- IC RT1720
- Кругова діаграма
- Потрібні компоненти
- Як працює цей ланцюг захисту?
- Конструкція ланцюга
- Розрахунки
- Випробування схеми захисту від напруги та струму
- Програми
Часто в електронній схемі вкрай необхідно використовувати спеціальний блок захисту, щоб захистити схему від перенапруги, перенапруги, перехідної напруги та зворотної полярності тощо. Отже, щоб захистити схему від цих стрибків напруги, Richtek Semiconductor представив мікросхему RT1720A, яка є надто спрощеною мікросхемою захисту, призначеною для задоволення потреб. Недорогі невеликі розміри та дуже мало вимог до компонентів роблять цю схему ідеальною для використання у багатьох різних практичних та вбудованих додатках.
Отже, у цій статті я збираюся спроектувати, розрахувати та протестувати цю схему захисту, і нарешті, буде детальне відео, що демонструє роботу схеми, так що давайте почнемо. Також перевірте наші попередні схеми захисту.
IC RT1720
Це недорогий захисний ІС, призначений для спрощення впровадження. Цікавим фактом про мікросхему є те, що розмір цієї мікросхеми становить лише 4,8 х 2,9 х 0,75 мм. Отже, не обманюйте себе зображенням, цей мікросхем надзвичайно малий, а крок штифта всього лише 0,5 мм.
IC RT1720 Особливості:
- Широкий діапазон вхідних даних: від 5 В до 80 В
- Від’ємний рейтинг вхідної напруги до -60В
- Регульована вихідна напруга затиску
- Регульований захист від перенапруги
- Програмований таймер для захисту від несправностей
- Низький струм відключення
- Внутрішній зарядний насос Привід N-MOSFET
- Швидке відключення MOSFET на 80 мА для перенапруги
- Індикація виходу несправності
Список характеристик та параметри розмірів взяті з таблиці даних.
Кругова діаграма
Як згадувалося раніше, цю схему можна використовувати для:
- Перехідний пригнічувач напруги
- Схема захисту від перенапруги
- Схема захисту від перевантаження по струму
- Схема захисту від перенапруги
- Схема захисту від зворотної полярності
Також перевірте наші попередні схеми захисту:
- Увімкніть обмеження струму за допомогою NTC-термістора
- Схема захисту від перенапруги
- Захист від короткого замикання
- Схема захисту від зворотної полярності
- Електронний вимикач
Потрібні компоненти
Сл |
Частини |
Тип |
Кількість |
1 |
RT1720 |
IC |
1 |
2 |
MMBT3904 |
Транзистор |
1 |
3 |
1000pF |
Конденсатор |
1 |
4 |
1N4148 (BAT20J) |
Діод |
1 |
5 |
470uF, 25V |
Конденсатор |
1 |
6 |
1 мкФ, 16 В |
Конденсатор |
1 |
7 |
100 тис., 1% |
Резистор |
4 |
8 |
25мР |
Резистор |
1 |
9 |
IRF540 |
Мосфет |
2 |
10 |
Блок живлення |
30 В постійного струму |
1 |
11 |
З'єднувач 5мм |
Загальний |
2 |
10 |
Кладборд |
Загальний |
1 |
Як працює цей ланцюг захисту?
Якщо ви уважно придивитесь до наведеної схеми, то побачите, що є два термінали - один для введення та інший для виводу. Вхідна напруга подається через вхідну клему.
100K навантажувального резистора R8 тягне контактну високу SHDN. Отже, якщо зробити цей штифт високим, це робить мікросхему.
25МР резистор R7 встановлює поточний межа цього IC. Якщо ви хочете знати, як я отримав значення 25mR для поточного сенсорного резистора, ви можете знайти його в розділі розрахунку цієї статті.
Транзистор T1, діод D2, резистор R6 і MOSFET Q2 разом утворюють ланцюг захисту від зворотної полярності. Загалом, коли напруга подається на вивід VIN ланцюга, напруга спочатку витягує штир SHDN High і живить мікросхему через вивід VCC, а потім вона протікає через поточний сенсорний резистор R6, тепер діод D2 знаходиться в стані прямого зміщення, це робить транзистор T1 включеним і струм протікає через транзистор, що робить MOSFET Q2, на якому також вмикається Q1, і тепер струм може протікати прямо через MOSFET на навантаження.
Тепер, коли до клеми VIN подається зворотна напруга, діод D2 знаходиться в стані зворотного зміщення і тепер не може протікати через MOSFET. Резистори R3 і R4 утворюють дільник напруги, який діє як зворотний зв'язок, що забезпечує захист від перенапруги. Якщо ви хочете знати, як я розрахував значення резистора, ви можете знайти його в розділі розрахунку цієї статті.
