Per didelės įtampos, per didelės srovės, trumpalaikės įtampos ir atvirkštinio poliškumo apsaugos grandinė naudojant „RT1720“ karšto keitimo valdiklį su gedimo laikmačiu

Dažnai elektroninėje grandinėje būtina naudoti specialų apsaugos įtaisą, kad apsaugotumėte grandinę nuo viršįtampio, viršsrovės, trumpalaikės įtampos ir atvirkštinio poliškumo ir pan. Taigi, norėdamas apsaugoti grandinę nuo šių bangų, „Richtek Semiconductor“ pristatė „RT1720A IC“, kuris yra pernelyg supaprastintas apsaugos IC, sukurtas patenkinti poreikius. Dėl mažų sąnaudų mažo dydžio ir labai nedaug komponentų reikalavimų ši grandinė idealiai tinka naudoti daugelyje skirtingų praktinių ir įterptųjų programų.

Taigi šiame straipsnyje aš suprojektuosiu, apskaičiuosiu ir išbandysiu šią apsaugos grandinę, ir pagaliau bus išsamus vaizdo įrašas, rodantis grandinės veikimą, todėl pradėkime. Taip pat patikrinkite ankstesnes mūsų apsaugos grandines.

IC RT1720

Tai pigi apsaugos IC, skirta supaprastinti įgyvendinimą. Smagus faktas apie IC yra tai, kad šio IC dydis yra tik 4,8 x 2,9 x 0,75 mm. Taigi, neapsigaukite dėl vaizdo, šis IC yra labai mažas, o kaiščių žingsnis yra tik 0,5 mm.

IC RT1720 funkcijos:

Platus įvesties veikimo diapazonas: nuo 5 V iki 80 V
Neigiama įėjimo įtampa iki -60V
Reguliuojama išėjimo spaustuko įtampa
Reguliuojama apsauga nuo viršsrovės
Programuojamas laikmatis apsaugai nuo gedimų
Maža išjungimo srovė
Vidinio įkrovimo siurblio N-MOSFET pavara
Greitas 80mA MOSFET išjungimas viršįtampiui
Gedimo išvesties indikacija

Funkcijų sąrašas ir matmenų parametrai yra paimti iš duomenų lapo.

Grandinės schema

Kaip minėta anksčiau, šią grandinę galima naudoti:

Laikinas įtampos viršįtampių slopintuvas
Apsaugos nuo viršįtampio grandinė
Apsaugos nuo viršsrovės grandinė
Apsaugos nuo viršįtampių grandinė
Apsaugos nuo poliškumo grandinė

Taip pat patikrinkite mūsų ankstesnes apsaugos grandines:

Įsiurbimo srovės ribojimas naudojant NTC termistorių
Apsaugos nuo viršįtampio grandinė
Apsaugos nuo trumpojo jungimo grandinė
Apsaugos nuo poliškumo grandinė
Elektroninis automatinis jungiklis

Būtini komponentai

Sl. Nr	Dalys	Tipas	Kiekis
1	RT1720	IC	1
2	MMBT3904	Tranzistorius	1
3	1000 pF	Kondensatorius	1
4	1N4148 (BAT20J)	Diodas	1
5	470uF, 25V	Kondensatorius	1
6	1uF, 16V	Kondensatorius	1
7	100 tūkst., 1 proc.	Rezistorius	4
8	25mR	Rezistorius	1
9	IRF540	Mosfetas	2
10	Maitinimo blokas	30 V, DC	1
11	Jungtis 5mm	Bendrasis	2
10	Plokštė	Bendrasis	1

Kaip veikia ši apsaugos grandinė?

Atidžiai pažvelgę į pirmiau pateiktą schemą, galite pamatyti, kad yra du terminalai, įvesties ir kiti išvesties. Įėjimo įtampa tiekiama per įėjimo gnybtą.

100K trauka-iki rezistorius R8 traukia SHDN pin didelis. Taigi, padaręs šį kaištį aukštą, įjungiamas IC.

25mR rezistorius R7 nustato esamą ribą šį IC. Jei norite sužinoti, kaip gavau dabartinio jutiklio rezistoriaus 25mR vertę, galite tai rasti šio straipsnio skaičiavimo skyriuje.

Transistorius T1, diodas D2, rezistorius R6 ir MOSFET Q2 kartu sudaro atvirkštinio poliškumo apsaugos grandinę. Apskritai, jei įtampa yra taikomas VIN kaiščio grandinės įtampa pirmasis išsitraukia SHDN pin Aukštas ir galios IC per VCC kaiščio tada jis teka per dabartinės prasme rezistorius R6 dabar diodas D2 juda į priekį-bias sąlyga, šis daro tranzistorius T1 apie esamas ir teka per tranzistorius, kuri leidžia MOSFET Q2, dėl kurių taip pat daro Q1 dėl ir dabar srovė gali tekėti tiesiai per MOSFET ant apkrovos.

Dabar, kai VIN terminalui taikoma atvirkštinė įtampa, diodas D2 yra atvirkštinio poslinkio būsenoje ir dabar negali tekėti per MOSFET. Rezistoriai R3 ir R4 sudaro įtampos daliklį, kuris veikia kaip grįžtamasis ryšys, leidžiantis apsaugoti nuo viršįtampio. Jei norite sužinoti, kaip apskaičiavau rezistoriaus vertes, galite tai rasti šio straipsnio skaičiavimo skyriuje.

MOSFET Q1 ir Q2 sudaro išorinį N-MOSFET apkrovos jungiklį. Jei įtampa pakyla virš nustatytos įtampos, kurią nustato išorinis grįžtamasis rezistorius, viršija slenkstinę įtampą, RT1720 IC linija reguliuoja naudodama išorinį apkrovos jungiklį MOSFET, kol reguliuojamas gedimo laikmatis išsijungia ir išjungia MOSFET, kad būtų išvengta perkaitimo.

