マイコン出力回路の短絡保護

質問

フォトカプラー同士で接続されている機器Aと機器Bがあります。
機器Aと機器Bにはそれぞれフォトカプラーの電流制御用に抵抗があります。
機器Aには1kオーム、機器Bには１００オームです。
フォトカプラ接続回路の電圧は12Vです。

機器Aの1Kオーム抵抗は機器Bが接続されずに短絡される事を想定しています。
機器Aをそのままに、機器Bの代わりに12Vリレーを接続すると1Kオーム抵抗が邪魔をして動作しません。
１ｋオーム抵抗を取るか、小さくすれば解決しますがそうすると短絡した時の問題があります。

機器Bは変えられませんが、機器Aは必ずしもフォトカプラである必要はありません。

質問は、「マイコンの先に、ある程度の電流を流さなければならない出力回路がある場合、電流制限と短絡保護の両立について」です。
短絡保護で抵抗を入れた場合、相手機器を接続すると抵抗値が大きくて必要な電流が取れなく、抵抗を小さくすると短絡保護にはならない時です。

CRDは電流を制限しますが、短絡すると壊れると思います。しかし、CRDと抵抗を直列にする方法等で対処が出来るのでしょうか？

よろしくお願いいたします。

回答No.3

maccha_neko · ベストアンサー

抵抗が問題なら、ポリスイッチを使うという手もあるでしょうね。
トランジスタなどを使った過電流保護回路という手もありますけど、保護回路は単純な方が良いでしょうし。

いずれにしても、保護回路が作動する電流よりも充分に余裕を持たせておかないと、保護回路が作動しても素子が壊れるということになるので、ご注意を。

お礼

ご回答ありがとうございます。
ポリスイッチというものを知りませんでした。
フォトカプラの絶対最大定格のコレクタ電流が50mAです。
ポリスイッチには、50mA(100mAで遮断)という物があるようです。とりあえずこれでテストしてみようと思います。

回答No.4

noname#215107

No.2です。
そうですね。鈍感なポリスイッチでも間に合うかもしれません。

フォトカプラが壊れるまでには、
過大電流→温度が徐々に上昇開始→フォトカプラが熱破壊　・・・のように非常に時間がかかります。
破壊に至るまではマイコンの動作速度からしたら非常に遅いので、遅いポリスイッチでも間に合うのかもしれません。

ただし、電流監視してOFFするのに比べて、ポリスイッチの反応は非常に鈍感です。

負荷の動作を邪魔したくなければ、1Ω以下のシャント抵抗を入れて、オペアンプで増幅し、コンパレータで電流監視してもいいかもしれません。
こうすれば、ショートに至らない過大電流でも検出可能でシャットダウンすることが可能です。

お礼

ご回答ありがとうございます。
まずポリスイッチをテストしたいと思いますが、ポリスイッチの遮断電流が100mAということで、フォトカプラの最大定格の倍となっています。
ポリスイッチで駄目なら電流監視ということになるのでしょうか。
ありがとうございました。

回答No.2

noname#215107

趣味で電子工作をやっている素人です。

（１）
見たことがある保護回路は、まず。負荷はフォトカプラのコレクタ側に接続します（逆の回路です）。
エミッタ側に、低い値の抵抗を入れてGNDにつなぎます。
エミッタ端子とGNDとの電圧を監視します。
短絡電流が流れるとエミッタ端子の電位が高くなるので、これを検知し、フォトカプラを
OFFにします。

（２）
添付された画像の回路の場合なら、まず１ｋΩの抵抗を、低い値にします。
その抵抗の両端の電圧を監視します。
短絡すると両端の電圧が１２V－Vce(sat）≒１２Vになりますので、これを検知し、フォトカプラをOFFにします。

半導体が壊れるのは高い温度が原因です。すぐにシャットダウンすれば壊れないはずです。

お礼

ご回答ありがとうございます。
参考にさせていただきます。

回答No.1

TooManyBugs

機器Aの出力にトランジスタなりリレーなりをかませればよい。

お礼

ご回答ありがとうございます。
機器Aの出力にリレーをつければ短絡の問題は解決できますが、機器Aに機器Bを接続した場合のON時間は、１秒以下ですのでリレーを機器Aに組み込む事はできません。（電流が流れる時間が短すぎてリレーがONしない）
機器Aのフォトカプラの代わりにトランジスタ回路を組んだ場合、依然として短絡問題は残るように思うのですが如何でしょうか。