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Autor Tópico: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos  (Lida 756 vezes)

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Offline artur36

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Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
« em: 16 de Fevereiro de 2017, 00:10 »
Boas como já disse num outro tópico vamos lá aproveitar esta maré de maior actividade no fórum para fazê-lo crescer cá vai um tópico para muitas páginas de conhecimentos.

Vamos lá listar os métodos que usamos ou conhecemos para protecção dos circuitos electrónicos quer digitais quer analógicos, vale de tudo desde protecção contra polaridades invertidas na alimentação até protecção de entradas de micros/amp-ops com tudo pelo meio que se possam lembrar.

Lista de métodos de protecção de circuitos electrónicos:

- Esclarecimento pedido
- Protecção contra alimentação com polaridade invertida
- Ferrites na alimentação para filtrar ruídos parasitas
- Condensadores de desacoplamento na alimentação de circuito integrados
- Diodos Zener como limitador de tensão em GPIO partilhados com outras PCB's
- Resistência limitadora de corrente
- Protecção contra picos de tensão (varístors)
- Protecção contra interferências com inductor
- Protecção contra picos de corrente com NTC
- Protecção contra sobrecorrentes com PTC

Para melhor organização (e se o TigPT ou qualquer moderador não se opuser) vou reservar este post e o imediatamente a seguir para listar todos os métodos partilhados com links para os post onde estiverem descritos, todos podem participar a seguir, muito ou pouco todos podemos ajudar, se acharem que algum dos métodos tem incorrecções ou pode sofrer alguma melhoria avisem e proponham correcções.
« Última modificação: 18 de Fevereiro de 2017, 11:51 por artur36 »

Offline artur36

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Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
« Responder #1 em: 16 de Fevereiro de 2017, 00:11 »
Reservado para manutenção futura do tópico

Offline Kristey

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Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
« Responder #2 em: 16 de Fevereiro de 2017, 00:14 »
Iniciativa excelente.

Em termos de GPIO:
Penso que a mais básica é qualquer GPIO ser actuado / actuar através de um transístor / mosfet.

Alimentação:
Usava um díodo pra prevenir a polaridade invertida.
Contudo como tinha sempre aquela queda de tensão associada sempre, deixei de usar um díodo e uso um díodo entre o VCC e o GND com um fusível.


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Offline senso

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Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
« Responder #3 em: 16 de Fevereiro de 2017, 00:48 »
Usas um Mosfet para proteção contra polaridade invertida com a gate chapada á massa ou ao vcc, sem queda de tensão e faz o trabalho do diodo..
Fusiveis são muito lentos para protecção.

Mas proteção é muito relativa, depende muito do circuito e do que te queres proteger..

E usar mosfets e afins em GPIO é relativo, pelo menos no que tenho feito é tudo IO que fica pela placa(e tem sido tudo coisas dos 5x5cm para baixo), convem é usares sempre uma resistência ai de 27-100 ohm's entre um GPIO e uma gate de um mosfet.
« Última modificação: 16 de Fevereiro de 2017, 00:52 por senso »
Avr fanboy

Offline Tech_JA

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Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
« Responder #4 em: 16 de Fevereiro de 2017, 08:44 »
(não sei se a minhas respostas se podem enquadrar neste tópico)

Ferrite beads (não sei o nome em Português) - são usadas como proteção contra ruídos parasitas (altas frequências) na alimentação dos IC's

Condensadores de 100nf entre a alimentação dos IC's e a massa e são colocados o mais o mais próximo possível dos pinos do IC's

Diodos Zeners nas linhas de dados entre IC's - Este caso em particular era muito usado nos auto-rádios com painéis destacáveis em que as linhas de dados entre o painel destacável e o corpo do auto-rádio tinham sempre zeners para proteção

Info sobre filtros EMI: http://www.murata.com/products/emc/emifil/knowhow/lte/chapter04
« Última modificação: 17 de Fevereiro de 2017, 07:42 por Tech_JA »

Offline dropes

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Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
« Responder #5 em: 16 de Fevereiro de 2017, 21:52 »
 Já encontrei zeners paralelos á alimentação de um HD, atrás estavam fusíveis smd que se fundiram devido á alimentação ter subido relativamente aos valores dos zeners, foi uma boa solução tendo salvo o disco, infelizmente o restante wd foi à vida quando alguns cêntimos faziam toda a diferênça.

