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Electrónica => Electrónica Geral => Tópico iniciado por: artur36 em 16 de Fevereiro de 2017, 00:10

Título: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
Enviado por: artur36 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 (https://lusorobotica.com/index.php?topic=8918.msg100203#msg100203)
- Protecção contra alimentação com polaridade invertida (https://lusorobotica.com/index.php?topic=8918.msg100204#msg100204)
- Ferrites na alimentação para filtrar ruídos parasitas (https://lusorobotica.com/index.php?topic=8918.msg100214#msg100214)
- Condensadores de desacoplamento na alimentação de circuito integrados (https://lusorobotica.com/index.php?topic=8918.msg100214#msg100214)
- Diodos Zener como limitador de tensão em GPIO partilhados com outras PCB's (https://lusorobotica.com/index.php?topic=8918.msg100214#msg100214)
- Resistência limitadora de corrente (https://lusorobotica.com/index.php?topic=8918.msg100236#msg100236)
- Protecção contra picos de tensão (varístors) (https://lusorobotica.com/index.php?topic=8918.msg100240#msg100240)
- Protecção contra interferências com inductor (https://lusorobotica.com/index.php?topic=8918.msg100240#msg100240)
- Protecção contra picos de corrente com NTC (https://lusorobotica.com/index.php?topic=8918.msg100240#msg100240)
- Protecção contra sobrecorrentes com PTC (https://lusorobotica.com/index.php?topic=8918.msg100242#msg100242)

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.
Título: Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
Enviado por: artur36 em 16 de Fevereiro de 2017, 00:11
Reservado para manutenção futura do tópico
Título: Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
Enviado por: Kristey 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.


Enviado do meu iPhone usando o Tapatalk
Título: Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
Enviado por: senso 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.
Título: Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
Enviado por: Tech_JA 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 (http://www.murata.com/products/emc/emifil/knowhow/lte/chapter04)
Título: Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
Enviado por: dropes 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.
Título: Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
Enviado por: artur36 em 16 de Fevereiro de 2017, 23:45
Citação de: Kristey em 16 de Fevereiro de 2017, 00:14
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.

Citação de: Tech_JA 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
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.

Título: Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
Enviado por: artur36 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.
Título: Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
Enviado por: Tech_JA em 17 de Fevereiro de 2017, 07:44
artur36,
já editei o meu post.
https://lusorobotica.com/index.php?topic=8918.msg100214#msg100214 (https://lusorobotica.com/index.php?topic=8918.msg100214#msg100214)
Título: Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
Enviado por: dropes 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).
Título: Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
Enviado por: jm_araujo em 17 de Fevereiro de 2017, 12:52
Citação de: dropes em 17 de Fevereiro de 2017, 12:13
- 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.
Título: Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
Enviado por: KammutierSpule em 17 de Fevereiro de 2017, 13:10
Citação de: jm_araujo em 17 de Fevereiro de 2017, 12:52
Citação de: dropes em 17 de Fevereiro de 2017, 12:13
- 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
Título: Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
Enviado por: dropes 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
Título: Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
Enviado por: jm_araujo 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.
Título: Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
Enviado por: Hugu 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..

Título: Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
Enviado por: artur36 em 18 de Fevereiro de 2017, 11:56
Citação de: dropes em 17 de Fevereiro de 2017, 12:13
- ntc para amortecer o pico de corrente, sobretudo em condensadores grandes, protegendo os diodos
Boas esclarece-me lá, o NTC onde é que é colocado? A seguir à ponte rectificadora ou apenas após os condensadores e directamente antes do restante circuito?

Entretanto já fui adicionando links no post inicial para as várias respostas, se acharem que alguma coisa deve ser alterada avisem.
Título: Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
Enviado por: senso em 18 de Fevereiro de 2017, 13:53
Um NTC é logo no lado do AC, para fazer o chamado soft start.
Título: Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
Enviado por: KammutierSpule em 18 de Fevereiro de 2017, 18:06
Citação de: artur36 em 18 de Fevereiro de 2017, 11:56
A seguir à ponte rectificadora ou apenas após os condensadores e directamente antes do restante circuito?

tem de ser em serie e antes dos condensadores, a corrente de agua (electrica) vai encher os tanques (condensadores), por isso o limitador tem de estar antes no tubo que liga ao condensador
Título: Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
Enviado por: dropes em 18 de Fevereiro de 2017, 20:12
Antes da ponte rectificadora  ;)
Título: Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
Enviado por: senso em 18 de Fevereiro de 2017, 21:22
Se tiveres um transformador grandito, principalmente toroidais, tem de ser no lado do AC, porque tens vários que sem soft start é logo disjuntor abaixo..
Título: Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
Enviado por: Hugu em 18 de Fevereiro de 2017, 22:59
antes, depois, no meio, por cima.. lol
(https://www.ametherm.com/images/stories/Ametherm_images/inrush-current-circuit.jpg)
(https://lusorobotica.com/proxy.php?request=http%3A%2F%2Fwww.amwei.com%2Fpima%2Fcircuit%2520with%2520NTC%2520thermistor%2520and%2520microcontroller.jpg&hash=49deaa75368b6c6b4da37e8e7a73ef58cf0640c4)		(https://lusorobotica.com/proxy.php?request=http%3A%2F%2Fwww.amwei.com%2Fpima%2FInrush%2520Current%2520Limiting%2520Power%2520NTC%2520thermistor%2520Circuit%2520Protection.jpg&hash=685657697f15d376093e5781d2e8d5b6474f04ad)
(https://www.ametherm.com/wp-content/uploads/2016/03/figure-8.png)

Mas é bom ter os NTC's a funcionar a altas temperaturas por longos periodos? nao chegam a queimar pelo calor que geram?
Para switch on-off-on, nao deve ser grande solução pelo menos sozinho, porque nao damos tempo para o mesmo arrefecer e voltar à sua resistencia maxima.
Título: Re: Métodos de protecção dos circuitos electrónicos
Enviado por: KammutierSpule em 18 de Fevereiro de 2017, 23:27
Citação de: Hugu em 18 de Fevereiro de 2017, 22:59
Mas é bom ter os NTC's a funcionar a altas temperaturas por longos periodos? nao chegam a queimar pelo calor que geram?
Para switch on-off-on, nao deve ser grande solução pelo menos sozinho, porque nao damos tempo para o mesmo arrefecer e voltar à sua resistencia maxima.

1 - O componente é especificado para uma determinada corrente maxima (suponho). De qq maneira, quando maior a temperatura, mais ele baixa a resistencia, logo, menos consome e menos aquece, no entanto, quando menos aquecer, mais aumenta a resistencia e mais consome e mais aquece! Portanto ele esta sempre a funcionar num estado muito mais baixo que a resistencia inicial. Depois o aquecimento das fontes, etc mantem-no a uma resistencia baixa. As temperatura normais de funcionamento estamo dimencionadas para o componente.

2 - exactamente, por isso é que o NTC nao é solucao unica para todos os casos. Por isso é q tambem facilmente (mesmo tendo NTC) matamos alguns equipamentos fazendo esse On/Off/On/Off

A maneira correcta mas muito mais dispendiosa e complicada, é fazer um detector (idealmente passagem por zero, se for no lado AC) e fazer um slow start.