Túlfeszültség, túláram, tranziens feszültség és fordított polaritásvédelmi áramkör az RT1720 hot swap vezérlővel, hibajelzővel

Egy elektronikus áramkörben gyakran feltétlenül szükséges egy speciális védelmi egység használata az áramkör megvédésére a túlfeszültségtől, a túláramtól, az átmeneti feszültségtől és a fordított polaritástól stb. Tehát, hogy megvédje az áramkört ezektől a túlfeszültségektől, a Richtek Semiconductor bevezette az RT1720A IC-t, amely egy túlegyszerűsített védelmi IC, amelyet az igények kielégítésére terveztek. Az alacsony költségű kis méret és a nagyon kevés alkatrészigény miatt ez az áramkör ideális sokféle praktikus és beágyazott alkalmazáshoz.

Tehát ebben a cikkben meg fogom tervezni, kiszámítani és tesztelni ezt a védelmi áramkört, és végül lesz egy részletes videó, amely bemutatja az áramkör működését, így kezdjük. Ellenőrizze a korábbi védelmi áramköreinket is.

IC RT1720

Ez egy olcsó védelmi IC, amelynek célja a megvalósítás egyszerűsítése. Szórakoztató tény az IC-vel kapcsolatban, hogy ennek az IC-nek a mérete csak 4,8 x 2,9 x 0,75 mm. Tehát ne tévesszen meg a kép, ez az IC rendkívül kicsi, és a csapok távolsága csak 0,5 mm.

IC RT1720 Jellemzők:

• Széles bemeneti működési tartomány: 5 V és 80 V között
• Negatív bemeneti feszültség névleges értéke -60V
• Állítható kimeneti bilincs feszültség
• Állítható túláramvédelem
• Programozható időzítő a hibavédelemhez
• Alacsony kikapcsolási áram
• Belső töltőszivattyú N-MOSFET meghajtó
• Gyors 80mA MOSFET kikapcsolás a túlfeszültség érdekében
• Hibakimenet jelzése

A szolgáltatáslistát és a dimenzióparamétereket az adatlap veszi át.

Kördiagramm

Mint korábban említettük, ez az áramkör használható:

1. Átmeneti feszültség túlfeszültség-csökkentő
2. Túlfeszültség-védelmi áramkör
3. Túláramvédelmi áramkör
4. Túlfeszültség-védelmi áramkör
5. Fordított polaritásvédelmi áramkör

Ellenőrizze a korábbi védelmi áramköreinket is:

• Bekapcsolási áramkorlátozás az NTC termisztor használatával
• Túlfeszültség-védelmi áramkör
• Rövidzárlat-védelmi áramkör
• Fordított polaritásvédelmi áramkör
• Elektronikus megszakító

Szükséges alkatrészek

Sl. Nem	Alkatrészek	típus	Mennyiség
1	RT1720	IC	1
2	MMBT3904	Tranzisztor	1
3	1000pF	Kondenzátor	1
4	1N4148 (BAT20J)	Dióda	1
5.	470uF, 25V	Kondenzátor	1
6.	1uF, 16V	Kondenzátor	1
7	100 000, 1%	Ellenállás	4
8.	25mR	Ellenállás	1
9.	IRF540	Mosfet	2
10.	Tápegység	30 V, DC	1
11.	Csatlakozó 5mm	Generikus	2
10.	Tábla	Generikus	1

Hogyan működik ez a védelmi áramkör?

Ha alaposan megnézi a fenti vázlatot, láthatja, hogy két terminál van bemenetre, másik pedig kimenetre. A bemeneti feszültséget a bemeneti kapocson keresztül táplálják.

A 100K R8 felhúzós ellenállás magasra húzza az SHDN csapot. Tehát azáltal, hogy ezt a csapot magasra teszi, lehetővé teszi az IC-t.

A 25mR R7 ellenállás meghatározza ennek az IC-nek az áramkorlátját. Ha szeretné tudni, hogyan szereztem a jelenlegi érzékelő ellenállás 25mR értékét, megtalálja a cikk számítási szakaszában.

A T1 tranzisztor, a D2 dióda, az R6 ellenállás és a MOSFET Q2 együttesen alkotják a fordított polaritásvédelmi áramkört. Általában, amikor feszültséget adnak az áramkör VIN- tűjére, a feszültség először meghúzza az SHDN tűt és az IC-t VCC- csapon keresztül táplálja, majd átáramlik az R6 áramérzékelő ellenálláson, és most a D2 dióda előrefeszített állapotban van, ez bekapcsolja a T1 tranzisztort, és az áram átfolyik a tranzisztoron, ami a MOSFET Q2-t, amelyen a Q1 is bekapcsolja, és most az áram közvetlenül a MOSFET-en keresztül áramolhat a terhelésre.

Most, amikor egy fordított feszültséget alkalmaznak a VIN terminálra, a D2 dióda fordított előfeszített állapotban van, és most nem tud átfolyni a MOSFET-en. Az R3 és R4 ellenállás feszültségosztót képez, amely visszacsatolásként működik, amely lehetővé teszi a túlfeszültség elleni védelmet. Ha szeretné tudni, hogyan számoltam ki az ellenállás értékeit, megtalálja a cikk számítási szakaszában.