MOSFET Q1 і Q2 утворюють зовнішній перемикач навантаження N-MOSFET. Якщо напруга піднімається вище заданої напруги, яка встановлюється зовнішнім резистором зворотного зв'язку, перевищує порогову напругу, лінія ІС RT1720 регулює за допомогою зовнішнього перемикача навантажувачів MOSFET, поки регульований таймер несправності не спрацює і не вимкне MOSFET для запобігання перегріванню.
Коли навантаження забирає більше поточної заданої точки (встановленої зовнішнім сенсорним резистором, підключеним між SNS і VCC), ІС керує перемикачем навантаження MOSFET як джерелом струму для обмеження вихідного струму, поки таймер несправності не спрацює МОП-транзистор. Крім того, вихід FLT знижується, що сигналізує про несправність. Перемикач навантаження MOSFET залишається увімкненим до тих пір, поки VTMR не досягне 1,4 В, даючи час для будь-якого ведення домашнього господарства системи до вимкнення MOSFET.
Вихід PGOOD з відкритим зливом RT1720 піднімається, коли перемикач навантаження вмикається повністю і джерело MOSFET наближається до своєї напруги зливу. Цей вихідний сигнал може бути використаний для включення пристроїв, що перебувають за потоком, або для сигналізації системи, яка тепер може розпочати нормальну роботу.
Вхід SHDN мікросхеми відключає всі функції і зменшує струм спокою VCC до 7 мкА.
Примітка: Детальна інформація про внутрішню функціональність та схему взята з таблиці даних.
Примітка: Цей ІС може витримувати зворотну напругу живлення до 60 В під землею без пошкоджень
Конструкція ланцюга
Для демонстрації ця схема захисту від перенапруги та перенапруги побудована на друкованій платі ручної роботи за допомогою схеми; Більшість компонентів, що використовуються в цьому посібнику, є поверхневими компонентами, отже, друкована плата є обов’язковою для пайки та розміщення всіх разом.
Примітка! Всі компоненти були розміщені якомога ближче для зменшення паразитичної ємності, індуктивності та опору
Розрахунки
Таблиця даних цієї ІС надає нам усі деталі, необхідні для розрахунку таймера несправностей, захисту від перенапруги та захисту від перевантаження по струму для цієї ІС.
Розрахунок конденсатора таймера несправностей
У разі тривалої несправності GATE вмикається та вимикається неодноразово. Час включення та виключення (tGATE_ON та tGATE_OFF) контролюється струмами заряду та розряду TMR (iTMR_UP та iTMR_DOWN) та різницею напруги між порогами засувки та розблокування 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 мС t GATE_OFF = C TMR * (V TMR_L - V TMR_UL) / (i TMR_DOWN) tGATE_OFF = 4,7 мкФ x (1,40 В - 0,5 В) / 3 мкА = 1,41 S
Розрахунок поточного чутливого резистора
Струмовий резистор можна обчислити за наступною формулою
Rsns = VSNS / ILIM = 50mV / 2A = 25mR
Примітка: Значення 50 мВ, подане в таблиці
Розрахунок захисту від перенапруги
VOUT_OVP = 1,25 В x (1+ R2 / R1) = 1,25 x (1+ 100k / 10k) = 1,25 x (11) = 13,75 V
Випробування схеми захисту від напруги та струму
Для тестування схеми використовуються такі інструменти та налаштування,
- Блок живлення в режимі перемикання 12 В (SMPS)
- Meco 108B + Мультиметр
- Осцилограф USB для ПК Hantech 600BE
Для побудови схеми використовуються 1% металеві плівкові резистори, і допуск конденсаторів не враховується.
Під час тестування температура в приміщенні становила 22 градуси Цельсія.
Тестова установка
Наступна установка використовується для перевірки схеми
З метою демонстрації я використовував перетворювач доларів, щоб змінювати вхідну напругу схеми
- Резистори живлення 10 Ом діють як навантаження,
- Вимикач є для швидкого додавання надлишкового навантаження. Ви можете спостерігати це на відео, поданому нижче.
- Меха 108B +, що показує вхідну напругу.
- Mecho 450B + показує струм навантаження.
Тепер, як ви можете бачити на зображенні вище, я збільшив вхідну напругу, і мікросхема починає обмежувати струм, оскільки зараз він у несправності.
Якщо вам не зрозумілий принцип роботи схеми, перегляньте відео.
Примітка: Зверніть увагу, що для демонстраційних цілей я збільшив значення таймера несправностей.
Програми
Це дуже корисна ІС і може бути використана для багатьох додатків, деякі з них перераховані нижче
- Автомобільний / Авіонічний захист від перенапруги
- Гаряча заміна / Live Insertion
- Високобічний перемикач для систем, що працюють від батареї
- Програми внутрішньої безпеки
- Захист від зворотної полярності
Сподіваюся, вам сподобалась ця стаття і ви дізналися щось нове. Продовжуйте читати, продовжуйте вчитися, продовжуйте будувати, і я побачу вас у наступному проекті.