, mais seguro (sem bugs de sw) e etc.

Com o drive npn/pnp fica melhor, claro, mas você pode tentar simplificar 1 pouco acionando o mosfet direto do seu mc com 1 resistor de 100R. Use freq + baixa - pra resistência = sem problema

albert_emule · 21 de dezembro de 2016

6 minutos atrás, Isadora Ferraz disse:

... e não só isso, a resposta é mais rápida do que se você implementar por sw no pic, mais seguro (sem bugs de sw) e etc.

Com o drive npn/pnp fica melhor, claro, mas você pode tentar simplificar 1 pouco acionando o mosfet direto do seu mc com 1 resistor de 100R. Use freq + baixa - pra resistência = sem problema

Isso mesmo. Pode usar 60Hz.....Nem vai precisar de driver reforçador de corrente.

Nesta simulação está operando a 20Khz

ViniciusKruz · 21 de dezembro de 2016

@rodrigocirilo Vendo seu post, me recordei do tempo que quase não tinha informação na internet, eu mesmo nem tinha internet, tudo era aprendido na base de revistas, procurei nos meus baús empoeirados cheios de revistas velhas(mentira, não passa de 10 kkk) e encontrei um artigo na revista Saber Eletrônica Ano 33 Nº 22 (1997) Página 15, um artigo de um leitor que propõe um sistema de proteção contra curtos em fontes. Não sei se é o que você procura nem se vai te atender, mas veja a velharia... digo... artigo veja se serve pra alguma coisa.

albert_emule · 21 de dezembro de 2016

Vejam:

Com 60Hz, como a @Isadora Ferraz sugeriu, funcionou ainda melhor.

Estes pulsos verdes é a corrente que sobe em forma de rampa no mosfet, e depois despenca instantaneamente.

Mas acontece tão rápido que perante os 60Hz, forma-se apenas um risco.

Agora vejam o pulso verde ampliado:

Vejam a tensão no gate:

Em azul vemos a tensão no gate.

Em verde a tensão que sai do micro-controlador:

Esta proteção só atua caso a tensão na base de Q3 atinja o valor de polarização.

Dá até para colocar um trimpot cara, para ajustes finos hehehe.

Se a tensão na base nunca alcançar o valor necessário para polarizar, a proteção não atua. Mas isso significa que a corrente está abaixo de 12 amperes.

ViniciusKruz · 22 de dezembro de 2016

@albert_emule Off: Não conhecia esse programa (LTspice), ele tem um grau confiável de precisão? Simula temperatura dos componentes? Já usei o Proteus, mas em termos de precisão não gostei não.

albert_emule · 22 de dezembro de 2016

45 minutos atrás, ViniciusKruz disse:

@albert_emule Off: Não conhecia esse programa (LTspice), ele tem um grau confiável de precisão? Simula temperatura dos componentes? Já usei o Proteus, mas em termos de precisão não gostei não.

Tem precisão sim.

Nunca senti falta de simular temperatura kkkkk Isso me lembra aqueles simuladores de meteorologia kkk.

Mas o LT mostra a potência dissipada com precisão, que você pode converter em calor.

Temperatura diretamente eu nunca experimentei