Схема за защита от пренапрежение, претоварване, преходно напрежение и обратна полярност, използвайки контролер за горещо сменяне rt1720 с таймер за повреда

Често в електронна схема е абсолютно необходимо да се използва специален защитен блок за защита на веригата от пренапрежение, претоварване, преходно напрежение и обратна полярност и т.н. Така че, за да защити веригата от тези пренапрежения, Richtek Semiconductor представи интегралната схема RT1720A, която е опростена интегрална схема за защита, предназначена да отговори на нуждите. Евтиният малък размер и много малко изисквания към компонентите правят тази схема идеална за използване за много различни практически и вградени приложения.

И така, в тази статия ще проектирам, изчисля и тествам тази схема за защита и най-накрая ще има подробно видео, показващо работата на веригата, така че нека да започнем. Също така проверете нашите предишни защитни вериги.

IC RT1720

Това е евтина интегрална схема за защита, предназначена да опрости изпълнението. Забавен факт за IC е, че размерът на този IC е само само 4,8 x 2,9 x 0,75 mm. Така че, не се заблуждавайте от изображението, този IC е изключително малък, а стъпката на щифта е само 0,5 мм.

IC RT1720 Характеристики:

Широк входящ работен диапазон: 5V до 80V
Отрицателна оценка на входното напрежение до -60V
Регулируемо напрежение на изходната скоба
Регулируема защита от пренапрежение
Програмируем таймер за защита от повреда
Нисък ток на изключване
Вътрешна зарядна помпа N-MOSFET Drive
Бързо 80mA MOSFET изключване за пренапрежение
Индикация за изход на неизправност

Списъкът с характеристики и параметрите на размерите са взети от листа с данни.

Електрическа схема

Както бе споменато по-рано, тази схема може да се използва за:

Преходен прекъсвач на пренапрежение
Верига за защита от пренапрежение
Верига за защита от свръхток
Защита от пренапрежение
Схема за защита на обратната полярност

Също така проверете нашите предишни схеми за защита:

Направете ограничаване на тока, като използвате термистор NTC
Верига за защита от пренапрежение
Защита на късо съединение
Верига за защита от обратна полярност
Електронен прекъсвач

Необходими компоненти

Sl.No	Части	Тип	Количество
1	RT1720	интегрална схема	1
2	MMBT3904	Транзистор	1
3	1000pF	Кондензатор	1
4	1N4148 (BAT20J)	Диод	1
5	470uF, 25V	Кондензатор	1
6	1uF, 16V	Кондензатор	1
7	100 000, 1%	Резистор	4
8	25mR	Резистор	1
9	IRF540	Мосфет	2
10	Захранващ блок	30V, DC	1
11.	Конектор 5мм	Общи	2
10	Cladboard	Общи	1

Как работи тази схема за защита?

Ако погледнете отблизо горната схема, можете да видите, че има два терминала - един за вход и друг за изход. Входното напрежение се подава през входния терминал.

Най- 100K гостилница резистор R8 издърпва ПИН висока SHDN. Така че, като направите този щифт висок, позволява IC.

В 25mR резистор R7 определя сегашната граница на този IC. Ако искате да знаете как получих стойността 25mR за текущия сензорен резистор, можете да го намерите в раздела за изчисление на тази статия.

Транзисторът T1, диод D2, резистор R6 и MOSFET Q2 заедно образуват верига за защита на обратната полярност. Като цяло, когато напрежението е приложено към VIN щифта на веригата, напрежението първо издърпва SHDN щифта High и захранва IC чрез VCC щифт, след което преминава през текущия сензорен резистор R6, сега диодът D2 е в състояние на пристраст прави транзистора T1 включен и токът преминава през транзистора, което прави MOSFET Q2, на който също се включва Q1 и сега токът може да тече право през MOSFET върху товара.

Сега, когато към VIN терминала е приложено обратно напрежение, диодът D2 е в състояние на обратно пристрастие и сега не може да тече през MOSFET. Резисторът R3 и R4 образуват делител на напрежението, който действа като обратна връзка, която позволява защита от пренапрежение. Ако искате да знаете как изчислих стойностите на резистора, можете да го намерите в раздела за изчисление на тази статия.

