通常の状態で低抵抗を備えた、最もシンプルで、最も安価で、高速かつ最小の設置面積の電流制限回路

24V DCの公称電圧でハイサイドドライバーによって駆動されるデジタル出力があります。負荷電流は通常100 mA未満です。出力は監視されているので、負荷側で短絡が検出された場合は、すぐにオフにすることができます。問題は、ドライバー自体が保護されておらず、短絡が原因で大量の煙が発生することです。だから私が必要なのは、ドライバーの出力にある簡単な回路です：

• 出力電流が100 mA未満の場合、10Ω未満の低抵抗
• 抵抗を急速に増加させ、ドライバ電流を500 mAレベル以下に制限します
• 短絡を検出してドライバの電源を切るには、短絡電流での耐量が少なくとも20 msでなければならない
• 使用電圧が50V以上
• 最小限のコンポーネントで安価（チャネルあたり最大0.20ドル）
• シングルソースのサプライヤーではありません

PTCのリセット可能なポリヒューズを試しましたが、遅すぎます。MicrochipのFP0100は良いはずですが、高価です（PCBに少なくとも60チャネルが必要です）。Bourns TBUシリーズも問題ありませんが、高価です。

他のオプションはありますか？

UPD1。私の現在の出力回路は74HC594シフトレジスタによって駆動されるMIC2981 / 82です。各出力には、リテルヒューズ1206L012 PTCがあります。私のボードでは、このような64チャネルが必要です。これは小さなシリーズボードなので、チャネルあたりの合計価格とフットプリントが重要です。

あなたの典型的なダブルトランジスタ電流リミッターはあなたの最善の策かもしれません。以下に示すのは、上面バージョンと底面バージョンです。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

この回路では、約1ボルトの電圧降下のペナルティがあることに注意してください。

シングル6ピンパッケージでデュアルトランジスタを購入します。

小さな抵抗により、電流がVbeに達すると電流がフォールドバックします。もう1つの抵抗はベース電流を設定し、Hfeを考慮して十分なコレクタ電流を生成するように計算する必要があります。

ただし、トランジスタは電流をしきい値に制限するだけなので、短絡の間は数ワットを処理する必要があることに注意してください。

ProFETハイサイドドライバICをご覧ください。これらのデバイスは、出力過電流を含むあらゆるものからの保護を備えた切り替え可能なハイサイドドライブを提供します。

ディストリビュータからProFETを簡単に見つけて選択できます。

安価で小型で、3.3 Vまたは5 Vロジックから直接駆動できるBSP752Tをご覧ください。

トレバーの優れた答えに基づいて構築するには：

定電流源（またはシンク）である半導体デバイスがあります。これらの多くは、内部的にはTrevorの回路とまったく同じように見えます（おそらくいくつかの温度補償要素を追加します）。

1つの非常に単純なデバイス（正確に2つのピンを備えた定電流シンク、50 V以下の電圧および最大/定電流350 mA向けに設計）はNSI50350ADです。内部で何をしているのかはわかりませんが、データシートでは「自己バイアストランジスタ」と呼んでいるため、内部的にはバイポーラトランジスタ、JFET、カップル抵抗の組み合わせである可能性があります。

さて、50 Vの制限は本当に痛い–その電圧で動作する統合された電流源を見つけるのは難しい。電流が小さい場合は、自己バイアスJFETが機能する可能性がありますが、100 mAでは高価になります。

だから、私はいくつかのことをお勧めするかもしれませんが、私は本当にトレヴァーのソリューションを使います：

• 単に障害検出の速度を上げることができないかどうかを確認します。それで問題は解決します。
• （私が知っている限り-私が間違っている場合は修正してください）トランジスタアレイを利用するのは難しいため（労力とボードスペースを削減する必要がある場合は望ましい）、コンポーネントにもう少し費やすことができます。 Q4のNPNだけではありませんが、1つのケースに複数のコンパレータを備えたデバイスを使用することで、ピック＆プレースのコストを節約できます。幸いなことに、4xコンパレータと4xオペアンプは数百個で購入すると約13 ctのコストがかかるため、チャネルあたりのオペアンプは約3 ctです。オペアンプ/コンパレータを使用して、R2の電圧を一定の基準電圧と比較し（ここでは、単純なツェナーで行う場合があります）、Q3を駆動します。チャネルごとにR3が不要になったことに注意してください。（Q5 / Q6のハイサイドアプローチにも同じことが当てはまります）
• 個々の抵抗器の代わりに抵抗器アレイを使用し、熱設計が許す限り。

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^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

オプトカプラーの安価な候補は、ライトオンCNY17です。

これは$ 0.2 /ポートx16で機能しますhttps://ca.mouser.com/ProductDetail/NXP-Freescale/MCZ33996EKR2?qs=sGAEpiMZZMuCmTIBzycWfKe9ppy40BrEybgj5eCsa3I%3d

SCR回路の基本的な考え方は次のとおりです。適切な抵抗値を得るには、PTC1と直列に抵抗を追加する必要がある場合があります。Q1のベースエミッタジャンクションと並列の全抵抗により、トリップ電流が設定されます。Q1が導通を開始すると、SCRが起動し、PTCが作動するまで負荷が保護されます。Q1はSOT-23にすることができます。R3とR4は単なる推測です。それらは、Q1への過電流による損傷を防ぐためにあります。ほとんどのSCRはある程度大きいです。私はあなたがあなたのニーズに合うのに十分に小さいものを見つけることができるかどうか見てみましょう。

注：SCRが起動したら、レールの引き下げを停止する前に、電源をオフにする必要があります。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

私は直列のダブルトランジスタ回路を提案するつもりでしたが、Trevor_Gはすでにその優れた仕事をしました。

代わりに、PTCヒューズオプションを再検討する価値があると思いました。あなたはそれらが遅すぎると言いますが、それはあなたが代わりに限界的な電源設計を持っているかもしれないことを示唆しています。

リテルヒューズRXEF017を検討してください。500mAでトリップするのに8秒かかるかもしれませんが、確かにそれはあなたの短絡保護がキックする時間を持つのに十分に低い電流ですか？2Aでのトリップ時間は0.2秒未満であり、24Vシステムではそれほど大きなエネルギーではありません。実際、ヒューズのポイントは、回路内で電流に最も影響を受けやすいコンポーネントであるため、他のものがヒューズの前に煙を放棄する可能性があることは少し心配です。

500mA未満の狭いウィンドウに電流を制限する問題に行き、他のものが限界に達するのを恐れて、キャップを充電したり、パルスなどを駆動したりするのに十分な突入電流を引き出すことができないのです。