A MOSFET Q1 és Q2 egy külső N-MOSFET terheléskapcsolót alkot. Ha a feszültség meghaladja a beállított feszültséget, amelyet a külső visszacsatolási ellenállás állít be, meghaladja a küszöbfeszültséget, az RT1720 IC vezeték a külső terheléskapcsoló MOSFET-ek segítségével szabályozódik, amíg az állítható hibajelző ki nem kapcsol és kikapcsolja a MOSFET-et a túlmelegedés elkerülése érdekében.

Amikor a terhelés meghaladja az aktuális alapjelet (amelyet az SNS és a VCC közé csatlakoztatott külső érzékelő ellenállás állít be), az IC vezérli a MOSFET terheléskapcsolót áramforrásként, hogy korlátozza a kimeneti áramot, amíg a hibajelző ki nem kapcsol és kikapcsol MOSFET. Ezenkívül az FLT kimenete alacsonyra süllyed, hibát jelezve. A MOSFET terheléskapcsoló mindaddig be van kapcsolva, amíg a VTMR el nem éri az 1,4 V-ot, így a rendszer háztartásának ideje marad, mielőtt a MOSFET kikapcsol.

Az RT1720 nyitott lefolyású PGOOD kimenet akkor emelkedik, amikor a terheléskapcsoló teljesen bekapcsol, és a MOSFET forrása megközelíti leeresztő feszültségét. Ez a kimeneti jel felhasználható a downstream eszközök engedélyezésére vagy egy olyan rendszer jelzésére, amely már megkezdődhet a normál működésben.

Az IC SHDN bemenete letilt minden funkciót és 7 μA-ra csökkenti a VCC nyugalmi áramát.

Megjegyzés: A belső funkcionalitással és a sematikával kapcsolatos részletek az adatlapon találhatók.

Megjegyzés: Ez az IC károsodás nélkül ellenáll a fordított tápfeszültségnek akár 60 V-tal a föld alatt

Áramkörépítés

Bemutatás céljából ezt a túlfeszültséget és túláramot védő áramkört a vázlat segítségével egy kézzel készített NYÁK-ra építik; Az oktatóanyagban használt legtöbb alkatrész felületre szerelt alkatrész, ezért a forrasztáshoz és az összes összerakásához kötelező a NYÁK.

Jegyzet! Az összes komponenst a lehető legszorosabban helyeztük el a parazita kapacitás, az induktivitás és az ellenállás csökkentése érdekében

Számítások

Ennek az IC-nek az adatlapja megadja az összes részletet, amely ahhoz szükséges, hogy kiszámítsuk a hiba időzítőjét, a túlfeszültség elleni védelmet és a túláram elleni védelmet.

Hibaidőzítő kondenzátor számítása

Hosszú hiba esetén a GATE ismételten be- és kikapcsol. A be- és kikapcsolási időzítést (tGATE_ON és tGATE_OFF) a TMR töltési és kisütési áramai (iTMR_UP és iTMR_DOWN), valamint a TMR retesz és a retesz küszöbértékei közötti feszültségkülönbség (VTMR_L - VTMR_UL) vezérlik:

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

Áramérzékelő ellenállás számítása

Az áramérzékelő ellenállást a következő képlettel lehet kiszámítani

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

Megjegyzés: Az adatlap által megadott 50mV érték

Túlfeszültség-védelem kiszámítása

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

Túlfeszültség és áramvédő áramkör tesztelése

Az áramkör teszteléséhez a következő eszközöket és beállítást kell használni:

1. 12 V-os kapcsolóüzemű tápegység (SMPS)
2. Meco 108B + multiméter
3. Hantech 600BE USB PC oszcilloszkóp

Az áramkör felépítéséhez 1% fémréteg-ellenállást használnak, és a kondenzátorok tűrését nem veszik figyelembe.

A szobahőmérséklet 22 Celsius fok volt a tesztelés során.

A tesztbeállítás

Az áramkör teszteléséhez a következő beállítást kell használni

Bemutató célból egy buck konvertert használtam az áramkör bemeneti feszültségének változtatására

• A 10 ohmos ellenállások terhelésként hatnak,
• A kapcsoló a túlzott terhelés gyors hozzáadására szolgál. Megfigyelheti az alábbi videón.
• A mecho 108B + mutatja a bemeneti feszültséget.
• A mecho 450B + a terhelési áramot mutatja.

Most, ahogy a fenti képen látható, megnöveltem a bemeneti feszültséget, és az IC elkezd korlátozni az áramot, mert most hibás állapotban van.

Ha az áramkör működési elve nem egyértelmű az Ön számára, kérjük, nézze meg a videót.

Megjegyzés: Kérjük, vegye figyelembe, hogy demonstrációs célból megnöveltem a hibajelző értékét.

Alkalmazások

Ez egy nagyon hasznos IC, és számos alkalmazáshoz használható, amelyek közül néhányat az alábbiakban sorolunk fel

• Gépjármű / repülés túlfeszültség védelem
• Hot-Swap / Live Insertion
• Magas oldali kapcsoló akkumulátorral működő rendszerekhez
• Belső biztonsági alkalmazások
• Fordított polaritásvédelem

Remélem, tetszett ez a cikk, és valami újat tanult. Olvass tovább, tanulj, építs tovább, és találkozunk a következő projektben.