Offline artur36

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Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
« Responder #6 em: 16 de Fevereiro de 2017, 23:45 »
Usava um díodo pra prevenir a polaridade invertida.
Contudo como tinha sempre aquela queda de tensão associada sempre, deixei de usar um díodo e uso um díodo entre o VCC e o GND com um fusível.
Podes colocar um esquema do que usas agora,não consigo perceber como pode proteger contra polaridade inversa.

(não sei se a minhas respostas se podem enquadrar neste tópico)
Ferrite beads (não sei o nome em Português) - são usadas Como proteção contra ruídos parasitas (altas frequências) na alimentação dos IC's
Condensadores de 100nf entre a alimentação dos IC's e a massa e são colocados o mais o mais próximo possível dos pinos do IC's
Diodos Zeners nas linhas de dados entre IC's - Este caso em particular era muito usado nos auto-rádios com painéis destacáveis em que as linhas de dados entre o painel destacável e o corpo do auto-rádio tinham sempre zeners para proteção
Tudo o que nos possa ajudar a proteger os nossos futuros circuitos é bem-vindo, seja para proteger componentes ou para eliminar interferências que afectem o funcionamento do circuito.

Se possível deixem uma pequena descrição mais técnica do porquê de cada técnica e eventualmente esquemas, acho que todos concordamos que mais importante que saber que determinada técnica é boa para o circuito é saber o porquê dessa técnica funcionar e em que situações pode ser vantajosa ou não.

Segue abaixo a minha modesta contribuição para o tópico.


Offline artur36

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Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
« Responder #7 em: 17 de Fevereiro de 2017, 00:11 »
Resistência limitadora de corrente

Para limitar a corrente a num determinado circuito de queda de tensão conhecida podemos usar uma resistência calculada em função da lei de Ohm, sabendo a queda de tensão que existirá na resistência e a corrente que desejamos no circuito temos que R=U/I (em que U é a queda de tensão na resistência e I a intensidade de corrente desejada, de acordo com o resultado obtido seleccionamos a resistência comum de valor mais próximo, preferencialmente de valor acima do resultado para garantir que a corrente nunca será superior ao desejado.
Ao usarmos esta abordagem temos de ter em atenção ao desperdício de energia na resistência, devido à regulação da corrente ser por um processo linear poderá existir uma perda de energia importante por dissipação na resistência. Esta energia desperdiçada pode aumentar significativamente o consumo de um circuito que se queira de baixa potência, especialmente em circuitos alimentados por pilhas ou baterias, esta potência dissipada terá também de ser tida em conta na selecção da resistência a usar pois esta tem de ser capaz de aguentar esta dissipação sem queimar, para isso calculamos a potência dissipada segundo P=U.I em que U é a queda de tensão na resistência e I a corrente real na resistência escolhida.

P.S.1: Ficou a faltar o exemplo típico, esta tipo de regulação é muito usado para controlar semicondutores discretos como diodos e transístores.
No caso do diodo emissor de luz (LED) vermelho temos uma queda de tensão no LED de 2V e uma corrente máxima admíssivel de 20mA logo se pretendermos o brilho máximo com uma alimentação de 5V teremos que ter uma queda de tensão na resistência de 3V com 20mA, portanto:
R=3/0.020=150 Ohm, este valor pertence à série E24 pelo que é fácil de encontrar mas para nos mantermos do lado seguro vamos usar o valor seguinte da mesma série ou seja 180 Ohm.
Para a resistência escolhida a corrente passará a ser I=U/R=3/180=0.017 A
A potência a dissipar será P=3*0,017=0,051 W logo podemos usar qualquer resistência com uma potência máxima igual ou superior a 100mW (se eliminarmos os arredondamentos provavelmente o resultado se situasse nos 50mW, no entanto seria sempre de evitar usar resistências deste valor pois estaríamos a usá-las constantemente no seu máximo admissivel sem qualquer margem de segurança)