Kai apkrova yra didesnė už dabartinę nustatytą tašką (nustatytą išorinio jutiklio rezistoriaus, sujungto tarp SNS ir VCC), IC valdo apkrovos jungiklį MOSFET kaip srovės šaltinį, kad apribotų išėjimo srovę, kol gedimo laikmatis išsijungia ir išjungia MOSFET. Be to, FLT išėjimas eina žemai, pranešdamas apie gedimą. Apkrovos jungiklis MOSFET išlieka įjungtas, kol VTMR pasiekia 1,4 V, suteikiant laiko bet kokiam sistemos tvarkymui, kol MOSFET išsijungs.

RT1720 atviro nutekėjimo PGOOD išėjimas padidėja, kai apkrovos jungiklis visiškai įsijungia, o MOSFET šaltinis artėja prie nutekėjimo įtampos. Šis išvesties signalas gali būti naudojamas įgalinant tolesnius įrenginius arba signalizuojant sistemą, kad dabar gali prasidėti įprastas veikimas.

IC SHDN įvestis išjungia visas funkcijas ir sumažina VCC ramybės srovę iki 7μA.

Pastaba: išsami informacija apie vidinį funkcionalumą ir schemą paimta iš duomenų lapo.

Pastaba: Šis IC be žalos atlaiko atvirkštinę maitinimo įtampą iki 60 V žemėje

Grandinių konstrukcija

Norėdami parodyti, ši viršįtampio ir viršįtampio apsaugos grandinė sukonstruota ant rankų darbo PCB naudojant schemą; Dauguma komponentų, naudojamų šioje instrukcijoje, yra ant paviršiaus pritvirtinti komponentai, todėl lituojant ir dedant visus kartu, PCB yra privaloma.

Atkreipkite dėmesį! Visi komponentai buvo dedami kuo arčiau, kad sumažėtų parazitinė talpa, induktyvumas ir atsparumas

Skaičiavimai

Šio IC duomenų lape pateikiama visa išsami informacija, reikalinga apskaičiuoti gedimo laikmatį, apsaugą nuo viršįtampio ir apsaugą nuo viršįtampio.

Gedimų laikmačio kondensatoriaus skaičiavimas

Esant ilgam gedimui, GATE pakartotinai įsijungs ir išsijungs. Įjungimo ir išjungimo laiką (tGATE_ON ir tGATE_OFF) valdo TMR įkrovimo ir išleidimo srovės (iTMR_UP ir iTMR_DOWN) ir įtampos skirtumas tarp TMR fiksatoriaus ir atrakinimo ribų (VTMR_L - VTMR_UL):

t _{GATE_ON} = C _TMR * (_{VTMR_L} - _{VTMR_UL}) / (i _{TMR_UP}) tGATE_ON = 4.7uF x (1.40V - 0.5V) / 25uA = 169 mS t _{GATE_OFF =} C _{TMR *} (V _{TMR_L -} V _{TMR_UL}) / (i _{TMR_DOWN)}) tGATE_OFF = 4,7uF x (1,40 V - 0,5 V) / 3uA = 1,41 S

Srovės rezistoriaus skaičiavimas

Dabartinį jutimo rezistorių galima apskaičiuoti pagal šią formulę

Rsns = VSNS / ILIM = 50 mV / 2A = 25 mR

Pastaba: 50 mV vertė, pateikta duomenų lape

Apsaugos nuo viršįtampio skaičiavimas

VOUT_OVP = 1,25 V x (1+ R2 / R1) = 1,25 x (1+ 100 k / 10 k) = 1,25 x (11) = 13,75 V

Viršįtampio ir srovės apsaugos grandinės bandymas

Norėdami patikrinti grandinę, naudojami šie įrankiai ir sąranka:

12 V jungiklio režimo maitinimo šaltinis (SMPS)
„Meco 108B +“ multimetras
Hantech 600BE USB kompiuterio osciloskopas

Kontrolei sukurti naudojami 1% metalinių plėvelių rezistoriai ir neatsižvelgiama į kondensatorių toleranciją.

Bandymo metu kambario temperatūra buvo 22 laipsniai Celsijaus.

„Test Setup“

Grandinei išbandyti naudojama ši sąranka

Demonstravimo tikslais aš naudoju „buck“ keitiklį, kad pakeisčiau grandinės įėjimo įtampą

10 omų galios rezistoriai veikia kaip apkrovos,
Jungiklis yra skirtas greitai pridėti perteklinę apkrovą. Tai galite stebėti žemiau pateiktame vaizdo įraše.
„Mecho 108B +“, rodantis įėjimo įtampą.
„Mecho 450B +“, rodantis apkrovos srovę.

Dabar, kaip matote aukščiau esančiame paveikslėlyje, padidinau įėjimo įtampą, o IC pradeda riboti srovę, nes dabar ji yra gedimo būsenoje.

Jei jums nėra aiškus grandinės veikimo principas, žiūrėkite vaizdo įrašą.

Pastaba: Atkreipkite dėmesį, kad demonstravimo tikslais padidinau gedimo laikmačio vertę.

Programos

Tai labai naudingas IC ir gali būti naudojamas daugeliui programų, kai kurios iš jų yra išvardytos žemiau

Automobilių / aviacijos viršįtampių apsauga
„Hot-Swap“ / tiesioginis įterpimas
Aukšto šono jungiklis, skirtas baterijoms
Būdingos saugos programos
Apsauga nuo atvirkštinio poliškumo

Tikiuosi, kad jums patiko šis straipsnis ir sužinojote kažką naujo. Skaityk toliau, mokykis, tęskis ir aš tave pamatysiu kitame projekte.