Circuit de protecție la supratensiune, supratensiune, tensiune tranzitorie și polaritate inversă utilizând controlerul de hot swap rt1720 cu temporizator de eroare

Adesea într-un circuit electronic, este absolut necesar să utilizați o unitate specială de protecție pentru a proteja circuitul de supratensiune, supracurent, tensiune tranzitorie și polaritate inversă și așa mai departe. Deci, pentru a proteja circuitul de aceste supratensiuni, Richtek Semiconductor a introdus RT1720A IC, care este un IC de protecție simplificat, conceput pentru a satisface nevoile. Dimensiunea redusă a costurilor reduse și foarte puține cerințe privind componentele fac acest circuit ideal pentru a fi utilizat pentru multe aplicații practice și încorporate diferite.

Deci, în acest articol, voi proiecta, calcula și testa acest circuit de protecție și, în cele din urmă, va exista un videoclip detaliat care arată funcționarea circuitului, așa că să începem. De asemenea, verificați circuitele noastre de protecție anterioare.

IC RT1720

Este un IC de protecție low-cost conceput pentru a simplifica implementarea. Un fapt amuzant despre IC este că dimensiunea acestui IC este doar de 4,8 x 2,9 x 0,75 mm. Deci, nu vă lăsați păcăliți de imagine, acest IC este extrem de mic, iar pasul pinului este de doar 0,5 mm.

IC RT1720 Caracteristici:

Gama largă de operare la intrare: 5V la 80V
Tensiunea de intrare negativă la -60V
Tensiune reglabilă a clemei de ieșire
Protecție reglabilă la supracurent
Temporizator programabil pentru protecția împotriva defecțiunilor
Curent de oprire scăzut
Unitate de pompare de încărcare internă N-MOSFET
Oprire MOSFET rapidă de 80mA pentru supratensiune
Indicație ieșire defecțiune

Lista caracteristicilor și parametrii dimensiunii sunt preluate din foaia de date.

Diagrama circuitului

După cum sa menționat mai devreme, acest circuit poate fi utilizat pentru:

Supresor de supratensiune de tensiune tranzitorie
Circuit de protecție la supratensiune
Circuit de protecție la supracurent
Circuit de protecție la supratensiune
Circuit de protecție invers polaritate

De asemenea, verificați circuitele noastre de protecție anterioare:

Limitarea curentului de intrare folosind termistor NTC
Circuit de protecție la supratensiune
Circuit de protecție la scurtcircuit
Circuit de protecție la polaritate inversă
Întrerupător electronic

Componente necesare

Sl. Nu	Părți	Tip	Cantitate
1	RT1720	IC	1
2	MMBT3904	Tranzistor	1
3	1000pF	Condensator	1
4	1N4148 (BAT20J)	Diodă	1
5	470uF, 25V	Condensator	1
6	1uF, 16V	Condensator	1
7	100K, 1%	Rezistor	4
8	25mR	Rezistor	1
9	IRF540	Mosfet	2
10	Unitate de alimentare	30V, DC	1
11	Conector 5mm	Generic	2
10	Cladboard	Generic	1

Cum funcționează acest circuit de protecție?

Dacă vă uitați atent la schema de mai sus, puteți vedea că există două terminale, unul pentru intrare și altul pentru ieșire. Tensiunea de intrare este alimentată prin terminalul de intrare.

100K pull-up rezistor R8 trage PIN - ul ridicat SHDN. Deci, făcând acest pin înalt permite IC-ul.

25mR rezistor R7 stabilește limita actuală a acestui IC. Dacă doriți să știți cum am obținut valoarea de 25mR pentru rezistența de sens curentă, o puteți găsi în secțiunea de calcul a acestui articol.

Tranzistorul T1, dioda D2, rezistorul R6 și MOSFET Q2 formează împreună circuitul de protecție inversă a polarității. În general, când tensiunea este aplicată pinului VIN al circuitului, tensiunea trage mai întâi pinul SHDN High și alimentează IC-ul prin pinul VCC, apoi curge prin rezistorul de detectare a curentului R6, acum dioda D2 este în stare de polarizare directă, acest lucru face tranzistorul T1 pornit și curentul trece prin tranzistor, ceea ce face MOSFET Q2 pe care, de asemenea, face Q1 pornit și acum curentul poate curge chiar prin MOSFET pe sarcină.

Acum, când se aplică o tensiune inversă la terminalul VIN, dioda D2 este în stare de polarizare inversă și acum nu poate curge prin MOSFET. Rezistorul R3 și R4 formează un divizor de tensiune care acționează ca un feedback care permite protecția la supratensiune. Dacă doriți să știți cum am calculat valorile rezistenței, o puteți găsi în secțiunea de calcul a acestui articol.