P.S.2: Todos os cálculos devem ser feitos em unidades do SI para garantir que não existem erros nas múltiplos ou submúltiplos de unidades no resultado, resistência em Ohm, corrente em Ampere, tensão em Volt e Potência em Watt, caso se pretenda usar múltiplos ou submúltiplos todos os valores devem estar na mesma ordem de grandeza para evitar surpresas desagradáveis.
« Última modificação: 17 de Fevereiro de 2017, 00:37 por artur36 »

Offline Tech_JA

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Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
« Responder #8 em: 17 de Fevereiro de 2017, 07:44 »

Offline dropes

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Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
« Responder #9 em: 17 de Fevereiro de 2017, 12:13 »
O mais comum nas fontes são:
- varistors para suprimir picos de tensão (só funcionam uma vez)
- indutores para suprimir interferências em ambos os sentidos
- ntc para amortecer o pico de corrente, sobretudo em condensadores grandes, protegendo os diodos

Os fusíves são obviamente os mais utilizados, lentos para corrente inicial elevada, normais para as restantes aplicações, de notar os rápidos para equipamentos mais sensíveis (em muitos casos não têm resposta a tempo e pouco fazem).

Offline jm_araujo

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Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
« Responder #10 em: 17 de Fevereiro de 2017, 12:52 »
- ntc para amortecer o pico de corrente, sobretudo em condensadores grandes, protegendo os diodos
Deves querer dizer um PTC ;)

Os fusíveis não são para proteger o equipamento, mas para proteger o consumidor. Fundem ao haver um consumo excessivo que poderia dar origem a um incêndio.
« Última modificação: 17 de Fevereiro de 2017, 13:03 por jm_araujo »

Offline KammutierSpule

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Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
« Responder #11 em: 17 de Fevereiro de 2017, 13:10 »
- ntc para amortecer o pico de corrente, sobretudo em condensadores grandes, protegendo os diodos
Deves querer dizer um PTC ;)

Por acaso acho que quer mesmo dizer NTC

NTC: usado para limitar os picos iniciais (in rush current) - a resistencia é inicialmente "elevada" e diminui com o aumento da temperatura
PTC: usado para limitar o excesso de currente - a resistencia é inicialmente baixa e aumenta (geralmente em forma exponencial) com o aumento da temperatura

Offline dropes

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Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
« Responder #12 em: 17 de Fevereiro de 2017, 13:21 »
É mesmo NTC, em série com a alimentação, baixando a resistência ao aquecer como foi referidio.

O PTC é muito usado nas bobines de desmagnetização dos cinescópios, velhos tempos  :P

Offline jm_araujo

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Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
« Responder #13 em: 17 de Fevereiro de 2017, 13:24 »
Li na diagonal, não reparei que era para proteção de inrush.
É comum verem-se PTC em proteção com função de fusivel, ao aumentar a corrente aquecem e aumentam de resistência, forçando a corrente a diminuir.

Um NTC nessa situação ia aumentar a corrente, gerando um efeito avalanche.
« Última modificação: 17 de Fevereiro de 2017, 13:26 por jm_araujo »

Offline Hugu

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Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
« Responder #14 em: 18 de Fevereiro de 2017, 00:56 »
era engraçado associarem fotos ou esquemas com essas aplicaçoes que se vao falando estilo "sem proteção" "com proteção" com a respectiva legenda.. entendo que seja complicado criar tutoriais em ambiente fórum ou que ainda nao exista nenhum addon que permite criar ou ter uma espécie de Wikipédia embebida na maquina do forum para que toda a gente pudesse intervir, corrigir e actualizar o conteudo directamente e claro evitar que seja outra coisa à parte do forum.. Podiam-se criar bons conteudos por todos, mas é complicado a ediçao ficar a cargo de uma só pessoa..