MOSFET Q1 и Q2 образуват външен N-MOSFET превключвател за натоварване. Ако напрежението се повиши над зададеното напрежение, зададено от външния резистор за обратна връзка, надвишава праговото напрежение, линията RT1720 IC регулира с помощта на външния превключвател за натоварване MOSFET, докато регулиращият се таймер за повреда се изключи и изключи MOSFET, за да предотврати прегряване.

Когато натоварването изтегли повече от текущата зададена точка (зададена от външния сензорен резистор, свързан между SNS и VCC), IC контролира превключвателя за натоварване MOSFET като източник на ток, за да ограничи изходния ток, докато таймерът за повреда се изключи и изключи MOSFET. Също така, изходът на FLT намалява, което сигнализира за неизправност. Превключвателят за натоварване MOSFET остава включен, докато VTMR достигне 1.4V, което дава време за извършване на домакинство на системата преди MOSFET да се изключи.

Изходът PGOOD с отворен източник RT1720 се повишава, когато превключвателят на товара се включи напълно и източникът на MOSFET се приближи към неговото източващо напрежение. Този изходен сигнал може да се използва за активиране на устройства надолу по веригата или за сигнализиране на система, която сега може да започне нормална работа.

Входът SHDN на IC изключва всички функции и намалява VCC тока на покой до 7μA.

Забележка: Подробности за вътрешната функционалност и схемата са взети от листа с данни.

Забележка: Тази интегрална схема може да издържа на обратни захранващи напрежения до 60V под земята без повреди

Конструкция на вериги

За демонстрация тази схема за защита от пренапрежение и пренапрежение е изградена на Ръчно изработена печатна платка с помощта на схемата; Повечето компоненти, използвани в този урок, са повърхностно монтирани компоненти, следователно печатната платка е задължителна за запояване и поставяне на всички заедно.

Забележка! Всички компоненти бяха поставени възможно най-близо, за да се намали паразитният капацитет, индуктивност и съпротивление

Изчисления

Информационният лист на тази интегрална схема ни дава всички подробности, необходими за изчисляване на таймера за грешки, защитата от пренапрежение и защитата от свръхток за тази интегрална схема.

Изчисляване на кондензатора на таймера за грешки

В случай на продължителна грешка, GATE ще се включва и изключва многократно. Времената за включване и изключване (tGATE_ON и tGATE_OFF) се контролират от зарядните и разрядните токове на TMR (iTMR_UP и iTMR_DOWN) и разликата в напрежението между праговете за заключване и отключване на 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

Изчисляване на текущия сензорен резистор

Резисторът на тока може да бъде изчислен по следната формула

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

Забележка: Стойността 50mV, дадена в листа с данни

Изчисляване на защитата от пренапрежение

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

Тестване на верига за защита от напрежение и ток

За тестване на веригата се използват следните инструменти и настройки,

Захранване в режим на превключване 12V (SMPS)
Meco 108B + Мултиметър
Hantech 600BE USB PC осцилоскоп

За изграждане на веригата се използват 1% метални филмови резистори и толерансът на кондензаторите не се взема предвид.

По време на тестването стайната температура беше 22 градуса по Целзий.

Тестовата настройка

Следващата настройка се използва за тестване на веригата

За демонстрационни цели използвах конвертор за промяна на входното напрежение на веригата

Мощните резистори от 10 ома действат като товари,
Превключвателят е наличен за бързо добавяне на излишно натоварване. Можете да го наблюдавате във видеото, дадено по-долу.
Мехото 108B + показва входното напрежение.
Мехото 450B + показва тока на натоварване.

Както можете да видите на горното изображение, аз увеличих входното напрежение и интегралната схема започва да ограничава тока, тъй като сега е в неизправност.

Ако принципът на работа на веригата не ви е ясен, моля, гледайте видеоклипа.

Забележка: Моля, обърнете внимание, че за демонстрационни цели съм увеличил стойността на таймера за грешки.

Приложения

Това е много полезна интегрална схема и може да се използва за много приложения, някои от тях изброени по-долу

Защита от пренапрежение за автомобили / авионик
Hot-swap / Live Insertion
Високостранен превключвател за системи, захранвани с батерии
Приложения за вътрешна безопасност
Защита от обратна полярност

Надявам се тази статия да ви е харесала и да сте научили нещо ново. Продължавайте да четете, продължете да учите, продължете да градите и ще се видим в следващия проект.