MOSFET Q1 și Q2 formează un comutator de încărcare extern N-MOSFET. Dacă tensiunea crește peste tensiunea setată care este setată de rezistorul de feedback extern depășește pragul de tensiune, linia RT1720 IC reglează folosind comutatorul de sarcină extern MOSFET-uri, până când temporizatorul de defecțiune reglabil declanșează și oprește MOSFET-ul pentru a preveni supraîncălzirea.

Când sarcina atrage mai mult decât valoarea de setare curentă (setată de rezistorul de detectare extern conectat între SNS și VCC) IC controlează comutatorul de încărcare MOSFET ca sursă de curent pentru a limita curentul de ieșire, până când temporizatorul de eroare se declanșează și oprește MOSFET. De asemenea, ieșirea FLT scade, semnalând o defecțiune. Comutatorul de încărcare MOSFET rămâne pornit până când VTMR ajunge la 1,4 V, oferind timp pentru ca orice sistem de menaj să apară înainte ca MOSFET să se oprească.

Ieșirea PGOOD cu scurgere deschisă RT1720 crește atunci când comutatorul de încărcare pornește complet și sursa MOSFET se apropie de tensiunea de scurgere. Acest semnal de ieșire poate fi utilizat pentru a activa dispozitivele din aval sau pentru a semnaliza un sistem care poate începe acum funcționarea normală.

Intrarea SHDN a IC dezactivează toate funcțiile și reduce curentul de repaus VCC până la 7μA.

Notă: Detalii despre funcționalitatea internă și schema sunt preluate din foaia de date.

Notă: Acest IC poate rezista la tensiuni de alimentare inversă până la 60V sub sol fără a fi deteriorate

Construcția circuitului

Pentru demonstrație, acest circuit de protecție la supratensiune și supracurent este construit pe un PCB realizat manual, cu ajutorul schemei; Majoritatea componentelor utilizate în acest tutorial sunt componente montate la suprafață, prin urmare, un PCB este obligatoriu pentru lipire și așezare pe toate.

Notă! Toate componentele au fost plasate cât mai aproape posibil pentru a reduce capacitatea parazită, inductanța și rezistența

Calcule

Fișa tehnică a acestui IC ne oferă toate detaliile necesare pentru calcularea temporizatorului de defecțiune, a protecției la supratensiune și a protecției la supracurent pentru acest IC.

Calculator condensator temporizator defect

În cazul unei defecțiuni lungi, GATE se va porni și dezactiva în mod repetat. Timpurile de pornire și oprire (tGATE_ON și tGATE_OFF) sunt controlate de curenții de încărcare și descărcare TMR (iTMR_UP și iTMR_DOWN) și diferența de tensiune între pragurile de blocare și de deblocare TMR (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 (1.40V - 0.5V) / 3uA = 1.41 S

Calculul rezistorului de simțire curent

Rezistența de sens curentă poate fi calculată prin următoarea formulă

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

Notă: valoarea de 50mV dată de foaia de date

Calculul protecției la supratensiune

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

Testarea circuitului de protecție la supratensiune și curent

Pentru a testa circuitul, se utilizează următoarele instrumente și configurare,

Sursă de alimentare cu comutator 12V (SMPS)
Multimetru Meco 108B +
Osciloscop USB Hantech 600BE pentru PC

Pentru a construi circuitul, se folosesc rezistențe de film metalic de 1%, iar toleranța condensatorilor nu este luată în considerare.

Temperatura camerei a fost de 22 grade Celsius în timpul testării.

Configurarea testului

Următoarea configurare este utilizată pentru a testa circuitul

În scop demonstrativ, am folosit un convertor Buck pentru a varia tensiunea de intrare a circuitului

Rezistențele de putere de 10 Ohmi acționează ca sarcini,
Comutatorul este acolo pentru a adăuga rapid excesul de sarcină. O puteți observa în videoclipul dat mai jos.
Mecho 108B + care arată tensiunea de intrare.
Mecho 450B + care arată curentul de încărcare.

Acum, după cum puteți vedea în imaginea de mai sus, am crescut tensiunea de intrare și IC începe să limiteze curentul, deoarece este acum în stare de eroare.

Dacă principiul de funcționare al circuitului nu vă este clar, vă rugăm să urmăriți videoclipul.

Notă: Vă rugăm să rețineți că, în scopuri demonstrative, am crescut valoarea pentru temporizatorul de eroare.

Aplicații

Acesta este un IC foarte util și poate fi utilizat pentru multe aplicații, unele dintre ele enumerate mai jos

Protecție la supratensiune auto / avionică
Hot-Swap / Insertie live
Comutator lateral pentru sisteme alimentate cu baterie
Aplicații de siguranță intrinsecă
Protecție polaritate inversă

Sper că ți-a plăcut acest articol și ai învățat ceva nou. Continuă să citești, continuă să înveți, continuă să construiești și te vom vedea în proiectul următor.